AG  >> Vol. 4 No. 4 (August 2014)

    理化性质对土壤–农作物系统重金属生物有效性影响研究进展
    Research Progress in the Effect of Physical and Chemical Properties on Heavy Metal Bioavailability in Soil-Crop System

  • 全文下载: PDF(462KB) HTML    PP.214-223   DOI: 10.12677/AG.2014.44026  
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作者:  

袁 园:福建省煤田地质局,福州

关键词:
土壤–农作物系统重金属形态迁移转化规律相关性研究Soil-Crop System Heavy Metal Form Migration and Transformation Laws Correlation Study

摘要:

本文全面综述了重金属在土壤–植物系统中的存在规律,分析了农作物中重金属污染物的来源、迁移、转化及富集规律,归纳了土壤理化性质、农作物生理生化因素对土壤重金属生物有效性的吸收转化的规律,剖析了重金属生物有效性的影响因子,进而对近年相关关系研究方法进行论述。最终提出今年土壤–植物系统研究中存在的薄弱环节,提出进一步研究区域环境中土壤–农作物系统重金属空间对应关系、影响机制和定量模型。

This paper comprehensive reviewed the existing laws of heavy metals in soil-plant system, analyzed the source, migration, transformation and enrichment regularity of heavy metal pollutants in soil plant system, summarized the effect of physicochemical properties of soil and crop physio-logical-biochemical factors on heavy metal bioavailability in soil-crop system, dissected the relating factors, and discussed recent related research methods. This study finally submitted the weak link in the system, and proposed the further research in spatial relationship with different heavy- metals, influence mechanism and quantitative model.


文章引用:
袁园. 理化性质对土壤–农作物系统重金属生物有效性影响研究进展[J]. 地球科学前沿, 2014, 4(4): 214-223. http://dx.doi.org/10.12677/AG.2014.44026

参考文献

[1] 朱雅兰 (2010) 重金属污染土壤植物修复的研究进展与应用. 湖北农业科学, 6, 1495-1499.
[2] 钱翌, 刘峥延, 杨立杰 (2011) 青岛市蔬菜重金属污染及铅, 镉健康风险评价. 中国农学通报, 22, 176-181.
[3] 邢艳帅, 乔冬梅, 朱桂芬, 齐学斌 (2014) 土壤重金属污染及植物修复技术研究进展. 中国农学通报, 17, 208-214.
[4] 胡淼, 吴家强, 彭佩钦, 甘国娟, 周航, 廖柏寒 (2014) 矿区耕地土壤重金属污染评价模型与实例研究. 环境科学学报, 2, 423-430.
[5] 梁烜赫, 曹铁华, 张磊, 于雷, 刘春光 (2012) 吉林省农田重金属含量及其在作物中的累积. 吉林农业科学, 6, 59-62.
[6] 陈怀满 (1996) 土壤–植物系统中的重金属污染. 科学出版社, 北京, 7-15.
[7] 张朝阳, 彭平安, 宋建中, 刘承帅, 彭珏, 卢普相 (2012) 改进BCR法分析国家土壤标准物质中重金属化学形态. 生态环境学报, 11, 1881-1884.
[8] Tessier, A., Campbell, P.G. and Bisson, M. (1979) Sequential extraction procedure for the speciation of particulate trace metals. Analytical Chemistry, 51, 844-851.
[9] 董克虞, 陈家梅, 邓小莹 (1981) 农作物对镉的吸收累积规律. 环境科学, 3, 86-91.
[10] 卢瑛, 龚子同 (2003) 南京城市土壤中重金属的化学形态分布. 环境化学, 2, 131-136.
[11] 马运宏, 范瑜 (1995) 重金属在土壤–作物系统中迁移分配规律的分析. 江苏环境科技, 1, 8-10.
[12] 李冰, 王昌全, 代天飞, 李焕秀, 杨娟 (2007) 水稻子实对不同形态重金属的累积差异及其影响因素分析. 植物营养与肥料学报, 4, 602-610.
[13] 何峰 (2004) 重庆市农田土壤–粮食作物重金属关联特征与污染评价. 西南农业大学, 重庆, 1.
[14] 叶华香, 张思冲, 辛蕊, 李国芬 (2011) 哈尔滨市郊菜地土壤重金属及土壤理化性质. 中国农学通报, 2, 162-166.
[15] 汤丽玲 (2007) 作物吸收Cd的影响因素分析及籽实Cd含量的预测. 农业环境科学学报, 2, 699-703.
[16] 曹心德, 魏晓欣, 代革联, 杨永亮 (2011) 土壤重金属复合污染及其化学钝化修复技术研究进展. 环境工程学报, 7, 1441-1453.
[17] 宗良纲, 丁园 (2001) 土壤重金属(CuZnCd)复合污染的研究现状. 农业环境保护, 2, 126-128.
[18] 王凯丽, 徐绍辉, 杨永亮, 林青 (2011) 胶体存在时不同质地土壤对锌镉的吸附试验研究. 土壤, 2, 239-246.
[19] 黄震, 黄占斌, 孙朋成, 沈忱, 景生鹏 (2012) 环境材料对作物吸收重金属Pb, Cd及土壤特性研究. 环境科学学报, 10, 2490-2499.
[20] Reddy, K.R. and Patrick Jr., W.H. (1975) Effect of alternate aerobic and anaerobic conditions on redox potential, organic matter decomposition and nitrogen loss in a flooded soil. Soil Biology and Biochemistry, 7, 87-94.
[21] 王丹丽, 关子川, 王恩德 (2003) 腐殖质对重金属离子的吸附作用. 黄金, 1, 47-49.
[22] 董克虞, 陈家梅 (1982) 镉对农作物生长发育的影响与吸收累积的关系. 环境科学, 4, 31-34.
[23] Sloan, J.J., Dowdy, R.H. and Dolan, M.S. (1998) Recovery of biosolids-applied heavy metals sixteen years after application. Journal of Environmental Quality, 27, 1312-1317.
[24] 杨奇勇, 杨劲松, 姚荣江, 黄标, 孙维侠 (2011) 耕地土壤有机质空间变异性的随机模拟. 农业工程学报, 12, 324-329.
[25] 吐尔逊, 吐尔洪, 叶凯 (2013) 重金属Cd和Pb在甜高粱幼苗体内的积累特性研究. 中国农学通报, 3, 80-85.
[26] 张茹吉, 姚世雅, 奥岩松 (2013) 土壤表层中的Cu,Cd,Pb的垂直运移规律. 上海交通大学学报: 农业科学版, 5, 67-71.
[27] 于童, 徐绍辉, 林青 (2012) 不同初始氧化还原条件下土壤中重金属的运移研究I. 单一Cd, Cu, Zn的土柱实验. 土壤学报, 4, 688-697.
[28] 肖青青, 王宏镔, 赵宾, 叶志鸿 (2011) 云南个旧市郊农作物重金属污染现状及健康风险. 农业环境科学学报, 2, 271-281.
[29] Reddy, C.N. and Patrick, W.H. (1977) Effect of redox potential and pH on the uptake of cadmium and lead by rice plants. Journal of Environmental Quality, 6, 259-262.
[30] 郑顺安, 郑向群, 刘书田, 姚秀荣 (2012) 再生水灌溉下紫色水稻土颗粒态有机质中重金属的富集特征. 水土保持学报, 2, 246-250.
[31] 陈涛, 吴燕玉, 张学询, 孔庆新, 宋胜焕, 王连平, 朴东华, 高玉环 (1980) 张士灌区镉土改良和水稻镉污染防治研究. 环境保护科学, 3.
[32] 刘亚男, 李取生, 杜烨锋, 崔志红, 李莎 (2011) 滩涂土壤淋洗过程中盐分变化及其对重金属的影响. 环境科学, 7, 2087-2091.
[33] 林亲铁, 朱伟浩, 陈志良, 彭晓春, 赵述华 (2013) 土壤重金属的形态分析及生物有效性研究进展. 广东工业大学学报, 2, 113-118.
[34] Tessier, A., Rapin, F. and Carignan, R. (1985) Trace metals in oxic lake sediments: Possible adsorption onto iron oxyhydroxides. Geochimica et Cosmochimica Acta, 49, 183-194.
[35] Tessier, A., Campbell, P.G. and Bis-son, M. (1979) Sequential extraction procedure for the speciation of particulate trace metals. Analytical Chemistry, 51, 844-851.
[36] 王坤, 王小敏, 赵勇, 林志, 谢建治 (2014) 土壤质地和碳氮比对龙葵富集重金属Cd的影响. 水土保持学报, 2, 199-203.
[37] 线郁, 王关娥, 陈卫平 (2013) 土壤砷植物暴露途径的土壤因子模拟. 生态学报, 8, 2400-2409.
[38] 谢正苗, 李静, 徐建明, 叶兰军, 王碧玲 (2006) 杭州市郊蔬菜基地土壤和蔬菜中Pb, Zn和Cu含量的环境质量评价. 环境科学, 4, 742-747.
[39] 郑喜珅, 鲁安怀, 高翔, 赵谨, 郑德圣 (2002) 土壤中重金属污染现状与防治方法. 土壤与环境, 1, 79-84.
[40] Haldar, M. and Mandal, L.N. (1981) Effect of phosphorus and zinc on the growth and phosphorus, zinc, copper, iron and manganese nutrition of rice. Plant and Soil, 59, 415-425.
[41] 李正文, 张艳玲, 潘根兴, 李久海, 黄筱敏, 王吉方 (2003) 不同水稻品种籽粒Cd, Cu和Se的含量差异及其人类膳食摄取风险. 环境科学, 3, 112-115.
[42] 王凯荣, 龚惠群 (1996) 两种基因型水稻对环境镉吸收与再分配差异性比较研究. 农业环境保护, 4, 145-149.
[43] 韩爱民, 蔡继红, 屠锦河, 朱伊君 (2002) 水稻重金属含量与土壤质量的关系. 环境监测管理与技术, 3, 27-28.
[44] 肖美秀, 梁义元, 梁康迳, 林文雄 (2005) 水稻重金属污染及其控制技术的研究进展. 亚热带农业研究, 3, 40-43.
[45] 牟仁祥, 陈铭学, 朱智伟, 应兴华 (2004) 水稻重金属污染研究进展. 生态环境, 3, 417-419.
[46] 李欢, 陈亮, 潘琼, 谢武 (2013) 水稻重金属生态毒性诊断研究进展. 环境与可持续发展, 6, 80-84.
[47] 蒋彬, 张慧萍 (2002) 水稻精米中铅镉砷含量基因型差异的研究. 云南师范大学学报: 自然科学版, 3, 37-40.
[48] 王凯荣, 郭焱 (1993) 重金属污染对稻米品质影响的研究. 农业环境保护, 6, 254-257.
[49] 吴启堂, 何林昌 (1994) 不同水稻, 菜心品种和化肥形态对作物吸收累积镉的影响. 华南农业大学学报, 4, 1-6.
[50] 王宏镔, 束文圣, 蓝崇钰 (2005) 重金属污染生态学研究现状与展望. 生态学报, 3, 596-605.
[51] 杨居荣, 蒋婉茹 (1995) Cd污染对植物生理生化的影响. 农业环境保护, 5, 193-197.
[52] 李福燕, 李许明, 赵雄, 杨帆, 张宇, 漆智平 (2010) 热带地区不同水稻品种对土壤镉胁迫的生理生化响应. 生态学杂志, 4, 821-825.
[53] 王姗姗, 张红, 王颜红, 王世成, 崔杰华, 李波, 杨晶晶 (2012) 土壤类型与作物基因型对花生籽实镉积累的影响. 应用生态学报, 8, 2199-2204.
[54] 陈京都, 何理, 许轲, 戴其根, 郭保卫, 张洪程, 霍中洋, 魏海燕 (2013) 镉胁迫对不同基因型水稻生长及矿质营养元素吸收的影响. 生态学杂志, 12, 3219-3225.
[55] 郭晓方, 卫泽斌, 丘锦荣, 吴启堂, 周建利 (2010) 玉米对重金属累积与转运的品种间差异. 生态与农村环境学报, 4, 367-371.
[56] 杜斌 (2012) 紫色水稻土中镉的生物有效性研究. 硕士论文, 西南大学, 重庆.
[57] 王震宇, 刘利华, 温胜芳, 彭昌盛, 邢宝山, 李锋民 (2010) 2种湿地植物根表铁氧化物胶膜的形成及其对磷素吸收的影响. 环境科学, 3, 781-786.
[58] 刘敏超, 李花粉, 夏立江, 杨林书 (2001) 根表铁锰氧化物胶膜对不同品种水稻吸镉的影响. 生态学报, 4, 598-602.
[59] 王大力, 林伟宏 (2012) CO2 浓度升高对水稻根系分泌物的影响——总有机碳, 甲酸和乙酸含量变化. 生态学报, 4, 570-572.
[60] 沈青群, 胡泸胜, 何荫飞, 陈丹, 简峰 (2010) 镉污染土壤根际环境调节. 河北农业科学, 3, 76-78.
[61] 常学秀, 施晓东 (2010) 土壤重金属污染与食品安全. 环境科学导刊, z1, 21-24.
[62] 齐雁冰, 常庆瑞, 刘梦云, 刘京, 陈涛 (2013) 陕北某化工厂对土壤–作物系统重金属含量及分布的影响. http://www.paper.edu.cn/releasepaper/content/201301-234
[63] 王晓瑞, 周生路, 吴绍华 (2011) 长江三角洲地区小麦植株的重金属分布及其相关性. 地理科学, 2, 226-231.
[64] 李军辉, 卢瑛, 张朝, 邓香连, 连槿 (2011) 广州石化工业区周边农业土壤重金属污染现状与潜在生态风险评价. 土壤通报, 5, 1242-1246.
[65] 周东美, 王玉军, 陈怀满 (2014) 论土壤环境质量重金属标准的独立性与依存性. 农业环境科学学报, 2, 205-216.
[66] 陈怀满, 郑春荣, 王慎强, 涂从 (2001) 不同来源重金属污染的土壤对水稻的影响. 农村生态环境, 2, 35-40.
[67] 王玉军, 陈怀满 (2013) 我国土壤环境质量重金属影响研究中一些值得关注的问题. 农业环境科学学报, 7.
[68] 陈怀满 (1990) 我国土壤污染现状, 发展趋势及其对策建议. 土壤学进展, 1, 53-56.
[69] 李建国, 濮励杰, 廖启林, 朱明, 刘丽丽, 张丽芳, 王琪琪, 戴小清 (2014) 无锡市土壤重金属富集的梯度效应与来源差异. 地理科学, 4, 496-504.
[70] 李永涛, 戴军 (2012) 不同形态有机碳的有效性在两种重金属污染水平下水稻土壤中的差异. 生态学报, 1, 138-145.
[71] 戴斯迪, 马克明, 宝乐 (2012) 北京城区行道树国槐叶面尘分布及重金属污染特征. 生态学报, 16, 5095-5102.
[72] 张克云, 陈树元 (1995) 水稻–土壤生态系统对 Cu, As 污染的缓冲作用. 应用生态学报, 3, 313-316.
[73] 钱翌, 张玮, 冉德超 (2011) 青岛城市土壤重金属的形态分布及影响因素分析. 环境化学, 3, 652-657.
[74] 钟军 (2012) 四种农业种植模式下土壤Cd, Pb, Zn形态分配及作物富集效率研究. 硕士论文, 四川农业大学, 成都.
[75] 叶新新, 孙波 (2012) 品种和土壤对水稻镉吸收的影响及镉生物有效性预测模型研究进展. 土壤, 3, 360-365.
[76] 刘继龙, 马孝义, 张振华 (2010) 土壤水盐空间异质性及尺度效应的多重分形. 农业工程学报, 1, 81-86.
[77] 李洪波, 薛慕瑶, 林雅茹, 申建波 (2013) 土壤养分空间异质性与根系觅食作用: 从个体到群落. 植物营养与肥料学报, 4, 995-1004.
[78] 郭笑笑, 刘丛强, 朱兆洲, 王中良, 李军 (2011) 土壤重金属污染评价方法. 生态学杂志, 5, 889-896.
[79] 钱翌, 于洪, 王灵 (2013) 乌鲁木齐市米东区农田土壤重金属含量的空间分布特征. 干旱区地理, 2, 303-310.
[80] 史文娇, 岳天祥, 石晓丽, 宋伟 (2012) 高风险重金属污染土壤识别研究方法综述. 土壤, 2, 197-202.
[81] 陈文辉, 谢高地, 卓庆卿 (2004) 农田基础环境信息空间变异性分析. 生态学报, 2, 347-351.
[82] 邹朝晖, 宋戈, 张景奇, 雷国平, 孟飞 (2013) 松嫩高平原黑土区耕地土壤生态环境质量特征及空间分布规律. 中国农学通报, 29, 143-150.
[83] 刘文, 吴敬禄, 马龙 (2013) 乌兹别克斯坦表层土壤元素含量与空间结构特征初步分析. 农业环境科学学报, 2, 282-289.
[84] 曹宏杰, 王立民, 罗春雨, 张继舟, 倪红伟 (2014) 三江平原地区农田土壤中几种重金属空间分布状况. 生态与农村环境学报, 2, 155-161.
[85] 王波, 毛任钊, 曹健, 王元仲, 高云风, 李冬梅 (2013) 海河低平原区农田重金属含量的空间变异性——以河北省肥乡县为例. 生态学报, 12, 4082-4090.
[86] 柳云龙, 章立佳, 韩晓非, 庄腾飞, 施振香, 卢小遮 (2012) 上海城市样带土壤重金属空间变异特征及污染评价. 环境科学, 2, 599-605.
[87] 胡克宽, 王英俊, 张玉岱, 李会科, 梅立新, 梁俊 (2012) 渭北黄土高原苹果园土壤重金属空间分布及其累积性评价. 农业环境科学学报, 5, 934-941.
[88] 胡艳霞, 周连第, 魏长山, 杜景龙 (2013) 北京水源保护地土壤重金属空间变异及污染特征. 土壤通报, 6, 1483-1490.
[89] 陈奔, 邱海源, 郭彦妮, 汪立宜, 王宪 (2012) 尤溪铅锌矿集区重金属污染健康风险评价研究. 厦门大学学报: 自然科学版, 2, 245-251.
[90] 潘成忠, 上官周平 (2003) 土壤空间变异性研究评述. 生态环境, 3, 371-375.
[91] 杨玉玲, 盛建东, 田长彦, 文启凯 (2003) 盐化灌淤土壤速效氮, 磷, 钾空间变异性与棉花生长关系初步研究. 中国农业科学, 5, 542-547.
[92] 高祥照, 胡克林, 郭焱, 李保国, 马韫韬, 杜森, 王运华 (2002) 土壤养分与作物产量的空间变异特征与精确施肥. 中国农业科学, 6, 660-666.
[93] 陈蓉蓉, 周治国, 曹卫星, 朱艳, 戴廷波 (2004) 农田精确施肥决策支持系统的设计和实现. 中国农业科学, 4, 516-521.
[94] 雷咏雯, 危常州, 李俊华, 候振安, 冶军, 鲍柏杨 (2004) 不同尺度下土壤养分空间变异特征的研究. 土壤, 4, 376-381.
[95] 陈同斌, 韦朝阳, 黄泽春, 黄启飞, 鲁全国 (2002) 砷超富集植物蜈蚣草及其对砷的富集特征. 科学通报, 3, 207-210.
[96] 王荣萍, 张雪霞, 郑煜基, 陈能场, 李金娟, 张晓霞 (2013) 水分管理对重金属在水稻根区及在水稻中积累的影响. 生态环境学报, 12, 1956-1961.
[97] 周建民, 党志, 蔡美芳, 司徒粤, 刘丛强 (2005) 大宝山矿区污染水体中重金属的形态分布及迁移转化. 环境科学研究, 3, 5-10.
[98] 李金娟, 张雪霞, 王平, 高云, 陈能场, 冷小艳 (2013) 多金属硫化物矿区不同品种水稻根际土壤酶活的变化. 生态环境学报, 11, 1830-1836.
[99] 李波, 林玉锁, 张孝飞, 徐亦钢, 俞飞 (2005) 沪宁高速公路两侧土壤和小麦重金属污染状况. 农村生态环境, 3, 50-53.
[100] 陈虎, 郭笃发, 郭峰, 李晓晴, 范仲学 (2013) 作物吸收富集镉研究进展. 中国农学通报, 3, 6-11.