《稻田土壤中甲基汞产生的动力学特征和预测模型》

  • 来源专题:农业立体污染防治
  • 编译者: 季雪婧
  • 发布时间:2020-07-03
  • 弄清汞(Hg)的甲基化过程对于治理受汞污染的稻田土壤十分重要。本研究选取了18块具有不同土壤特性的稻田土壤并掺入无机汞,进行90天的水淹实验。每隔一段时间就地测量土壤的pH值和氧化还原电位(Eh),并对土壤取样以分析甲基汞(MeHg)。汞的甲基化效率随水淹时间的增加而增加,在孵化30天时达到相对稳定的状态,范围为0.08%至2.52%。汞的甲基化效率还与土壤的pH值和氧化还原电位(Eh)显著相关。叶诺维奇(Elovich)方程可以充分描述甲基汞(MeHg)生成的动力学。除了风干土壤样品中有机物的含量和水淹时间外,甲基汞(MeHg)的生成可以通过就地土壤的pH值和水淹土壤的氧化还原电位(Eh)很好的进行预测。这两种预测模型解释了汞甲基化效率在78%和68%之间变化。研究结果表明,稻田土壤经过水淹后可以通过常规的测量土壤性质和水淹时间预测无机汞的甲基化,该相关性可以助于了解汞的甲基化程度,并有助于管理受汞污染的稻田土壤。

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    • 来源专题:农业立体污染防治
    • 编译者:季雪婧
    • 发布时间:2019-12-27
    • 基于质量平衡理论的污染累积模型(PAM)是用来模拟土壤中重金属浓度的长期变化。当与蒙特卡洛模拟(Monte Carlo simulation)相结合时,该模型可以预测环境参数波动下和多途径输入的重金属在土壤-水-植物系统中的概率分布。该模型曾被用于评估中国(湖南省)攸县(音译)镉污染稻田土壤在五种情景下不同修复方式的效果,这五种情景分别是默认情景(A)、不将水稻秸秆还田(B)、减少镉沉积(C)、撒石灰(D)和整合多种修复方式(E)。经该模型预测,不将水稻秸秆还田(B)可以显著降低土壤中镉含量,撒石灰(D)可以显著降低植物中的镉含量。但是,从长远来看,撒石灰(D)将会增加土壤中的镉含量。虽然需要数十年的努力,但整合多种修复方式(E)可以有效降低土壤和稻米中的镉浓度。土壤镉污染历史和镉累积的主要原因主要通过敏感性分析和回顾模拟进行研究。
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    • 编译者:王晓梅
    • 发布时间:2023-10-08
    • 稻田是我国常见的农田类型,通常比相邻旱地具有更高的土壤有机碳和微生物残体碳含量。然而,稻田和旱地土壤有机碳的微生物代谢特征尚不清楚。因此,解析土壤微生物碳代谢对土地利用方式的响应,对设计适当的农田管理 稻田是我国常见的农田类型,通常比相邻旱地具有更高的土壤有机碳和微生物残体碳含量。然而,稻田和旱地土壤有机碳的微生物代谢特征尚不清楚。因此,解析土壤微生物碳代谢对土地利用方式的响应,对设计适当的农田 管理 措施以提高土壤固碳能力至关重要。 中国科学院亚热带农业生态研究所流域农业环境研究中心研究员吴金水团队,在我国东部四个水稻分布气候区(中温带-黑土、暖温带-潮土、亚热带-红壤和热带-砖红壤)采用配对采样原则,随机采集了240对稻田和旱地表层土壤。科研团队在每个气候区随机选择10对稻田和旱地土壤加入18O-H2O进行短期培养,测定土壤总有机碳的微生物摄取、生长、呼吸和利用效率。结果表明,与寒冷气候区(中温带和暖温带)旱地相比,温暖气候区(亚热带和热带)旱地土壤的微生物生长效率更低、呼吸效率更高。这是由于温暖气候区土壤低pH值和高粘粒含量致使微生物碳代谢从生长向呼吸转变。然而,温暖气候区稻田土壤的微生物的生长和呼吸效率均显著低于寒冷气候区稻田,可能是由于长期淹水抑制了微生物碳代谢对土壤低pH值响应。四个气候区下,稻田较旱地土壤微生物碳摄取效率低,表明稻田土壤有机碳积累过程中微生物参与程度较低;与旱地土壤相比,稻田土壤微生物的生长效率更高、呼吸效率更低,使得稻田土壤微生物碳利用效率更高。稻田和旱地土壤微生物碳利用效率的差异与土壤有机碳和微生物残体碳的差异呈现显著正相关。在微生物碳代谢的角度,稻田较旱地土壤具有更高的有机碳含量,这是由于稻田土壤更弱的微生物碳摄取和更强的合成代谢。因此,强化微生物合成代谢、降低微生物分解代谢的农田管理措施是增加土壤固碳的重要手段。 相关研究成果以Higher microbial C use efficiency in paddy than in adjacent upland soils: evidence from continental scale为题,发表在《土壤和耕作研究》(Soil and Tillage Research)上。研究工作得到国家重点研发计划和国家 自然科学基金 的支持。