Cd胁迫下不同外源植物激素对水稻幼苗抗氧化系统及Cd吸收积累的影响

为了探讨外源添加植物激素对Cd胁迫下水稻幼苗的抗氧化系统及Cd吸收积累情况的影响,减少Cd在植物体内的运输和积累,从而来缓解Cd对水稻的胁迫.以中嘉早17水稻幼苗为研究对象,进行水培试验,设置0、5和25 μmol·L^-1这3个Cd浓度处理,3种外源植物激素处理：不添加植物激素、100 μmol·L^-1褪黑素（MT）、0.2 μmol·L^-12,4-表油菜素内酯（EBL）和0.2 μmol·L^-1茉莉酸（JA）,共12个处理,每个处理重复3次.测定水稻幼苗体内Cd的含量,同时也对水稻幼苗地上部及根部丙二醛（MDA）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）和还原型谷胱甘肽（GSH）含量进行分析.结果表明,在5 μmol·L^-1和25 μmol·L^-1 Cd胁迫下,外源添加MT、EBL和JA使地上部MDA含量显著降低了11%~24%,但是根系与地上部情况恰好相反,添加3种外源物质均导致根系中MDA含量增加,其中MT和EBL现象明显,在5 μmol·L^-1 Cd胁迫下,与CK相比,分别提高了45.5%和20.0%;在25 μmol·L^-1 Cd胁迫下,分别提高了46.2%和19.8%.外源添加植物激素可显著增加水稻幼苗地上部和地下部POD、CAT的活性,降低GSH以及Cd的含量,在5 μmol·L^-1 Cd胁迫下,添加MT、EBL和JA导致水稻地上部Cd含量分别降低39.4%、40.1%和51.6%,根部分别降低38.9%、40.2%和7.0%;25 μmol·L^-1 Cd胁迫下,地上部Cd含量分别降低18.9%、14.5%和35.6%,根部分别降低85.3%、81.1%和56.5%.由此可见,通过外源添加低浓度植物激素MT、EBL和JA,可缓解Cd对水稻的胁迫,降低Cd对水稻的毒害作用.     

施加Fe3O4/桑树杆生物炭对土壤砷形态和水稻砷含量的影响

以桑树杆为生物炭原料,制备Fe₃ O₄/桑树杆生物炭(Fe-MBC).通过土壤培养试验,研究不同炭化温度下制备的Fe-MBC对土壤有效态As含量的钝化效果,筛选出钝化效果好的Fe-MBC-800(800℃下炭化制备)并对其进行表征.通过盆栽试验,研究Fe-MBC-800添加比例为1%~7%(质量分数)时,其对种植水稻后土壤pH值、土壤电导率(EC)、土壤As形态、水稻生物量和水稻总As含量的影响.结果表明:①Fe-MBC-800成功负载了Fe₃ O₄,其主要官能团有C=O双键、O-H键、C-O键和Fe-O键; Fe-MBC-800、MBC-800和Fe₃ O₄的比表面积分别为209.659、517.714和68.025 m² ·g^-1.②添加Fe-MBC-800可提高土壤pH值,降低土壤EC值,提高土壤残渣态As含量,降低土壤水溶态As含量和土壤有效态As含量; 土壤中添加7%的Fe-MBC-800后,水溶态As含量和土壤有效态As含量分别降低了81.6%和56.33%.③土壤中Fe-MBC-800的添加比例为5%~7%时,能促进水稻植株的生长,提高水稻生物量,使水稻植株As的累积降低了62.5%~68.75%.     

镉胁迫下外源壳聚糖对小麦幼苗生理特性、抗氧化能力及镉吸收的影响

为探究壳聚糖（CTS）缓解小麦幼苗镉（Cd）毒害的机制,通过水培试验,以百农207小麦为试验材料,研究外源壳聚糖对Cd胁迫下小麦幼苗的生理特性、抗氧化能力和Cd积累的影响,并利用偏最小二乘（PLS）回归模型定量分析幼苗各理化指标与镉积累量间的关系.结果表明,相较于CK,10 μmol·L^-1和25 μmol·L^-1 Cd胁迫显著抑制了小麦幼苗的叶绿素含量（叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素和总叶绿素）、光合作用和生物量的积累,使得幼苗根系变短变粗且侧根减少,同时改变了超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性,增加了H₂ O₂ 和丙二醛（MDA）的积累.镉胁迫下,外源壳聚糖使小麦幼苗茎叶和根系镉含量分别降低13.22 %~21.63 %和7.92 %~28.32 %,镉积累量分别降低5.37 %~6.71 %和1.91 %~4.09 %.不同镉水平下,外源壳聚糖使小麦根系和茎叶中H₂ O₂ 含量显著降低了38.21 %~47.46 %和45.81 %~55.73 %,MDA 含量显著降低了37.65 %~48.12 %和29.87 %~32.51 %;根系中SOD和POD 含量分别提高2.78 %~5.61 %和13.81 %~18.33 %.外源壳聚糖可通过提高Cd胁迫下小麦幼苗的光合特征和抗氧化酶活性的方式,降低小麦地上部和根部的Cd含量与积累量,减轻细胞膜脂质的过氧化程度,进而缓解Cd胁迫对小麦幼苗生长的毒害作用.     

叶面调理剂对复合污染农田小麦籽粒Cd、As和Pb累积的阻控效应

针对麦田土壤镉（Cd）、砷（As）和铅（Pb）复合污染问题,采用田间小区试验,于拔节期、孕穗期和灌浆初期对小麦进行叶面单独和混合喷施Zn（0.2% ZnSO₄）、Mg（0.4% MgSO₄）和Mn（0.2% MnSO₄）处理,以期探究叶面调理剂对小麦籽粒Cd、As和Pb累积的阻控效应,最终筛选出适用于北方重金属复合污染区有效阻控小麦籽粒中Cd、As和Pb累积的叶面调理剂.结果表明,与对照相比,叶面喷施Zn+Mg+Mn复配溶液能够显著降低小麦籽粒中Cd、As和Pb含量,降幅分别为18.96%、23.87%和51.31%,TF_{籽粒/秸秆}分别降低了14.62%、27.73%和47.70%,该叶面调理剂能够通过抑制Cd、As和Pb从小麦茎叶到籽粒的转运进而降低其在籽粒的累积;研究还发现,对照的籽粒中Cd和As主要分布在中心胚乳（34.08%~37.08%）,而Pb主要分布在果皮和种皮（27.78%）.喷施Zn+Mg+Mn复配溶液可显著降低Cd和As在糊粉层含量,分别比CK降低81.10%和82.24%,而Pb除果皮和种皮、中心胚乳外,各层次Pb含量均显著降低（降幅为42.85%~91.15%）,各层次面粉只有糊粉层（P2）重金属含量与Zn含量呈显著负相关.综上所述,对于北方石灰性土壤Cd、As和Pb中度复合污染农田,于小麦拔节期、孕穗期和灌浆初期各喷施一次Zn+Mg+Mn复配的叶面调理剂,可有效阻控Cd、As和Pb在小麦籽粒尤其是糊粉层的累积.在此基础上,可通过去除麦麸来进一步降低重金属尤其是Cd的污染,保证小麦安全生产和粮食安全.     

改性酒糟生物炭对紫色土壤镉形态及水稻吸收镉的影响

生物炭及改性生物炭已被广泛应用于重金属污染农田土壤修复领域.为探寻经济有效的镉（Cd）污染酸性紫色土壤修复改良材料,将酒糟制成酒糟生物炭（DGBC）,并用纳米二氧化钛（Nano-TiO₂）对其改性,制得两种改性酒糟生物炭TiO₂/DGBC和Fe-TiO₂/DGBC,采用水稻盆栽试验研究不同生物炭和不同施用量（1%、3%、5%）处理对土壤理化性质、养分含量、Cd赋存形态与生物有效性、水稻生长与Cd富集的影响.结果表明：①施用DGBC显著提高了酸性紫色土pH、CEC和养分含量,且TiO₂/DGBC和Fe-TiO₂/DGBC效果更好.②DGBC和改性DGBC使土壤Cd形态由可溶态向难溶态转变,残渣态Cd相较对照增加了1.22%~18.46%.土壤Cd生物有效性显著降低,DGBC、TiO₂/DGBC和Fe-TiO₂/DGBC分别使有效态Cd降低11.81%~23.67%、7.64%~43.85%和19.75%~55.82%.③施用DGBC和改性DGBC提高了水稻产量,DGBC、TiO₂/DGBC和Fe-TiO₂/DGBC在3%添加量时水稻产量最高,分别为30.60、37.85和39.10 g·pot^-1,是对照的1.13、1.40和1.44倍.水稻各部位Cd含量显著降低,施用3种生物炭时水稻籽粒ω（Cd）分别为0.24~0.30、0.16~0.26和0.14~0.24 mg·kg^-1,TiO₂/DGBC在5%、Fe-TiO₂/DGBC在3%和5%添加量时,水稻籽粒ω（Cd）低于0.2 mg·kg^-1,符合国家食品中污染物限量标准（GB 2762-2022）.总体来看,Nano-TiO₂改性DGBC通过自身的吸附作用和影响土壤Cd形态分布有效降低了土壤Cd生物有效性,从而降低了水稻对Cd的吸收,同时促进了水稻生长,提高水稻产量.是一种具有潜在应用前景的Cd污染土壤修复改良材料.研究结果可以为Cd污染酸性紫色土农田修复和农业安全生产提供科学依据.     

谷壳灰对稻田土壤镉、砷生物有效性及糙米镉、砷累积的影响

为研究富硅材料谷壳灰（HA）对稻田土壤Cd、As生物有效性及糙米中Cd、As累积的影响,以稻壳为原料制备中性HA（总硅量6.26×10⁵ mg·kg^-1）,开展水稻盆栽试验.HA按质量比设置4个添加水平（0、0.5%、1%、2%）,种植3种水稻（黄华占、湘晚籼13、隆优4945）.研究结果表明：①在土壤Cd总量为2.30 mg·kg^-1、As总量为90.45 mg·kg^-1的复合污染土壤中,HA施用后,与对照相比,土壤Cd的TCLP提取态、CaCl₂提取态及酸可提取态含量呈现不同程度的降低,分别降低了7.8%~18.7%、7.4%~18.7%、0.9%~16.7%;土壤As的交换态和TCLP提取态含量也有降低,分别降低了6.1%~47.1%、4.3%~26.7%.②HA施用可促进土壤中酸可提取态Cd向难溶态Cd的转变,水稻湘晚籼13、隆优4945根际土壤残渣态Cd含量分别增大9.8%~23.5%、5.9%~28.1%;土壤中As主要以残渣态存在,HA的施用对土壤专性吸附As含量有增大效应.③HA施用能够降低糙米中Cd和无机As含量,施用0.5%~2% HA能使水稻隆优4945和湘晚籼13糙米Cd含量降低到0.2 mg·kg^-1以下,施用2% HA能使黄华占糙米无机As含量降低到0.2 mg·kg^-1以下.施用HA能够有效降低土壤Cd、As生物有效性和糙米Cd、As含量,同时增大土壤有效Si含量,有利于提高土壤质量.     

广西典型岩溶区农田土壤-作物系统Cd迁移富集影响因素

为揭示岩溶区农田土壤-作物系统Cd迁移富集主要影响因素,选择广西典型岩溶区根系土-水稻籽实Cd含量及土壤pH值、有机质（OM）、氧化物含量和质地数据,通过Spearman相关性分析和主成分分析（PCA）,开展了土壤理化性质对土壤和水稻籽实Cd含量的影响研究.结果表明,相比于全国土壤背景基准值,研究区土壤中总氧化铁（TFe₂O₃）、三氧化二铝（Al₂O₃）和氧化锰（MnO）相对富集,平均含量分别为20.2%、19.0%和0.2%,且区内广泛发育Fe-Mn结核;而二氧化硅（SiO₂）相对亏损,平均含量为41.0%,呈现出典型的"脱硅富铝铁"特征,表明研究区土壤经历了较强烈的风化淋溶作用.相关性分析结果显示,土壤TFe₂O₃和MnO含量分别与土壤总Cd含量和残渣态Cd百分比呈显著的正相关性,与有效态Cd含量、水稻籽实Cd含量和Cd的生物富集系数（BCF）呈显著的负相关性.PCA分析结果也显示,土壤TFe₂O₃和MnO含量是影响土壤-作物系统Cd迁移富集的主要因素,而土壤pH值、OM和Al₂O₃含量等影响程度较小,SiO₂含量和土壤质地间接地影响土壤-作物系统Cd的迁移富集.综合研究认为,土壤在交替氧化和还原条件下所形成的新生体Fe-Mn结核对Cd具有较强的吸附和固定作用,导致Cd在残渣态中相对富集,降低了土壤Cd的活动性,因此Fe-Mn结核是研究区土壤Cd生物有效性的主要影响因素.     

硫酸亚铁和硝酸铁施用对根际土壤-水稻系统中镉运移的影响

我国稻田镉（Cd）污染治理刻不容缓.氮（N）、硫（S）和铁（Fe）的生物地球化学循环,以及Fe-N和Fe-S循环耦合体系,都与土壤-水稻系统中Cd运移密切相关.以N、S和Fe对水稻生长的营养供给为切入点,研发抑制稻米Cd累积的营养型阻控技术及产品,势必能为稻田Cd污染治理提供新的解决途径.本文在前期研究成果的基础上开展根际袋-盆栽试验,分析硫酸亚铁（FeSO₄）和硝酸铁［Fe（NO₃）₃］处理条件下根际土壤中Cd活性变化与水稻体内Cd转运规律,探索糙米Cd累积的影响因素及制约机制.结果表明,FeSO₄和Fe（NO₃）₃处理都显著减小了根际土壤中有效态Cd（NH₄Ac-Cd）含量,且前者减小的幅度（55.6%）小于后者（76.0%）;FeSO₄和Fe（NO₃）₃处理都明显改变了水稻体内Cd分布特征,但前者增大了糙米Cd含量（0.6mg ·kg^-1）,而后者却减小了糙米Cd含量（0.1mg ·kg^-1）.根表铁膜对Cd的吸附或与Cd共沉淀、水稻根、茎和叶对Cd的累积量增大以及根、茎和结节对Cd的转运能力增强,是导致FeSO₄处理中糙米Cd含量增大的重要原因;Fe（NO₃）₃处理中糙米Cd含量减小,则可归结为无定形铁矿物对Cd的吸附或与Cd共沉淀、铁硫化物与Cd共沉淀、茎和结节对Cd的累积量减小以及根、叶和结节对Cd的转运能力减弱.本研究成果将为后期营养型阻控产品及施用技术研发提供科学依据,并为我国稻田Cd污染治理提供重要参考.     

叶面喷施纳米MnO2对水稻富集镉的影响机制

镉（Cd）容易被水稻富集,从而造成稻米中Cd含量超标,严重威胁人类健康.锰（Mn）是植物必需元素,为了探究叶面喷施纳米MnO₂对水稻富集Cd的影响机制,本研究在酸性Cd污染土壤上进行田间小区试验,在水稻抽穗早期叶面喷施0.1%、0.3%和0.5%的纳米MnO₂溶液.结果表明与对照组相比,叶面喷施不同浓度的纳米MnO₂可以有效降低水稻叶、壳和糙米中的Cd含量,增加所有部位的Mn含量,但对水稻的产量影响不大.叶面喷施纳米MnO₂后,提高了叶片光合作用效果,抑制了叶片脂质过氧化,增加了氧化应激酶的含量,从而缓解Cd对水稻的胁迫.此外,叶面喷施纳米MnO₂增加了水稻根表铁锰胶膜的含量,强化了铁锰胶膜对Cd的吸附/共沉淀作用,从而限制水稻根系吸收Cd.因此,在水稻抽穗早期叶面喷施纳米MnO₂是一种增加糙米中Mn含量和减少Cd含量的有效措施.     

褪黑素对水稻幼芽镍胁迫的缓解作用

研究添加外源褪黑素对水稻幼芽Ni胁迫的缓解作用.结果表明,较低浓度Ni（10 μmol·L^-1、50 μmol·L^-1）胁迫对水稻幼芽根系生长影响不大,而较高浓度Ni（100~1000 μmol·L^-1）胁迫显著地抑制水稻根系的生长.与CK处理相比,100~1000 μmol·L^-1 Ni胁迫导致水稻总根长降低63.3%~98.0%,根表面积降低56.9%~96.3%.褪黑素的添加能明显地促进Ni胁迫下水稻幼芽的生长,尤其是对幼芽的根系生长促进作用更明显.当Ni胁迫浓度为100 μmol·L^-1时,两个水稻品种总根长相较于无Ni胁迫的对照组降低了58.4%~83.8%,在添加10 μmol·L^-1褪黑素处理后,水稻总根长相较于无Ni胁迫的对照组仅降低了8.7%~29.1%.添加外源褪黑素导致Ni胁迫下水稻幼芽的O₂^-·产生速率和相对电导率显著降低,CAT活性和可溶性蛋白含量显著提高.与100 μmol·L^-1 Ni胁迫处理相比,添加10 μmol·L^-1褪黑素能显著地降低两种水稻品种O₂^-·产生速率43.2%~50.2%、相对电导率25.7%~31.6%,提高CAT活性21.9%~33.7%、可溶性蛋白含量82.6%~84.6%.褪黑素可以有效地缓解Ni胁迫对水稻幼芽的毒害作用.     

铜在拔节期小麦中的亚细胞分布

为了解小麦对Cu的解毒及耐性机制,通过盆栽试验并采用差速离心法研究了Cu在拔节期小麦根和叶片中的亚细胞分布。研究表明,在Cu胁迫下根和叶亚细胞组分中Cu含量随胁迫浓度的升高呈上升趋势,Cu主要富集在小麦根部,向地上叶片中输送较少,小麦根部Cu含量是叶片中的1.7~4.1倍。细胞质可溶性部分和细胞壁是Cu在小麦细胞内分布的主要位点,分别占总量的36%~81%和14%~48%,细胞器中分布较少,提高Cu胁迫浓度增强了细胞质可溶性部分对Cu的区隔化作用,减弱了细胞壁对Cu的固持作用,同时减少了Cu在细胞器中的分布;叶片细胞壁对Cu的固定作用较强,根部细胞质可溶性部分对Cu的区隔化作用较强。分析表明,细胞壁的沉淀和细胞质的区隔化作用对小麦对Cu的耐性起着重要的作用。     

Endogenous nitric oxide mediates alleviation of cadmium toxicity induced by calcium in rice seedlings

The effect of calcium chloride (CaCl₂) on rice seedling growth under cadmium chloride (CdCl₂) stress, as well as the possible role of endogenous nitric oxide (NO) in this process, was studied. The growth of rice seedlings was seriously inhibited by CdCl₂, and the inhibition was significantly mitigated by CaCl₂. However, hemoglobin (Hb) and 2-(4-carboxyphenyl)-4, 4,5,5-tetramethylimidazolinel- oxyl-3-oxide (cPTIO) weakened the promotion effect of CaCl₂. The results of NO fluorescence localization suggest that growth accelerated by CaCl₂ might be associated with elevated NO levels. The content of Cd, protein thiols (PBT), and nonprotein thiols (NPT) in cell walls, cell organelles, and soluble fractions, respectively, of rice seedlings decreased considerably in the presence of CaCl₂, whereas the content of pectin, hemicellulose 1 (HC1), and hemicellulose 2 (HC2) increased significantly. Elimination of endogenous NO in Cd+Ca treatment could promote the transportation of Cd²⁺ to cell organelles and soluble fractions and increase the content of NPT and PBT in leaves. In addition, transportation of Cd²⁺ to cell organelles and soluble fractions was retarded in roots, the content of NPT increased, and the content of PBT decreased. With elimination of endogenous NO in Cd+Ca treatment, the content of pectin, HC1, and HC2 decreased significantly. Thus, Ca may alleviate Cd toxicity via endogenous NO with variation in the levels of NPT, PBT, and matrix polysaccharides.     

秸秆还田对水稻镉积累及其亚细胞分布的影响

镉(Cd)是人类一级致癌物,大米食用是以大米为主食人群摄入Cd的主要途径.秸秆还田是秸秆处理中主要方式,在Cd污染稻田被广泛应用,其对水稻Cd吸收及水稻体内Cd的分布产生的影响不可忽视.本研究选用Cd水稻土,通过盆栽和大田试验分析了不同的秸秆还田用量(0.0%、1.0%、2.5%和5.0%)对Cd的亚细胞分布以及在水稻籽粒中积累的影响.结果表明水稻根细胞中的Cd主要分布在细胞壁中,占总Cd的86%~95%,茎叶细胞的细胞壁与可溶部分中的Cd含量相当,分别占总Cd的30%~51%和35%~61%.秸秆按1%和2.5%比例还田能显著提高根中Cd含量,以及细胞壁中Cd含量及其分配比例,并降低水稻体内Cd由根向茎叶转运;但5%的秸秆还田,分蘖期根中Cd含量和细胞壁中Cd含量显著降低,Cd由根向茎叶转运系数提高,灌浆期的根中Cd含量和细胞壁中Cd含量均显著提高,转运系数没有显著变化.大田试验前茬的水稻秸秆和油菜秸秆中Cd含量均较高,分别是0.49 mg·kg~(-1)和0.67 mg·kg~(-1);油菜秸秆单独还田或与石灰一起还田均没有显著影响水稻糙米或秸秆中Cd的积累;水稻秸秆单独还田也没有显著改变水稻糙米或秸秆中Cd的积累,但与石灰一起还田时能显著降低糙米和秸秆中的Cd积累;生物炭添加能显著降低水稻体内的Cd积累,且与石灰一起添加降Cd效果更显著.因此,当用Cd污染稻田前茬所产水稻秸秆还田时,建议与石灰一起添加可达到显著降Cd的效果.该研究将为Cd污染稻田的水稻安全生产与秸秆循环利用提供理论与实践指导.     

丛枝菌根真菌对汞胁迫下水稻叶片生理和光合特性的影响

为了研究AM（arbuscular mycorrhizal,丛枝菌根）真菌在Hg胁迫下对农作物生长的影响,通过温室盆栽试验,分析不同Hg投加量（0、0.1、1.0和2.0 mg/kg）下,接种AM真菌对水稻植株生物量、株高、叶片叶绿素相对含量、膜质过氧化程度、抗氧化酶系活性、光合速率、气孔导度、胞间CO₂、水分利用效率、可溶性糖和可溶性蛋白含量的影响.结果表明:①在不同Hg投加量下,AM真菌均能促进水稻植株生长.②AM真菌接种能提高水稻叶片叶绿素相对含量,增加水稻叶片光合速率.③接种AM真菌后,水稻叶片MDA（malondialdehyde）含量降低,水稻叶片超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）、过氧化氢酶（catalase,CAT）、过氧化物酶（peroxidase）和抗坏血酸过氧化物酶（ascorbate peroxidase,APX）活性均升高.综合显著性分析结果来看,当Hg投加量为0.1 mg/kg时,接种AM真菌后水稻整体长势良好,多项生理指标偏高,说明AM真菌在较低Hg投加量下能促进水稻生长,提高水稻对汞的抗性.研究显示,AM真菌能通过促进水稻光合色素分泌来提高水稻光合作用,同时能提高水稻抗氧化酶活性,维持细胞稳态,缓解汞的毒害作用.总之,AM真菌能增强水稻对汞污染的适应能力,促进植株生长发育,降低汞对水稻造成的毒害及损伤,增强抗逆性,且该作用在较低Hg投加量下表现更加明显.      

贵州丹寨废弃矿区典型农作物中汞、砷含量的分布特征及差异分析

为摸清废弃矿区重金属汞(Hg)、砷(As)在典型农作物中的含量和空间分布特征,于丹寨金汞矿废弃矿区选取当地主要种植作物-玉米和水稻,采用冷原子荧光光谱法和电感耦合等离子体质谱法分别对农作物Hg、As进行定量分析。结果表明:玉米植株中,茎叶Hg、As出现部分超标点,点位超标率分别为42.11%和5.26%,玉米果实中Hg、As均未超标;玉米Hg、As的空间分布特征表现为距离污染源越远浓度越低。而水稻植株中,茎叶及籽实Hg、As点位超标率和超标倍数均高于玉米,其中水稻茎叶Hg、As点位超标率分别为73.33%和26.67%;水稻中Hg含量随污染源距离的增加而降低,As随污染源距离的增加而增加。相关性研究表明,茎叶Hg和果实Hg不存在显著相关关系,而茎叶As和果实As存在较好的相关性,表明Hg在作物器官中的分布不均匀,而As的分布相对较均匀。玉米和水稻地上部分对Hg、As的生物富集系数均小于0.05,表明玉米和水稻从土壤吸收、并向地上部分转移Hg、As的能力较弱。金属Hg在农作物中的含量及富集系数均低于As,这可能与土壤重金属含量、矿区污染物的释放以及作物本身的耐受性和吸收机制不同有关。     

施用水溶性有机肥条件下水稻对稻田土壤砷镉的提取效能

为了对砷(As)、镉(Cd)复合污染稻田土壤进行清洁修复,开展了田间试验,在施用水溶性有机肥强化As、Cd溶出条件下利用水稻作为修复稻进行提取. 为了评估水溶性有机肥的作用以及水稻的提取效能,分别在水稻分蘖期、抽穗扬花期和灌浆成熟期,利用扩散梯度薄膜技术(DGT)原位监测土壤剖面有效态As、Cd浓度的变化;收获时利用分级提取方法揭示土壤As、Cd赋存形态的变化,并分析植株各部位As、Cd的积累量;为了阐明去除根系的重要性,对比分析了保留和去除根系处理间土壤As、Cd浓度的差异. 结果表明,施用水溶性有机肥(OF)促进了土壤As、Cd的溶出释放,例如,OF处理39 d后土壤DGT-As (扩散梯度薄膜提取态As)和DGT-Cd (扩散梯度薄膜提取态Cd)平均浓度分别较空白对照升高了34.2%、54.9%. 水稻单株提取As、Cd总量分别为12.63、1.18 mg,其中根系As、Cd积累量占比分别为97.6%、81.3%. 与保留根系处理相比,移除根系使土壤As、Cd总量分别降低了5%、10%,土壤剖面DGT提取态的As、Cd平均浓度分别降低了41.9%、56.4%,作物易利用态As(F1+F2)和Cd(F1+F2)浓度分别降低了9.8%、6.1%. 研究显示,水溶性有机肥可促进土壤As、Cd的溶出,可作为利用水稻生长及根系移除来降低稻田土壤作物有效态As、Cd的强化策略,为As、Cd复合污染稻田土壤清洁与安全利用提供了一条有益路径.      

臭氧污染对水稻生长、产量及矿质金属元素含量的影响

地表臭氧(O_3)浓度升高造成的空气污染是日渐关注的重要环境问题,既直接危害人体健康,也影响农业生态系统,威胁农作物的生长发育和农产品品质,其中矿质金属元素含量由于同时涉及微量营养元素和有害重金属而尤为重要.本研究开展了O_3浓度升高处理(维持100 nL·L~(-1))的开顶箱(OTC)田间试验,通过2个水稻品种的作物生长监测和采样分析比较,探讨了O_3污染对水稻生长、产量及籽粒矿质金属元素含量的影响.结果表明,高浓度O_3抑制了南粳5055和扬稻6号两种水稻叶片的光合作用并降低了叶绿素含量和叶面积指数,进而导致稻谷产量下降,与自然空气对照相比分别减产45.5%和28.6%;但收获籽粒的糙米和颖壳中大部分矿质金属元素含量升高,与对照相比增幅分别达3.6%～19.8%和3.9%～36.0%,因而由此导致的微量元素缺乏或重金属污染等相关粮食品质安全影响需要综合评价.     

接种功能内生细菌对蔬菜亚细胞菲积累的削减作用

蔬菜多环芳烃（PAHs）污染威胁人群健康.通过水培试验,研究了接种具有菲降解功能的植物内生细菌Diaphorobacter sp. Phe15对空心菜及其亚细胞组分中菲积累的影响,揭示了空心菜体内多酚氧化酶（PPO）和过氧化物酶（POD）的响应及其与PAHs积累的相关关系.Phe15可定殖在空心菜体内,不同部位菌株Phe15细胞数量表现为根表>根内>茎叶.接种菌株Phe15有效地降低空心菜及其亚细胞组分中菲含量,根部最高降低93.69%,叶部最高降50.26%,亚细胞水平上细胞液中降低最多.接种菌株Phe15提高了空心菜不同部位及其亚细胞组分中POD和PPO活性,且酶活性与菲含量之间呈负相关关系,表明这两种酶活性的提高可降低空心菜体内菲积累.研究结果从亚细胞层面揭示了功能内生细菌削减植物体内PAHs积累的作用规律及机制,为利用功能内生细菌削减作物PAHs污染风险、保障污染区农产品安全等提供了理论依据.     

水铁矿对不同品种水稻吸收砷镉的调控效果

为探究水铁矿(Fh)对不同品种水稻吸收砷(As)和镉(Cd)的调控效果,以常规稻黄华占(H)和杂交稻Y两优9918(Y)为供试水稻进行盆栽试验,根据是否施加Fh设置两组处理,一组为对照土壤,分别种植常规稻黄华占(H-CK)和杂交稻Y两优9918(Y-CK);另一组施加质量分数为1%的Fh,分别种植常规稻黄华占(H-Fh)和杂交稻Y两优9918(Y-Fh). 结果表明:在水稻整个生育期内Fh较稳定,不易被还原溶解,且能有效吸附孔隙水As、Cd;H-Fh处理孔隙水As和Cd浓度较H-CK处理分别降低了76.3%和31.0%,Y-Fh处理孔隙水As和Cd浓度较Y-CK处理分别降低了73.7%和57.8%. 施用Fh可促使水稻根际土壤As、Cd由非稳态向稳定态转化,且Fh对常规稻黄华占根际土壤As和Cd的稳定化效果更显著. H-Fh处理非稳态(非专性吸附态、专性吸附态和弱结晶铁氧化物结合态)As含量较H-CK处理分别降低了100.0%、30.8%、14.7%,结晶型铁氧化物结合态As含量升高了36.7%,Y-Fh处理非稳态As含量较Y-CK处理分别降低了9.9%、18.2%、14.9%,结晶型铁氧化物结合态As含量升高了29.2%;与H-CK相比,H-Fh处理可交换态Cd含量显著降低了31.5%,而Y-Fh与Y-CK处理相比,所有Cd形态的含量均无显著变化. 施加 Fh使常规稻黄华占精米As含量较其CK显著降低了44.6%,但对杂交稻Y两优9918精米As积累没有产生明显抑制,且Fh对两个水稻品种精米Cd含量均无显著影响. 因此,在对As、Cd复合污染稻田进行安全利用过程中,Fh可作为减控水稻As积累的有效投入品,但作用效果随不同水稻品种根际As有效性变化出现明显差异.