镉污染对水稻不同生育期生长和品质的影响

通过盆栽试验,研究了在CK、5、10和20 mg·kg-1 4个不同镉处理浓度下,水稻生长发育农艺指标和部分品质指标的变化,同时分析了不同生育期水稻根系活力和伤流液中镉含量的变化规律.结果表明,淹水条件下,镉对水稻产生生育障碍的浓度比较高.土镉20.84 mg-kg-1时,水稻的经济产量减产超过10%,同时,糙米中直链淀粉的含量也显著增加.当土壤镉含量为4.48 mg·kg-1时,糙米中镉含量显著增加而蛋白质含量显著减少.在水稻不同的生长发育期,根系活力与伤流液中镉的含量表现出相同的变化趋势.伤流液中镉在营养生长阶段吸收最大,且与土壤中的镉呈线性关系.     

土壤中镉铜复合污染对水稻生长效应影响

本文通过盆栽试验研究土壤中镉铜复合污染对水稻生长效应的影响,并探讨了有效态铜、镉的提取剂。结果表明,2.5％醋酸可作为酸性水稻土有效态铜、镉的提取剂,土壤含镉5mg/kg对铜的水稻产量效应未有影响,但糙米含镉量超标。     

硒对水稻镉含量及其在亚细胞中的分布的影响

通过元素含量测定与亚细胞分离的方法,分析水稻镉在不同器官、组织之间的差异分布特征,从微观水平上阐释硒增强水稻镉耐受能力的机理,阐明硒降低稻米镉累积量的作用机理。研究结果显示,(1)随着硒浓度的增加,植株各营养器官干物重均增加。在2、4、8和16 mg·kg~(-1) Cd质量分数处理时,1.2 mg·kg~(-1) Se处理的糙米干物质量比Se空白处理分别增加了6.81%、7.73%、14.24%和49.62%。(2)当土壤镉质量分数在2~16 mg·kg~(-1)时,水稻各营养器官和糙米、精米中镉含量随土壤镉浓度的增高而显著增加。未施硒时,4、8和16 mg·kg~(-1) Cd处理糙米中镉质量分数分别为0.23、0.37和0.57 mg·kg~(-1),均超过我国国家食品安全标准中稻米镉的限量(0.20 mg·kg~(-1))。(3)相同镉浓度下,随着硒浓度的增加,水稻各营养器官和糙米、精米的镉含量和镉积累量均显著下降,4、8 mg·kg~(-1) Cd处理组中,糙米的镉含量均低于0.20 mg·kg~(-1),且1.2 mg·kg~(-1) Se处理优于0.4和0.8 mg·kg~(-1) Se处理。(4)镉在水稻各器官中的分配比例为:根系茎叶糙米精米。随着硒浓度的增加,镉在精米中的分配比例下降。结论:硒能够通过调整镉在水稻不同器官中的分配比例,降低稻米中的镉含量;而硒元素对镉毒害的抑制作用,可能是通过细胞对镉的区室化分隔而实现的。     

双季翻耕与免耕条件下水稻产量与镉累积特性比较

在湖南省湘潭县镉污染稻田开展定位试验,连续4 a比较了双季翻耕与双季免耕对双季稻产量与镉积累分配特性的影响.结果表明:(1)实施不同土壤耕作方式1 a～2 a的情况下,翻耕处理具有显著增产优势,但其产量优势随年限延长而逐渐削弱,至第4 a翻耕处理已无显著增产优势;(2)翻耕与免耕处理穗和籽粒各部位镉含量差异明显,且年际间也有差异,连续2 a以上免耕处理可降低糙米镉含量;(3)早、晚稻地上部镉累积量均表现为茎穗叶,但水稻镉累积量在年际间、早晚稻间差异极大.可见,镉污染稻田连续2 a以上双季免耕可以获得与翻耕产量相当、米镉含量更低的稻谷.     

土壤耕作方式对双季稻镉积累分配特性的影响

为探讨镉污染稻田双季稻最优土壤耕作方式,于2015年～2017年,以陵两优211与威优46为材料,在湖南湘潭中度镉污染稻田开展定位试验,比较研究了双季免耕(G1)、双季翻耕(G2)、双季旋耕(G3)、早旋晚免(G4)、早翻晚免(G5)等5种土壤耕作方式下双季稻镉积累分配特性.结果表明:(1)晚稻根镉含量以成熟期最高,但早稻规律不明显.土壤耕作方式明显影响根镉含量,免耕处理最高,翻耕处理最低;(2)翻耕可降低早稻成熟期茎镉含量,但晚稻成熟期茎镉含量的处理间差异存在年际间差异;(3)早、晚稻叶镉含量随生育进程推进表现持续增长趋势,不同土壤耕作方式间叶镉含量差异显著,多年免耕可降低叶镉含量,而多年旋耕可提高叶镉含量;(4)水稻齐穗至成熟期穗镉含量一般呈持续增长趋势,其增幅以翻耕处理最大,免耕处理最小;(5)3年早稻地上部镉累积量均以G5处理最高,而晚稻地上部镉累积量2015年以G5处理最高,2016和2017年以G2处理最高,3年均以G1、G4、G5处理较低.可见,土壤耕作方式对双季稻镉积累分配有明显影响,翻耕促进水稻地上部镉积累,而免耕可降低水稻穗部镉含量和地上部镉累积量.     

硅对水稻镉转运的抑制效应研究

为探究外源施加硅肥对水稻(Oryza sativa L.)镉积累和转运过程的抑制效应,采用盆栽试验的方法,以广西普遍种植水稻品种"中广香1号"为研究对象,在0、400、600和800 mg·kg~(-1) 4个硅肥(Na2Si O3)处理水平下,研究了不同硅肥施加量对水稻镉吸收转运及产量结构的影响。研究结果显示,糙米镉含量随硅肥用量的增加而显著下降(P0.05)。当硅肥用量为800 mg·kg~(-1)时,糙米镉含量最低,为0.39 mg·kg~(-1),相比对照(未施硅肥)减少了32.76%。与对照相比,施用硅肥可以提高土壤p H,且土壤有效态镉的含量随着施硅量的增加而显著降低,当施硅量为800 mg·kg~(-1)时,土壤中有效态镉含量显著低于未施硅处理,降幅达10.57%。研究发现硅肥抑制糙米积累镉与硅阻碍镉在水稻各部位的转运有关,土壤施硅促进水稻根表铁膜的形成,加强铁膜对镉的吸附作用,显著地降低镉从根系铁膜向根部和镉从根部向茎秆的转运(P0.05);随着硅肥施加量的增加,茎秆对镉的截留效果更显著,当硅肥用量为800 mg·kg~(-1)时,镉从根系铁膜向根部和镉从根部向茎秆的转运因子分别较对照下降了10.34%和15.79%。此外,硅肥处理下水稻产量明显高于对照,且结实率显著增加。因此,硅肥可作为降低水稻镉积累的有效农艺措施。     

湘中某工矿区土壤及作物砷污染特征及其健康风险评价

为研究湘中某工矿区土壤及作物砷污染特征及健康风险,采集稻田和菜园土壤及对应的糙米和蔬菜样品,测定其砷含量,评价土壤和作物砷污染特征与人类健康风险.研究结果表明,66个稻田土壤样品中,砷含量均值为91.91 mg·kg-1;18个菜园土壤样品中,均值为69.06 mg·kg-1.对应的66个糙米样品中,砷(以无机砷计)均值为0.45 mg·kg-1;61个叶菜类蔬菜样品中,砷含量均值为4.89 mg·kg-1,8个根茎类蔬菜样品中,砷含量均值为1.03 mg·kg-1.单因子污染评价结果表明,稻田土壤样品中砷轻、中、重度污染的比例分别为36.36%、15.15%、28.79%;菜园土壤为:45.45%、39.39%、15.15%;糙米为:38.89%、22.22%、33.33%.蔬菜为:8.70%、18.83%、66.67%.人类健康风险评价结果表明,糙米、叶菜类蔬菜和根茎类蔬菜的日均暴露剂量(ADD)分别为:8.57×10-4、5.43×10-4、0.28×10-4mg·kg-1·d-1,其中糙米和叶菜类蔬菜超过了美国环境保护局(USEPA)和世界卫生组织(WHO)制定的成人砷允许摄入量3×10-4mg·kg-1·d-1.糙米的危险度(HQ)为2.86,叶菜类蔬菜为1.81,根茎类蔬菜为0.09.该工矿区土壤、水稻和蔬菜均存在不同程度的砷污染,对人体健康存在较大的潜在风险.     

不同生育期镉胁迫对两种水稻的生长、镉吸收及糙米镉含量的影响

采用分阶段加镉水培试验,对杂交水稻“威优1126”和常规水稻“浙辐802”不同生育期对Cd胁迫的生长反应及其对Cd吸收、积累与分配特性进行了比较研究。结果表明,水稻对Cd胁迫的反应因生育期不同而异,幼穗分化之前(前期),镉毒害主要表现为降低光合生产力;幼穗分化至抽穗期(中期)主要抑制幼穗的分化与发育过程;抽穗之后(后期)主要阻碍碳水化合物和NP养分向穗部迁移和转化。从对产量形成影响来看,幼穗分化—抽穗期是水稻对Cd胁迫反应最敏感时期。水稻吸Cd速率为中期>后期>前期。糙米中Cd的含量受水稻植株吸收Cd的总量和茎叶Cd向籽粒转移效率的双重影响。杂交稻对Cd的吸收能力与常规水稻相近,但Cd在地上部分累积的比例比常规水稻高4.9%~21.8%,籽粒部分的镉与茎叶部分镉的比例比常规稻高49%~95%,糙米Cd含量比常规稻高33%~72%。从减产效应和对稻米卫生品质损害来看,杂交水稻对环境Cd污染比常规水稻更加敏感。     

珠江三角洲稻田土壤砷及其向水稻籽粒迁移特征

采集珠江三角洲区域水稻(Oryze sativa L.)植株的根系、秸秆、稻谷和对应的耕层土壤(0～15锄)样品,分析土壤和水稻植株中砷含量,初步研究土壤砷与土壤基本理化性质的关系及砷在土壤-水稻系统中的迁移规律.结果表明,土壤砷含量在1.83～18.14 mg·kg~(-1)之间,土壤砷与土壤有机质、砂粒含量呈显著负相关,与土壤粉粒含量呈显著正相关.糙米中的砷含量在0.21～0.43mg·kg~(-1)之间,均未超过国家食品卫生标准(0.7mg·kg~(-1)),砷在水稻植株中的分布规律为根>秸秆>颖壳>糙米.糙米砷含量与秸秆砷含量呈极显著正相关,与秸秆中P/As、Si/As摩尔比呈极显著负相关,因此,降低秸秆中As的积累、增加秸秆中P、Si的积累可降低水稻籽粒中的砷含量.     

不同生育期类型水稻对镉积累的研究

以江苏省有代表性的早熟中粳、中熟中粳、迟熟中粳、早熟晚粳和中熟晚粳5种生育期类型的56个粳稻品种为材料,在Cd污染农田中研究不同生育期类型粳稻品种Cd积累特性.结果表明,56个供试水稻品种籽粒Cd含量变化范围为0.014～0.054 mg·kg-1,水稻籽粒Cd含量在品种间差异显著(P＜0.05),其中籽粒Cd含量最高的品种是ELTO,扬粳687、泗阳1382、广陵香粳和武香粳9号水稻籽粒Cd含量较低.不同生育期类型水稻籽粒Cd含量以早熟中粳较高,中熟中粳较低,分别为0.024和0.020 mg·kg-1.不同生育期类型水稻籽粒Cd富集系数差异不显著,而不同生育期类型间转运系数存在差异.     

Response of the grain yield and quality of hybrid rice to weak light stress北大核心CSCD

In this study, three rice varieties, Byou268 (low light-sensitive type), Nei5you768 (intermediate type), and Yixiangyou1108 (low light-tolerant), were used as experimental materials to investigate the yield and quality responses of different rice varieties to low light stress under normal light (CK) and low light (SH). The results showed the following: (1) Compared with normal light, the decrease in Yixiangyou1108’s 1 000-grain weight, grain number per spike, and seed setting rate under low light treatment were much lower than those of Nei5you768 and Byou268. The yield decline of Yixiangyou1108 (46.5%) was significantly lower than that of Nei5you768 (56.5%) and Byou268 (69.8%). Yixiangyou1108 showed strong tolerance to low light stress in terms of 1 000-grain weight, seed setting rate, grain number per panicle, and yield. (2) Compared with normal light, the reduction in grain length and width of Yixiangyou1108 under low-light treatment was significantly greater than that of Byou268; however, the reduction in the length-width ratio did not reach a significant level. The amylose content and gel consistency of the rice were significantly reduced. The reduction in amylose content of Yixiangyou1108 (24.5%) was significantly lower than that of Nei5you768 (28.1%) and Byou268 (30.6%); however, the decrease in gel consistency of Yixiangyou1108 (14.7%) was significantly higher than that of Nei5you768 (9.8%) and Byou268 (8.1%). After low light treatment, the characteristic values of the RVA curve of rice changed. The peak viscosity and breakdown viscosity of Yixiangyou1108, Nei5you768, and Byou268 were significantly decreased, but the cold glue viscosity and setback viscosity were significantly increased, while there was no significant difference in the peak time and peak temperature. The response of 1 000-grain weight, grain number per spike, and seed setting rate under low light stress can be used as a yield index of rice breeding with low light tolerance; rice grain type, amylose, and gel consistency; and peak viscosity and hot paset viscosity in RVA characteristic values can be used as quality indexes of low-light-tolerant rice material breeding. © 2022 Science Press. All rights reserved.     

HCO3^—对不同水稻品种Zn吸收运输的影响

应用营养液培养的方法，研究了不同Zn浓度下，HCO3^-对缺Zn敏感和耐性水稻品种生长及Zn吸收运输的影响。结果表明，在低Zn浓度下，HCO3^-明显抑制敏感品种根的生长，但对耐性品种根生长有轻微的促进作用；HCO3^-降低缺Zn敏感品种对Zn的吸收及Zn从根向地上部的运输，而对耐性品种影响较小，HCO3^-抑制缺Zn敏感品种生长并诱导缺Zn的最初作用可能是抑制根的生长，进而影响Zn的吸收和运输。     

镉对不同基因型水稻生长毒害影响的比较研究

利用水培分期添加镉试验，研究了杂交水稻和常规水稻在不同生育时期对环境镉毒害的反应。结果表明，在水稻幼穗分化之前，镉主要降低光合生产力，影响植株生长；幼穗分化至抽穗期，主要抑制生殖器官分化，造成颖花败育；抽穗期之后，镉主要干扰体内营养物质的迁移和再分配。就对产量影响而言，幼穗分化至抽穗期是水稻对镉反应最敏感时期，杂交稻比常规稻对镉污染毒害敏感。     

油菜秸秆还田对水稻根系分布及稻谷产量的影响

根系健康是水稻正常生长及高产的前提,为明确油菜秸秆还田方式和还田量对水稻生长及产量的影响,以秸秆不还田作为对照,设置秸秆半量还田(1.5 t/hm²)、全量还田(3.0 t/hm²)、超量还田(4.5 t/hm²)3个还田量以及秸秆覆盖还田(FG)、秸秆翻埋还田(FM)两种还田方式,通过盆栽和大田试验相结合,研究秸秆处理对水稻根系分布及产量构成的影响.结果显示,秸秆快速腐解期(移栽后第23天)根系总长度、总鲜重及白根长度、白根鲜重均随还田量的增加而减少,但缓慢腐解期(移栽后第53天)覆盖处理总根系变化趋势与前期一致,翻埋处理根系长度和鲜重在FM2、FM3处理较大.覆盖还田促进移栽后期20-50 cm土壤中根系的生长,翻埋还田促进移栽后期各土壤深层根系的生长.覆盖和翻埋还田在返青期分蘖数分别比秸秆不还田减少1个/株和1.67个/株,翻埋还田更不利于返青期分蘖保持,但翻埋处理在移栽后期更有利于分蘖数的增加.单株有效穗在超量还田处理下达到最大值12.11和12.65,但千粒重、结实率、穗着粒数和产量均在全量还田处理下达到最高水平.本研究表明油菜秸秆还田抑制水稻移栽前期根系生长,同时覆盖处理对移栽后期根系生长不利,翻埋处理明显促进移栽后期根系的生长;油菜秸秆还田处理能提高水稻产量,其中以秸秆全量还田效果最佳.(图6表4参38)     

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。     

小麦秸秆生物质炭对水稻产量及晚稻氮素利用率的影响

选择湖南长沙红黄泥水稻土和江西进贤红壤性水稻土为供试土壤,研究小麦秸秆制生物质炭在20、40t.hm-2施入量水平下与氮肥配施对早、晚稻产量及晚稻氮素利用率的影响。结果表明,生物质炭与氮肥配施情况下,2个试验点不同生物质炭施用量处理间早稻产量均无显著差异,但进贤试验点生物质炭施用量为20和40t.hm-2处理晚稻产量分别比未施生物质炭对照提高5.18%和7.95%,而长沙试验点3个处理间晚稻产量无显著差异。在相同氮素水平下,当生物质炭施用量为40 t.hm-2时,2个试验点土壤有机碳含量与未施生物质炭对照相比最高增幅均在55%以上;施用生物质炭可提高酸性或弱酸性土壤pH值,降低土壤容重;施用生物质炭也可显著提高水稻氮肥利用率,在40 t.hm-2施用水平下,长沙和进贤试验点水稻氮肥吸收利用率分别提高20.33和17.58百分点,进贤试验点氮肥农学效率提高39.81%。在酸性土壤中施用生物质炭可提高氮肥利用率,保持水稻产量稳定或有一定的增产效果。     

施N模式与稻草还田对土壤供N量和水稻产量的影响

通过田间试验研究了2 a定位试验后不同施N模式和稻草还田对双季稻作系统土壤供N能力和水稻生产的影响。结果表明:施用N肥显著增加土壤NH4 -N和可矿化N含量,显著提高稻田系统生产力,且随着稻草配合施用,施N效果更加明显。移走稻草情况下N肥增产率为30.3%~31.3%;稻草还田情况下,N2(全年施N量240kg.hm-2)处理N肥增产率为36.7%,1 kg纯N增产谷粒12.1 kg,均显著低于N1、N3(全年施N量180 kg.hm-2)处理,后者增产率为40.4%~41.1%,1 kg纯N增产谷粒17.7~18.0 kg,且N1、N3处理(施N量相同,但各时期施N比例不同)间差异不显著。配施N肥后稻草还田可以提高土壤供N能力,连续处理2 a,土壤可矿化N比移走稻草处理提高32.1%~50.0%。稻草还田时适当配施N肥增产效果明显,N1、N3处理下稻草还田增产率分别达8.7%和8.4%,而N2处理下稻草还田的表观增产效果降低,稻草还田增产率仅为5.1%。年稻草还田量为7 500 kg.hm-2的红壤稻田系统,年适宜配施N量为180 kg.hm-2,各时期施N优化比例为基肥30%,分蘖肥30%,穗肥40%。     

不同栽培措施对水稻田甲烷释放、甲烷产生菌和甲烷氧化菌的影响

本文报导不同栽培措施下水稻田甲烷释放的特性和甲烷产生菌、甲烷氧化菌的数量、种类。结果表明,水稻田的甲烷释放,无论是早稻还是晚稻,成活期每天的释放量较少,随着生长逐渐增加,至分蘖期达到最高,随后又逐渐减少,长期淹水和施用高量氮肥或有机肥可以明显地增加水稻田的甲烷释放量。水稻田土壤中产甲烷细菌的数量湿灌溉少氮处理少于其他各处理,其他各处理间无明显差异。早稻生长前期较后期土壤中的产甲烷菌数量低2—3个数量,晚稻生长中期略高于生长前期和后期。甲烷氧化菌数量在早稻生长期间从10~3～10~4/g干土增加到生长后期的10~8/g干土。在晚稻生长期间维持在10~8/g干土。产甲烷细菌的种类主要为甲烷杆菌属(Methanobacterium)和甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)的种。甲烷氧化菌主要为杆状,除甲烷外还能利用其他基质的兼性异养型甲基营养型细菌。     

水稻田的甲烷释放特性及其生物学机理

本文报导采用土柱法和田间原位法研究渍水稻田甲烷释放特性的结果。不同生育期的测定表明,早稻以分蘖盛期时释放量最大,以后逐渐减少,晚稻从分蘖始期起逐渐增加,至分蘖盛期、末期时达到最大,随后在孕穗期急剧减少,至生长后期又有所回升。以原位法测定表明,晚间和上午释放的甲烷量较多,中午几乎无甲烷释放,下午又有少量释放。不同施肥区稻田甲烷释放量明显不同,以施猪粪有机肥区为最高,次为施尿素无机氮区,不施肥区最低。但各施肥区水稻不同生育期的甲烷释放趋势完全一致,以分蘖期释放量最大,稻田释放的甲烷主要是稻植株释放的,可占总释放量的85％以上。行株间土壤释放的量不多。田间水释放极少,就植株而言,甲烷释放部位主要是在与土壤密切结合的未扰动的根基和根系部位,水面下茎秆白色部分和水上绿色部分几乎无释放。根系也主要是靠近根基的上半部分,根尖部位甲烷形成活性明显小得多。且研究表明,产甲烷细菌附存于根表而不进入根内组织。根际土壤中产甲烷细菌、厌氧性纤维素分解细菌和甲烷氧化细菌的数量以及总挥发有机酸含量都明显高于和行间土壤。