不同镉污染消减措施对水稻-土壤镉累积的影响

研究稻草还田/离田、清洁水灌溉与沉降截源等途径对水稻-土壤系统镉(Cd)累积的影响,对指导南方稻田土壤Cd污染治理、农业生产及粮食安全具有重要意义。采用田间微区试验,针对稻田Cd污染的主要输入和输出途径,设置稻草离田(T1)、清洁水灌溉+稻草离田(T2)、沉降截源+稻草离田(T3)3个Cd污染消减措施处理,并以稻草还田(CK)为对照,探究不同生育期的土壤和水稻各部位中Cd的分布与累积。结果表明,早稻和晚稻CK处理稻谷生物量分别为4 770kg·hm-2和3 912 kg·hm~(-2),与CK处理相比,3种消减措施处理早稻和晚稻稻谷生物量均有所下降,T1处理分别下降了1.6%和2.8%,T2处理降低了17.8%和6.5%,T3处理降低了10.5%与37.6%;不同生育期水稻籽粒、茎叶和根中Cd含量相对CK处理均有不同程度降低;T1～T3处理糙米Cd累积量较CK处理下降了19.7%～55.2%,茎叶中Cd累积量较CK处理下降了11.8%～37.1%,根系中Cd累积量较于CK处理下降了3.4%～52.0%,处理间均达到显著水平(P0.05);成熟期不同处理间土壤pH值在4.44～5.21之间,不同消减措施处理土壤有效态Cd含量较CK处理早稻分别降低6.4%、5.4%和6.6%,晚稻分别下降6.4%、12.3%与8.3%,均无显著性差异(P0.05)。由此说明3种Cd污染消减措施通过控制水稻-土壤系统Cd源输入和稻草Cd返还途径,使得水稻植株各部位Cd累积量、稻田土壤有效态Cd含量均呈现降低趋势,有利于南方稻田Cd污染防控和水稻安全生产。     

不同水分管理下施用尿素对土壤镉污染钝化修复效应及微生物结构与分布影响

通过水稻盆栽实验,开展了全生育期淹水灌溉和湿润灌溉二种水分管理模式条件下,施用不同量尿素对土壤镉污染钝化修复效应及微生物结构与分布影响研究.结果表明,海泡石钝化修复下,淹水灌溉和湿润灌溉处理时,施用不同量尿素对土壤中0.025 mol·L-1HCl浸提态Cd含量无明显影响;但二乙基三胺五乙酸浸提态Cd含量均显著性降低.与海泡石单一钝化处理相比,淹水灌溉和湿润灌溉下海泡石钝化处理时,施用不同量尿素可使水稻根系铁氧化物胶膜中的Fe含量分别降低39.61%—55.59%和22.51%—53.63%.淹水管理下施用尿素对水稻根膜吸附土壤中Cd有抑制作用,而湿润管理下施用尿素对水稻根膜吸附土壤中Cd有激活作用.淹水灌溉和湿润灌溉下海泡石钝化处理时,施用不同量尿素可使水稻根系中的Cd含量分别增加36.11%—71.30%和58.20%—89.42%,水稻根系中还原型谷胱甘肽活性则分别降低30.82%—41.97%和13.47%—62.36%.淹水灌溉下海泡石钝化处理时,施用不同量尿素可以降低水稻根系中非蛋白巯基化合物含量,降幅可达13.02%—29.54%;但在湿润灌溉下海泡石钝化处理时并无明显影响.与海泡石单一钝化处理相比,淹水灌溉下钝化处理时,施用低量尿素和中量尿素时可使糙米中Cd含量分别增加28.89%和8.89%,而施用高量尿素时则使糙米中Cd含量降低22.22%;湿润灌溉下钝化处理时,施用低量尿素、中量尿素和高量尿素时糙米Cd含量与海泡石单一处理间并无明显差异.土壤微生物的非加权组平均法和主成分分析表明,实验条件下的钝化处理不会对土壤中微生物的结构与分布产生明显影响.     

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。     

秸秆还田下改良剂对水稻生长和Cd吸收积累的影响

土壤中的镉（Cd）易在水稻中积累而威胁人体健康,秸秆还田下不同化学改良剂对水稻Cd 吸收累积特性的影响效应值得关注.选取成都平原德阳市旌阳区Cd 污染稻田为研究对象,开展小区试验,研究秸秆（油菜、小麦）直接还田下添加石灰、钙镁磷肥、海泡石3 种改良剂对水稻生长和Cd 吸收累积的影响.结果表明：与对照相比,油菜秸秆＋钙镁磷肥和小麦秸秆＋海泡石处理均能增加水稻株高、分蘖数和产量,其中产量提高了6.34%和12.64%,达显著水平（P〈0.05）.秸秆还田下,配施改良剂（石灰、钙镁磷肥、海泡石）均能显著降低（P〈0.05）水稻糙米Cd 含量,较对照降幅分别为21.65%-36.75%（油菜秸秆还田）和21.11%-33.87%（小麦秸秆还田）.油菜秸秆＋改良剂（石灰、钙镁磷肥、海泡石）促进了土壤Cd 向茎叶的累积,较对照增加1.31-2.41 倍,这对水稻秸秆（茎叶）还田利用有不利影响.小麦秸秆＋石灰或海泡石处理均显著降低了茎秆、谷壳Cd 积累,较对照降幅为6.28%-19.63%和70.16%-78.68%.综合水稻产量及其对土壤Cd 吸收累积效应,油菜秸秆配合改良剂（海泡石、石灰和钙镁磷肥）、小麦秸秆＋海泡石是较为理想的秸秆还田与改良剂配合处理技术.     

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。     

石灰、硅钙镁改良剂对不同土壤-水稻系统Cd吸收累积的影响

为研究改良剂(石灰、硅钙镁肥)对典型稻田土壤-水稻系统Cd吸收累积的影响,选取河沙泥(潮土母质发育)和紫泥田(紫色砂页岩母质发育)模拟制备成中度Cd污染土壤,施加不同用量的石灰和硅钙镁肥,进行水稻盆栽试验,分析土壤pH、土壤Cd形态以及水稻各部位Cd含量变化,探讨不同改良剂对不同土壤-水稻系统Cd吸收累积的影响.结果表明,施用石灰和硅钙镁肥能显著提高河沙泥土壤pH值,分别提高0.62—0.79个单位、0.35—0.46个单位,但对紫泥田pH值无显著影响.向河沙泥中施用石灰能降低其土壤酸提取态Cd含量,且在S3.0处理时降幅最大;而紫泥田施用硅钙镁肥能显著降低其酸提取态Cd.施用石灰和硅钙镁均能降低河沙泥水稻糙米Cd含量,分别降低23.5%—35.9%、9.5%—21.9%,且随着施用量的提高,糙米Cd含量降低幅度逐渐增大;施用硅钙镁肥能显著降低紫泥田糙米Cd含量,下降幅度为23.5%—34.1%.同种改良剂对水稻Cd吸收累积的影响因土壤类型不同而存在差异,向河沙泥中施用石灰和紫泥田中施用硅钙镁能最大程度抑制水稻对Cd的吸收累积,降低糙米Cd含量,提高稻米品质.     

硅钙镁肥对不同母质稻田土壤水稻Cd吸收累积的影响及其差异研究

为研究硅钙镁肥(GF)对不同母质稻田土壤水稻Cd吸收累积的影响及其差异,选取黄泥田(板页岩母质发育水稻土)和麻砂泥(花岗岩母质发育水稻土)进行水稻盆栽试验,分析各生育时期土壤pH值与CEC变化、土壤溶液中Cd浓度、水稻各部位(根、茎、叶、谷壳和糙米) Cd含量及水稻全株总累积量、水稻根表铁膜Cd、Fe含量与总累积量.结果表明:稻田土壤施用GF显著降低了土壤溶液Cd浓度;施用GF显著提升了土壤pH和CEC;施用GF降低了水稻根、茎、叶、谷壳与糙米中的Cd含量,显著降低水稻全株Cd累积量.稻田土壤施用GF促进了水稻根表铁膜的形成,增加了各生育时期DCB-Fe、降低了DCB-Cd含量,抑制了Cd由根部向上迁移;稻田土壤施用GF,黄泥田与麻砂泥水稻糙米Cd含量降低至0.11 mg/kg和0.15 mg/kg,均低于国家标准.相关性分析表明,土壤pH与土壤溶液Cd浓度、水稻糙米Cd含量呈显著(P0.05)或极显著负相关(P0.01),水稻根表铁膜Fe累积量与DCB-Cd、根与糙米Cd含量呈极显著负相关(P0.01); GF使叶对糙米Cd再转运贡献率降低5.88%(黄泥田)和12.80%(麻砂泥).稻田土壤施用GF可有效阻控水稻对Cd的吸收累积,且麻砂泥效果优于黄泥田.     

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。     

不同氮磷钾肥对海泡石钝化修复镉污染土壤的稳定性研究

选取尿素、碳铵、普钙、钙镁磷肥、KCl和K_2SO_4为典型化肥,以海泡石为钝化材料,通过连续2 a水稻盆栽试验研究了施用不同化肥对海泡石钝化修复镉污染土壤稳定性的影响。结果表明,添加海泡石后水稻糙米中w(Cd)显著降低,第1年和第2年的降幅分别为41.4%和32.7%。在海泡石钝化的基础上施碳铵和钙镁磷肥在连续2 a试验内均降低了糙米中w(Cd);第1年的降幅分别为28.4%和26.9%;第2年的降幅分别为2.1%和11.4%。KCl和普钙在2 a内均增加了糙米中w(Cd),其增幅分别为31.6%、39.3%(第1年)和9.24%、53.8%(第2年)。施尿素第1年使水稻糙米中w(Cd)降低了49.93%;第2年使水稻糙米中w(Cd)增加了23.51%。施K_2SO_4第1年使水稻糙米中w(Cd)增加了36.57%;第2年降低了3.29%。此外,第1年海泡石对Cd的稳定效率远远大于第2年。但2 a均能对Cd污染土壤起到良好的钝化修复效果,第1年试验结果显示,添加不同肥料均降低了Cd的稳定性,其中钙镁磷肥的降低幅度最小,KCl的降低幅度最大;第2年尿素和碳铵使Cd的稳定率分别降低了4.54%和10.2%;而钙镁磷肥、普钙、KCl和K_2SO_4使Cd的稳定效率均有所增加。综合考虑不同肥料对水稻糙米中Cd的富集以及不同肥料对海泡石钝化能力的稳定性的影响,在海泡石钝化修复Cd污染土壤过程氮磷钾肥分别推荐使用碳铵、钙镁磷肥和K_2SO_4。     

牛粪配合无机改良剂对稻田土壤Cd赋存形态及生物有效性的影响

选取四川省德阳市旌阳区天元镇Cd污染稻田,通过牛粪与3种无机改良剂海泡石(DS)、石灰(DL)、钙镁磷肥(DP)配施,研究了有机无机混合改良剂对土壤重金属Cd的生物有效性以及水稻吸收累积Cd的影响。结果表明,稻麦轮作下,DS、DL和DP处理对糙米Cd含量较牛粪单独处理(D)降低50%~70%,且均低于GB 2762─2012《食品中污染物限量》中的Cd污染标准。DP处理促进了茎秆中Cd的累积,这可能加大稻草秸秆还田对冬季作物Cd污染风险;在水稻分蘖期和成熟期DS、DL和DP处理土壤可交换态Cd含量均降低,且稻油轮作下DL和DP处理比CK处理分别降低42%和44%,稻麦轮作DS和DL处理则分别降低48%和53%。同时,DS、DL和DP处理均增加了有机碳(SOC)和可溶性有机碳(DOC)含量,DL处理显著提高了土壤p H值。水稻成熟期土壤可交换态Cd含量下降是降低糙米Cd含量累积的主要因子;DS、DL和DP处理提高了土壤p H值,降低了土壤DOC含量,从而降低土壤Cd活性形态含量,减小了其通过生物富集进入食物链的风险。总体来看,DS和DL处理可作为稻米安全生产优先选择的农艺调控技术措施。     

成都平原菌渣还田土壤镉铅含量变化和环境容量

菌渣还田可改善土壤结构和供给作物生长所需部分养分,然而其所残留的重金属镉(Cd)和铅(Pb)可能污染土壤.为了解其施用量和环境容量之间的关系,在观察空白对照(CK)、常规施肥(T1)、单施菌渣提供100%氮(T2)、高量单施菌渣提供125%氮(T3)、菌渣和化肥配施各提供50%氮(T4)、菌渣和化肥配施分别提供75%和25%氮(T5)处理下土壤耕作层(0~(-2)0 cm)Cd和Pb含量变化的基础上,采用地累积指数法及污染指数法进行污染评价,应用静态容量法估算其环境容量.结果表明,土壤Cd和Pb含量随着菌渣施用量的增加及麦稻轮作周期延伸呈上升趋势,且水稻季土壤Cd和Pb含量上升趋势较小麦季略有减缓.污染评价结果表明,一年轮作周期后各处理下土壤Cd和Pb地累积指数(-0.51-0.29)和单因子污染指数(0.50-0.61)及综合污染指数(0.55-0.59)均属无污染等级,其中T4处理对土壤污染最低.经测算,土壤Cd和Pb静态环境容量为26.88 kg hm~(-2)和85.08 kg hm~(-2),菌渣适宜年还田量为8 183~(-1)2 681 kg hm~(-2)a~(-1),可安全使用15年.综上,重金属含量不超标的菌渣具备替代化肥的潜力,适量施用能够延长土壤的安全使用年限.     

有色金属矿区农田土壤-水稻镉积累状况及其响应关系研究

位于西江上游的河池地区被誉为中国的"有色金属之乡",重金属产业经过多年选矿开矿的工业化发展使得当地生态环境受到严重的重金属污染。为评价广西西江流域中上游主要地区矿业活动对土壤和糙米质量安全的影响,采集研究区域内水稻及其对应土壤样本进行分析评价。调查发现,参照《食用农产品产地环境质量评价标准》(HJ332—2006),当p H6.5、6.50≤p H≤7.50、p H7.5时,土壤Cd含量超标率分别达到90.63%、96.97%、98.36%;参照《食品中污染物限量标准》(GB2762—2012),糙米Cd含量的超标率为19.34%。单因子污染评价表明,超过50%的调查样点土壤Cd处于重度污染,仅有10%左右调查样点的土壤Cd属于清洁等级,且上游地区土壤-水稻系统Cd污染较为严重。分别建立了水稻糙米Cd含量、糙米Cd生物富集系数与土壤有效态Cd含量、土壤p H值以及土壤有机质含量的定量关系,模型拟合度均高于50%。预测糙米Cd含量拟合度较好的模型为多元非线性回归模型,预测糙米Cd生物富集系数拟合度较好的为多元线性回归模型。多元回归模型的回代检验和残差分析表明,计算值与实测值的相关性较好,残差值较小且均匀分布,在一定程度上可以用来预测水稻糙米Cd的积累情况。     

镉胁迫对水稻生长发育的影响及伤流液与稻米镉含量的相关性研究

立足于我国水稻受镉污染的实际情况,研究镉胁迫对水稻生长发育的影响,并探讨伤流液镉含量与稻米镉含量之间的关系,为镉污染地区稻米安全生产提供数据支持和科学指导。采用营养液培育试验方法,选择中嘉早17和泰优390两个水稻品种,设置CK(0μg·L~(-1))、Cd10(10μg·L~(-1))、Cd50(50μg·L~(-1))、Cd200(200μg·L~(-1))、Cd500(500μg·L~(-1))和Cd1000(1 000μg·L~(-1)) 6个Cd浓度处理,分析不同浓度镉胁迫对水稻生长发育的影响以及各部位镉含量与糙米镉含量的相关性。结果表明,与CK相比,ρ(Cd)≤10μg·L~(-1)处理对水稻生长有促进作用,但未达显著水平(P0. 05),当ρ(Cd)10μg·L~(-1)时有抑制作用,Cd浓度越高,抑制作用越明显。水稻各部位镉含量随着镉胁迫浓度的增大而增大,伤流液中镉含量增加幅度与各部位变化趋于一致。伤流液镉含量与糙米镉含量之间存在极显著正相关(P0. 01),且在分蘖期伤流液镉含量能较好地用于预测水稻镉毒害程度。     

外加镉对水稻镉吸收、亚细胞分布及非蛋白巯基含量的影响

研究不同水稻(Oryza sativa)品种外加Cd处理下镉吸收特征、PCs(主要是非蛋白巯基)的解毒机制及从微观水平探寻亚细胞镉的分布状况,对了解不同水稻基因型的耐Cd机理有重要意义。通过盆栽实验研究了不同外加Cd处理对水稻体内Cd的吸收累积、亚细胞分布及非蛋白巯基含量的影响。结果表明,外加Cd胁迫显著诱导根合成NPT-SH,外加Cd及品种差异对水稻体内Cd的吸收具有不同程度的影响,两品种相比,不加Cd处理下,品种J196地上部Cd含量/根系Cd含量的比值高于中浙优1号;当外加Cd浓度达到5 mg·kg-1时,品种A根系向地上部转移的Cd远高于品种C,分为25.7%和7.4%;但在外加Cd处理达到25 mg·kg-1时,两品种间无显著差异。根中NPT-SH的诱导量与水稻根系内Cd的含量变化一致。外加Cd处理下,品种J196根系内NPT-SH含量均高于中浙优1号,从细胞水平上表明中浙优1号可能具有从根系向茎叶的高镉转运能力。同时以差速离心法探究Cd在两杂交水稻品种不同器官的亚细胞分布为根系细胞的Cd大部分存在于细胞壁中,占52.6%~83.2%,少部分存在于细胞可溶部分(细胞质),其镉含量分布的百分率为3.0%~10.1%,且根系细胞壁中J196的分布率高于中浙优1号;表明J196的根系细胞壁的具有较强的固Cd能力;和对照相比,外加Cd促使中浙优1号根系细胞内可溶物向地上部移动,且高Cd处理下,Cd在中浙优1号细胞内溶物的分配率大于J196,从而在亚细胞水平上推测了品种中浙优1号为高转运品种的可能机制。     

水稻土中7个水稻品种对土壤Cd、Pb的富集与转运:田间研究

近年来,稻米Cd、Pb含量超标问题频繁出现,稻米质量安全备受关注。通过在Cd-Pb复合污染土壤上,采用田间试验方法研究了7个水稻(Oryza.sativa L.)品种(宜优673、东联5号、花优63、春优84、浙优18、甬优9号和台粳8号)对土壤Cd和Pb的富集与转运能力,并探讨了影响稻米富集Cd和Pb的因素,以期为Cd、Pb污染农业土壤的安全利用提供依据。研究结果表明,Cd、Pb主要富集在水稻根中,Cd、Pb在各组织中的含量分别表现为根茎叶糙米、根叶茎糙米。糙米Cd、Pb含量分别为0.06~0.18、0.09~0.31 mg·kg~(-1),品种间Cd、Pb含量差异均达显著水平(P0.05);供试水稻糙米中Cd含量均未超标(0.2 mg·kg~(-1),GB2762—2017),除台粳8号以外,其他品种糙米Pb含量也未超标(0.2 mg·kg~(-1),GB2762—2017)。糙米Cd含量随稻谷产量的升高而升高,糙米Pb含量则随稻谷产量的升高而降低。不同水稻品种对土壤Cd的富集能力表现为:春优84甬优9号浙优18宜优673东联5号、花优63、台粳8号,最大相差2.4倍;对土壤Pb的富集能力表现为:台粳8号宜优673浙优18花优63、春优84、甬优9号东联5号,最大相差3.3倍。高根表铁膜Cd含量促进了水稻根系对Cd的吸收,但高根表铁膜Pb含量则抑制了根系对Pb的吸收。糙米Cd含量随Cd在茎-糙米和叶-糙米之间的转移系数的升高而升高(P0.01),但糙米Pb含量与Pb在茎-糙米和叶-糙米之间的转移系数无明显相关(P0.01)。台梗8号是低产低Cd累积品种,东联5号为高产低Cd积累品种,东联5号和甬优9号为高产低Pb积累品种,在Cd污染、Pb污染或Cd-Pb复合污染的农田上可以酌情选种。     

Cd胁迫下不同水稻品种组织细胞中Cd的转运分配研究

采用土培试验,以越冬稻、R1088(籽粒Cd低积累)和IR34582、太粳558(籽粒Cd高积累)4个水稻品种为试验材料,研究不同水稻品种在Cd0(不加Cd)、Cd5(5 mg·kg~(-1))和Cd25(25 mg·kg~(-1))胁迫下对Cd的吸收、转运及其分配特征,以期为培育镉低积累水稻品种提供科学依据。结果表明,(1)Cd胁迫下,Cd低积累水稻品种根Cd含量显著高于Cd高积累水稻品种,而地上部Cd含量却显著低于Cd高积累水稻品种;同时,其TF_(根-茎)和TF_(茎-叶鞆)也显著低于Cd高积累水稻品种。(2)Cd在各组织亚细胞中的含量表现为细胞壁可溶部分细胞膜细胞器。Cd胁迫下,Cd低积累水稻品种根系细胞壁(F1)、细胞器(F2)、细胞膜(F3)和可溶部分(F4)Cd含量均显著高于Cd高积累水稻品种,而茎、叶鞘和叶中F1、F2、F3和F4Cd含量却显著低于Cd高积累水稻品种。(3)不同水稻品种各组织间转移系数与根系Cd亚细胞分布比例相关性分析表明,Cd5处理中,TF_(根-茎)分别与F1和F4分配比例呈极显著负相关和显著正相关,相关系数分别为-0.93 1(P0.01)和0.702(P0.05);Cd25处理中,TF_(根-茎)与F1和F4分配比例呈极显著负相关和极显著正相关,相关系数分别为-0.908和0.786(P0.01)。综上所述,Cd胁迫下水稻各组织Cd含量显著增加,且Cd含量和TF_(根-茎)在Cd高低积累水稻品种间存在显著差异,根系细胞壁和可溶部分在Cd从根部向上转运的过程中起着重要作用。     

2种常规水稻Cd、Zn吸收与器官分配的生育期变化：品种、土壤和Cd处理的影响

Cd在土壤-作物-膳食食物链中的迁移是人类对环境Cd暴露及其健康风险的主要途径,而水稻是子粒Cd积累最强的大宗作物之一.采用全生育期淹水盆栽试验研究了2种常规水稻(高Cd吸收品种“苏香粳1号”和低Cd吸收品种“99-22”)在添加Cd(2mg·kg-1)和不添加Cd处理下对2种土壤(红沙泥田,乌栅土)中Cd、Zn的吸收及其生育期变化.结果表明:1)常规水稻对Cd、Zn的吸收积累受土壤、品种和外源Cd的影响.Cd处理、土壤、品种间的正交互作用(高Cd吸收品种植于高Cd处理且Cd有效性高的红壤中)使常规稻植株Cd/Zn比成数十倍提高,从而使子粒Cd/Zn比产生强烈升高;2)水稻对Cd、Zn的吸收强度因不同生育期而异,Cd吸收的主要时期是分蘖期和成熟期,而Zn吸收的主要时期则是分蘖期、抽穗期和灌浆期.在整个生育期中,水稻Cd吸收伴随着对Zn的排斥现象,这在高Cd吸收下尤为强烈;3)水稻各器官对Cd、Zn的吸收分配无论是同品种的生育期间抑或同生育期时的不同品种间均有显著差异.Cd积累量为根系>穗粒>茎叶,而Zn却表现为茎叶>根系、穗粒.观察到水稻吸收的Cd在生育后期向穗粒的强烈运移.相对于低Cd吸收品种来说,Cd向穗粒转运较强,而Zn的转运较弱是高Cd吸收品种子粒Cd积累强而Cd/Zn比高的植株因素.     

水分管理对重金属在水稻根区及在水稻中积累的影响

选取了酸性矿山废水污灌区重金属污染水稻土,通过盆栽试验,研究了不同水分管理条件（60%最大田间持水量,80%最大田间持水量,最大田间持水量,前期淹水＋抽穗扬花期烤田,全生育期淹水）下水稻根际土壤及其不同器官（稻根、茎叶和籽粒）中As、Cd、Cu和Zn的含量变化。结果表明：土壤水分含量对水稻根际土壤中As、Cu和Zn的含量影响不大。但显著影响水稻不同器官对这3种元素的吸收积累。随着土壤水分含量的增加,水稻根、茎叶和籽粒中As的含量都显著增加;Cu的含量则逐渐减少;水稻茎叶中Zn含量也逐渐减少,但水稻根和籽粒中Zn含量则变化不明显。抽穗扬花期拷田能显著降低As在水稻中的积累,显著增加水稻茎叶中Zn的积累;但不影响水稻各器官中Cu,以及水稻根和籽粒中Zn的含量。此外,虽然这3种重金属在土壤中含量均超标,但在水稻籽粒中含量只有Zn全部超标,而Cu则都不超标,因此,农作物的超标情况并不直接与土壤的重金属超标相联系。     

不同改良剂对重金属污染农田水稻产量和重金属吸收的影响

探讨了石灰、过磷酸钙和有机物等改良剂的应用对水稻(oryzasativa)产量和重金属吸收的影响。实验共四种处理:T1,对照;T2,石灰(0.25kg·m-2);T3,石灰 过磷酸钙(0.40kg·m-2);T4,石灰 过磷酸钙 有机物(0.90kg·m-2)。叶面喷施的处理方法研究不多,因此结合在水稻的孕穗期喷施KH2PO4(0.3%)溶液研究喷施途径的处理效果。结果显示,T3处理即石灰 过磷酸钙(0.40kg·m-2),对于降低水稻体内的重金属含量效果最好,与对照相比,米中的Pb、Zn和Cd分别下降了61.8%、14.1%和45.1%,同时也使水稻茎叶中的Pb和Zn分别比对照下降8.1%和4.3%。另外,在水稻的叶面喷施KH2PO4溶液将水稻的产量从0.61kg·m-2提高到0.68kg·m-2,并且这种喷施措施也能有效地降低水稻中的重金属含量。     

膨润土钝化与不同水分灌溉联合处理对酸性稻田土镉污染修复效应及土壤特性的影响

采用盆栽实验方法,研究了膨润土钝化与不同水分灌溉联合处理对酸性稻田土Cd污染修复效应,以及对土壤脲酶活性和氮、磷有效性的影响及其机制.结果表明,与干湿灌溉相比,长期淹水和湿润灌溉可明显降低稻谷生物量.膨润土钝化修复与不同水分灌溉联合处理时稻谷和稻草生物量总体上虽略有增加,但与对照相比并无明显差异.干湿灌溉、湿润灌溉和长期淹水灌溉下,稻米Cd含量分别为0.29、0.38、0.18 mg·kg~(-1),其中与干湿灌溉相比,长期淹水可使稻米镉降低37.93%,而湿润灌溉则使稻米Cd含量增加31.03%.添加膨润土钝化修复后,与干湿灌溉联合处理相比,长期淹水灌溉可使稻米Cd降低45.29%,而湿润灌溉可使稻米Cd增加23.53%.与未钝化处理相比,膨润土钝化修复下,水稻根表Fe(Ⅱ)含量显著增加,但水稻根表Fe(Ⅲ)含量间无明显差异,水稻根表Cd含量显著降低.在未添加膨润土和添加膨润土钝化修复下,长期淹水灌溉处理时土壤脲酶活性比干湿灌溉处理分别降低21.05%和15.79%.在未添加膨润土钝化修复下,不同水分灌溉处理对土壤碱解氮含量无明显影响,但长期淹水灌溉处理比干湿灌溉处理土壤有效磷增加34.92%,而湿润灌溉下土壤有效磷则降低16.99%.不同水分灌溉处理下,膨润土钝化修复对土壤碱解氮和有效磷含量无明显影响.