放线菌对旱区露天煤矿排土场红豆草根系生长及根际土壤肥力的影响

针对旱区露天煤矿排土场土壤退化问题,采用高效放线菌菌剂接种及原位盆栽试验,探究了放线菌对新疆黑山露天煤矿排土场红豆草根系生长及根际土壤肥力的影响。结果表明:(1) 干旱条件下,放线菌接种可显著促进红豆草根系形态发育及生长。与对照相比,接种放线菌红豆草总根长、平均根系直径、根表面积及根总体积较不接菌对照均显著增加(P<0.05);根鲜重、茎叶鲜重及总鲜重较对照分别增加了77.24%、130%及103.49%。(2) 接种放线菌显著增强了红豆草的抗旱性。接菌根谷胱甘肽、脯氨酸含量和根系活力分别增加了35.36%、229.23%和363.75%,降低了丙二醛含量和根细胞质膜透性。(3) 接种放线菌显著提高了红豆草根际土壤肥力。供试放线菌在红豆草根际土壤中定殖量为2.5×105 cfu/g,接种后红豆草根际土壤细菌和放线菌总数较对照分别增加了113.7%和563.64%;根际土壤多酚氧化酶、脲酶及碱性磷酸酶活性较对照均达显著性增加(P<0.05);进而显著提高了根际土壤全氮、有效磷和速效钾含量,其中土壤全氮增加量最大。(4) 相关分析表明,红豆草根生物量与根际细菌和放线菌数量、土壤脲酶活性、碱性磷酸酶活性及全氮含量呈显著正相关(P<0.01)。结果证实了土壤接种放线菌通过增强植物的抗旱性,提高根际土壤微生物数量、酶活性及肥力水平,显著促进植物根系发育及生长,为旱区煤矿植被恢复及退化土壤改良提供了科学依据。      

西藏自治区隆子县土壤硒地球化学特征及影响因素

硒是人体必需的微量元素之一,土壤中的硒含量与人体健康关系密切。调查土壤硒含量分布特征、圈定富硒土壤资源分布区、查明土壤硒含量影响因素,对于推动富硒土地资源开发利用、发展富硒农牧产业、预防地方疾病等均具有重要意义,也可为土壤硒背景值研究提供参比资料。土壤硒是当前热点研究领域,国内外对土壤硒研究已有很多,然而西藏地区有关土壤硒方面研究资料非常有限。本文选择西藏自治区隆子县重点耕地区为研究对象,系统采集表层土壤、垂向剖面、岩石样等样品,采用原子荧光光谱法(AFS)、容量法(VOC)、电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)等方法测定土壤中的硒、有效硒、有机质、全磷等含量指标,利用统计方法对研究区土壤硒、有效硒等地球化学含量特征及影响因素进行初步探讨。结果表明：(1)研究区表层土壤硒含量范围为0.14～1.51mg/kg,中位数为0.44mg/kg,是西藏土壤硒平均值(0.15mg/kg)的2.9倍和中国表层土壤Se平均值(0.26mg/kg)的1.5倍,表明研究区表层土壤中全硒含量较高;研究区表层土壤中有效硒含量范围为0.8～26.8μg/kg,中位数为9.2μg/kg,土壤有效硒占全硒...     

基于地形分区IDW的复垦排土场土壤养分空间分布

准确掌握土壤养分的空间分布，对于评价复垦排土场土壤质量，并制定相应的复垦措施具有重要意义，但是排土场的复杂地形导致一般插值方法的预测效果较差。以内蒙古锡林浩特盟胜利一号露天矿北排土场为例，采用基于地形分区的反距离权重法对土壤养分（速效氮、速效钾、有效磷和有机质）进行空间插值并与常规反距离权重法和克里金插值法进行比较。结果表明，使用分区反距离权重法插值得到的交叉验证精度均高于克里金插值法与反距离权重法，除此之外，有效磷的R2值为0.22，速效氮的R2值为0.37，速效钾以及有机质的R2值分别为0.34与0.14，同样高于克里金插值法与反距离权重法。插值结果显示，排土场速效氮含量整体由北至南逐渐减少；有效磷含量仅在中心地区稍高；速效钾在研究区东北部含量偏高；土壤有机质在中心地区含量相对偏低。研究成果为露天矿排土场土壤养分评价提供借鉴。      

AMF-玉米联合对“表土层–含水层–隔水层”排土场重构模式土壤水盐分布的影响

土壤水盐分布严重影响煤矿区排土场生态重建及植物组配模式,为探究菌根植物影响下煤矿区排土场“表土层-含水层-隔水层”三层重构模式下的土壤水盐分布特征,采用室内土柱试验,设置种植玉米+接种丛枝菌根真菌(YM+AMF)、仅种植玉米(YM)和不种玉米+不接菌(CK)3个处理。结果表明：(1)不同处理对土柱底部水分运移特征无显著影响,各处理含水层毛细水上升高度均约为10 cm;(2)水分与盐分分布随土层深度均呈正相关关系;接种AMF有利于保持表层土壤水分含量,相较于YM处理土壤含水率在0～10、10～20 cm分别提高52.0%、43.9%;接菌处理降低了10～50 cm土层的盐分含量,在20～30、30～40、40～50 cm处接菌处理的电导率较YM处理分别低了41.0%、14.1%、8.1%;(3)利用MixSIAR模型量化了不同深度土层水分对玉米的贡献率,表明YM和YM+AMF处理的主要供水层皆位于0～10 cm,供水率分别为44.3%和30.5%。同时,在累计土壤剖面水分贡献率上,接菌显著提高了中深部土层(20～70 cm)的水分贡献率,累计提升了13.8%。该研究成果对西部矿区“以水量...     

岩溶区和碎屑岩区林地和农田土壤氮矿化过程对比研究

通过15N标记法和MCMC氮素转化模型,研究了岩溶区（石灰性土壤）和碎屑岩区（红壤）林地和农田土壤易分解有机氮矿化（M易）、难分解有机氮矿化（M难）和总有机氮矿化（M总）速率。结果发现,土壤矿化速率受土壤类型和土地利用方式的显著影响。林地石灰性土壤M总（3.71 mg N/kg）显著低于林地红壤（5.57 mg N/kg）,石灰性土壤MNlab（1.81 mg N/kg）与MNrec（1.90 mg N/kg）相近,而红壤M易（4.60 mg N/kg）显著高于M难（0.96 mg N/kg）。林地变为农田后,石灰性土壤M总 显著提高,而红壤显著降低。与林地相比,岩溶区农田土壤M易提高了72.5%,而M难下降了33.7%。碎屑岩区农田土壤M易和M难分别降低至2.47和0.46 mg N/kg。岩溶区土壤CaO和MgO含量与M易呈显著负相关,而与M难呈显著正相关,表明岩溶区土壤钙镁含量是影响氮矿化速率的重要因素。      

祁连山森林草原带土壤属性和植被生物量对坡向和坡位的响应

祁连山森林草原带为典型的山地森林和草原镶嵌景观,带内植被呈显著的斑块状分布格局,与地形因子密切相关。探究森林草原带内地形因子与土壤和植被的关系,对该区生态恢复具有重要意义。采用样地-样方调查法,研究了祁连山森林草原带土壤属性和植被生物量随坡向（南、西南、西和北）和坡位（山顶、上坡、中坡、下坡和山谷）的变化特征及其与水热因子的关系。结果表明：坡向梯度上,北坡土壤有机碳含量为50.79 g·kg^-1,全氮含量为2.82 g·kg^-1,土壤含水量为32.86%,地上和地下生物量为5.09和6.39 kg C·m^-2,分别为南坡的2.54、3.97、2.07、24.62和149.30倍。坡位梯度上,土壤有机碳、全氮、全磷、土壤含水量在山谷最大,分别为50.23 g·kg^-1、3.47 g·kg^-1、0.80 g·kg^-1和32.01%,是山顶的1.73、1.69、1.56和1.30倍,山坡的1.92、2.85、1.74和1.46倍。回归分析显示,土壤含水量是限制祁连山森林草原带土壤碳氮含量和草地生物量分布的主要环境因子,复相关系数在0.74~0.93之间。     

贵州万山汞矿区稻田土壤汞的分布及污染特征

受历史汞矿开采活动影响,万山汞矿区稻田遭受了严重的汞污染。为了查明万山汞矿区稻田土壤的汞污染现状以及评估其环境质量改善情况,系统采集了受汞矿区影响的五条主干河流沿岸稻田土壤进行汞含量分析,评价总汞和甲基汞污染程度及其生态风险,并与2008年以来该区域稻田土壤汞数据进行对比。结果表明,研究区稻田土壤的总汞含量为0.21~207 mg/kg,几何平均值为(4.26±4.83)mg/kg;甲基汞含量为0.42~13μg/kg,几何平均值为(1.81±1.93)μg/kg。59%的稻田土壤处于重度汞污染,75%的稻田土壤存在极强的汞潜在生态风险。与已往数据相比,稻田土壤汞含量在2012年后呈下降趋势,基本反映了当地汞防治措施的执行效果。为了避免稻田土壤汞污染引起的安全健康风险,今后应采取除污染源治理以外的土壤修复措施或风险管控措施。     

凹凸棒石调控Cd污染土壤的作用及其效果

凹凸棒石是一种富Mg的硅酸盐粘土矿物,具有抑制土壤的Cd活性的作用。江苏拥有丰富的凹凸棒石矿产资源,在利用凹凸棒石调控土壤Cd污染方面具有资源优势。文章报道了苏南地区典型Cd污染蔬菜地和稻田添加凹凸棒石粉的现场调控试验研究成果。结果显示:(1)当土壤Cd含量为0.3~0.45 mg/kg时,每年添加750 g/m2以上的凹凸棒石粉,可以使蔬菜Cd含量平均下降30%左右,凹凸棒石的最大有效添加量为1500 g/m2;(2)当土壤Cd含量约为3 mg/kg、p H6.5时,每年添加2000 g/m2的凹凸棒石粉,连续施用2年可使稻米Cd含量从0.5 mg/kg以上降低至0.2 mg/kg以下,稻米Cd含量与土壤p H呈显著负相关;(3)添加凹凸棒石可适度提高土壤的p H和CEC,同时还能降低农产品Cu、Zn含量,在防治耕地Cd污染上具有广阔应用前景。     

南亚热带不同菌根类型树种叶凋落物化学性质

文章以南亚热带24种木本植物(丛枝菌根、外生菌根和固氮树种各8种)叶凋落物为研究对象,探讨不同菌根类型树种叶凋落物化学性质的差异性。结果表明：叶凋落物在碳相关化学性质、养分含量以及化学计量比特征方面均表现出较大程度变异。不同菌根类型树种碳相关化学性质没有显著差异(P>0.05),而养分含量(N、P、Mg)和化学计量特征(C/P、N/P)差异显著(P<0.01)。固氮树种叶凋落物N含量(16.1 g·kg^-1)显著高于丛枝菌根树种(10.1 g·kg^-1)和外生菌根树种(10.7 g·kg^-1),但丛枝菌根树种叶凋落物P含量(0.4 g·kg^-1)要显著高于固氮树种(0.1 g·kg^-1)和外生菌根树种(0.08g·kg^-1),而外生菌根树种Mg含量(0.51 g·kg^-1)则显著高于丛枝菌根树种(0.19 g·kg^-1)和固氮树种(0.03g·kg^-1);此外,固氮树种C/P和N...     

湖南株洲地区Cd、Pb污染土壤的修复实验

以海泡石、膨润土和生石灰为修复材料,对湖南株洲地区重金属元素Cd、Pb污染农田土壤进行了室内修复实验。盆栽小白菜的正交实验结果表明,对于Cd含量为1.23 mg/kg、Pb含量为136.7 mg/kg的土壤,当每10 kg土壤添加膨润土60 g、海泡石20 g、石灰6 g时,种植的小白菜中Cd含量为0.154 mg/kg,Pb含量为0.141mg/kg。与未修复土壤的实验结果对比,小白菜中Cd含量降低61%,Pb含量降低46%。     

叶面涂抹DSE菌液对蛋白桑生长发育影响及其生态修复前景

微生物复垦技术在西部干旱–半干旱煤矿区生态修复中已被广泛应用,便捷的微生物菌剂施用方式对于提高采煤沉陷地生态治理效率具有重要意义。试验以蛋白桑为研究对象,供试菌剂为深色有隔内生真菌(dark septate endophyte,DSE),采用温室盆栽试验,设置DSE菌液根际接种(GXZR)、DSE菌液叶片涂抹(YMTM)和对照蛋白桑(CK)3个处理,探究不同菌液接种方式对蛋白桑生长发育影响及其生态修复前景。结果表明,与CK相比,YMTM与GXZR处理均能显著提高蛋白桑地上生物量,增加幅度为1.9～3.3倍;同时YMTM与GXZR处理促进了蛋白桑对土壤C、N、P的吸收,全碳分别提升164.8%和121.8%、全氮分别提升177.7%和132.4%、全磷分别提升113.6%和28.7%。此外,YMTM与GXZR处理蛋白桑的相对饲用价值显著提升1.04和1.07倍。这些结果表明,DSE叶面涂抹促进蛋白桑对土壤C、N的吸收,使蛋白桑株高、冠幅、根茎叶生物量也得到显著提升,具有较强的碳汇作用。此外,DSE菌液叶面涂抹能够使DSE快速定殖于蛋白桑叶片,具有养分吸收快、利用率高、见效快的特点。因此,...     

长江经济带江苏段废弃露天矿山分布与生态修复遥感调查研究

江苏省长江沿岸废弃矿山修复治理是长江经济带生态修复的关键节点区域,如何快速、直观地获得区域内废弃矿山的分布和修复工程进展,成为长江经济带废弃矿山生态修复工程的重要工作之一。以江苏长江干流两岸10?km范围为研究区,以2017—2020?年4?期高分辨率遥感影像为数据源,采用ArcGIS平台人机交互解译和野外验证的方式,获取了研究区内露天废弃矿山分布情况、地质环境问题和生态修复情况等信息。结果表明:镇江市和南京市需修复面积较大,区内露天废弃矿山主要表现为矿山的采场和中转场地两类占地,涉及矿种以建筑石料用灰岩和建筑用砂矿为主;存在的主要矿山环境问题有地形地貌破坏、矿山地质灾害、矿区生态环境破坏和水土污染等;2018—2020 年研究区已修复面积和正在修复面积均呈上升趋势,截至2020 年10 月,研究区废弃矿山修复效果良好,修复面积占67.08%;主要生态修复措施有自然恢复、客土回填、土地平整、削坡、土地综合治理等。建议在进行修复治理工程时,最大限度地保护矿区原有地貌,充分利用土地资源。调查结果和建议可为同类型地区露天废弃矿山生态修复治理提供技术参考。     

粤北岩溶峰林植物钙吸收、转运、返还能力及适应性分析

选择粤北岩溶峰林30种典型植物种,系统测定了不同植物的根际土、根、茎干、叶片、枯落物全钙含量,采用吸收系数、转运率、返还率指标分析了不同植物对钙利用、储存及返还土壤的特征,并以各样本全钙含量为指标进行不同植物钙适应性的聚类分析,结果表明:（1）峰林植物对岩溶土壤富钙环境具有良好的适应性,其全钙含量与土壤根际全钙含量之间呈显著的正相关关系,但不同植物的钙吸收系数差异较大,攀援灌木的钙吸收系数分别是乔木、小灌木和草本植物的1.21倍、1.22倍和1.30倍;（2）不同生活型植物的叶片、茎干、根系全钙含量差异较大,各类灌木的叶片、茎干、根系全钙含量平均值分别是乔木全钙含量的1.08倍、1.07倍、1.17倍,是草本植物叶片和根系全钙含量的1.39倍、1.82倍,全钙含量总体上呈现:根系＞叶片＞茎干的趋势;（3）30种峰林植物的钙返还率在22.06%～103.84%之间,草本植物钙返还率最大,为67.18%,其次为乔木的58.72%,灌木最小,为55.90%,但3种生活型类型之间无显著性差异;(4)根据聚类分析结果可以将30种峰林植物对富钙环境的适应性分为富钙高吸收低返还型、少钙低吸收高返还型、多钙高吸收中返还型、多钙中吸收中返还型4种类型,30种植物中有26种属于多钙中吸收中返还型,这证明岩溶峰林植物对土壤富钙环境有良好适应性。      

高寒矿区排土场植被恢复对边坡土体物理力学性质影响研究

本项研究针对高寒干旱环境下矿山排土场边坡植物增强土体强度和提高边坡稳定性作用贡献,以青海北部木里煤田江仓矿区作为研究区,通过采用组合种植草本垂穗披碱草(Elymus nutans Griseb.)+冷地早熟禾(Poa crymophila Keng)的方式,开展了组合种植植物根-土复合体与不含根系素土物理力学性质指标试...     

东南景天对Cd污染农田土壤修复的应用试验

为研究田间环境下东南景天对Cd轻度污染农田修复方法的实用性，在江苏某地开展了东南景天、油菜及黑麦草3种植物修复对比试验。结果表明：经过1季的田间修复，东南景天田块土壤Cd全量由0.41 mg/kg降至0.35 mg/kg，平均去除率为14.63%，有效Cd含量从0.22 mg/kg降至0.17 mg/kg，土壤中的Cd活化率从53.66%降至48.00%；油菜和黑麦草田块Cd全量和有效Cd含量的下降并不显著；东南景天、油菜及黑麦草对土壤Cd的吸收量分别为12.62、0.32、0.82 mg/m2，其中地上部分吸收量分别为7.74、0.20、0.51 mg/m2，吸收量东南景天>>黑麦草＞油菜；东南景天Cd的生物富集系数（BCF）在根部为222，杆部为152，对土壤Cd具有超积累作用，而油菜与黑麦草仅在根部出现富集；转运系数（SAR）为油菜＞黑麦草＞东南景天，但均＜1，表明3种植物对Cd的吸收主要集中于地下部位。经1季田间修复试验，东南景天对土壤Cd的吸收率为1105%，具有一定的修复效果，但修复至绝对安全值(＜0.3 mg/kg）至少需4～5 年；油菜和黑麦草对Cd的吸收率均不足1%，修复至绝对安全值分别约需115、60 年。     

赣南离子吸附型稀土矿区土壤重金属形态分布特征及生态风险评价

稀土矿的露天开采易造成土壤重金属污染等环境问题。已有研究表明赣南离子吸附型稀土矿区土壤存在以Cd、Pb为主的轻、中度重金属污染。常见环境质量评价以主要污染因子(如重金属总量)作为衡量污染程度的指标,仅能反映重金属的富集程度。为查明赣南稀土矿区土壤重金属的赋存状态、迁移能力以及生物有效性,本文在利用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定土壤重金属各形态含量的基础上,采用地累积指数法、潜在生态危害指数法及RAC风险评价法对赣南稀土矿区土壤重金属的生态风险进行评价。结果表明:(1)研究区土壤重金属主要以残渣态存在,占总量的65.5%。(2)土壤样品中Cd、Pb含量平均值分别是江西省土壤背景值的1.72倍和2.14倍;流域内位于矿山下游河流沿岸农田土壤Cd的平均值、尾矿库附近农田Pb的平均值分别是土壤背景值的2.33倍和3.06倍,22.7%样品的Cd或Pb含量超过风险筛选值,其中可交换态所占比例仅次于残渣态,分别占总量的47.1%和13.5%。(3)地累积指数与潜在生态风险评价结果表明Cd、Pb累积程度及生态风险水平较高,Co、Ni、Cu、Zn较低;RAC风险评价结果显示Cd生态风险较高,Co、Zn、Pb生态风险中等,Cu、Ni生态风险低。(4)针对矿区农田土壤的三种评价方法各有侧重,其评价结果异中有同,均表明研究区土壤Cd具有较高的污染程度和迁移活性,生态风险较高。本研究结果将为识别稀土矿周边农田土壤的潜在环境风险,提出有效的防范、应急与减缓措施提供科学依据。     

露天煤矿排土场土层重构及接菌对植物根系提水作用试验研究

露天煤矿排土场土层重构对于生态重建具有重要意义,为研究接种深色有隔内生真菌(dark septate endophytes, DSE)对不同重构土层模式下玉米根系水分的利用效应,采用土柱模拟培养试验,设置4种类型土层处理,每种土层类型下设置接菌及对照处理,共8组处理。结果表明:掺黄土20%处理下玉米根长密度最大,分别为掺黄土0%、10%和40%的3.2、2.4、2.8倍,水分胁迫后根系具有向下生长、吸取深层水分的能力;基于δ18O值的MixSIAR模型水源分析,掺黄土0%处理下玉米主要利用0~25 cm处的水分,水分利用效率达到80%;掺黄土10 %处理下玉米主要利用15~35 cm处的水分,水分利用效率达到64%;而掺黄土20%处理下玉米对0~25 cm处的水分利用效率仅为36%,对25~45 cm处水分利用率达到64%,说明掺黄土20%处理下玉米主要利用土壤深层水分。接种DSE提高了植物吸收更深层水的能力,掺黄土20%处理下水分利用深度向下增加了5 cm,掺黄土20%基质中接菌处理在干旱胁迫后植物根系提水量达到最大,生长期总提水量较不接菌处理提升了45%;在不接菌条件下掺黄土20%植物根系提水量是掺黄土0%的1.45倍,而在接菌条件下掺黄土20%植物根系提水量可达到掺黄土0%的1.72倍。综上认为,接种DSE及土层重构均对提升植物提水能力具有显著作用。此外,本研究结果对露天矿区排土场土层重构过程中土壤改良及植物的水分利用效率提供实验参考依据。