矿业废弃地复垦土壤-作物硒吸收特征及其对重金属拮抗效应
发布时间：2021-10-23 02:06
针对矿业废弃地复垦土壤硒与重金属"双高"现象,为充分开发其富硒土地资源,确保作物安全,本文基于"点对点"采集的土壤和玉米样品,利用反距离权重（inverse distance weighted,IDW）、多元线性回归（multiple linear regression,MLR）、偏最小二乘回归（partial least squares regression,PLSR）和随机森林回归（random forest regression,RFR）等方法,开展了西南某硫磺矿复垦区玉米硒元素吸收预测的同时,分析硒（Se）对重金属（Hg、As、Cd和Cr）的拮抗效应.结果表明研究区土壤中硒资源丰富,土壤Se平均含量达到0.83mg·kg-1,是中国土壤Se平均含量的2.87倍,玉米籽粒硒含量处于0.02～0.16mg·kg-1之间.由相关性分析和模型预测可知,研究区玉米籽粒硒含量主要影响因素为土壤硒、pH值、有机质和重金属As等,多元线性回归（MLR）对其预测最为有效,决定系数R2为0.52.通过比较研究区土壤硒不同含量梯度下玉...
【文章来源】：环境科学. 2020,41(04)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
玉米籽粒硒及重金属富集系数空间分布
使用验证集样本(n=13)对3种模型的模拟结果进行验证,如图4所示.对比发现,对玉米籽粒硒含量的直接预测验证中,MLR模型的验证结果要好于PLSR和RFR模型,其验证MAE由0.021 2降低至0.020 2,RMSE由0.030 9降低至0.024 4. 3种模型的拟合曲线MLR较其它两种模型也更接近1∶1线,其R2(0.52)较PLSR(R2=0.48)和RFR(R2=0.43)均有所提高.总体而言,MLR模型在玉米籽粒硒含量的模型预测中优势相对比较明显.2.4 土壤-作物系统硒对重金属拮抗效应
图6表明了研究区土壤硒浓度在一定范围内的不断增加, 4种重金属的富集系数均表现出一定程度的降低.Hg和Cd富集系数变化趋势较为显著,在总浓度梯度内表现出较大程度的降低.其中Hg在土壤硒不同浓度梯度下的富集系数均值依次为1.42%、 0.94%、 0.78%、 0.75%和0.66%,降低幅度为53.18%.Cd富集系数虽然在0.75～0.82 mg·kg-1和1.10～1.68 mg·kg-1范围内表现出变化程度为33.40%和97.31%的上升,但在总浓度梯度内降低了52.51%,同时异常值的总体变化趋势也在一定程度上反映了Se对Cd的拮抗.研究区玉米籽粒对As的富集系数虽然在0.75～0.82 mg·kg-1和1.10～1.68 mg·kg-1内出现小范围的上升(7.67%和10.79%),但在总浓度梯度下表现出29.54%水平的降低.土壤重金属Cr在总浓度梯度内表现为39.82%程度的降低,虽然在0.82～1.10 mg·kg-1出现74.75%的上升,这可能与异常值(Cr富集系数=0.85%)有关.3 讨论
【参考文献】：
期刊论文
[1]土壤硒富集空间分布特征及影响因素研究[J]. 蔡立梅,王硕,温汉辉,罗杰,蒋慧豪,何明皇,穆桂珍,王秋爽,王涵植. 农业工程学报. 2019(10)
[2]天然富硒土壤的性质及硒对重金属的拮抗研究[J]. 胡居吾,熊华. 生物化工. 2019(02)
[3]矿业废弃复垦地主导作物重金属健康风险评价[J]. 胡青青,聂超甲,沈强,孔晨晨,张世文. 农业环境科学学报. 2019(03)
[4]陕西咸阳某地富硒土地资源的可开发性初探[J]. 王显炜,梅晓波,谢颖,王晖,陈恩科. 矿产勘查. 2018(09)
[5]恩施富硒土壤区绿色富硒农作物筛选研究[J]. 袁知洋,许克元,黄彬,李春诚,夏伟,段碧辉,潘飞,王天一,赵敏,闫加力. 资源环境与工程. 2018(04)
[6]硒、砷及重金属在苏州地区水稻中分布特征及风险评价[J]. 范荣伟,王时雄,王俊霞,张占恩,顾海东. 环境监测管理与技术. 2018(04)
[7]富硒土壤硒含量及其与土壤理化性状的关系——以江西丰城为例[J]. 韩笑,周越,吴文良,孟凡乔. 农业环境科学学报. 2018(06)
[8]硒砷交互作用对水稻幼苗生理特性及砷硒累积的影响[J]. 刘锦嫦,熊双莲,马烁,高菲,涂书新. 农业环境科学学报. 2018(03)
[9]土壤硒含量影响因素及富硒土地资源区划研究——以湖北恩施沙地为例[J]. 曾庆良,余涛,王锐. 现代地质. 2018(01)
[10]安徽庐江潜在富硒土壤硒生物有效性及其影响因素[J]. 杨奎,李湘凌,张敬雅,章凌曦,尚世贵,张千明,王延明. 环境科学研究. 2018(04)
博士论文
[1]基于遥感数据的工矿复垦区分类与反演方法研究[D]. 陈元鹏.中国地质大学(北京) 2018
硕士论文
[1]不同水分条件下硒影响旱稻砷吸收的效应与机理[D]. 管远清.中国农业科学院 2018
[2]基于神经网络模型与地统计学的土壤硒空间分布预测研究[D]. 卞之卓.南京农业大学 2017
[3]硒对砷胁迫水稻生长及砷、硒积累的影响[D]. 陈成.华中农业大学 2016
[4]富硒红壤中硒与重金属关系及作物对硒的吸收规律研究[D]. 王秋营.福建农林大学 2016
[5]富硒蔬菜中重金属拮抗作用和元素形态分析研究[D]. 陈晞.山东大学 2014
[6]土壤—植物系统中Se与重金属Hg、Cd相互关系的研究[D]. 陈珊珊.贵州大学 2009
本文编号：3452261
【文章来源】：环境科学. 2020,41(04)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
玉米籽粒硒及重金属富集系数空间分布
使用验证集样本(n=13)对3种模型的模拟结果进行验证,如图4所示.对比发现,对玉米籽粒硒含量的直接预测验证中,MLR模型的验证结果要好于PLSR和RFR模型,其验证MAE由0.021 2降低至0.020 2,RMSE由0.030 9降低至0.024 4. 3种模型的拟合曲线MLR较其它两种模型也更接近1∶1线,其R2(0.52)较PLSR(R2=0.48)和RFR(R2=0.43)均有所提高.总体而言,MLR模型在玉米籽粒硒含量的模型预测中优势相对比较明显.2.4 土壤-作物系统硒对重金属拮抗效应
图6表明了研究区土壤硒浓度在一定范围内的不断增加, 4种重金属的富集系数均表现出一定程度的降低.Hg和Cd富集系数变化趋势较为显著,在总浓度梯度内表现出较大程度的降低.其中Hg在土壤硒不同浓度梯度下的富集系数均值依次为1.42%、 0.94%、 0.78%、 0.75%和0.66%,降低幅度为53.18%.Cd富集系数虽然在0.75～0.82 mg·kg-1和1.10～1.68 mg·kg-1范围内表现出变化程度为33.40%和97.31%的上升,但在总浓度梯度内降低了52.51%,同时异常值的总体变化趋势也在一定程度上反映了Se对Cd的拮抗.研究区玉米籽粒对As的富集系数虽然在0.75～0.82 mg·kg-1和1.10～1.68 mg·kg-1内出现小范围的上升(7.67%和10.79%),但在总浓度梯度下表现出29.54%水平的降低.土壤重金属Cr在总浓度梯度内表现为39.82%程度的降低,虽然在0.82～1.10 mg·kg-1出现74.75%的上升,这可能与异常值(Cr富集系数=0.85%)有关.3 讨论
【参考文献】：
期刊论文
[1]土壤硒富集空间分布特征及影响因素研究[J]. 蔡立梅,王硕,温汉辉,罗杰,蒋慧豪,何明皇,穆桂珍,王秋爽,王涵植. 农业工程学报. 2019(10)
[2]天然富硒土壤的性质及硒对重金属的拮抗研究[J]. 胡居吾,熊华. 生物化工. 2019(02)
[3]矿业废弃复垦地主导作物重金属健康风险评价[J]. 胡青青,聂超甲,沈强,孔晨晨,张世文. 农业环境科学学报. 2019(03)
[4]陕西咸阳某地富硒土地资源的可开发性初探[J]. 王显炜,梅晓波,谢颖,王晖,陈恩科. 矿产勘查. 2018(09)
[5]恩施富硒土壤区绿色富硒农作物筛选研究[J]. 袁知洋,许克元,黄彬,李春诚,夏伟,段碧辉,潘飞,王天一,赵敏,闫加力. 资源环境与工程. 2018(04)
[6]硒、砷及重金属在苏州地区水稻中分布特征及风险评价[J]. 范荣伟,王时雄,王俊霞,张占恩,顾海东. 环境监测管理与技术. 2018(04)
[7]富硒土壤硒含量及其与土壤理化性状的关系——以江西丰城为例[J]. 韩笑,周越,吴文良,孟凡乔. 农业环境科学学报. 2018(06)
[8]硒砷交互作用对水稻幼苗生理特性及砷硒累积的影响[J]. 刘锦嫦,熊双莲,马烁,高菲,涂书新. 农业环境科学学报. 2018(03)
[9]土壤硒含量影响因素及富硒土地资源区划研究——以湖北恩施沙地为例[J]. 曾庆良,余涛,王锐. 现代地质. 2018(01)
[10]安徽庐江潜在富硒土壤硒生物有效性及其影响因素[J]. 杨奎,李湘凌,张敬雅,章凌曦,尚世贵,张千明,王延明. 环境科学研究. 2018(04)
博士论文
[1]基于遥感数据的工矿复垦区分类与反演方法研究[D]. 陈元鹏.中国地质大学(北京) 2018
硕士论文
[1]不同水分条件下硒影响旱稻砷吸收的效应与机理[D]. 管远清.中国农业科学院 2018
[2]基于神经网络模型与地统计学的土壤硒空间分布预测研究[D]. 卞之卓.南京农业大学 2017
[3]硒对砷胁迫水稻生长及砷、硒积累的影响[D]. 陈成.华中农业大学 2016
[4]富硒红壤中硒与重金属关系及作物对硒的吸收规律研究[D]. 王秋营.福建农林大学 2016
[5]富硒蔬菜中重金属拮抗作用和元素形态分析研究[D]. 陈晞.山东大学 2014
[6]土壤—植物系统中Se与重金属Hg、Cd相互关系的研究[D]. 陈珊珊.贵州大学 2009
本文编号：3452261
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