桂中典型碳酸盐岩区水稻及根系土硒含量特征

硒对人体的健康具有重要意义。水稻作为中国南方的主要粮食作物,研究水稻籽实与根系土硒含量特征及其影响因素,可为富硒水稻种植、富硒产业开发、提升土地利用价值提供科学依据。本文以桂中典型碳酸盐岩地区为研究区,通过采集、测试400套水稻籽实及对应的根系土样品,研究讨论其含硒水平及影响因素。结果表明:(1)水稻根系土硒含量为0.11～3.82 mg/kg,平均值为0.61 mg/kg,明显高于全国其他省份表层土壤硒含量值。(2)根系土中Cd、Cr、Hg、S元素含量高于全国土壤背景值,Cd、Cr、Hg富集现象显示了广西典型碳酸盐岩区土壤重金属高背景属性,碳酸盐岩区Se与Cd等重金属元素次生富集特征近似。(3)根系土中硒含量主要受成土母质岩系控制,土壤中Se高含量主要与石炭系、泥盆系、二叠系、三叠系地层碳酸盐岩、硅质岩的分布密切相关。此外,与土壤有机质呈明显正相关,土壤中的有机质能对硒起吸附固定作用,使得硒在土壤表层富集。(4)研究区水稻籽实硒最小值为0.015 mg/kg,最大值为0.532 mg/kg,平均值为0.08 mg/kg,富硒率高达81.5%。水稻籽实硒含量除了与根系土硒含量有关外,还与土壤中的有机质、S、pH呈显著负相关性。     

广西都安县典型水田硒地球化学特征及影响因素

为发展富硒水稻种植和巩固脱贫成果,在广西都安县百旺镇开展水稻种植区地球化学调查,采集21件岩石和193件水稻根系土-籽实协同调查样品,利用统计学和相关分析方法研究水田土壤硒的分布特征和影响因素.结果表明,百旺镇水田土壤和水稻籽实富硒率分别为67.4%和64.8%,但富硒土壤和富硒水稻籽实样品中镉含量普遍较高;对比显示百旺镇南部种植区水稻籽实富硒率达到61.1%,重金属风险低,发展无污染富硒水稻种植优势明显.相关分析表明次生富集作用是研究区土壤富硒的主要原因,根系土pH和质地不同程度影响土壤硒含量;水稻籽实硒含量主要受根系土硒含量、有效硒含量、pH和Al₂O₃等影响.镉膳食暴露风险评估显示研究区水稻整体安全,但中部区域水稻膳食暴露风险较高.     

江浙地质高背景区土壤-水稻系统重金属迁移富集特征研究

为了解地质高背景区农田土壤的重金属富集及迁移特点,该文对2种不同地质高背景（江苏玄武岩区和浙江黑色页岩区）农田土壤及水稻籽实中元素（Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、As）分布特征进行分析;研究2个地区土壤-水稻系统中重金属迁移富集差异及主要影响因素,并结合土壤基本理化性质和有效态重金属建立对水稻籽实中主要重金属含量的预测模型。研究结果表明,Cd是江浙地质高背景区农田土壤中暴露风险最高的重金属元素,其中重金属元素Zn、Cu、Cd的生物富集因子最高,Ni和As相对较高,Cr和Pb最低,江苏玄武岩区农田土壤中Ni的迁移能力较强而浙江黑色页岩区Cd的迁移能力较强。土壤pH、CaO和Fe2O3等理化性质是影响农田土壤中重金属迁移能力的关键因素。回归预测模型表明,水稻籽实中重金属累积受到pH、CEC、黏土矿物和碳酸盐矿物的显著影响,而EDTA提取的有效态重金属更容易在水稻籽实中迁移富集。     

广西典型碳酸盐岩区农田土壤-作物系统重金属生物有效性及迁移富集特征

为揭示碳酸盐岩地质高背景区土壤重金属生态风险,选择广西典型的成土母岩为碳酸盐岩的土壤重金属高背景区,采集水稻籽实及对应根系土样品68套,在分析测试土壤、农作物籽实样品中砷(As)、镉(Cd)、铬(Cr)、铜(Cu)、汞(Hg)、镍(Ni)、铅(Pb)和锌(Zn)这8种重金属含量及土壤中重金属赋存形态的基础上,采用统计学、地累积指数、生物富集系数及相关性分析等方法开展土壤重金属生态风险研究.结果表明,研究区土壤中8种重金属平均含量明显高于全国和广西表层土壤的平均水平,其中Cd、As和Cr超过农用地土壤污染筛选值的比例分别达95. 6%、86. 8%和69. 1%,超过土壤污染管控值的比例分别为27. 9%、17. 6%和5. 9%.区内土壤中As、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn主要以残渣态为主(残渣态占比 80%),显示出较低的生物活性; Cd的生物活性相对较高,生物有效态组分占20. 99%,但仍明显低于全国其它非碳酸盐岩地区的土壤; Hg的潜在生物有效态组分占44. 04%,然而土壤中Hg全量较低,因此其潜在生物有效态的绝对含量较低.与土壤相比,研究区水稻籽实中重金属超标率明显较低,仅部分样品中Cd、Cr、Pb超过国家食品限量标准,超标率分别为8. 8%、2. 9%和23. 5%.相关性分析显示,研究区土壤重金属全量与对应的水稻籽实中重金属含量不存在显著正相关关系.水稻籽实重金属生物富集能力普遍较低,8种重金属生物富集系数(BCF)的均值均小于0. 1,其中As、Cr、Hg、Ni和Pb的BCF均值小于0. 05.上述结果表明,对于碳酸盐岩等地质高背景区,相关部门在制定污染土壤管控政策时不能仅以土壤重金属全量作为衡量标准,应综合考虑金属赋存形态、生物活性及农作物超标率等因素.     

广西典型酸性火成岩地质低背景区土壤-水稻重金属积累特征及生态风险

为了解地质低背景区农田土壤-作物系统中重金属的富集及迁移特征,采集了广西钦北区878km2酸性火成岩出露区的30套水稻籽实及根系土样品作为研究对象,研究酸性火成岩地质低背景区土壤和水稻中重金属(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn)分布特征、土壤Cd等重金属的赋存状态及其生物有效性。结果显示:研究区土壤呈酸性,pH值为4.66～5.36;Cd、As、Cr等重金属元素含量较低,均低于或远低于我国土壤环境质量标准规定的风险筛选值,水稻籽实中As、Cr、Hg和Pb均未超标,但Cd超标率为16.7%。土壤中As和Pb主要以残渣态存在,Hg主要以残渣态和强有机结合态存在,而Cd的生物富集系数和生物有效性最高,水溶态、离子交换态和碳酸盐结合态的比例总和为32%。水稻籽实吸收Cd等重金属主要与土壤pH值、Fe、Mn和土壤质地有关。酸性火成岩地质低背景区农田酸性、强酸性土壤Cd等重金属元素含量低,但生物有效性高,其生态风险值得关注。     

川南山区土壤与农作物重金属特征及成因

土壤及农作物中的重金属超标会影响人类生存环境和身体健康,为研究重金属在川南山区土壤与农作物中的富集特征及成因,以四川省南部山区的沐川县北部为研究区,采集了耕作土壤样品1699件,水稻籽实样品30件,玉米籽实样品31件,茶叶样品15件,对应农作物根系土壤样品76件,应用数理统计、主成分分析、相关分析等技术,研究土壤和农作物中重金属富集特征及成因、重金属在农作物与根系土的相关性.结果表明耕作土壤中重金属含量较高,其算术均值高于全国土壤背景值,且均存在超过风险筛选值采样点,其中Cd超标点数达770个;耕作土壤中重金属主要来源于地质背景,其次受土壤中的有机质及酸碱度和人类活动的影响.农作物中重金属均低于国家标准,农作物对重金属的富集系数总体表现为：茶叶 > 水稻 > 玉米.通过相关分析表明,土壤中重金属总体特征为含量高和活性低,未对3种农作物的质量安全造成影响,而土壤中CaO、Fe₂O₃和MgO对玉米和水稻籽实中重金属含量有一定影响.     

安徽庐江潜在富硒土壤硒生物有效性及其影响因素

为研究潜在富硒土壤硒生物有效性,采集安徽庐江潜在富硒地区64组水稻及对应根系土壤样品,分析土壤理化性质、土壤养分、全硒、不同形态硒及大米硒含量,采用线性回归法探究土壤硒生物有效性的影响因素.结果表明,大米硒含量（记作Se_rice,下同）为0.037~0.120 mg/kg,土壤全硒含量（记作Se_tot,下同）为0.260~1.177 mg/kg,土壤硒以腐殖酸态硒（15.5%~44.7%）、强有机态硒（12.5%~53.3%）和残渣态硒（8.1%~68.5%）为主.土壤有效硫、有效磷通过提高强有机态、腐殖酸态和浸提性硒含量并促进水稻籽实（大米）对硒的吸收,而土壤阳离子交换量（cation exchange capacity,CEC）、速效钾、全铁和全锰通过降低水稻生物可利用态硒含量（包括水溶态、腐殖酸态、强有机态和浸提性硒）抑制水稻籽实（大米）对硒的吸收.Se_tot与Se_rice显著正相关（R=0.616,P < 0.01）,非残渣态硒含量与有机质含量之比（记作NRE-Se/OM）与Se_rice相关性最强（R=0.774,P < 0.01）.土壤NRE-Se/OM、有效硫、有效铁、全锰构建的多元逐步线性对数回归模型可解释水稻籽实（大米）吸收硒的76.0%的方差.因此引入变量NRE-Se/OM,并结合土壤有效硫、有效铁和全锰能有效评价和预测研究区土壤硒生物有效性.      

红壤性水稻土铅环境容量研究

以湖南省桃林铅锌矿区为试验区,通过水稻盆栽、田间小区、大田、农田地表径流和淋溶等试验以及土壤酶和微生物试验,研究土壤铅对土壤-作物(水稻)、土壤-微生物和酶、土壤-水体三体系的各种效应,得到各单体系中铅的临界含量并确定了红壤性水稻土中铅的临界含量,通过铅的平衡试验,建立了土壤铅环境容量数学模型,得出红壤性水稻土的铅环境容量。     

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.     

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...     

兰坪铅锌矿区周边农田土壤--玉米体系Pb含量及其污染特征研究

以云南省兰坪县铅锌矿周边农田为研究对象,测定和分析其上生长的玉米植株及其根部土壤Pb含量,结果表明：①云南省兰坪县铅锌矿区周边农田生长的玉米根、茎、叶和籽实Pb的平均含量分别为219．17mg／kg、99．2mg／kg、142．86mg／kg、79．18mg／kg;②云南省兰坪县铅锌矿区周边农田土壤Pb含量为1126．12—3640．25mg,／kg,是我国土壤环境质量标准（GB15618--1995）的7．5～25．8倍;③13个玉米样品籽实Pb含量超过了我国粮食卫生标准（NY861-2004）的19．1—588．9倍;④玉米根部土壤Pb含量和玉米叶片中的Pb含量呈极显著正相关。     

Modified accumulation of selected heavy metals in Bt transgenic rice

Safety assessment of genetically modified crops generally does not take into account the potential hazard of altered patterns of heavy metal accumulation in plants. A pot experiment was conducted under greenhouse conditions to evaluate the impact of heavy metal amendments on the accumulation of Cd, Cu, Pb and Zn in a Bt transgenic rice Ke-Ming-Dao (KMD) and its wild-type Xiushui 11 (Xs11). In control soils, significant di erence was only found in contents of Cu (p < 0.01) and Pb (p < 0.05) in straw between KMD and Xs11. At three levels of Cd amendments (5, 10, and 20 mg/kg), the Cd contents in grain and straw of KMD were significantly higher than those of Xs11, and all grain Cd contents were significantly higher than the International Criteria (0.2–0.4 mg/kg) as specified by the Codex Alimentarius Commission (CAC). These results implied that it may be unsafe for growing Bt transgenic rice in heavily Cd-polluted areas. No significant di erence in Zn was found between the two varieties with the exception of roots at Zn amendment level of 600 mg/kg, while Pb contents in KMD were much higher in the straw at the lead amendment level of 1000 mg/kg and in the root at 250 mg Pb/kg. Data on the heavy metal accumulation patterns for the genetically modified rice may be used for the selection of growing areas as well as for plant residue management for Bt rice.     

3-吲哚乙酸协同螯合剂强化植物提取重金属的研究

螯合剂的潜在环境风险以及重金属/金属螯合物对植物的胁迫作用是限制重金属污染土壤的螯合诱导植物提取技术应用的2个主要障碍.以玉米为试验材料进行室内盆栽,通过添加螯合剂EDTA和氨三乙酸（NTA）进行螯合诱导植物提取研究,并以植物激素3-吲哚乙酸（IAA）来缓解重金属对植物的胁迫作用.结果表明,EDTA&IAA处理玉米地上部生物量比EDTA处理增加40.0％,地上部Cu、Zn、Cd和Pb累积量分别增加27.0％、26.8％、27.5％和32.8％;NTA&IAA处理玉米地上部生物量比NTA处理增加29.9％,地上部Cu、Zn、Cd和Pb累积量分别增加31.8％、27.6％、17.0％和26.9％.结果表明,IAA能缓解重金属/螯合剂的植物毒性,促进植物根系伸长,增加植物生物量,协同螯合剂促进植物对重金属的吸收、转运和积累,显著提高植物提取效率.     

长期不同耕作方式对紫色水稻土重金属含量及有效性的影响

通过长期定位试验,研究了常规平作、水旱轮作、免耕冬水、垄作免耕和厢作免耕5种耕作方式对紫色水稻土剖面重金属(Fe、Mn、Cu、Zn、Pb、Cd)总量、有效量及水稻根、茎叶和糙米重金属含量的影响.结果表明,经过22 a的耕作,5种耕作方式对紫色水稻土剖面Fe、Cu、Zn、Pb、Cd总量的剖面分布状况影响不显著,而对土壤Mn的剖面分布状况影响显著,常规平作、水旱轮作及免耕冬水均导致表层土壤Mn向下层淋失.5种耕作方式下土壤Fe、Cu、Zn、Pb和Cd的有效量均随土层深度的增加呈降低趋势,而常规平作、免耕冬水、垄作免耕及厢作免耕土壤Mn有效量则表现出随土层深度的增加而增高的趋势.5种耕作方式下,表层土壤Fe、Mn有效量以水旱轮作最高,Zn、Pb有效量以常规平作最高,而Cu有效量受耕作方式的影响不显著.相关分析结果表明,表层土壤有效Fe与pH呈极显著的负相关关系,与有机质呈显著的负相关关系,有效Mn与pH和有机质均呈极显著的负相关关系,有效Zn与总Zn呈显著正相关关系.水旱轮作、垄作免耕及厢作免耕条件下水稻根部Fe、Mn含量,茎叶Fe、Mn、Cu、Cd含量,糙米Cu含量均高于常规平作和免耕冬水,水旱轮作能明显降低Cd向糙米的迁移系数,对降低糙米Cd含量有明显的效果,且水旱轮作条件下糙米Cd含量低于国家食品卫生标准.水稻根部Fe含量与pH呈极显著负相关关系,与有效Fe呈极显著正相关关系,根部Mn含量与pH呈极显著负相关关系,与有效Mn呈极显著正相关关系,茎叶中Mn含量与pH呈显著的负相关关系,与总Mn及有效Mn呈显著的正相关关系,茎叶和糙米Cu含量与pH均呈极显著的负相关关系,糙米中Zn含量与pH呈显著负相关关系,与CEC呈极显著正相关关系.结果表明,耕作方式主要通过影响土壤pH而影响土壤重金属的有效量及水稻重金属的含量,水旱轮作可提高表层土壤Fe、Mn活性,降低土壤Zn、Pb和Cd活性,并能在一定程度上降低糙米Pb、Cd含量,但也应注意长期的水旱轮作可能会导致表层土壤Mn过度向下层淋溶.     

Cd-Pb复合污染土壤钝化修复效率与生物标记物识别

为验证重金属钝化修复效率与植物生理生化特征的关系,采用盆栽试验研究了在Cd-Pb复合污染土壤中添加海泡石后,水稻幼苗叶片和根系中SOD(超氧化物歧化酶)活性、POD(过氧化物酶)活性、w(SP)(SP为可溶性蛋白)、CMDA(丙二醛含量)、叶片光合色素含量以及稻草和糙米中w(Cd)、w(Pb)的变化情况.结果表明:添加海泡石后,水稻幼苗叶片和根系SOD活性、根系POD活性均随海泡石添加量的增加呈先增后降趋势,叶片POD活性随海泡石添加量的增加而增大,其中,当海泡石添加量为1.0%时,其最大增幅达33.6%;与之相反,叶片CMDA、叶片和根系w(SP)均随海泡石添加量的增加而降低,分别比对照处理降低8.0%~30.0%、6.3%~22.3%和17.7%~25.5%.不同添加量海泡石处理下,稻草和糙米中w(Pb)分别降低20.5%~43.6%和18.7%~43.5%,w(Cd)分别降低8.3%~23.9%和21.2%~55.2%.幼苗w(Chl)(Chl为叶绿素)、w(SP)与糙米w(Cd)之间,以及叶片CMDA与糙米w(Cd)、w(Pb)间均呈显著正相关(P0.05),而叶片POD活性与糙米w(Cd)之间呈极显著负相关(P0.01),水稻幼苗叶片w(Chl)、w(SP)、CMDA和POD活性可以作为评估海泡石钝化修复Cd-Pb复合污染钝化修复效率的分子生物标记物.     

云南寻定几种农作物籽粒中重金属的比较研究

通过对四种农作物（玉米、小麦、水箱、蚕豆）籽粒中八种重金属元素（Ｃｕ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｓ、Ｈｇ）的调查研究。结果表明，四种农作物籽粒中重金属元素量与土壤重金属含量呈正相关，籽粒中重金属的吸收系数大致为Ｃｄ〉Ｚｎ〉Ｃｕ〈Ｐｂ，玉米籽粒Ｃｄ〈Ｚｎ、Ｃｕ，可能由于元素间的交互作用，Ｃｕ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄ含量均处于较高水平，由于不同农作物和物的生物学特性之间的差异，Ｃｒ，Ｎｉ、Ａｓ、Ｈｇ在     

城市交通大气与土壤重金属对小蜡生物富集作用的影响

选择合肥市区交通干道、城郊公路和森林公园作为具有不同交通流量的路段,通过火焰原子吸收法,测定土壤和小蜡叶片中的w(Cu),w(Zn),w(Pb),w(Cd)和w(Cr);运用统计方法研究土壤和小蜡叶片中重金属含量的差异和相关性,以及与城市交通大气污染的关系.结果表明:市区交通干线和城郊公路的土壤中w(Cu),w(Zn),w(Pb),w(Cd)和w(Cr)均高于对照点(森林公园),且市区交通干线与对照点的土壤中重金属含量差异显著;小蜡叶片对5种重金属富集量与土壤中的相应重金属含量没有明显相关性,这表明叶片富集的重金属主要来源于道路交通产生的大气重金属污染物,而非主要从土壤中吸收获得;小蜡叶片对大气中的Pb和Cr的富集能力较强,其生物浓缩系数分别为5.50和3.43,说明小蜡可能是Pb和Cr的良好指示植物,可用于环境监测.     

石油污染土壤物化修复前后生物毒性效应

采用作物种子的发芽率作为生态指标对石油污染土壤进行毒性分析,并以蚯蚓为实验生物,研究了石油污染物的生物效应及其对土壤生态系统的影响.结果表明,不同的作物种子对石油污染表现出不同的耐受性,对照清洁土壤,大多数作物种子的萌发都明显受到石油污染的抑制,其中受石油污染影响最严重的是黄豆、蚕豆、玉米.相比之下,在不同石油污染水平下绿豆具有较高的耐受性,且种子发芽率均在90%以上.蚯蚓在受到污染胁迫时,在生理水平上会发生明显的变化,进而影响其存活和生长能力,实验观测到随着石油污染加重蚯蚓存活时间显著下降.在高污染水平石油污染的土壤中(石油污染水平>30 000 mg.kg-1),蚯蚓的耐性降低,仅可以存活5 d左右,说明石油烃对蚯蚓的毒性较大,主要是因为蚯蚓直接与石油接触导致其中毒脱水而死亡.处理后油田污染土,即使在污染水平很低(≈30 mg.kg-1)的情况下,蚯蚓存活时间依然很短(3 d左右),是因为经过石油醚处理过的土壤,其营养物质也随着石油而被处理掉,而土壤中有机质等营养物对蚯蚓的生存具有很大影响.     

葫芦岛市土壤、蔬菜重金属污染空间变化规律

采用Ｋrige插值法分析葫芦岛市土壤重金属的空间变化规律,测定葫芦岛市土壤、蔬菜、粮食中Hg、Pb、Cd、Zn、Cu的含量,应用指数方程和幂指数方程描述重金属与污染源的关系,分析土壤重金属的来源,并通过对当地种植和市售蔬菜、粮食重金属的比较,研究冶炼-氯碱工业对土壤与农作物生态系统的影响.结果发现葫芦岛市土壤受到重金属污染严重,Hg、Pb、Cd、Zn、Cu的平均含量分别是1.422、 443.1、 60.94、 4 084、 247.8 mg·kg^-1,最大值分别达到6.092、 3 195、 341.7、 35 157、 1 557 mg·kg^-1,Cd、Zn污染属于重污染,Hg、Pb、Cu属于中度污染.土壤中Hg、Pb、Cd、Zn、Cu的污染主要呈现以葫芦岛锌厂为中心,向外围辐散降低的规律,其中Hg还受到氯碱工业的影响.葫芦岛市土壤重金属主要来源于大气沉降,指数方程和幂指数方程均能很好地描述Pb、Cd、Zn、Cu在土壤中随距离的变化趋势.地产农作物的重金属含量远高于市售农作物,则进一步说明了重金属对葫芦岛市土壤生态系统带来了严重影响.