镉胁迫对不同杂交水稻品种Cd、Zn吸收与积累的影响

土壤-作物-食品是人类摄取Cd的重要途径.水稻是Cd积累能力最强的粮食作物,且水稻对Cd的吸收常伴随Zn缺乏,这对人类健康具有潜在的暴露风险.因此,本文选择2种杂交水稻(普通杂交稻材料"J196"和超级稻品种"中浙优1号")为供试水稻,以红壤性水稻土为供试土壤,采用添加Cd(2.5 mg·kg^-1)和不添加Cd(0 mg·kg^-1)处理进行盆栽试验,研究了水稻在成熟期对土壤中Cd的吸收分配及籽粒中Cd、Zn的积累特点.结果表明,添加Cd处理的水稻籽粒Cd积累量为未加Cd处理的6~10倍.在供试土壤Cd污染条件下,超级稻表现出对Cd具有较强的吸收能力,其籽粒中的Cd积累量也可高达1.83 mg·kg^-1,就地消费人群的籽粒Cd暴露风险水平为人体安全临界摄入剂量水平的数倍,Zn存在相对缺乏的食物安全风险.中浙优1号具有较强的籽粒Cd分配能力和较弱的籽粒Zn转运能力,而加Cd处理下,其对Cd、Zn的根部、茎叶滞留能力更强,这也正是高籽粒含量品种籽粒Cd积累强而Cd/Zn比高的原因.因此,在高产水稻育种中必须考虑水稻对Cd、Zn吸收的品种差异与籽粒Cd暴露、Zn缺乏的风险.为降低镉暴露风险,推广高产杂交水稻时应考虑Cd的吸收特性,同时在土壤-品种间进行合理布局,并进行膳食结构优化以增加人体对Zn的摄入.     

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

采用田间试验法,研究了江苏省57个水稻品种籽粒对太湖地区乌栅土中Cd、Cu、Se的吸收积累.结果表明水稻籽粒的Cd、Cu、Se含量的变化范围分别为0.099±0.039、4.86±2.595、0.035±0.007mg/kg,指示不同水稻品种对同一土壤中Cd、Cu、Se的吸收及其在籽粒中的积累存在有显著的差异.不同品种籽粒对Cu和Cd的吸收积累有同步的趋势,而高Se品种显示出抑制重金属Cu和Cd积累的倾向.不同品种籽粒中重金属含量的差异可能影响到人类重金属食物摄取的健康风险,57个品种中92%的样品的Cd含量超出USEPA推荐的人类摄取的籽粒临界含量.因此,在土壤重金属污染地区,必须密切注意高Cd、Cu吸收积累品种的大规模栽培.而筛选高Se低Cu、Cd的水稻品种进行品质育种是可能的.     

土壤调理剂对土壤-水稻系统Cd、Zn迁移累积的影响及健康风险评价

选取湖南省长沙市北山镇某中重度Cd污染稻田,研究了土壤调理剂(石灰石+偏高岭土+钙镁磷肥)对稻田土壤重金属Cd、Zn的钝化效果,以及对水稻各部位累积Cd和Zn的影响,并进行了Cd的健康风险评价.结果表明,使用土壤调理剂提高了稻田土壤p H值.Cd的CaCl_2提取态含量降低了0.9%~24.1%,Zn的CaCl_2提取态含量降低了22.5%~69.6%.土壤调理剂显著降低了水稻糙米中Cd与Zn的含量,与对照相比分别降低了10.8%~47.3%、10.3%~17.5%;土壤调理剂对水稻糙米Cd的吸收和累积的影响要远大于Zn,水稻糙米中的Cd/Zn比随着土壤调理剂施用量的增加而显著降低.研究区大米重金属Cd目标危害系数THQ值大于1,说明当地人群通过食用大米途径摄入重金属Cd存在健康风险.土壤调理剂有效地抑制了水稻植株对土壤中Cd的吸收,并降低了Cd/Zn比,使糙米中的Cd含量显著降低,从而降低了当地人群通过食用大米途径摄入重金属Cd的健康风险.     

外源锌刺激下水稻对土壤镉的累积效应

采用水稻盆栽实验研究不同含量外源Zn对模拟Cd中度污染和重度污染土壤中水稻低累积品种湘晚籼12和高累积品种威优46水稻各部位累积Cd的影响.结果表明,在Cd中度污染水平,外源Zn分别增大2种水稻各部位Cd含量,湘晚籼12和威优46糙米Cd含量分别增加125.0%~275.0%和6.6%~91.2%,但各处理糙米Cd含量不高于0.2 mg·kg~(-1);在Cd重度污染水平,外源Zn有降低水稻各部位中Cd含量的作用,湘晚籼12和威优46糙米Cd含量相应降低了16.6%~63.5%和15.6%~74.4%,且威优46糙米Cd含量随外源Zn施用含量的增大而逐渐降低,使得糙米中Cd含量低于0.2 mg·kg~(-1).水稻糙米累积Cd含量与土壤中Cd、Zn交换态含量的相关关系,因Cd污染程度和水稻品种的不同而不同.在Cd中度污染水平,湘晚籼12水稻糙米Cd含量与土壤中交换态Zn含量正线性相关,而威优46水稻糙米Cd含量与土壤中交换态Cd和Zn含量正线性相关;在Cd重度污染水平,威优46水稻糙米Cd含量与土壤中交换态Cd和Zn含量为负线性相关.在不造成土壤Zn污染的前提下,可向Cd重度污染土壤施用一定量的Zn肥,以降低糙米Cd含量,提高糙米品质.     

典型喀斯特地区土壤-作物系统镉的富集特征与污染评价

为了研究喀斯特地区Cd在表层土壤和农作物中的富集特征及影响因素,为土地安全利用提供理论依据,选择在重庆市黔江区中部采集表层土壤样品360件、深层土壤样品7件、85件水稻样品和73件玉米样品（配套采集根系土样）,分析了土壤及农作物中Cd的含量、土壤中TFe₂O₃、Mn、有机质（C_org）、Se等含量和土壤pH.基于地统计法分析了表层土壤Cd的空间分布特征及富集原因,并对土壤及农作物进行了安全评价.结果表明,表层土壤Cd空间分布不均匀,且表层富集明显,表层土壤Cd含量受到成土母质和人为活动的控制,表层富集主要受到铁锰氧化物和有机质（C_org）的影响.土壤Cd以无污染和轻度污染为主,部分区域存在强生态风险,污染区主要位于二叠系地层分布区,土壤Cd污染主要受到地质背景的控制.大宗农作物均存在一定程度的Cd轻微-重度污染,水稻的日均建议消耗量的限值为0.87 kg·d^-1,玉米为1.53 kg·d^-1.Cd的生物有效性受到土壤酸碱度和土壤Se含量的影响,酸性条件下Cd生物有效性高,土壤高Se区农作物较安全.建议在水田乡二叠系出露区种植Cd低累积作物,或通过调节土壤酸碱度,控制Cd的污染风险,实现土地安全利用.此外,优先选择在土壤高Se区种植农作物.     

土壤-水稻系统重金属空间异质性研究——以浙江省嵊州市为例

在嵊州农产品产地共采集94对土壤-水稻样品,研究重金属在土壤-水稻系统的污染特征及空间异质性.结果表明,土壤重金属Cd、Cu、Ni、Pb和Zn的平均含量分别为0.20、28.64、27.03、38.51和98.74mg/kg,与背景值相比较,这些重金属在研究区均有不同程度的累积,局部污染严重,但是水稻重金属没有超过国家规定的食品安全标准,仍处于安全水平.土壤重金属Cd、Cu、Ni、Pb和Zn都属于中等程度变异,其变异系数分别为45.00%、46.65%、81.54%、18.07%、32.47%.地统计学和局部Moran's I指数结果可识别出这五个重金属的污染分布情况.土壤Cd、Cu、Ni和Zn的空间分布较为相似,基本为东西部含量较低,中部较高,这与工业活动和其他的人为活动有关.土壤-水稻系统重金属的迁移、吸收主要受土壤重金属含量和土壤理化性状的影响.从长远来看,重金属污染对当地生态和居民健康仍有潜在的威胁.     

湖南市场和污染区稻米中As、Pb、Cd污染及其健康风险评价

为了更好地了解和评价湖南大米中As、Pb和Cd含量及其对人体的健康影响,在对湖南矿区和冶炼区水稻土壤重金属污染调查的基础上,分别以湖南各地市场大米和污染区当地生产的稻谷样品为例,对其进行重金属含量分析及对人体的健康风险评价.结果表明,湖南各地市场大米样品中As、Pb和Cd的平均含量分别是0.20、0.20和0.28mg·kg-1,其中,衡阳市场大米中的As、Pb和Cd含量最高,其次是株洲和湘潭市场的大米.污染区稻谷中As、Pb和Cd含量分布均为:谷壳糙米精米,污染区精米中As、Pb和Cd的含量分别是0.24、0.21和0.65mg·kg-1,其中,来自衡阳常宁市水口山铅/锌矿区的稻谷样品中的As、Pb和Cd含量最高,其次是株洲清水塘冶炼区和湘潭锰矿区的稻谷.与市场大米样品相比,污染区精米中As、Pb和Cd的平均含量比市场大米样品高.无论是市场大米样品,还是从污染区稻田采集的稻米,均以衡阳地区稻米中的As、Pb和Cd污染最为严重,其次为株洲和湘潭地区.在As、Pb和Cd的健康风险评价中,Cd是湖南各地稻米中影响人体健康的主要因子,株洲和湘潭的Cd污染区达到90%以上,其次是As和Pb.     

外源锌对水稻各部位镉吸收与累积的拮抗效应

为探明外源锌(Zn)对镉(Cd)污染稻田系统Cd吸收累积的影响,采用盆栽试验,向轻度(Cd含量为0.50 mg·kg~(-1))和中度(Cd含量为1.50 mg·kg~(-1))Cd污染土壤中施用不同浓度的外源Zn,研究Zn对土壤、水稻根表铁膜和水稻各部位中Cd、Zn含量变化的影响,探讨外源Zn对Cd污染稻田系统Cd吸收累积的交互作用.结果表明,在2种Cd污染土壤中,施用外源Zn显著降低了湘晚籼12糙米Cd含量,降低幅度为13.4%～78.4%;在轻度Cd污染土壤中,施用外源Zn显著降低了威优46糙米Cd含量,降低幅度为14.7%～79.8%,而在中度Cd污染土壤中,当外源Zn浓度超过40 mg·kg~(-1)将增加威优46糙米Cd含量;在2种Cd污染土壤下均显著增加2种水稻根表铁膜数量,分别增加14.7%～85.9%、5.8%～61.2%;但对土壤交换态Cd含量无显著影响.在2种Cd污染土壤中,2种水稻各部位Cd/Zn比值与Cd含量正线性相关,且各部位Cd/Zn比值呈下降趋势,2种水稻糙米、茎叶间Cd-Zn拮抗作用显著.轻度Cd污染土壤中,施加外源Zn可以降低湘晚籼12和威优46糙米中的Cd含量;中度Cd污染土壤中,外源Zn仍然可以降低湘晚籼12糙米Cd含量,而当外源Zn施加量高于40 mg·kg~(-1)时将增加威优46糙米的Cd含量.     

贵州部分水稻主产区土壤和大米Cd污染特征研究

为了解贵州水稻田土壤和大米Cd污染特征,对贵州部分水稻主产区开展水稻田土壤和对应水稻样品的采集,并测试土壤pH和所有样品的Cd含量。结果显示：研究区土壤pH为4.81～7.56,平均值为6.45;土壤Cd含量为0.37～3.22 mg/kg,平均值为0.88 mg/kg,点位超标(风险筛选值)率为96.43%,喀斯特地区土壤Cd含量整体高于非喀斯特地区;大米中Cd含量为0.00～0.44 mg/kg,平均值为0.04 mg/kg,超大米安全限量值的样品比率为3.65%。进一步分析发现,研究区土壤Cd除来自成土母质(母岩)贡献外,还受人为排放的影响;水稻在灌浆成熟期,由于水稻田水分条件不良,土壤出现氧化环境的频率高或者氧化环境持续的时间长,可能是导致大米Cd超标的主要原因之一。因此,在水稻种植过程中,人为保障灌浆成熟期水稻田供水充足是降低水稻Cd含量、避免大米Cd超标的有效途径。     

黔西土法炼锌区Pb、Zn、Cd地球化学迁移特征

黔北土法炼锌致使Pb、Zn、Cd在土壤和水体大量积累,危及到整个生态系统.以小流域为例,探索了废渣、土壤、水体的Pb、Zn、Cd地球化学形态及其迁移性.结果表明,冶炼废渣的Pb、Zn、Cd含量分别为4 632、 8 968、 58 mg·kg^-1;污染土壤Pb、Zn、Cd含量分别达到234、 400、 9.6 mg·kg^-1.废弃地的地球化学形态分析表明,污染土壤的Pb、Zn、Cd可交换态含量较高,具有较大迁移性和生物有效性,相对而言,废渣中Pb、Zn、Cd具有很低的生物有效性和迁移性,交换态含量低于0.2%.冶炼区的地表水受到严重的Pb、Zn、Cd污染,地下水重金属含量未超出三类水体的质量标准.在地表水体中,可溶态的Pb、Zn、Cd含量少,主要以悬浮态存在,表明了河流重金属污染主要来自于沿岸水土流失.     

钙镁磷肥对土壤Cd生物有效性和糙米Cd含量的影响

通过水稻盆栽试验,研究了施用钙镁磷肥对Cd污染稻田中Ca、Mg、Cd生物有效性的影响和种植水稻(湘晚籼12号、威优46号)后水稻各部位Ca、Mg、Cd含量的差异.结果表明,施用钙镁磷肥能显著提升土壤pH值,降低土壤TCLP提取态Cd含量,且降低效果随着水稻生育期的延长逐渐增强.与对照相比,施用0.8 g·kg-1的钙镁磷肥,使湘晚籼12号种植土壤和威优46号种植土壤TCLP提取态Cd含量在熟化期、灌浆期、分蘖期、成熟期分别下降了12.7%、15.6%、21.5%、61.9%和12.7%、72.6%、42.1%、59.7%.施用钙镁磷肥能显著增加水稻种植土壤中TCLP提取态Ca、Mg含量,降低TCLP提取态Cd含量,同时显著增加水稻各生育期各部位Ca、Mg含量并降低其Cd含量,水稻各部位中Ca、Mg含量与Cd含量均呈现负相关关系,表明外源Ca和Mg的加入对水稻累积Cd产生了拮抗作用.施用钙镁磷肥能显著降低水稻糙米中Cd含量并提高水稻产量.与对照相比,施用0.2~0.8 g·kg-1的钙镁磷肥,水稻湘晚籼12号和威优46号糙米中Cd含量分别下降了36.8%~52.6%和53.3%~75.6%.威优46号比湘晚籼12号更易将土壤Cd向水稻籽粒中转运.     

As污染区农民头发中As含量与环境中As含量的关系

为研究As污染区农民头发中As含量与环境中As含量的关系,采用分层整群随机抽样方式,抽取湖北省气型和污灌型As污染区6个村农民头发样660份,同时采集这6个村的饮用水、土壤、食物(大米、小麦、蔬菜、鸡蛋、鸡肉、猪肉)样品,用原子荧光光谱法测定As含量.研究结果表明,两种类型As污染区农民头发中As含量污染区明显高于对照区,农民头发中As含量有随着区域土壤和食品中As含量增高而相应增高的趋势.对不同年龄组研究表明,高龄组头发中砷含量最高,反映出人体慢性暴露As蓄积的现象,而污染区人群男女头发中As含量差异不显著.人发中As含量与饮水中As含量无显著相关性,而与土壤和主要食物(大米、小麦)中As含量有显著正相关.因此人发中As含量作为人体长期暴露生物标记物,可以反映区域环境污染的程度.     

广西北部湾沿海经济区水稻及根系土硒含量特征

应用原子荧光光度法对广西北部湾沿海经济区水稻和根系土中的硒含量进行了测试。研究了水稻中硒含量与根系土中硒含量以及土壤性质之间关系。结果表明:研究区水稻中硒含量在0.021～0.335mg/kg之间,平均值为0.074mg/kg,标准差0.045,样品数为70件;根系土中硒含量变化范围为0.167～1.328mg/kg,平均值为0.620mg/kg,标准差0.230,样品数为70件。高于世界土壤表层平均值和全国表层土壤平均值,相关分析结果表明,根系土中S、有机质、P、C、N不利于水稻对硒的吸收,高CaO含量和pH有利于硒的吸收。土壤全硒量不是控制水稻硒水平的最主要因素。     

中国大米汞含量研究

从中国9个省、市或地区的市场采集了303个大米样品,测定了其总汞和甲基汞的含量,评估了我国居民食用大米导致汞暴露的健康风险。大米总汞采用混合酸消解后CVAFS测定,甲基汞采用萃取-反萃取-水相乙基化结合GC-CVAFS测定。结果显示：各地区大米总汞的平均含量为3.6～17μg·kg-1,低于我国食品汞限量标准20μg·...     

硅肥耦合水分管理对复合污染稻田土壤As-Cd生物有效性及稻米累积阻控

选取湖南某矿区重金属镉、砷复合污染稻田土,以泰优390号为材料,通过盆栽试验研究湿润灌溉(CK)、农艺措施淹水(WF)、速溶硅肥结合淹水措施(FYsi)、矿物硅肥结合淹水措施(FKsi)及2种硅肥结合淹水(FYK)对土壤中As、Cd生物有效性及水稻糙米中As、Cd累积效应的影响.结果表明,淹水处理土壤p H值上升幅度为0.12~0.72个单位,均呈现先升高再下降,最后趋于中性的规律.淹水后,土壤Eh显著降低,FYsi、FKsi、FYK这3种配合硅肥的淹水处理土壤Eh值显著高于WF处理,与对照相比,淹水处理糙米中Cd含量降低了38.83%~65.05%,其中,WF、FYK处理对糙米Cd累积抑制效果最佳,糙米中Cd含量为0.98 mg·kg~(-1)、0.72 mg·kg~(-1);除WF处理糙米中As含量增加了36.64%外,FYsi、FKsi、FYK处理糙米中As的含量与对照相比分别降低了23.80%、38.10%、47.62%.FYsi、FYK处理对糙米As累积抑制效果最佳,糙米中As含量为0.13 mg·kg~(-1)、0.11 mg·kg~(-1).Cd各提取态含量与其在水稻糙米中的含量均呈现出极显著的正相关关系(P0.01);可交换态、TCLP提取态As与水稻糙米中As含量无显著相关关系.因此,FYsi、FKsi、FYK这3种施硅耦合淹水处理均可有效阻控稻米镉砷复合污染,其中FYK效果最佳.     

组配改良剂对污染稻田中铅、镉和砷生物有效性的影响

选取湖南某矿区重金属和砷复合污染稻田土,以盆栽实验研究了施用组配改良剂LMF(碳酸钙+偏高岭土+钙镁磷肥)对土壤中Pb、Cd和As的生物有效性和水稻糙米中Pb、Cd和As累积效应的影响.结果表明:施用LMF能显著增加供试土壤pH值、交换性盐基总量(TEB)和阳离子交换量(CEC),对盐基饱和度(BS)和有机质(OM)含量无显著影响.施用LMF能显著降低土壤中Pb、Cd的交换态和酸可提取态含量,以及降低Pb的TCLP提取态含量,对Cd的TCLP提取态含量无明显效果.LMF施用使土壤中As的交换态和TCLP提取态含量呈现先下降后上升的趋势,且均在施用量为2 g·kg-1时含量最低.随着LMF施用量的增加,水稻糙米中Pb、Cd的含量分别降低了8.44%~99.6%、27.5%~74.1%,而水稻糙米中As含量呈现出先下降后上升的趋势.除Cd的TCLP提取态和酸可提取态外,Pb、Cd和As的其它提取态含量与其在水稻糙米中的含量均呈现出显著正相关关系(p0.05或p0.01).     

不同水分管理模式对水稻吸收土壤砷的影响

通过水稻盆栽试验,研究了淹水灌溉(F)、灌浆期前湿润灌溉(A-F)、灌浆期后湿润灌溉(F-A)、淹水与湿润交替(AFA)这4种水分管理模式对水稻吸收土壤As的影响.结果表明,同F处理比较,A-F处理能显著降低水稻根和茎叶As含量,F-A和AFA处理都能显著降低水稻茎叶、谷壳、糙米As含量和糙米无机As含量.A-F、F-A、AFA处理对水稻生物量影响都不大,仅AFA处理减少了水稻根系生物量.F-A和AFA处理降低糙米As含量的机理是:灌浆期是水稻糙米吸收土壤As的关键时期,此时的湿润灌溉提高了土壤E h,土壤溶液As(Ⅲ)与As(Ⅴ)浓度之和、As(Ⅲ)/As(Ⅴ)的比例都显著降低,从而使土壤As的迁移能力得到抑制.F-A处理降低水稻糙米总As和无机As含量的效果与AFA处理无显著差异,但F-A处理的操作更简单,因此,F-A处理应当是污染土壤中控制水稻糙米累积As的最佳水分管理模式.     

Variation of grain Cd and Zn concentrations of 110 hybrid rice cultivars grown in a low-Cd paddy soil

Enhanced Cd uptake and Zn depletion in rice grains and high potential for food Cd exposure by the high-yielding hybrid cultivars of China had been addressed. A field experiment was conducted in 2006 to determine the di erence in grain Cd and Zn between cultivars. Total 110 cultivars including super rice and common hybrid rice cultivars were grown on a single paddy soil (Entic Haplaquept) with a neutral reaction and low total Cd content. Grain Cd and Zn concentrations were determined with graphite atomic adsorption spectrophotometer (GFAAS) and flame atomic adsorption spectrophotometer (AAS) respectively.Wide variation of Cd content in grain was found in a range of 0.004–0.057 mg/kg, while the Zn content in a range of 10.25–30.06 mg/kg among the cultivars. Higher Cd but lower Zn concentration in grains of super rice cultivars was observed compared to the common hybrid ones. A highly significant positive linear correlation of grain Cd/Zn with grain Cd was found for super rice and common hybrid cultivars, meanwhile much higher slope for these hybrid cultivars than the reported non-hybrid cultivars was also observed. Using the limit value of the Chinese chemical guidelines for foods (MOHC and SSC, 2005), calculated potential risk of food Cd exposure with “Zn hungry” through diet intake was prominent with all the studied 110 hybrid rice cultivars, possessing high potential health problems for rice production in South China using the super rice cultivars. Breeding of genotypes of rice cultivars with low grain Cd and low Cd/Zn ratio is needed for rice production in acidic red soils where Cd bioavailability is prevalently high.     

贵州丹寨县土壤-水稻中硒和重金属的积累及迁移特征

通过测定贵州丹寨县主要水稻种植区30件水稻土及对应的水稻中硒和重金属的含量,分析硒和重金属Cd、Hg、As、Pb在根系土及对应水稻中的分布特征,研究了土壤有机质和pH对硒和重金属在土壤-水稻系统中迁移的影响.结果 表明:该地区水稻根系土中硒含量变化范围为0.27～0.98 mg/kg,平均值为0.65 mg/kg,70...