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纳米富勒烯对土壤酶活性和微生物群落的影响

环境科学学报 2020年第1期40卷 242-250页

作者：付宇童高珊王伟全徐应明孙约兵东北农业大学资源与环境学院哈尔滨150030 农业农村部环境保护科研监测所农业农村部产地环境污染防控重点实验室/天津市农业环境与农产品安全重点实验室天津300191

采用室内暗培养试验,研究了纳米富勒烯对土壤呼吸强度、酶活性及微生物结构群落多样性的影响.结果表明,添加纳米富勒烯抑制了土壤呼吸强度(p0.05).利用磷脂脂肪酸(Phospholipid Fatty Acids,PLFAs)分析发现,添加纳米富勒烯(10~500 mg·k... 详细信息

采用室内暗培养试验,研究了纳米富勒烯对土壤呼吸强度、酶活性及微生物结构群落多样性的影响.结果表明,添加纳米富勒烯抑制了土壤呼吸强度(p0.05).利用磷脂脂肪酸(Phospholipid Fatty Acids,PLFAs)分析发现,添加纳米富勒烯(10~500 mg·kg^-1)后土壤总PLFAs含量较对照降低了3.6%~27.3%,在低剂量(≤50 mg·kg^-1)纳米富勒烯处理下革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌、真菌、细菌含量均有所提升,而当纳米富勒烯剂量达到500 mg·kg^-1时,土壤微生物数量在不同程度上受到抑制.土壤微生物生态学指数(Shannon、Simpson和Pielou指数)、聚类分析(Cluster analysis)、主成分分析(Principal component analysis)均显示纳米富勒烯对土壤中微生物群落多样性产生了负面影响.

关键词：纳米富勒烯土壤呼吸强度酶活性磷脂脂肪酸

纳米氧化铜-镉单一与联合胁迫对油菜营养品质的影响

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环境科学学报 2024年第4期44卷 381-389页

作者：王诗琪孙约兵农业农村部环境保护科研监测所农业农村部产地环境污染防控重点实验室/天津市农业环境与农产品安全重点实验室天津300191 东北农业大学资源与环境学院哈尔滨150030

采用水培实验,探究了纳米氧化铜(CuO NPs)与镉(Cd)联合胁迫对油菜品质的影响.结果表明,单一CuO NPs(10~50 mg·L^(-1))处理对油菜生长和品质有一定抑制作用,油菜鲜重、可溶性糖、抗坏血酸和总酚含量随CuO NPs浓度增加而降低,与未投加相... 详细信息

采用水培实验,探究了纳米氧化铜(CuO NPs)与镉(Cd)联合胁迫对油菜品质的影响.结果表明,单一CuO NPs(10~50 mg·L^(-1))处理对油菜生长和品质有一定抑制作用,油菜鲜重、可溶性糖、抗坏血酸和总酚含量随CuO NPs浓度增加而降低,与未投加相比,分别降低了9.61%~39.26%、6.88%~45.09%、9.20%~29.14%和10.36%~18.47%,硝酸盐含量则显著升高16.44%~72.61%.在1μmol·L^(-1)Cd处理下,施加CuO NPs后油菜鲜重呈先升高后降低趋势.与空白对照相比,油菜叶片Cd含量降低了21.57%~36.14%,可溶性糖、可溶性蛋白和总酚含量最大分别降低了30.9%、39.61%和27.96%,抗坏血酸含量则增加了44.83%~76.21%,硝酸盐含量大幅升高,最大增加了116.18%,黄酮含量增加不明显.CuO NPs促进了油菜叶部Zn、Mg、Al、K和Ca元素的吸收,抑制了Fe元素吸收.研究表明,CuO NPs、Cd单一及联合胁迫整体上对油菜品质产生了负面影响.

关键词：纳米氧化铜镉胁迫油菜营养品质

改性生物炭对弱碱性Cd污染土壤钝化修复效应和土壤环境质量的影响

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环境科学学报 2020年第7期40卷 2571-2580页

作者：孙彤李可付宇童马文艳谢厦孙约兵东北农业大学资源与环境学院哈尔滨150030 农业农村部环境保护科研监测所农业农村部产地环境污染防控重点实验室/天津市农业环境与农产品安全重点实验室天津300191

通过大田示范试验,研究了钙基改性生物炭对弱碱性Cd污染土壤的钝化修复效应及对土壤理化性质、团聚体结构、土壤酶活性和玉米体内Cd累积特征的影响.结果表明,向弱碱性土壤中添加改性生物炭提高了土壤pH值、有效态阳离子交换量和有机质含... 详细信息

通过大田示范试验,研究了钙基改性生物炭对弱碱性Cd污染土壤的钝化修复效应及对土壤理化性质、团聚体结构、土壤酶活性和玉米体内Cd累积特征的影响.结果表明,向弱碱性土壤中添加改性生物炭提高了土壤pH值、有效态阳离子交换量和有机质含量.与对照相比,添加钙基改性生物炭后土壤有效态Cd(DTPA-Cd)含量的降幅达到12.0%~30.2%,且Cd赋存形态由活性较高的可交换态和可还原态向更稳定的残渣态转变.改性生物炭的施加明显降低了Cd在植物体内富集的风险,玉米根、茎、叶和籽粒中Cd含量明显受到抑制,3种玉米品种籽粒中Cd含量较对照分别下降了52.65%~72.56%(郑单958)、37.54%~50.80%(蠡玉16)和23.60%~51.20%(三北218).添加改性生物炭在一定程度上改善了土壤环境质量,土壤过氧化氢酶、脲酶和碱性磷酸酶活性随着改性生物炭施加量的增加呈逐渐升高的趋势.改性生物炭处理下,5~8 mm和2~5 mm粒级团聚体所占比例增加,而≤0.25 mm粒级团聚体占比有所下降,团聚体平均几何直径(GMD)和平均质量直径(MWD)分别增加了10.35%~29.34%和13.20%~27.03%,显示土壤团聚体稳定性增加.玉米籽粒中(郑单958)Cd含量与土壤有效态Cd含量呈显著负相关关系(p污染土壤和改善土壤环境质量方面具有一定的研究前景和可行性.

关键词：镉污染改性生物炭碱性土壤钝化修复土壤环境质量

纳米铜对小油菜(Brassica chinensis L.)种子发芽和幼苗生理生化特性的影响

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农业环境科学学报 2020年第11期39卷 2524-2531页

作者：付宇童孙彤王林徐应明梁学峰孙约兵东北农业大学资源与环境学院哈尔滨150030 农业农村部环境保护科研监测所农业农村部产地环境污染防控重点实验室/天津市农业环境与农产品安全重点实验室天津300191

通过纸床培养,探究了不同剂量(1、2、4、6、8、10 mg·L^-1)纳米铜(Copper nanoparticles,Cu NPs)对小油菜(Brassica chinensis L.)种子发芽、幼苗Cu含量、根细胞微观特征以及幼苗生理生化特性的影响。结果表明,不同浓度Cu NPs处理对种... 详细信息

通过纸床培养,探究了不同剂量(1、2、4、6、8、10 mg·L^-1)纳米铜(Copper nanoparticles,Cu NPs)对小油菜(Brassica chinensis L.)种子发芽、幼苗Cu含量、根细胞微观特征以及幼苗生理生化特性的影响。结果表明,不同浓度Cu NPs处理对种子发芽率无显著影响(P>0.05),小油菜根和茎伸长量均随Cu NPs浓度增加先升高后降低,当Cu NPs添加量为2~10 mg·L^-1时小油菜根伸长抑制率为10.7%~59.9%,而当Cu NPs≥4 mg·L^-1时小油菜茎长显著低于对照组(P0.05),因此,小油菜生理生化特性对不同剂量Cu NPs响应不同。

关键词：纳米铜抑制率 Cu含量发芽酶活性

鸡粪有机肥对设施菜地土壤重金属和微生物群落结构的影响

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生态学报 2021年第12期41卷 4827-4839页

作者：李可谢厦孙彤孙约兵农业农村部环境保护科研监测所农业农村部产地环境污染防控重点实验室天津市农业环境与农产品安全重点实验室天津300191 东北农业大学资源与环境学院哈尔滨150030

通过田间试验,研究在设施菜地上施用不同剂量的鸡粪有机肥对土壤-植物系统中重金属的累积、重金属有效性和土壤微生物群落结构的影响,进一步探讨土壤微生物群落结构与土壤重金属之间的相关关系。结果表明,与对照相比,施用有机肥可提高... 详细信息

通过田间试验,研究在设施菜地上施用不同剂量的鸡粪有机肥对土壤-植物系统中重金属的累积、重金属有效性和土壤微生物群落结构的影响,进一步探讨土壤微生物群落结构与土壤重金属之间的相关关系。结果表明,与对照相比,施用有机肥可提高小白菜地上部生物量,其中施肥量为60 t/hm^(2)时值最大,增幅为59.92%;小白菜地上部Cd、Cr、Cu、Zn和As含量均大幅增加,但Pb含量无明显变化。土壤重金属Cd、Cr、Cu、Zn和As的全量均随鸡粪有机肥施加量的增加而增大,最高增幅分别为21.30%、21.58%、17.40%、19.40%和17.43%,出现明显的累积现象;施用有机肥均增加了土壤Cd、Cr、Cu、Zn和As的有效态含量,而Pb的全量和有效态含量无显著变化;除重金属Pb外,不同重金属元素全量与有效态含量均显著正相关,其中元素Zn的全量与有效态含量相关性最强。磷脂脂肪酸(PLFA)分析结果表明,土壤中含量较高的PLFA为16:0、18:1ω7c、10Me16:0和18:1ω9c,土壤微生物总PLFA和各类群PLFA含量均呈现M0.5>M1>CK>M2>M4;相关性分析结果表明,土壤Cu、As全量和Cd、Cr、Cu、As有效态含量与微生物总PLFA和各类群PLFA含量均呈现显著负相关关系,其中有效态Cr和Cu含量对微生物群落结构的影响最为显著。

关键词：土壤不同施肥水平重金属 PLFA 微生物群落结构

巯基坡缕石与锰化合物单一及复配处理对碱性镉污染土壤钝化修复效应

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环境科学学报 2024年第11期44卷 324-332页

作者：景睿狄雪荣梁学峰秦旭彭云英徐应明黄青青孙约兵农业农村部环境保护科研监测所天津市农业环境与农产品安全重点实验室农业农村部产地环境污染防控重点实验室天津300191 东北农业大学资源与环境学院哈尔滨150030

为探讨巯基坡缕石(SGP)和不同锰化合物单一及复配处理对碱性镉(Cd)污染土壤的钝化修复效应,选取某Cd污染碱性土为供试土壤,采用90 d土壤培养试验,研究了SGP和4种锰化合物(一氧化锰(MnO)、二氧化锰(MnO_(2))、氯化锰(MnCl_(2))、硫酸锰(M... 详细信息

为探讨巯基坡缕石(SGP)和不同锰化合物单一及复配处理对碱性镉(Cd)污染土壤的钝化修复效应,选取某Cd污染碱性土为供试土壤,采用90 d土壤培养试验,研究了SGP和4种锰化合物(一氧化锰(MnO)、二氧化锰(MnO_(2))、氯化锰(MnCl_(2))、硫酸锰(MnSO_(4)))单一及复配处理对土壤Cd和Mn有效态、Cd形态以及土壤酶活性的影响.结果表明,所有钝化处理在培养第90 d时均显著降低了土壤DTPA-Cd提取态含量(p污染土壤保持高效钝化修复效应,而且还可以有效改善土壤环境质量.

关键词：巯基坡缕石锰化合物镉钝化修复碱性土壤酶活性

基于田块尺度土壤重金属空间分布及其生态风险评价

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农业资源与环境学报 2022年第3期39卷 475-484页

作者：王伟全王雪高珊孙涛孙约兵东北农业大学资源与环境学院哈尔滨150030 农业农村部环境保护科研监测所农业农村部产地环境污染防控重点实验室/天津市农业环境与农产品安全重点实验室天津300191

为了揭示田块尺度上土壤重金属污染特征及空间分布,以河南省新乡县翟坡镇某冬小麦种植农田为研究对象,采集了202个农田表层0~20 cm土壤和40个0~100 cm剖面土壤样品,分析了土壤样品中Cd、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni和Mn的含量特征,运用地统计分... 详细信息

为了揭示田块尺度上土壤重金属污染特征及空间分布,以河南省新乡县翟坡镇某冬小麦种植农田为研究对象,采集了202个农田表层0~20 cm土壤和40个0~100 cm剖面土壤样品,分析了土壤样品中Cd、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni和Mn的含量特征,运用地统计分析中的普通克里格插值法研究土壤重金属的空间分布规律,并结合地质累积指数法和潜在生态危害指数法对研究区土壤重金属的生态风险进行评价。结果表明,研究区表层土壤Cd、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni和Mn均值为0.95、24.35、6.40、35.52、319.60、21.76 mg·kg^(-1)和157.32 mg·kg^(-1)。Cr、Cd、Pb含量均超过河南省土壤重金属含量背景值,其中Cr、Cd含量超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》(GB 15618—2018)筛选值,点位超标率分别为98%和100%。总体来看,土壤重金属含量随着剖面深度增加而降低,调查区南部的部分区域重金属含量偏高。从地质累积指数法与潜在生态危害指数法两种方法来看,Cd污染最为严重,生态风险较高,应当对该区域土壤Cd污染采取一定的调控措施。

关键词：农田土壤重金属空间分布生态风险

牛骨粉对Cd污染土壤修复效应和土壤肥力的影响

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环境科学学报 2019年第5期39卷 1645-1654页

作者：纪艺凝栾润宇王农徐应明罗文文孙约兵东北农业大学资源与环境学院哈尔滨150030 农业农村部环境保护科研监测所农业农村部产地环境污染防控重点实验室/天津市农业环境与农产品安全重点实验室天津300191

通过一年静态培养试验,研究了牛骨粉对碱性和酸性Cd污染土壤钝化修复效应及土壤基本理化性质、肥力和酶活性的影响.结果表明,与对照相比,投加牛骨粉后碱性土壤有机质和含水率分别降低了5.4%～14.3%和0.29%～3.04%,而土壤阳离子交换量(C... 详细信息

通过一年静态培养试验,研究了牛骨粉对碱性和酸性Cd污染土壤钝化修复效应及土壤基本理化性质、肥力和酶活性的影响.结果表明,与对照相比,投加牛骨粉后碱性土壤有机质和含水率分别降低了5.4%～14.3%和0.29%～3.04%,而土壤阳离子交换量(CEC)增加了10.8%～18.9%;在酸性土壤中,添加牛骨粉后土壤pH、有机质和CEC分别较对照增加了0.70～1.42、0.4%～6.7%和1.1%～3.4%,含水率则下降了0.75%～2.58%.两种土壤有机碳红外光谱特征峰相似,图谱形状基本一致,但强度存在不同程度的差异.施用牛骨粉后土壤总氮、总磷和全钾含量均有所提高,其中,碱性土壤最大分别增加了39.8%、345.2%和3.4%,酸性土壤最大分别增加了61.0%、612.9%和5.1%.铵态氮、硝态氮、有效磷、速效钾含量均随牛骨粉施加量的增加而增加.土壤中TCLP(toxicity characteristic leaching procedure)提取态Cd含量随牛骨粉投加量增加而降低,与对照相比,酸性和碱性土壤分别减少了38.9%～71.9%和8.6%～18.2%.施加牛骨粉整体上促进了土壤过氧化氢酶、过氧化物酶和尿酶活性(仅碱性土壤脲酶活性受到抑制).在碱性土壤中,土壤有效态Cd含量与pH、有机质、含水率、有效磷和速效钾呈显著正相关(p污染土壤有效可行.

关键词：牛骨粉镉污染钝化修复土壤肥力

苹果酸-天冬氨酸代谢对水稻镉吸收转运特性的影响

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农业环境科学学报 2023年第10期42卷 2147-2154页

作者：张昕王惠君薛卫杰王常荣张长波黄永春刘仲齐农业农村部环境保护科研监测所农业农村部产地环境污染防控重点实验室天津300191

为了探讨苹果酸-天冬氨酸代谢在水稻镉吸收转运过程中的作用,本研究采用根系添加和叶面喷施两种手段,在镉胁迫环境中外源施加不同浓度的苹果酸,对水稻各器官镉分布特征以及天冬氨酸和谷氨酸含量的变化进行分析。结果表明:添加0.5~1.5 m... 详细信息

为了探讨苹果酸-天冬氨酸代谢在水稻镉吸收转运过程中的作用,本研究采用根系添加和叶面喷施两种手段,在镉胁迫环境中外源施加不同浓度的苹果酸,对水稻各器官镉分布特征以及天冬氨酸和谷氨酸含量的变化进行分析。结果表明:添加0.5~1.5 mmol·L^(-1)的苹果酸能显著抑制镉在水稻幼苗根系及地上部的积累,与不添加苹果酸处理相比,根系和地上部细胞液组分中的镉含量分别下降23.8%~39.6%和29.5%~39.7%。同时,水稻根系及地上部谷胱甘肽、天冬氨酸和谷氨酸含量显著增加,而植物螯合肽(PC2、PC3和PC4)的含量显著下降。水稻开花期叶面喷施5.0 mmol·L^(-1)的苹果酸3次后,灌浆期间发育籽粒中苹果酸脱氢酶和天冬氨酸氨基转移酶的活性分别提高63.0%~96.8%和14.6%~22.6%,营养器官和稻米中的天冬氨酸和谷氨酸含量显著增加,镉从茎基部向顶部营养器官以及稻米转运的效率大幅度下降,致使稻米镉含量下降37.5%~55.4%。研究表明,促进细胞内苹果酸向天冬氨酸以及谷氨酸的转化能有效抑制水稻植株对镉的吸收转运,显著降低顶部营养器官和稻米中镉的含量。

关键词：水稻镉苹果酸天冬氨酸谷氨酸转氨酶