两种低镉积累水稻镉含量与土壤镉的剂量-效应关系及调控

为探明低镉积累水稻(Oryza sativa L.)嘉33和秀水128在保障湖南湘阴地区镉污染农田生产功能上的应用潜力,通过田间试验研究其对土壤镉的含量效应以及精米安全输出的土壤镉污染临界值,同时探究土壤pH值和有机质含量对精米镉积累的影响。结果表明:这2种水稻精米中镉积累量与土壤有效态镉含量呈极显著正相关关系,R2分别为0.982和0.978;基于GB 2715—2012《国家粮食和食品安全标准》,嘉33和秀水128精米可安全输出的土壤有效态镉临界值分别为0.307和0.293 mg·kg-1。通过施用石灰和有机肥提高土壤pH值和有机质含量均可降低土壤有效态镉含量,减少土壤镉向水稻植株的迁移及其在水稻精米中的积累;精米镉积累量与土壤pH值和土壤有机质含量存在显著或极显著负相关关系。     

土壤中植物有效态镉提取方法比较

通过温室盆栽试验研究了滩潮土、青紫泥田和黄泥砂田中添加镉对青菜镉吸收的影响,评价了人工螯合剂、无机盐和硝酸溶液对污染土壤中镉的浸提性及其植物有效性.结果表明,青菜地上部镉与土壤镉含量呈非线性关系.土壤pH值和碳酸钙含量是影响镉植物有效性的主要因素,青菜对镉的吸收与土壤pH呈显著负相关.在土壤镉含量相同条件下,黄泥砂田、青紫泥田、滩潮土3种土壤中青菜地上部镉含量依次降低.青菜地上部镉含量与0.43mol·L-1HNO3、0.05mol·L-1EDTA和0.01mol·L-1CaCl2提取态镉均呈显著相关(r2=0.73～0.96).笔者认为,这3种提取剂提取的土壤镉可视为植物有效态镉.     

水稻根茬还田对土壤及稻米中镉累积的影响

当前中国红壤地区镉污染严重.水稻根茬还田一方面可以提高土壤肥力,另一方面会对土壤及作物中Cd产生影响.然而不同剂量根茬还田对土壤镉有效性及水稻镉吸收的影响尚不清楚.选取中国南方地区典型地带性土壤(红壤),通过水稻盆栽试验,对比了CaCl2提取法和薄膜梯度扩散技术(DGT法)两种土壤有效态Cd的测定方法,研究了不同剂量水...     

二乙烯三胺五乙酸(DTPA)提取ICP-AES法测定土壤中有效态元素

本文参考《土壤有效态元素的测定二乙烯三胺五乙酸提取/电感耦合等离子体原子发射光谱法》最新环境验证标准和《ISO 14870—2001》方法标准,采用二乙烯三胺五乙酸(DTPA)作为提取剂,提取土壤中有效态铜、铁、锰、锌、镉、铬、镍和铅等元素并使用ICP-AES法进行了测定.该前处理方法不同于传统的元素全量消解方法,无需添加高腐蚀性、高氧化性的强酸.实验结果表明,方法线性相关系数良好,r0.9999,精密度RSD0.7%,测定结果与土壤标准物质GBW07414a中的有效态元素标准值吻合.     

酸性水稻土有效硒提取剂的比较研究

采集12种肥力水平和含硒量差异较大的酸性土壤,连续两季(次)用盆栽方法种植水稻,测定植株含硒量(mgkg-1)、硒累积量(mg /盆)以及7种提取剂浸提的土壤硒量,检验两者间的相关程度。结果表明,0.1 molL-1 KH2PO4浸提土壤硒的操作简便,提取量较多,与植株含硒量间有极显著的相关性,适合作稻田土壤有效硒的提取剂;0.2 molL-1 K2SO4对土壤硒的浸提量低,与植株含硒量间的相关性不显著,不适宜作水稻土有效硒的提取剂。     

蚕沙复合硼调理剂对酸性菜地土壤镉铅的钝化效应

针对华南地区酸性菜地土壤缺硼特性和重金属污染风险较高的现状,为解决如何保障缺硼土壤上的农产品高品质安全种植和农业废弃物资源的有效利用等问题提供数据支撑。以蚕沙为土壤调理剂,结合外源硼添加进行复合调控,探讨其对铅镉复合污染土壤的土壤理化性质、重金属铅镉有效态含量的影响。结果表明,2%和6%的蚕沙添加量在不同硼处理下都能使土壤pH值显著提高,增加幅度达49.5%;使土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾和有效态硼含量等土壤理化性质也得到明显改善。而不同蚕沙添加量对土壤重金属有效态含量的影响效果与元素类别有关,其中对有效态镉含量的影响效果并不显著;对有效态铅含量的降低效果则十分显著。在铅镉复合污染土壤上进行蚕沙复合硼的处理表现为,在6%蚕沙添加量下,0.5mg·kg-1硼添加处理使土壤有效态镉含量较未添加硼时有所增加,而当硼添加量为2.0 mg·kg-1时,土壤有效态镉含量又显著下降;而其他蚕沙添加量处理下,土壤有效态镉含量在复合不同硼处理之间无明显差异。就土壤有效态铅含量而言,两种蚕沙添加量均使其较未加蚕沙时明显下降,降低量达98.9%。对不同因素的交互效应分析可见,"硼+蚕沙"二因素对土壤重金属有效态镉和铅含量存在一定的交互效应,且其影响作用大于单一硼处理,但单一蚕沙处理相对上述两种处理对土壤有效态镉和铅含量的影响更大。该研究结果将为解决农业废弃物资源利用、降低土壤重金属的生物有效性和提升耕地生产力提供科学的参考依据。     

石灰氮对镉污染土壤中镉生物有效性的影响

以石灰作对比,在大田条件下研究了不同石灰氮用量对镉污染土壤中镉生物有效性的影响。结果表明,一定量石灰或石灰氮处理均能显著提高酸性土壤的pH值,降低污染土壤中有效态镉质量分数及水稻茎叶和糙米中的镉质量分数。与不施改良剂的对照相比,石灰施用量达到1 200 kg.hm-2时土壤pH值显著提高,土壤有效态镉质量分数降低12.6%（P〈0.05）,水稻茎叶和糙米中镉质量分数分别降低25.5%（P〈0.05）和28.3%（P〈0.05）;石灰氮施用量达到600 kg.hm-2时,土壤pH值显著高于对照,土壤有效态镉质量分数较对照降低10.9%（P〈0.05）,水稻茎叶和糙米中镉质量分数分别降低36.8%（P〈0.05）和33.0%（P〈0.05）。等量条件下（600 kg.hm-2）石灰氮对降低土壤镉有效性及水稻累积镉的效果相对优于石灰处理。因此,石灰氮与石灰一样可用于酸性重金属污染土壤的修复与改良,是一种极具潜力的土壤改良剂。     

铜陵矿区土壤中镉存在形态及生物有效性

采取Tessier连续提取法，研究铜陵矿区不同功能区表层土壤中镉的化学形态分布和生物有效性。结果表明，各种土壤中的镉含量全部高于地区背景值，主要来源与矿业活动有关，部分样品还有矿体的风化富集叠加，土壤镉污染指数PCd为1．15～79。镉含量依次为矿体风化土壤→废矿堆下垫土→市郊菜地土→矿区铜草土、路边土和稻田土→其它土壤。其形态分布，酸性土壤中以Fe-Mn氧化态和可交换态为主，其余三态相对较低；碱性土壤中有机态和残渣态比例较高，碳酸盐态和可交换态所占的比例低。土壤中生物可利用态镉的含量较高，占土壤总镉的60．20%-98．3％，生物不可利用态仅占1．7％-39．2％。     

外生菌根真菌对油松幼苗根际土壤重金属赋存的影响

油松幼苗接种菌根盆栽试验表明,外生菌根真菌对油松根际土壤重金属铜、镉的赋存形态产生显著影响.与普通根际相比,菌根际土壤中交换态铜、镉含量显著下降,而有机结合态含量则显著增加.菌根际土壤重金属形态呈现出由疏松结合态向紧密结合态转化的趋势.接种菌根显著降低根际重金属的生物有效性,缓解重金属对寄主植物的毒害作用.     

淹水条件下外源含硫有机物对稻田土壤铜形态转化的影响

含硫有机化合物是水稻典型根系分泌物之一,土壤重金属具有优先与含硫有机官能团结合的趋势,研究含硫有机化合物对重金属铜的形态转化及生物有效性的影响可深入了解土壤铜的生物地球化学循环过程。通过室内淹水模拟实验,研究两种典型含硫有机化合物(半胱氨酸和甲硫氨酸)对铜形态转化的影响及其作用机制,以不添加任何含硫有机物的土壤作为对照,设置半胱氨酸(50、100 mg?kg~(-1))、甲硫氨酸(50、100 mg?kg~(-1))4个处理,保持5 cm左右的淹水层28 d,分别在淹水7、14、21、28d采集土壤样品,分析土壤理化性质及土壤中铜的化学形态。结果表明:随着淹水时间的延长,土壤pH先降低后升高,但含硫有机物的施加对pH影响不显著。淹水21 d后,施加含硫有机物提高了土壤CaCl_2提取态铜含量,而降低DTPA提取态铜含量,然而,淹水28 d后,DTPA提取态铜含量升高。同步辐射X射线近边吸收谱学(XANES)表明,淹水21d后,土壤铜的主要化学形态由缬氨酸铜、针铁矿铜及硫化亚铜组成,半胱氨酸和甲硫氨酸处理组中土壤缬氨酸铜类化合物占比分别增大15.9%和8.5%,与此同时针铁矿结合态铜占比分别降低19.3%和11.4%,且铜主要与缬氨酸的-NH_2结合。     

土壤调理剂对稻米中镉含量及其品质的影响

近年来土壤调理剂被大量投入到重金属污染农田治理修复中,大部分产品使用后可以达到农产品质量安全的效果,但对农产品品质影响方面关注较少。选取市面上销量较大的4种(A、B、C、D)土壤调理剂,通过早、晚两造水稻大田验证试验结果来评价调理剂对水稻生长的影响,对指导实际安全生产具有重要的意义。结果表明,施用土壤调理剂可以增加水稻产量,增幅在2%—6%之间;使稻米的镉含量降低18%—48%,调理剂的增产控Cd效果表现为早稻均优于晚稻。稻米中直链淀粉含量有不同程度的增加,晚稻效果更加明显,含量均处于国家优质米直链淀粉含量(14%—20%)之间。各处理稻米蛋白质含量均有提高,晚稻稻米中蛋白质含量整体高于早稻。施用调理剂可以增加稻米矿物质元素Ca、Mg、Cu、Zn、Fe、Mn在稻米中的积累,其中调理剂C对提高早稻稻米Ca、Cu、Zn含量效果最好;调理剂B对提高早稻稻米Mg、Fe、Mn含量效果最好,且也有利于提高晚稻稻米Fe含量;调理剂A对提高晚稻Ca、Mg、Zn、Mn效果最好;调理剂D对提高晚稻稻米铜元素含量效果最好。相关性分析结果表明,稻米中6种矿物质元素Ca、Mg、Cu、Zn、Fe、Mn均与稻米中Cd含量呈现负相关关系,并达到显著或极显著水平,说明提高稻米中矿物质元素含量能有效抑制镉向稻米中转移。     

无机硅叶面肥及土壤调理剂对水稻铅、镉吸收的影响

喷施叶面阻控剂和施用土壤调理剂是目前污染稻田治理的主要措施,针对不同污染类型、污染程度稻田研发效果较好的叶面阻控剂及土壤调理剂是研究重点。文章通过2019年的田间试验研究无机硅叶面肥及土壤调理剂对中重度铅镉复合污染稻田水稻铅镉阻控效果。共设3个处理:常规施肥处理(CK)、常规施肥+喷施无机硅叶面肥处理(L-Si)、常规施肥+施用无机硅土壤调理剂处理(S-Si)。结果表明:L-Si处理土壤中铅质量分数较对照(116.00±4.35)mg·kg-1高18.97%;S-Si处理较对照(5.51±0.06)能够显著提高稻田土壤pH值0.73,土壤中铅和镉分别较对照(116.00±4.35)、(1.89±0.03)mg·kg-1高12.07%和14.81%。L-Si处理下铅在根、叶片、稻米中富集较对照分别减少11.69%、12.40%和38.46%;镉在叶片、稻壳、稻米中较对照显著减少了18.10%、5.84%和40.84%。而S-Si处理中铅在根、茎、叶、稻壳、稻米中富集量较对照显著减少11.69%、36.93%、15.16%、23.47%和51.28%;镉在根、茎、叶、稻壳、稻米中富集量显著降低12.93%、42.28%、61.75%、59.85%和49.21%。L-Si及S-Si处理水稻产量较对照(7052.27±95.07)kg·hm^-2分别提高3.24%和4.09%。综上所述,无机硅经叶面吸收后,在减少叶片中铅富集的同时减少了根系对土壤铅的吸收,将经根系吸收的铅富集于茎和稻壳中;而在减少叶片中镉富集的同时并未减少根系对镉吸收,将经根系吸收的镉富集于根和茎中。无机硅土壤调理剂在将土壤中铅和镉固定于土壤中的同时阻隔了水稻根系对铅和镉下吸收,因此水稻根、茎、叶、稻壳、稻米中铅和镉的含量均显著降低。     

改良剂对铜矿尾矿砂与菜园土混合土壤性质及黑麦草生长的影响

用蒙脱石、稻草、鸡粪作为改良剂 ,研究不同改良剂对铜矿尾矿砂与菜园土混合土壤pH、有效态重金属含量、脲酶和磷酸酶活性以及混合土壤上种植的黑麦草生长的影响。结果表明 :添加蒙脱石对不同生长期黑麦草的生长量没有显著影响 ;使用稻草和鸡粪处理尽管在开始阶段不利于黑麦草 (第 1茬和第 2茬 )的生长 ,但随时间延长 ,黑麦草的生物量 (第 3茬和第 4茬 )明显增加 ,表现出很好的后效。黑麦草的根重与鸡粪的添加量关系显著 ,施用稻草的纯尾矿砂处理组 (处理 2 2 )根重最大 ,而且蚯蚓只能在使用适量稻草的处理条件下才能在混合土壤中生长。土壤酶的分析发现 ,磷酸酶的活性除了在蚯蚓能够生长的处理组表现出较高外 ,其它处理之间无明显差异 ,但脲酶的活性则随着稻草和鸡粪施用量的增加而显著提高。各处理之间土壤的 pH值变化不大。添加稻草减少了土壤中有效态重金属的含量 ,而使用鸡粪处理明显增加了土壤中包括铜、铅和锌等有效态重金属的含量 ,说明在施用含有重金属的畜禽粪便时务必小心谨慎 ,以防二次污染。     

砖红壤添加铜对作物生长和残留的影响

本文对广东湛江地区砖红壤性水稻土,进行铜(CuCl_2)的不同添加浓度对水稻和花生作物生长发育和残留影响的盆栽试验研究。结果表明,在玄武岩成土母质发育的较高铜背景土壤上(46.5mg/kg),添加金属铜浓度在200mg/kg范围内,无论对水稻或花生,仍未出现对产量的不良影响,反而有一定的促进作用。从作物食用部分的残留量与土壤浓度的相关性来看,花生显著,而水稻不明显。最后建议277mg/kg土壤铜浓度作为砖红壤性水稻土的临界浓度。     

铁基生物炭钝化Cd大田试验研究

近年来,稻田Cd污染引起的环境及健康问题日益突出。应用钝化技术对土壤中有效性Cd进行钝化对稻田生态系统中Cd的生物地球化学循环具有重要的理论和实际意义。在广东省韶关市仁化县董塘镇红星村一受Cd污染的稻田上,设置大田试验,研究铁基生物炭对Cd在大田土壤-水稻系统迁移的影响以及对作物产量的影响。试验共设6个处理:(1)空白对照;(2)每一季水稻插秧前,一次性施加1500 kg·hm^-2的普通生物炭;(3)每一季水稻插秧前,一次性施加75 kg·hm^-2的零价铁(Fe0);(4)每一季水稻插秧前,一次性施加1500 kg·hm^-2、ω(Fe)=1%的铁基生物炭(ω(Fe)=1%in Fe-Biochar);(5)每一季水稻插秧前,一次性施加1500 kg·hm^-2、ω(Fe)=3%的铁基生物炭(ω(Fe)=3%in Fe-Biochar);(6)每一季水稻插秧前,一次性施加1500 kg·hm^-2、ω(Fe)=5%的铁基生物炭(ω(Fe)=5%in Fe-Biochar)。结果表明:(1)施用生物炭、铁粉和铁基生物炭土壤钝化调理剂可以增加水稻产量,显著降低籽粒重金属Cd含量;(2)施用铁基生物炭可以显著增加水稻根表铁膜Fe含量,同时显著增加水稻根表铁膜固定的Cd量,抑制重金属Cd向籽粒的运输累积。综合考虑施用成本和钝化效果,对于Cd污染稻田,建议施用1500 kg·hm^-2、ω(Fe)=3%的铁基生物炭材料。     

土壤重金属复合污染对作物的影响

本文采用盆栽试验，研究了石灰性土壤中铜、镍、铅、锌复合污染对大豆和水稻的影响，并讨论了离子冲量在表征复合污染的综合效应及污染金属总量控制中的应用。结果表明：对于水稻，共存元素协同使产量降低，它们的影响顺序是：铜＞锌＞镍＞铅；对于大豆，铜、铅、锌的存在降低了镍的毒性，影响顺序了：铜＞铅＞锌＞镍。供试元素在作物体内的累积、分布和迁移除了受到本身性质和添加量影响外，还受到元素相互作用的影响，后者的影响很     

多金属硫化物矿区不同品种水稻根际土壤酶活的变化

选取酸性矿山废水污灌形成的多重金属污染水稻土,采用多格层根际箱模拟水稻根际环境,研究高镉积累水稻长香谷fOryzasativaL．cv．Choukoukoku）和低镉积累水稻金农丝苗（OryzasativaL．cv．Jinnongsimiao）2个品种水稻生育中后期（分蘖期、孕穗期、扬花期、蜡熟期）根际土壤脲酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶活性的变化特征。结果表明：高镉积累水稻比低镉积累水稻各时期根际土壤脲酶活性低,随着生育期的延长,2个品种水稻土壤脲酶活性先降低后升高（分蘖期酶活性最高）,2种水稻土壤脲酶活性均在根际s0层达到最高,但其他各层土壤脲酶活性与根系距离无显著关系。随着水稻生育期的延长,高镉积累水稻根际土壤酸性磷酸酶活性先升高（在孕穗期酶活性达最高）,随后降低;低镉积累水稻土壤酸性磷酸酶活性则在分蘖期最高,之后逐渐降低。除分蘖期高镉积累水稻土壤酸性磷酸酶活性低于低镉积累水稻酶活性外,其他2个时期前者酸性磷酸酶酶活性均高于后者的酶活。2个品种水稻土壤过氧化氢酶活性随生育期延长不断升高,在整个生育后期,高镉吸收水稻比低镉吸收水稻各时期土壤过氧化氢酶活性高,但在蜡熟期时两者无显著差异;在各时期2种水稻过氧化氢酶活性在根系S0层达到最大,随着与水稻根系距离的增加呈先降低后增加的趋势。可见,在多重金属污染矿区,土壤酶活性明显受水稻品种、水稻生长时期和水稻根系的影响。该结果可以为研究多重金属污染矿区分析土壤酶活性与不同重金属积累程度的水稻品种作物相关关系提供数据支持,给农业生产及土壤修复提供依据。     

不同水稻品种对镉积累的差异及其与镉亚细胞分布的关系

采用土培试验,以籽粒Cd低积累水稻品种(越冬稻和R1088)和籽粒Cd高积累水稻品种(IR34582和太粳558)为试验材料,研究成熟期水稻在Cd0(不加Cd)、Cd5(5 mg·kg~(-1))和Cd25(25 mg·kg~(-1))胁迫下,Cd在水稻各组织中的积累差异及其与Cd亚细胞分布的关系,为培育Cd低积累水稻品种和水稻安全生产提供科学依据。结果表明:(1) Cd胁迫下,约65%～83%的Cd积累于根系,低积累品种根系Cd含量显著高于高积累品种,而地上部却相反;(2)高积累品种往地上部转运Cd的效率以及地上部各组织往籽粒转运Cd的效率均显著高于低积累品种;(3) Cd胁迫下,低积累品种根中细胞壁(F1)、细胞器(F2)、细胞膜(F3)和可溶部分(F4)中Cd含量显著高于高积累品种,而茎、叶鞘和叶中却相反;(4)低积累品种根和茎中F1中Cd分配比例均显著高于高积累品种,而F4中Cd分配比例却相反;在叶鞘和叶中,F1、F4中Cd分配比例在不同品种之间无显著差异。(5) Cd胁迫下,TF_(根-茎)和TF_(茎-糙米)均与F1中Cd分配比例成显著负相关关系,而与F4中Cd分配比例成显著正相关关系。综上,高积累品种往地上部转运Cd的能力强于低积累品种;低积累品种根和茎中细胞壁限制了Cd的迁移;而高积累品种根和茎中可溶部分在Cd从根部向上以及从茎向籽粒转运过程中起着重要作用。     

铜对砖红壤性水稻土微生物影响的初步研究

添加铜对砖红壤性水稻土微生物群体数量影响的盆栽试验研究表明,添加铜浓度与土壤微生物数量之间的关系未能呈现良好的相关性,微生物的变化晚季比早季稳定,建议以晚季微生物受抑制的添加浓度125mg kg~(-1)做为土壤微生物的毒性临界浓度。