中国科学技术信息研究所--国家工程技术数字图书馆

[学位论文] 许喆宁夏大学 2021年博士导师: 米文宝共160页

摘要 : 随着工业的发展，在生产、燃烧、运输等过程中容易释放出重金属等污染物，进一步加剧了荒漠草原的脆弱性。为探究荒漠草原土壤—植被对工业活动的响应，本研究以宁夏盐池县高沙窝镇工业集中区附近的荒漠草原为样区，通过分析表层土壤和降尘中重金属污... 展开随着工业的发展，在生产、燃烧、运输等过程中容易释放出重金属等污染物，进一步加剧了荒漠草原的脆弱性。为探究荒漠草原土壤—植被对工业活动的响应，本研究以宁夏盐池县高沙窝镇工业集中区附近的荒漠草原为样区，通过分析表层土壤和降尘中重金属污染来源及特征，确定了研究区重金属污染的主要来源，根据污染指数的划分并结合研究区表层土壤质量状况，将研究区82个样地划分为5个梯度，通过分析不同污染梯度下植物多样性，进一步明确两种优势植物短花针茅（Stipabreviflora）和牛枝子（Lespedezapotaninii）在不同污染梯度下的响应策略，测定了两种植物的生理生化指标和根际土壤养分、酶活性和微生物群落多样性间的差异。通过研究荒漠草原的土壤状况以及优势植物对土壤环境的耐受机制和累积能力差异，为工业活动影响下的荒漠草原土壤治理、大气环境和优势植物群落修复等提供科学依据和参考。主要研究结果如下: (1)为确定研究区荒漠草原土壤重金属的污染特征及来源，共采集82份表层土壤，利用ICP-AES(HK-8100)测定土壤中重金属Cu、Cd、Cr、Pb、Zn、Mn和Co含量，通过单因子指数法、内梅罗污染指数法和潜在生态危险指数法评价了土壤重金属污染状况，借助受体模型识别主要来源的贡献率。结果显示:9.09％的样点受到了轻微污染，32.47％样点为中度污染，而58.41％样点为重度污染。综合潜在生态危险指数表明90.79％的样点为中等生态风险。研究区Cd和Pb的超标率为100％。通过模型和空间分布图分析，Cr、Co、Zn和Mn为工业污染源，贡献率分别为55.04％、92.13％、50.05％和48.77％，分布在工业园区周围;Cu和Pb为交通运输源，贡献率为70.63％和77.83％，呈现自西南到东北递减;Cd为农业活动源，贡献率为77.02％，分布在研究区高速公路以北。 (2)综合分析土壤肥力指数(IFI)和内梅罗污染指数(PN)，通过地统计学构建土壤质量指标的最适半方差函数模型，利用土壤质量综合指数(SQI)对荒漠草原土壤质量进行综合评价。结果表明:研究区土壤呈碱性，IFI为0.393，土壤肥力较为贫瘠，除了速效钾以外，其他肥力指标的块金系数均小于25％，表现出较强空间自相关格局。重金属元素Cr、Pb和Zn块金系数在30.79％-47.35％，空间相关性为中等强度，Pb是导致研究区重金属污染主要元素，研究表明，研究区SQI平均值为0.351，土壤质量水平极低。受到主导风和地形的影响，较高的污染指数集中在研究区高速公路以北，使区域北部的土壤质量较低，导致土壤综合质量整体呈南高北低趋势。 (3)为了进一步了解研究区降尘重金属含量，利用电感耦合等离子体质谱仪(NexION350X)测定了降尘中重金属Cu、Cd、Cr、Pb、Zn、Mn和Co含量。通过综合污染指数和多元统计分析方法探究了降尘中重金属污染特征及来源，借助健康风险评估模型顶定量评估了降尘重金属的致癌风险。结果显示:研究区降尘中重金属综合污染指数排序为Zn＞Cd＞Pb＞Mn＞Cu＞Co＞Cr，其中Zn、Cd和Pb是研究区污染显著因子，7种重金属元素的总的非致癌风险指数为:Mn＞Co＞Pb＞Zn＞Cr＞Cu＞Cd，仅Mn的HI值大于1。除了Mn元素以外，其余6种重金属元素的非致癌风险指数及致癌风险指数都在可接受范围内。 (4)为了解不同梯度污染下荒漠草原植物多样性与环境因子之间的响应，综合前三部分分析结果将研究区划分为五个污染梯度:清洁（梯度Ⅰ）、轻微污染（梯度Ⅱ）、中度污染（梯度Ⅲ）、重度污染（梯度Ⅳ）和严重污染（梯度Ⅴ），通过草地群落生物多样性计算出不同污染梯度下物种的重要值、香农维纳指数、均匀度指数、丰富度指数和优势度指数。研究显示:随着污染梯度的升高，研究区植物丰富度和均匀度指数呈现下降趋势，牛枝子和短花针茅是研究区工业生产和交通运输影响下的主要植物物种。通过RDA分析可知，表层土壤养分对植被群落特征的影响较大，其他土壤层间差异不显著。 (5)在不同污染梯度下短花针茅和牛枝子株高和根长呈上升后下降的趋势，形态特征发生了改变。两种植物均对Zn和Pb具有较高的向地上部分转移能力，对Pb表现出较强富集能力。通过植物生理指标和光合指标的测定发现，在不同污染梯度下，两种植物生理特性指标发生改变，通过自身防御机制间的配合以及互相协调，能够有效抵御环境污染对两种植物生长造成的损害，在不同污染梯度下表现出较好的抗逆性。 (6)通过分析，两种植物根际土壤中全氮、有机质、铵态氮和硝态氮含量均高于非根际土壤，牛枝子根际土壤有机质含量显著高于短花针茅根际，随着污染梯度的升高，两种植物根际与非根际土壤有机质含量逐渐降低;不同污染梯度对两种植物根际和非根际土壤酶活性的影响不显著;高通量测序结果显示:在研究区共注释到细菌24门，真菌8门。在门水平上，细菌丰富度数量总体变化为:牛枝子根际＞短花针茅根际＞非根际;真菌丰富度数量总体变化为短花针茅根际＞牛枝子根际＞非根际。两种植物根际和非根际土壤中真菌在属水平的丰富度存在差异，特别是在牛枝子根际土壤中差异性较大。综上所述，研究区荒漠草原土壤和降尘中受到重金属元素Zn、Pb和Cd的影响较大，通过来源解析可知，高沙窝工业区存在相应的工业生产和交通运输活动对草地生态环境产生了明显的影响，土壤质量水平极低。短花针茅和牛枝子为研究区不同污染梯度下的优势植物物种存在，两种植物从形态指标到生理特性等方面表现出较好耐受性和抗逆性，可适用于工业活动影响下荒漠草原的优势植物群落修复物种应用。收起

关键词 : 荒漠草原工业活动土壤响应植被响应

2. 土壤酶对As污染毒性响应及作用机理研究

[学位论文] 王紫泉西北农林科技大学 2017年博士导师: 和文祥共129页

摘要 : As污染已成为现今分布最广、毒性最大的重金属污染之一。As污染不仅影响土壤正常生态功能，还通过食物链进入人体产生毒害，因而对土壤As污染风险评估及监测十分必要。土壤酶在土壤物质循环和生物化学过程中具有重要作用，是土壤污染监测的良好生物指... 展开 As污染已成为现今分布最广、毒性最大的重金属污染之一。As污染不仅影响土壤正常生态功能，还通过食物链进入人体产生毒害，因而对土壤As污染风险评估及监测十分必要。土壤酶在土壤物质循环和生物化学过程中具有重要作用，是土壤污染监测的良好生物指标。研究土壤酶与As污染关系及作用机理，揭示As对土壤生态功能的影响，对As污染危害、污染监测及修复具有重要意义。本文研究了模拟As污染和矿区长期As污染对土壤酶活性的影响，探明了As对土壤酶的动力学、热力学作用机制和长期As污染土壤酶功能多样性与稳定性特征，通过模型计算得到了短期和长期As污染的毒性阈值，丰富和完善了重金属污染监测的土壤酶学理论。主要获得如下结论: (1)通过室内模拟试验研究了急性As污染对土壤酶活性抑制规律。模拟As污染对蔗糖酶活性作用较小;As(Ⅴ)对脲酶活性影响不显著，高浓度As(Ⅲ)抑制脲酶活性;As(Ⅴ)较强的抑制了碱性磷酸酶活性，而As(Ⅲ)对其影响很小;脱氢酶对As(Ⅴ)和As(Ⅲ)均非常敏感。土壤肥力性状影响As对土壤酶的抑制。肥力高的土壤对As缓冲能力更强，As对酶活性抑制相对较小。 (2)采用动力学和热力学手段研究了As对碱性磷酸酶和酸性磷酸酶的抑制机理。As对土壤碱性磷酸酶和酸性磷酸酶活性的抑制与底物浓度有关。相同As浓度处理下，增大底物浓度，抑制率降低。As污染下，土壤碱性磷酸酶动力学参数Vmax不变或高浓度下降低，Km随As浓度增加线性增大;其抑制属于竞争性抑制或包括竞争和非竞争的混合抑制，以竞争抑制类型为主。酸性磷酸酶动力学表现为Vmax降低，Km不变或线性增大;As对其抑制属于非竞争抑制或混合抑制，以非竞争抑制为主。As对碱性磷酸酶竞争性抑制常数Kic在0.17～0.70 mM之间，小于酶与底物亲和力常数Km;非竞争抑制常数Kiu在2.51-5.92 mM之间。酸性磷酸酶Kic在0.38～3.65 mM之间，Kiu在0.84～7.43 mM之间。Kic与Kiu决定了As与磷酸酶的亲和力以及结合方式，进而决定了As对磷酸酶的抑制机理和生态毒性。土壤性质通过影响As与土壤磷酸酶亲和力及结合方式，影响As对磷酸酶动力学抑制机理及生态毒性。其中pH、有机质、无定型Fe、CEC是主要影响因素。热力学研究表明，As污染使碱性磷酸酶Ea、△H*、△S*以及△G*等热力学参数值不同程度上增加，As对碱性磷酸酶抑制属于焓控过程。 (3)研究了粘土矿物固定态碱性磷酸酶对As毒性的响应。结果表明，As对自由态和固定态碱性磷酸酶动力学和热力学参数抑制规律与土壤碱性磷酸酶类似，抑制机制属于竞争性抑制，在热力学上是一个焓控过程。蒙脱石和针铁矿降低了As对碱性磷酸酶活性的抑制，使酶动力学参数(Km、Vmax/Km)随As浓度增加变化减缓;蒙脱石降低了As对碱性磷酸酶酶Ea、△H*和△S*的影响，而针铁矿的作用则相反，显示不同粘土矿物对As抑制碱性磷酸酶热力学特征的影响不一致。总的来说，蒙脱石和针铁矿对酶的固定能够减轻As碱性磷酸酶的抑制，对酶具有保护效应。 (4)研究了石门雄黄矿区土壤As污染状况及其对土壤酶生态功能的影响。矿区土壤As含量普遍超标，最高达4008.5 mg kg-1，污染较为严重;土壤As形态主要以残渣态为主，水溶态、交换态、碳酸盐结合态As占总As比例较低，最高均不超过3％;As生物有效性系数较低，但由于污染土壤As含量特别高，导致土壤3种易迁移的形态As含量较高，其毒性风险很大。土壤酶活性与As含量密切相关。除碱性磷酸酶外，β-葡萄糖苷酶、蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶、芳基硫酸酯酶、FDA水解酶以及脱氢酶与土壤不同形态As显著负相关。土壤β-葡萄糖苷酶、酸性磷酸酶、脱氢酶（Vmax、Vmax/Km）与土壤As显著负相关，碱性磷酸酶则与As关系不显著。对土壤酶功能稳定研究表明，4种土壤酶热稳定性表现为脲酶＞β-葡萄糖苷酶＞酸性磷酸酶＞FDA水解酶。As污染使土壤酸性磷酸酶和FDA水解酶热稳定性降低;β-葡萄糖苷酶则表现为中等污染胁迫下热抵抗力最强。长期污染土壤酶活性、动力学以及稳定性不仅与As含量有关，同时受到土壤性质的影响。其中CEC、全氮以及pH是影响酶活性的主要因子;土壤酶动力学特征则与全氮、碱解氮、pH、CEC、速效磷显著相关，其中全氮、碱解氮是主要影响因子;土壤酶稳定性与全氮、碱解氮、pH以及速效磷显著相关。 (5)计算了不同酶指标生态剂量ED10和ED50（使酶参数降低10％和50％对应As浓度）。室内模拟污染试验，碱性磷酸酶Vmax/Km生态剂量ED10和ED50分别为:7.4～37.3和66.9～335.6 mg kg-1，在所有酶参数中生态剂量值最低。在长期污染土壤中，脱氢酶对长期As污染最为敏感，脱氢酶活性、Vmax、Vmax/Km生态剂量ED10分别为71.9、55.8、34.9 mg kg-1，动力学参数Vmax/Km指标相比酶活性和Vmax指标更为灵敏，β-葡萄糖苷酶和酸性磷酸酶也表现出相似规律。总体酶活性、几何平均以及加权平均等多样性指标评价效果弱于单一敏感酶指标。综上，As污染敏感酶动力学参数Vmax/Km是评价As污染较为理想的酶学指标，与传统酶活性指标相比，其对污染指示灵敏度更强。模拟污染外源As轻度污染临界值(ED10)为7.4 mg kg-1，可作为急性污染的毒性阂值。田间长期As污染下，As轻度污染临界值为35 mg kg-1，与土壤质量二级标准规定的As浓度一致，证实土壤酶是较为灵敏和准确的污染评价指标。收起

关键词 : 土壤环境砷污染土壤酶毒性响应

3. 重金属重度污染钙质土壤上榆树的植物管理机制研究

[学位论文] 杨潇焱兰州大学 2020年硕士导师: 南忠仁;胡亚虎共67页

摘要 : 植物管理是近十年来出现的一种新的植物修复策略，是传统植物修复技术应用于中、重度污染土壤的一种新形式。对于重金属重度污染钙质土壤的植物管理，选择合适的修复植物对重金属的风险管控和修复至关重要。榆树作为我国的本土树种，具有良好的耐旱、... 展开植物管理是近十年来出现的一种新的植物修复策略，是传统植物修复技术应用于中、重度污染土壤的一种新形式。对于重金属重度污染钙质土壤的植物管理，选择合适的修复植物对重金属的风险管控和修复至关重要。榆树作为我国的本土树种，具有良好的耐旱、耐寒、耐盐碱和抗风能力，适用于重金属复合污染钙质土壤的植物管理。榆树用于重金属污染钙质土壤植物管理的研究仍处于空白阶段，并且缺乏其对重金属的生理响应研究，使得榆树用于重金属污染场地的植物管理缺乏理论基础。本研究主要针对重金属重度污染钙质土壤构建榆树植物管理体系，以土壤中的Cd、Pb、Cu、Zn作为目标污染物，通过盆栽实验和大田实验相结合的方式考察了榆树对重金属的耐受性、榆树用于植物管理时的修复机制以及榆树在重金属胁迫下的生理响应机制。主要研究结果如下： (1)榆树对重金属Cd、Pb、Cu、Zn均有较高的耐受性，在较低重金属污染浓度下，榆树的生长性指标没有受到重金属的影响，随着重金属污染程度的增加，其株高、生物量等均有所下降，但榆树仍能够存活，没有出现发黄、失绿等的现象；在大田条件下，非根区土壤中的Cd、Pb、Cu、Zn的含量均超过了环境质量标准的风险筛选值的242~361、5~10、4~6、6~12倍，在此重度污染情况下即使榆树中重金属的含量超过了植物中重金属的临界值，但各树龄榆树均能够正常生长，说明榆树具有较高的金属耐性。榆树在重金属胁迫下能够维持较高的Pro含量以及抗氧化酶活性，说明榆树具有较高的金属抗逆性。 (2)榆树对重金属的富集主要集中在根部和树皮，木质部和树叶中重金属的含量均很小。在盆栽实验中，榆树各器官对Cd、Pb、Cu的BCF和TF值均小于1，表现出对Cd、Pb、Cu植物固定的修复机制；在大田条件下榆树各器官仅对Cd的BCF和TF小于1，满足Cd排异植物的要求，对Cd表现出明确的植物固定的修复机制。因此榆树可作为在重金属污染钙质土壤上对Cd的植物固定物种用于植物管理。由于榆树根系和树皮对Cu、Zn、Pb的富集能力较强加之其较高的生物量，榆树可以作为干旱区重度污染钙质土壤上针对Cu、Zn、Pb植物固定的潜能植物。 (3)榆树对重金属的防御机制主要是通过根区固定的作用阻止重金属向地上部的迁移。当重金属进入榆树体内后，重金属的胁迫导致榆树叶片中叶绿素含量有所下降，但叶片中象征破坏程度的丙二醛含量处于稳定状态，结合叶片中较高的脯氨酸含量，说明榆树具有较高的重金属抗逆性，并且榆树已建立重金属解毒机制，能够避免重金属对榆树的进一步伤害。榆树对重金属的解毒机制主要是通过超氧化物歧化酶和过氧化物酶构建的抗氧化体系来缓解重金属对榆树叶片的伤害，并且通过榆树叶片中谷胱甘肽和巯基化合物的螯合作用来降低重金属对叶片的毒性作用。综上所述，榆树在重金属重度污染钙质土壤上表现出较高的金属耐受性和抗逆性，可作为重金属重度污染钙质土壤上植被恢复的先锋植物。其快速生长的特性、对重金属较强的固定能力以及其本身具有的经济价值都使得榆树是用于重金属重度污染钙质土壤植物管理的优选物种。收起

关键词 : 土壤修复植物管理钙质土壤生理响应

4. 广西典型农地土壤水分变化及对降雨响应的研究

[学位论文] 李帅桂林理工大学 2021年硕士导师: 甘磊共63页

摘要 : 本研究以广西免耕、耕作、免耕秸秆覆盖、耕作秸秆覆盖4种不同耕作处理的甘蔗种植区为研究对象，通过对试验区土壤水分及气象数据的长期监测，结合室外采样、室内试验及数据统计分析得出不同耕作措施对土壤水分及土壤水分对降雨响应的影响，揭示耕作及... 展开本研究以广西免耕、耕作、免耕秸秆覆盖、耕作秸秆覆盖4种不同耕作处理的甘蔗种植区为研究对象，通过对试验区土壤水分及气象数据的长期监测，结合室外采样、室内试验及数据统计分析得出不同耕作措施对土壤水分及土壤水分对降雨响应的影响，揭示耕作及秸秆覆盖方式对土壤水分的作用，为提高喀斯特地区土壤水分利用效率和作物抗旱能力提供理论依据。主要研究结果如下：（1）阐明了不同耕作处理下土壤水分变化特征。覆盖和不覆盖条件下，耕作处理的各深度土壤含水量均高于免耕处理，且耕作处理的土壤水分亏缺度小于免耕处理。免耕条件下，覆盖处理的表层土壤含水量高于免耕处理，10-30cm层和30-50cm层土壤含水量大小呈现交错分布，覆盖处理的土壤水分亏缺度低于不覆盖处理。耕作条件下，覆盖处理的土壤含水量高于不覆盖处理，水分亏缺度低于不覆盖处理，差异显著。因此在广西甘蔗种植区实施耕作秸秆覆盖措施有利于提高土壤的保水能力，促进甘蔗的生长。（2）揭示了不同耕作处理下环境因子对土壤水分的影响。气温是影响土壤水分的最主要因素，而耕作和秸秆覆盖方式通过改善土壤结构和下垫面条件来改变环境对土壤水分的影响，主要表现为土壤水分对降雨及气温的响应程度。在覆盖和不覆盖条件下，耕作处理与降雨及气温的相关程度均达到显著水平（P＜0.05）。免耕和耕作条件下，不覆盖处理对气温及降雨的相关程度高于覆盖处理。由此可见，耕作处理增强了外界环境对土壤水分的影响程度，使土壤的蒸发和降雨入渗能力得到增强，而秸秆覆盖则削弱了这种影响，因此，耕作与秸秆覆盖相结合的耕作措施能够降低土壤无效蒸发，增加降雨入渗效果。（3）明确了不同耕作处理下土壤水分的降雨响应过程。土壤水分对降雨的响应程度随土壤深度的增加而降低。在不同的降雨条件下，耕作和耕作覆盖处理的各层次土壤水分与降雨同步性强更好，对降雨的响应更为强烈，土壤含水量均值及峰值均高于免耕和免耕覆盖处理，在降雨发生时水分能够快速入渗，并迅速向下传递，从而使土壤各层次水分对降雨有明显的响应过程，而免耕及免耕覆盖处理的降雨入渗能力较弱，对降雨的响应程度不明显。因此，耕作及耕作覆盖处理均能够显著增加土壤水分对降雨的响应程度，从而有利于降雨对土壤水分的补充。（4）阐述了不同耕作处理下土壤水分的衰减过程。一次降雨过后，土壤水分会随土壤蒸发及植物蒸腾作用迅速降低，且不同耕作处理的土壤水分损失随深度的增加而降低。不覆盖条件下，免耕处理的土壤水分消退速率较缓，土壤保水性更好；覆盖条件下，免耕的0-10cm和10-30cm的土壤水分损失率更高，耕作30-50cm土壤水分损失率略高于免耕。免耕条件下，覆盖处理0-10cm和30-50cm层土壤水分损失率略低于不覆盖处理，而10-30cm土壤水分损失率高出不覆盖处理13.9%。耕作条件下，覆盖处理各层土壤水分损失率均低于不覆盖处理，说明覆盖处理的保水能力更强。综上，耕作覆盖处理保水性能更好，在长期干旱情况下能够显著减少土壤的无效蒸发，减少土壤水分损耗。收起

关键词 : 农地土壤水分变化降雨响应

5. 天津地区土壤源热泵土壤热响应与冷响应特性研究

[学位论文] 许媛媛天津大学 2008年硕士导师: 朱能共52页

摘要 : 地层是一个巨大的太阳能集热器，收集了大量的太阳能，土壤源热泵系统即是利用地热资源作为冷热源进行能量转换的一类新型空调技术。其不受地域限制，是一种可再生能源，也是清洁能源。土壤源热泵的核心技术是地埋管换热器的设计和施工，其成功... 展开地层是一个巨大的太阳能集热器，收集了大量的太阳能，土壤源热泵系统即是利用地热资源作为冷热源进行能量转换的一类新型空调技术。其不受地域限制，是一种可再生能源，也是清洁能源。土壤源热泵的核心技术是地埋管换热器的设计和施工，其成功的关键在于取得可靠的当地土壤特性，其中包括地下土壤稳定状态下的取热特性、散热特性、单位井深土壤换热量。为了确保设计过程采用正确的散热数据，本课题对即将建筑施工的天津工业大学西青校区工地进行了地埋管的实地实验研究，根据测试出的并联双U型地埋管的取、散热特性，为土壤源热泵的优化设计和可靠运行提供技术支持。本课题通过实地测验，对采用土壤源热泵系统的不同深度的土壤温度进行实时监测，并对土壤热响应、冷响应以及传热系数进行分析计算。另外，本课题还就土壤源热泵系统的目前形势、潜在优势和发展前景作了大量的分析说明，对土壤源热泵系统的经济以及技术优势作了大量阐述。土壤源热泵系统环保、节能、运行费用低、空气品质高，而且应用灵活，可靠性强，使用寿命较长，节省占地空间，应大力推广。实验结果表明，土壤源热泵系统不会对地下水源造成污染，而且系统运行对地下土壤温度影响甚微，基本上对地下20米以下没有任何影响，都控制在0．1℃以内，而对于地下20米之内，最大的温度变化也不超过0．3℃。土壤本身就是很好的蓄能材料，对于蕴含大量能量的土壤层来说，系统运行造成的细微温升基本上不造成什么影响，而且春秋过渡季节系统的停止运行，使得土壤很快就能恢复至初始状态。土壤源系统具备众多优势，使得其具备广阔的推广前景，若与其他节能空调系统结合，其优势更加突出。收起

关键词 : 土壤源热泵地埋管热响应冷响应

6. 土壤可见-近红外光谱响应测量分析系统的试验与研究

[学位论文] 杨凌山西农业大学 2004年硕士导师: 左月明共40页

摘要 : 随着精确农业的迅速发展,配方施肥已成为广大农作物生产者迫切希望实现的愿望.配方施肥的前提是准确测量土壤成分及植株养分,但是传统检测土壤特性的方法存在复杂、费时、测量成本高等问题.因此,急需一种快速、方便的土壤分析技术来对土壤特性进行评估... 展开

关键词 : 漫反射光谱响应土壤光谱土壤有机质土壤水

7. 水稻对土壤重金属镉的响应及其调控

[学位论文] 黄冬芬扬州大学 2008年博士导师: 杨建昌;张建华共118页

摘要 : 镉(Cd)是农田土壤中主要的污染物质。随着工业的发展，Cd污染日趋严重，对农业生产和人类健康构成严重的威胁。本研究以水稻不同品种为材料，研究Cd对水稻产量和品质的影响及其生理机制，探讨通过灌溉和施肥等农艺措施减轻Cd对水稻危害的技术途径，为... 展开镉(Cd)是农田土壤中主要的污染物质。随着工业的发展，Cd污染日趋严重，对农业生产和人类健康构成严重的威胁。本研究以水稻不同品种为材料，研究Cd对水稻产量和品质的影响及其生理机制，探讨通过灌溉和施肥等农艺措施减轻Cd对水稻危害的技术途径，为水稻优质安全生产提供理论依据和实践指导。主要结果如下：1、Cd对水稻产量和品质的影响当土壤Cd浓度为60或90mgkg-1时，扬稻6号和扬粳9538的产量与对照(土壤未加Cd处理)无显著差异。这两品种在Cd浓度为120或180mgkg-1以及武运粳7号在Cd浓度为60或120mgkg-1条件下产量均较对照显著降低。在Cd胁迫下产量降低的原因主要在于穗数或每穗颖花数的减少，Cd对结实率和千粒重无显著影响。Cd对稻米加工品质、外观品质、蒸煮品质以及蛋白质含量无显著影响。随土壤Cd浓度的增加，稻米醇溶蛋白含量增加，清蛋白和球蛋白含量则降低。当土壤Cd浓度为60和90mgkg-1时，稻米淀粉谱的最高粘度、热浆粘度、最终粘度、崩解值和消减值与对照无显著差异；当土壤Cd浓度为120和180mgkg-1时，稻米淀粉谱的最高粘度和崩解值显著降低，热浆粘度、最终粘度和消减值显著增加。在相同土壤Cd浓度下，同一器官的Cd浓度在品种间无显著差异，但扬稻6号Cd累积量高于扬粳9538。表明Cd对水稻产量的影响以及Cd在稻株的累积量在品种间存在差异，高浓度Cd可降低稻米的营养品质和食味性。2、水稻对Cd胁迫的生理响应Cd胁迫增加了根系和叶片自由基含量；诱导超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)同工酶小分子量的特异表达；增加了水稻根系分泌物含量；降低了水稻DNA和蛋白质含量；水稻可溶性蛋白质一维电泳和二维电泳分析结果表明，Cd胁迫后水稻可溶性蛋白质表达发生改变。Cd诱导了水稻幼苗根系10个蛋白质点和叶片8个蛋白质点的表达，抑制了根系4个蛋白质点和叶片8个蛋白质点的表达。3、水稻耐Cd性不同品种一些农艺与生理性状Cd处理后，耐Cd基因型(汕优63和扬粳9538)籽粒产量较CK(土壤中未加Cd)降低了6．2％～8．9％，Cd敏感基因型(扬稻6号和武运粳7号)产量较对照降低38．3％～47．1％。Cd处理后每盆穗数和每穗颖花数减少是减产的主要原因，结实率和千粒重在Cd处理与CK间无显著差异。Cd处理显著抑制了Cd敏感基因型的分蘖发生，导致整个生育期干物质积累的显著下降。Cd处理对物质运转率和收获指数无显著影响。在Cd胁迫下，分蘖至拔节期Cd敏感基因型的根系活力、叶片光合速率、超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性明显低于耐Cd基因型，叶片超氧自由基和过氧化氢含量、乙烯释放速率及根系伤流液中1-氨基环丙烷1-羧酸浓度则显著高于耐Cd基因型。抽穗以后Cd对上述生理指标以及整个生育时期叶片脱落酸含量无显著影响。说明Cd对水稻生长发育的影响主要在生育前期(分蘖至拔节期)，此期分蘖发生多、根系活力和叶片抗氧化保护系统能力强及乙烯合成少是耐Cd基因型水稻的主要农艺和生理特征。4、结实期灌溉方式对水稻品质和不同器官Cd浓度与分配的影响在土壤Cd污染条件下，与水层灌溉(WW)相比，结实期轻干一湿交替灌溉(MD)可以增加产量和改善稻米的加工与外观品质，结实期重干-湿交替灌溉(SD)则降低产量和品质。MD和SD均可增加Cd在根的浓度和分配比例，降低Cd在茎叶的浓度和分配比例；MD对籽粒和精米中的Cd浓度无明显影响，但可显著降低Cd在籽粒中的分配比例，SD则增加了籽粒和精米的Cd浓度。在MD条件下，根系活力增强和叶片气孔导度降低(即蒸腾强度小)是根系Cd浓度大、茎叶Cd浓度小以及籽粒Cd分配比例低的重要原因；而在SD条件下，根系和籽粒Cd浓度大、茎叶Cd浓度小与气孔导度显著降低和茎叶Cd表观输出率大幅度增加有密切关系。5、全生育期干湿交替灌溉对水稻产量和品质及Cd积累的影响与保持水层(WW)相比，全生育期轻干湿交替灌溉(MD)提高了根系氧化力和光合速率，使产量增加了8．6-10％，改善了加工品质和外观品质，全生育期重干湿交替灌溉(SD)的结果则相反。MD和SD均降低了叶片蒸腾速率，SD尤为明显。MD和SD显著增加了根系中Cd的浓度，降低了稻草中Cd的浓度。MD使籽粒中Cd浓度降低了8．6-9．7％，精米中Cd浓度降低了27-31％。SD则显著增加了籽粒中Cd浓度，但降低了Cd在精米中浓度。说明全生育期轻干湿交替灌溉可以增加产量和减少Cd在水稻可食部分的含量。6、氮肥对水稻品质和不同器官Cd浓度与分配的影响在相同施氮量情况下，Cd处理显著降低了产量。在相同土壤Cd浓度下，产量随施氮量(0～600kgha-1)的增加而提高。施氮量和Cd处理对稻米的出糙率、精米率和整精米率无显著影响。在相同施氮量情况下，Cd处理使胶稠度增加，直链淀粉含量降低。Cd对稻米垩白率、垩白度和蛋白质含量无显著影响。随施氮量的增加，颖壳、糠层和精米中Cd浓度均随之增加，但精米Cd浓度在ON(不施氮)与MN(300kgha-1)之间无显著差异。Cd在颖壳和糠层中的分配比例也随施氮量的增加而显著提高，但Cd在精米中的分配比例则随施氮量的增加而显著降低。表明在Cd污染的稻田适当施用氮肥并不会明显增加Cd在精米中的浓度，并可降低Cd在精米中的分配比例。收起

关键词 : 水稻土壤重金属镉响应

8. 控释肥对苹果根域土壤环境影响的研究

[学位论文] 秦旭山东农业大学 2015年硕士导师: 高东升共56页

摘要 : 我国是苹果生产大果，面积和产量均居世界首位，但生产上为了追求产量，多年过量施用化肥，肥料利用率低、土壤养分失衡，引起土壤严重酸化，从业人员老龄化严重、施肥劳动力紧缺等问题突出，以盛果期（10年生）红富士苹果和幼龄（1年生）嘎啦苹果为试... 展开我国是苹果生产大果，面积和产量均居世界首位，但生产上为了追求产量，多年过量施用化肥，肥料利用率低、土壤养分失衡，引起土壤严重酸化，从业人员老龄化严重、施肥劳动力紧缺等问题突出，以盛果期（10年生）红富士苹果和幼龄（1年生）嘎啦苹果为试验材料，研究苹果专用控释肥对苹果园根域土壤养分、微生物特性的影响，探讨不同果园对不同含量控释肥的响应机制，以期为控释肥在果树上的应用提供理论依据。主要试验结果如下: 施用控释肥增加了土壤碱解氮的含量，降低了土壤有效磷的含量，而对于速效钾，红富士（盛果期）果园降低，嘎啦（幼龄）果园提高。控释肥处理不同时期，果园有效磷含量和红富士（盛果期）果园的碱解氮含量整体趋势为先降低—略有升高—略降低，嘎啦（幼龄）果园碱解氮和速效钾含量则一直呈上升趋势，红富士（盛果期）果园的速效钾含量整体趋势为先降低后升高。不同控释肥处理，碱解氮为红富士（盛果期）果园CRF2最高，而嘎啦（幼龄）果园CRF3最高;速效磷均为CRF3;速效钾为红富士（盛果期）果园CRF1最高，而嘎啦（幼龄）果园CRF2最高。施用控释肥降低了土壤交换性Ca、交换性Mg和有效Mn的含量，增加了有效Zn的含量;而有效Fe和Cu在不同果园中有差异，在红富士（盛果期）果园降低，在嘎啦（幼龄）果园中提高。不同时期，红富士（盛果期）果园CRF3处理土壤交换性钙含量总体表现出较高值，且各时期有一定差异;嘎啦（幼龄）果园各处理和各时期差异不大。不同时期，各控释肥处理的土壤交换性镁含量整体呈现先升高—降低—升高的趋势，红富士（盛果期）果园CRF3处理土壤交换性镁含量最高，嘎啦（幼龄）果园CRF1处理土壤交换性镁含量最高。红富士（盛果期）果园各控释肥处理的土壤有效Fe的含量在不同时期差异不大，嘎啦（幼龄）果园而差异较大，呈上升趋势。控释肥处理土壤有效Mn、Cu和Zn的含量在不同时期有一定的差异，红富士（盛果期）果园呈上升趋势，嘎啦（幼龄）果园呈先上升后下降趋势;不同控释肥处理间差异不大。施用控释肥提高了红富士（盛果期）果园土壤pH值，不同时期差异不明显;降低嘎啦（幼龄）果园土壤pH值，不同时期呈下降趋势;不同控释肥处理差异不显著。施用控释肥，红富士（盛果期）果园土壤中蔗糖酶和脲酶的活性前期降低，后期增加，CRF2处理最高;而嘎啦（幼龄）果园正好相反，土壤中蔗糖酶和脲酶的活性前期增加，后期降低，不同处理差别不大，CRF3最高。总体来看提高土壤中β-葡萄糖苷酶的活性，基本上都是先升高，再降低的趋势;红富士（盛果期）果园CRF1较高，嘎啦（幼龄）果园CRF3较高。利用BIOLOG-ECO技术，通过分析土壤微生物利用单一碳源能力的变化，阐明控释肥对土壤微生物的功能的影响，结果表明:控释肥对微生物量碳及微生物利用碳源能力的影响均与时期有关，CRF1与CRF2于处理前期促进微生物对碳源的利用，而CRF3于8月27日促进促进微生物对碳源的利用。微生物对不同种类碳源利用能力随控释肥种类及时期的不同而有差异，CRF1、CRF2及CRF3于肥效最佳时期利用最多的碳源依次为聚合物类、氨基酸类及胺类。通过主成分分析，得出碳水化合物及氨基酸类是控释肥对土壤微生物功能多样性起分异作用的碳源。收起

关键词 : 苹果控释肥根域土壤响应机制

9. 刺梨对土壤干旱胁迫的生理响应

[学位论文] 刘国琴贵州大学 2000年硕士导师: 樊卫国共41页

摘要 : 刺梨(Rosa roxburghii Tratt.)是原产和仅分布于中国的新兴果树,迄今,其生理学研究尚不深入.为了探索刺梨的水分生理特征,采用土壤干旱胁迫的方法,研究了刺梨对干旱胁迫的生理响应.土壤干旱胁迫能够极显著地降低刺梨叶中SOD、POD活性和GA<,1+3>、IAA、ZRs含... 展开

关键词 : 刺梨土壤干旱胁迫生理响应

10. 典型草原植被和土壤对放牧和增雨的短期响应

[学位论文] 何美悦兰州大学 2021年硕士导师: 侯扶江;韩天虎共58页

摘要 : 水分是影响草原生态系统结构与功能的主要因子，降雨变化对放牧草原植被和土壤产生影响。为此，在兰州大学环县草地农业试验站，利用长期放牧试验样地，开展2年的增雨试验，分析植被群落特征和土壤理化性质的变化，同时对草原地上生物量和物种丰富度进... 展开水分是影响草原生态系统结构与功能的主要因子，降雨变化对放牧草原植被和土壤产生影响。为此，在兰州大学环县草地农业试验站，利用长期放牧试验样地，开展2年的增雨试验，分析植被群落特征和土壤理化性质的变化，同时对草原地上生物量和物种丰富度进行模型预测。主要结果如下：（1）放牧和增雨对植被特征的影响增雨30%和60%，封育区地上生物量、群落密度、高度和物种丰富度分别提高了15.2%和24.8%、37%和62%、4.2%和6.6%、13.4%和23.8%，放牧区分别提高了17.1%和26.7%、34.3%和56.2%、4.2%和6.6%、11.2%和12.3%。与封育相比，放牧区增雨0%、30%和60%，草原物种丰富度和生长点密度分别提高2.1%、7.8%、12.4%和1%、8%、25%。放牧与增雨的互作对草地群落高度和地上生物量的效应显著(P<0.05）。（2）放牧和增雨对土壤理化性质的影响增雨30%和60%，封育区的土壤含水量和紧实度分别提高了25.6%和35.9%、22.3%和53.5%，放牧区分别增加了21.7%和26.4%、23.1%和36.8%。增雨30%和60%，封育区土壤速效磷含量分别降低了22.3%和36.8%；放牧区分别降低了22.6%和37.2%。土壤pH随增雨梯度呈“马鞍”型变化。与封育相比，增雨0%、30%和60%，放牧区土壤紧实度分别提高了24Pa、121Pa和446Pa，CO2气体排放分别增加了1.7%、4.5%和10.8%，土壤速效磷含量分别降低了0.4mg/kg、0.7mg/kg和1.1mg/kg。放牧与增雨的互作对土壤速效磷含量、0-20cm的土壤铵态氮含量和CO2气体通量有显著影响(P<0.05）。（3）预测模型利用植被生长指标对不同增雨处理下的草原地上生物量和物种丰富度进行预测，群落高度和冠幅可以较好地预测草原地上生物量，决定系数R2分别为0.79、0.64和0.65。在增雨0%、30%和60%处理下，草原地上生物量预测值与实测值组成的回归方程分别为：y=0.849x+1.73、y=1.15x-7.71和y=0.86x+2.63，决定系数分别为0.77、0.76和0.75。物种丰富度在群落高度、冠幅、密度、生殖枝密度和分蘖密度指标共同预测的显著性最高(P<0.01），其平均相对误差绝对值RMA均小于25%，总相对误差RS均小于5%，模型的精确性、稳定性和普适性好。世界部分草原区正发生着暖湿化，全球气候变化增加了强降雨事件，适度放牧一定程度上可缓解降水量的变化对草原的影响。收起

关键词 : 草原植被草原土壤放牧响应增雨响应