三种稻田粮食作物种植模式的土壤镉动态与镉移除效果比较

为明确不同种植模式(全年休闲、双季稻、双季玉米、双季高粱)对镉污染稻田土壤镉动态的影响,并比较各种植模式对土壤镉的移除效果,于2016年在湖南湘潭县中度镉污染稻田开展了大田试验.结果表明:各处理间土壤全镉含量差异不明显;与全年休耕处理相比,双季稻收获后土壤有效镉含量降低,而双季玉米与双季高粱处理有所提高,以双季高粱处理表现更明显.稻米镉含量明显超标,而玉米与高粱籽粒镉含量低于国家标准.作物全年镉累积量呈现双季高粱双季水稻双季玉米趋势.可见,双季高粱(头季+再生季)对土壤镉的活化与移除效果最好,且其籽粒镉含量低于国家标准,是中度镉污染稻田的理想替代种植模式.     

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.     

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.     

不同水稻品种对镉的吸收转运及其非蛋白巯基含量的变化

镉(Cd)被列为环境污染物中最危险的5种物质之一。镉极易被作物吸收并通过食物链在人体内积累导致人体健康受到威胁.镉污染地区稻米镉积累是亟待解决的重要农业问题。分析镉污染土壤上种植的不同水稻品种对镉的耐受性具有重要意义。采用盆栽试验方法,研究了种植于镉污染土壤(Cd全量2.36 mg·kg~(-1))上的不同水稻(Oryza sativa)品种(两种粳稻和两种籼稻)镉积累情况及根、茎、叶中非蛋白巯基物质含量。研究结果表明,在镉污染土壤条件下,4种水稻籽粒镉含量明显高于国家二级标准(水稻籽粒镉含量0.2 mg·kg~(-1)),且表现为根部茎叶籽粒。籼稻籽粒镉含量大于粳稻籽粒镉含量;4种水稻的镉转移系数不同,不同水稻品种对镉的吸收和运转具有显著差异,籽粒镉含量高的水稻品种镉的转移系数高于籽粒镉含量低的水稻品种。水稻非蛋白巯基(NPT)含量不仅与Cd胁迫程度密切相关,也在一定程度上制约着Cd从根部向地上部的转运,从而对水稻籽粒Cd含量产生影响。粳稻籽粒镉含量高的秀水09根茎中NPT含量较徐稻5号高,但秀水09叶中NPT含量低于徐稻5号,籼稻籽粒镉含量高的丰两优1号根茎中NPT含量也较高,但叶中NPT含量低于两优6206。粳稻与籼稻籽粒镉含量高的水稻品种根茎叶中GSH含量高于籽粒含量低的水稻品种;粳稻籽粒镉含量高的秀水09根中PC含量明显高于籽粒含量低的徐稻5号,籼稻籽粒镉含量不同的两种水稻根中PC含量无明显差异。研究表明,不同水稻品种在镉胁迫下的解毒过程不同,巯基物质含量对水稻镉污染较敏感。     

不同耕作模式对双季稻田生态系统净碳汇效应及收益的影响

耕作措施是影响稻田生态系统净碳汇效应和经济收益的关键因素。为探明南方双季稻区不同耕作模式下稻田耕层土壤(0—20 cm)固碳速率和土壤碳密度、年碳汇平衡和经济收益的变化特征,开展紫云英(Astragalus sinicus L.)-双季稻大田定位试验,设双季水稻翻耕+秸秆还田(CT)、双季水稻旋耕+秸秆还田(RT)、双季水稻免耕+秸秆还田(NT)、双季水稻旋耕+秸秆不还田(RTO,对照)4种耕作处理,系统分析了不同耕作方式对稻田耕层土壤固碳速率和土壤碳密度、年碳汇平衡和经济收益的影响。研究结果表明,各处理稻田耕层土壤的固碳速率变化范围为2.98—3.43 t·hm~(-2)·a~(-1),耕层土壤碳密度为29.77—34.33 t·hm~(-2),其大小顺序均表现为CTRTNTRTO。不同耕作处理稻田生态系统作物的净碳固定变化范围为5.27—7.43 t·hm~(-2)·a~(-1),其大小顺序表现为CTRTNTRTO;CT和RT处理土壤的净碳汇量分别比NT处理增加40.26%和3.90%。不同处理稻田生态系统物质投入的碳成本为0.03—0.85 t·hm~(-2)·a~(-1),年经济收益为7.11—8.81×10~3 CNY·hm~(-2)·a~(-1),稻田生态系统经济效益大小顺序表现为CTRTNTRTO。总之,翻耕、旋耕结合秸秆还田处理均有利于提高双季稻田耕层土壤的固碳速率、碳汇效应和经济收益,是增加耕层土壤有机碳库贮量的有效措施。     

不同施肥措施对双季稻田土壤和大麦植株镉累积的影响

施肥措施是影响稻田土壤和作物重金属镉(Cd)累积的关键因素之一,探讨长期定位施肥后稻田土壤和作物Cd累积的变化特征,为双季稻区科学施肥和土壤环境保护提供科学理论依据。以双季稻田长期定位施肥试验为研究平台(31年),分析了5种施肥措施[化肥(MF)、秸秆还田+化肥(RF)、30%有机肥+70%化肥(LOM)、60%有机肥+40%化肥(HOM)和无肥(CK)]对土壤和大麦植株Cd累积的影响。结果表明,与CK处理相比,HOM和LOM处理均显著提高了大麦成熟期稻田耕层(0~20cm)土壤Cd全量和有效态含量,分别提高了36.67%、80.91%和141.86%、79.07%。大麦植株Cd积累量和富集系数均以根系为最高,其次是叶和茎,籽粒为最低。LOM处理提高了大麦植株根系、叶和籽粒Cd含量,分别比CK处理增加0.270、0.235和0.039 mg·kg~(-1);RF处理提高了植株茎Cd含量,比CK处理增加0.076 mg·kg~(-1)。各施肥处理稻田土壤重金属Cd单项污染指数变幅在1.100~1.990之间,其PCd均大于1,表现为HOMLOMCKMFRF,其中LOM和HOM处理PCd均显著高于其他处理(P0.05);MF、RF和CK处理间PCd均无显著性差异。以上结果表明,长期施用化肥和秸秆还田条件下,稻田土壤未见明显的Cd积累,但有机肥施用条件下稻田土壤呈现显著Cd积累。     

双季稻田不同种植模式对CH_4和N_2O排放的影响研究

以南方典型双季稻种植制度(早稻-晚稻R-R)为对照,采用静态箱-气相色谱法,研究了双季稻田早、晚稻(Oryza sativa L.)改种玉米(Zea mays L.),包括早稻-玉米(R-C)和玉米-早稻(C-R)两种种植模式下周年温室气体排放及其综合增温潜势(GWP),旨在探索出适合双季稻区的低碳农业种植模式,对我国农业应对气候变化温室气体减排具有重大意义。结果表明:不同种植制中水稻种植CH4排放占主导地位,改制玉米N2O排放量显著增加;其中,早稻改制玉米(C-R)的CH4排放比晚稻改制玉米(R-C)显著降低68.5%(P0.05),N2O排放量有所降低,但没有达到显著水平;R-C和C-R模式CH4周年排放总量较R-R模式显著降低53.6%(P0.01)和183.9%(P0.01),但N2O排放分别显著增加257.0%(P0.01)和245.2%(P0.01);不同种植制度增温潜势(按CO2当量计)大小顺序为:R-R(8 855.3 kg·hm-2)R-C(4 881.4 kg·hm-2)C-R(2 116.4 kg·hm-2),且差异达显著水平,结合南方晚稻季温光资源的优势,认为玉米替代晚稻种植(早稻-玉米模式)是一可行的减缓温室效应的途径。     

不同玉米品种对重金属铅镉的富集和转运能力

通过土培试验研究了10个来自不同产地的玉米(Zea mays)品种对重金属铅和镉的累积特性。结果表明,重金属铅(400 mg·kg-1)和镉(10 mg·kg-1)复合胁迫条件下,玉米不同生育期累积铅的能力从大到小依次为成熟期、拔节期和苗期,累积镉的能力从大到小依次为苗期、拔节期和成熟期。玉米各部位铅镉吸收量从大到小依次为根、茎、叶和籽粒。供试的10个玉米品种中籽粒铅含量均超过GB 2715—2005《粮食卫生标准》中的规定(≤0.2 mg·kg-1),广甜3号、国审浚79-5、兴黄单892、晋单51和北科4号籽粒镉含量符合GB 2715—2005中的卫生标准(≤0.1 mg·kg-1)。其中,广甜3号对镉的累积量最小,可以在中、轻度污染土壤上推广种植。     

铁基生物炭钝化Cd大田试验研究

近年来,稻田Cd污染引起的环境及健康问题日益突出。应用钝化技术对土壤中有效性Cd进行钝化对稻田生态系统中Cd的生物地球化学循环具有重要的理论和实际意义。在广东省韶关市仁化县董塘镇红星村一受Cd污染的稻田上,设置大田试验,研究铁基生物炭对Cd在大田土壤-水稻系统迁移的影响以及对作物产量的影响。试验共设6个处理:(1)空白对照;(2)每一季水稻插秧前,一次性施加1500 kg·hm^-2的普通生物炭;(3)每一季水稻插秧前,一次性施加75 kg·hm^-2的零价铁(Fe0);(4)每一季水稻插秧前,一次性施加1500 kg·hm^-2、ω(Fe)=1%的铁基生物炭(ω(Fe)=1%in Fe-Biochar);(5)每一季水稻插秧前,一次性施加1500 kg·hm^-2、ω(Fe)=3%的铁基生物炭(ω(Fe)=3%in Fe-Biochar);(6)每一季水稻插秧前,一次性施加1500 kg·hm^-2、ω(Fe)=5%的铁基生物炭(ω(Fe)=5%in Fe-Biochar)。结果表明:(1)施用生物炭、铁粉和铁基生物炭土壤钝化调理剂可以增加水稻产量,显著降低籽粒重金属Cd含量;(2)施用铁基生物炭可以显著增加水稻根表铁膜Fe含量,同时显著增加水稻根表铁膜固定的Cd量,抑制重金属Cd向籽粒的运输累积。综合考虑施用成本和钝化效果,对于Cd污染稻田,建议施用1500 kg·hm^-2、ω(Fe)=3%的铁基生物炭材料。     

不同氮肥对小麦生长和吸收镉的影响

为了保证镉含量处于临界值附近土壤上农产品的安全生产,避免不合理施肥引起土壤镉的活化和增加作物吸镉量,研究了4种主要氮肥对不同生育期小麦吸收镉的影响.研究表明,施用硫酸铵、硝酸铵和尿素都比氯化铵促进了小麦生长,明显提高了小麦籽粒产量.所有氮肥处理都比无肥处理增加了小麦对镉的吸收,但不同氮肥处理之间的效果差异显著,其中以氯化铵的促进作用最强,硫酸铵处理的小麦吸收镉最少,尿素处理的小麦对镉的吸收随其用量增加而增加.在小麦整个生育期中,生育前期吸收镉较少,中、后期明显增大;但植株体内镉的浓度却表现为前期高、后期低,呈现随生育期递进而逐渐降低的趋势,只有氯化铵处理表现为拔节期体内镉含量为最高.镉在小麦体内的累积与其生物量的增加呈正相关,从秸秆向籽粒转移的总镉量随小麦籽粒/秸秆比的增加而降低.本试验中土壤的镉含量小于土壤环境质量污染二级标准,但籽粒含镉量均超过国家食品卫生标准允许量(0.1mgkg-1),表明土壤镉污染指标与作物品种密切相关.在镉污染土壤上,应选用低富集镉的小麦品种,避免使用氯化铵,防止过量施用尿素或其它铵态氮肥.     

粤北某矿区周边镉锌污染稻田土壤田间植物修复研究

粤北地区多金属矿开采导致的矿区周边农田土壤重金属污染问题突出,探索适合当地条件的土壤污染修复技术与模式对逐步改善土壤环境质量,保障农产品安全和人体健康具有重要意义。为考察植物技术措施对粤北矿区周边重金属污染农田土壤的修复和安全利用的可行性,选择粤北某矿区周边重金属镉锌中度污染稻田,通过田间试验开展了超富集植物伴矿景天(Sedum plumbizincicola)、富集植物杨桃(Averrhoa carambola)、农作物玉米(Zea mays)低积累品种单种及套种对污染土壤植物修复和安全利用效果研究。结果表明,单种模式下,伴矿景天田间生长217 d后,其地上部生物量可达2.82 t·hm~(-2),地上部Cd和Zn平均质量分数分别为119 mg·kg~(-1)和7716 mg·kg~(-1),对Cd的修复效率可达11.1%;杨桃田间生长约600 d后,其根、茎和叶生物量分别可达15.4、15.5和7.81 t·hm~(-2),Cd质量分数分别为8.21、14.1和15.4 mg·kg~(-1),Zn质量分数分别为199、294和642 mg·kg~(-1),其对Cd的总体修复效率可达15.9%。伴矿景天和杨桃套种模式下,两者种植密度均较单种时降低一半,两种修复植物套种处理对Cd修复效率可达到13.5%。试验稻田改种低积累品种玉米,无论玉米单种或同伴矿景天套种其籽粒中Cd质量分数均可达到食品安全国家标准限量要求。利用伴矿景天和杨桃对粤北受镉中度污染稻田土壤进行修复以及通过种植低积累品种玉米实现污染土壤安全利用具有较强的可行性。     

洞庭湖区东亚金发藓(Pogonatum inflexum)对土壤镉污染反应特征初探

如何利用较为科学、合理的技术方法,对土壤中的镉污染及其修复效果进行监测与评价,是植物修复土壤镉污染实际操作中存在的重要问题。该研究基于东亚金发藓(Pogonatum inflexum)对镉的敏感性反应特征,初步探索一种适用于土壤镉污染的生物监测方法。以含镉背景值相对较低的土壤作为栽培基质,采用梯度质量分数镉胁迫的方式进行研究,结果表明,(1)当土壤中的镉质量分数大于2~3 mg·kg-1时,东亚金发藓植株孢子体和配子体的外观形态在短时间内呈现出显著变化特征;随镉质量分数的增加和时间的延长,小叶受害程度加深,出现黄化或褐变现象,测定期内5 mg·kg-1的镉处理最终可使植株枯亡。(2)叶绿素含量受镉胁迫影响显著,且对镉胁迫时间反应较为迅速:2 mg·kg-1以内的镉处理下,叶绿素含量在7d中的变化均不大;镉质量分数大于3 mg·kg-1时,对叶绿素含量影响显著,且随时间延长叶绿素下降程度更加明显;4 mg·kg-1的镉处理可使叶绿素含量下降3/4以上。(3)镉胁迫导致植物体内可溶性蛋白含量显著降低,处理初期可溶性蛋白含量变化不大,后期则变化明显,可导致蛋白含量减少40%~50%;同时细胞膜脂过氧化作用显著增强(表现为MDA浓度上升),MDA含量增加了1.8倍以上。(4)东亚金发藓叶绿素含量、可溶性蛋白含量及MDA含量等生理参数的变化,可有效指示土壤中镉的生物有效性,并能反映土壤镉安全浓度标准。(5)东亚金发藓的假根对土壤中的镉具有较强的感应能力,植株易受到镉离子毒害并快速、直观地表现出一系列症状,因此可作为有效监测土壤镉污染的理想植物材料。     

不同耕作和秸秆还田模式对紫云英-双季稻土壤微生物生物量碳、氮含量的影响

土壤微生物能够灵敏、准确地反映土壤质量变化,可综合反映土壤肥力和环境质量状况。为探明南方双季稻区不同耕作和秸秆还田模式对水稻(Oryza sativa L.)根际与非根际土壤微生物生物量碳、氮含量的影响,以紫云英(Astragalus sinicus L.)-双季稻种植模式大田定位试验为平台,设双季水稻翻耕+秸秆还田(CT)、双季水稻旋耕+秸秆还田(RT)、双季水稻免耕+秸秆还田(NT)、双季水稻旋耕+秸秆不还田(对照,RTO)4种土壤耕作处理,于2017年和2018年系统分析了不同土壤耕作处理对双季稻各个主要生育时期根际与非根际土壤微生物生物量碳、氮含量和微生物熵及水稻产量的影响。研究结果表明,早、晚稻各个主要生育时期,各处理根际与非根际土壤微生物生物量碳、氮含量和微生物熵均表现为先增加再降低的变化趋势,均于齐穗期达到最大值;2个年份早、晚稻各个主要生育时期,各处理根际与非根际土壤微生物生物量碳平均含量变化范围分别为317.2-822.4、276.9-616.8 mg·kg~(-1)和286.8-792.0、281.1-617.8 mg·kg~(-1);根际与非根际土壤微生物生物量氮平均含量变化范围分别为38.6-64.5、33.1-50.6 mg·kg~(-1)和37.8-64.6、33.2-50.6 mg·kg~(-1);根际与非根际土壤微生物生物量碳、氮含量大小顺序均表现为:CTRTNTRTO。早、晚稻各个主要生育时期,CT处理根际土壤微生物生物量碳氮比和微生物熵均显著高于NT处理(P0.05)。秸秆还田处理(CT、RT和NT)根际与非根际土壤微生物熵均显著高于RTO处理(P0.05)。CT和RT处理早稻和晚稻产量均显著高于RTO处理(P0.05)。总的来说,耕作方式和秸秆还田对南方双季稻区稻田根际与非根际土壤微生物生物量碳、氮含量均具有明显的影响,采用土壤翻耕、旋耕和秸秆还田模式对于增加水稻根际与非根际土壤微生物生物量碳、氮含量、微生物熵和水稻产量的效果为最佳。     

不同基肥处理对山原红壤土壤理化特性、酶活性及作物产量的影响

采用完全随机区组设计,在等量养分供应条件下,以单施化肥(NPK)为对照,研究基施猪粪有机肥替代化肥的10%(M10)、20%(M20)、30%(M30)、40%(M40)4个比例对玉米不同生育期土壤养分变化及土壤酶活性的影响,为山原红壤化肥减施、有机培肥和作物增产提供科学依据.结果表明:随基施有机肥替代比例的增加土壤养分呈增加趋势,与NPK处理相比,M10处理土壤养分含量无显著变化;M20、M30、M40处理玉米拔节期至抽雄期土壤养分含量显著增加,成熟期土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾含量增幅分别高达7.10%-8.46%、24.18%-26.37%、13.00%-18.31%、12.43%-17.43%(P 0.05);与基肥处理前相比,M40处理土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾含量分别增加了2.64 g/kg、0.31 g/kg、15.36 mg/kg、3.96 mg/kg、16.09 g/kg.基施有机肥玉米生育期土壤转化酶、脲酶、磷酸酶总体上先增后降,转化酶、磷酸酶活性相对高峰为抽雄期,脲酶活性相对高峰为大喇叭口期,过氧化氢酶呈逐渐升高趋势;M40处理土壤转化酶、磷酸酶活性较高,由25.24 mg/g、0.262 mg/g分别增加到31.53 mg/g、0.328 mg/g,成熟期较NPK处理分别提高了80.54%、77.29%;而土壤脲酶、过氧化氢酶活性M30处理最高,成熟期较NPK处理分别增加了11.25 mg/g、1.28mL/g.同时,M30、M40处理较NPK处理相比,玉米籽粒产量由6808.38kg/hm~2提高到7860.58 kg/hm~2和7463.66kg/hm~2,分别显著提高了15.45%、9.62%(P 0.05),且M30、M40差异不显著.多因素方差分析显示基肥处理和生育时期对有机质、全氮、有效磷、转化酶和磷酸酶有极显著的交互作用,而玉米产量与土壤养分和酶活性之间总体上呈显著或极显著正相关.本研究表明在山原红壤上进行基施有机肥替代化肥,短期内能改善与土壤碳、氮、磷循环密切相关的土壤酶活性,培肥土壤,提高作物产量,替代范围在30%-40%作用效果较好.(图4表3参38)     

生物炭对土壤外源镉形态及花生籽粒富集镉的影响

镉是存在于农田土壤中毒性较大且较普遍的一种重金属,而生物炭可以应用于重金属污染农田,对作物生长与污染土壤修复产生影响。通过盆栽试验,将生物炭作为镉污染条件下土壤的改良剂,研究不同用量生物炭、镉元素对土壤中镉形态及其含量的影响,进一步测定花生(Arachis hypogaea L.)籽粒镉含量,探明其吸收规律。试验镉施用质量分数(按纯镉计)分别为0、1、10 mg·kg-1,记为Cd0、Cd1、Cd10,在3种不同质量分数的镉污染土壤中分别添加生物炭质量分数0、3.3、6.6、10 g·kg-1,记为C0、C50、C100、C150,共12个处理。土壤镉形态参考Tessier连续提取法分离,镉含量采用原子吸收分光光度计(Z-5000 ASS)测定。样品相关测定分别于花生苗期、花针期、结荚期取土样,成熟期取籽粒样品进行。结果表明:当镉施用量一定时,土壤有效态镉含量与水溶态镉含量随生物炭用量增加而显著降低(P0.05),而其他各形态镉含量随生物炭用量增加而增加。苗期Cd1处理随生物炭施入量的增加,土壤有效态镉质量分数降低8.24%~20.24%;花针期,土壤有效态镉质量分数降低5.95%~38.46%;结荚期则降低6.23%~26.03%。Cd10处理下的3个生育时期,土壤有效态镉含量在C150取得最小值,镉质量分数分别下降12.56%、18.44%和15.52%。在土壤p H值方面,相同处理不同生育时期内出现先小幅降低再升高的趋势。成熟期花生籽粒镉含量随镉施用量的升高而增加;在镉施用量为1、10 mg·kg-1处理下,花生粒镉含量随生物炭施入量的增加而降低,C150Cd1处理的镉质量分数为0.29 mg·kg-1,为施加镉处理组含量最低,即当生物炭施加量为10g·kg-1时,土壤修复效果最佳,花生粒镉含量最低。     

凹凸棒粘土对镉污染农田的原位钝化修复效果研究

原位钝化修复在重金属污染土壤修复中有着不可替代的作用,而修复材料在污染农田中的长期应用效果一直是人们关注的焦点。通过野外大田钝化修复试验,研究了不同添加剂量(0、1.25、1.75、2.50、3.25 kg·m~(-2))凹凸棒粘土对镉(Cd)污染土壤理化性质及对水稻(Oryza sativa L.)和小麦(Triticum aestivum L.)吸收Cd的影响,采用梯度扩散薄膜技术(DGT)评价修复前后土壤中生物可利用态Cd含量的变化。结果表明,施用凹凸棒粘土显著抑制水稻和小麦籽粒中Cd富集量,第一季降幅分别为68.8%~83.3%与54.7%~75.5%,其中2.5 kg·m~(-2)施加剂量对Cd污染土壤的修复效果最佳。施加凹凸棒粘土同样抑制了作物对Zn、Ni等其他重金属的吸收,而对Se吸收影响并不显著。施加凹凸棒粘土显著提高了土壤p H、阳离子交换量(CEC)和土壤细颗粒含量,相关性分析表明,水稻和小麦籽粒中Cd含量与土壤p H呈极显著负相关性(相关系数分别为-0.72和-0.64),推测土壤p H的升高是导致水稻、小麦籽粒中重金属含量降低的一个重要原因。不同施用量凹凸棒粘土均在一定程度上降低了土壤DGT提取态Cd含量,分别下降了82.8%、85.1%、84.4%和67.1%。连续3年原位钝化修复效果跟踪观察结果表明,凹凸棒粘土可持续降低水稻和小麦籽粒中Cd含量,1.25 kg·m~(-2)和1.75 kg·m~(-2)处理组产出的水稻籽粒中Cd含量由2014年的0.140 mg·kg~(-1)与0.215 mg·kg~(-1)分别降低为2016年的0.094 mg·kg~(-1)和0.120 mg·kg~(-1)。综上,凹凸棒粘土在修复Cd污染农田土壤方面具有广阔的应用前景。     

茴香对镉胁迫下钼硼锌协同处理的响应及精油组分的影响

采用营养液培养方式,以茴香(Foeniculum vulgare Mill.)为试验材料,研究了2 mg·L-1镉质量浓度下,钼硼锌协同处理对茴香植株生长、生理指标、地上部和根系镉含量及精油组分的影响。结果表明:镉胁迫下,与对照相比,钼硼锌协同处理均未显著促进茴香植株株高生长;T5处理有利于茴香植株生物量累积和叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b、类胡萝卜素的合成,T1处理的可溶性糖含量最高,可溶性蛋白质含量最低,脯氨酸含量较低,丙二醛(MDA)含量最高,且叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b、类胡萝卜素的合成显著受到抑制。镉胁迫下,钼硼锌协同处理后,茴香植株地上部和根系镉含量均高于对照。茴香精油中反式-茴香脑含量以T6处理最高。总之,镉胁迫下,钼硼锌协同处理并不能缓解镉对茴香植株的毒害作用;在轻微镉污染的土壤上种植茴香以食用地上部为目的,则不宜进行钼硼锌配施,否则会增加食入镉的危险性;利用茴香进行镉污染土壤修复为目的,则建议进行钼硼锌配施,可增加茴香植株对镉的吸收累积,提高修复效率。从提高修复效率和茴香精油质量方面综合考虑,T6处理效果最好。研究结果可为镉污染农田土壤上植物种植过程中钼硼锌的合理配施提供理论参考。     

基于GGE双标图和BLUP分析筛选镉砷同步低累积水稻品种

种植重金属低累积水稻品种是中国耕地重金属污染稻田安全生产的有效措施,为筛选镉砷同步低累积水稻品种,该研究通过测定盆栽、早稻季、晚稻季3个试验环境中18个水稻品种稻米镉砷含量,利用基因型主效加基因型——环境互作效应(GGE)双标图分析品种稻米镉砷低累积能力、稳定性、环境适应性,进一步通过最佳线性无偏预测(BLUP)法验证和筛选出镉砷同步低累积水稻品种。研究结果表明,3个试验中稻米镉砷含量差异显著,稻米镉含量为0.20—4.21 mg·kg^?1,稻米砷含量为0.03—4.24 mg·kg^?1,稻米镉差异来源主要受品种与环境互作的影响,占总影响的45.4%,稻米砷差异主要受环境和品种与环境互作的影响,分别占总影响的39.8%和33.6%。GGE分析稻米镉、砷低积累能力及稳定性好的品种分别为品种14、15与9和品种9、14与17。根据稻米镉砷含量综合BLUP值筛选出镉砷同步低累积最优品种为品种14(Y两优19),其次是品种9(晶两优华占),和GGE模型评价的结果基本一致。该研究结果表明利用GGE双标图和BLUP分析筛选镉砷同步累积水稻品种是一种可行的新方法。     

广州市蔬菜地土壤重金属污染状况调查及评价

探讨了广州市蔬菜地土壤重金属污染状况,测定了95份土壤样品中铅、镉、铬、砷、汞的含量水平。土壤中铅、镉、铬、砷、汞的含量分别在6.44～153.10mg/kg、0-0.682mg/kg、5.82～101.60mg/kg、0.04～45.36mg/kg、0.01～O.32mg/kg之间。就污染的普遍性而言,铅污染最为普遍,其次是砷污染;就污染的程度而言,镉污染最严重.其次为砷、汞。对比今昔污染变化.广州市土壤污染治理已取得显著成效,但仍需努力。土壤中镉、砷、汞三种元素的变异系数,特别是镉的变异系数较大,这可能预示着点源性污染的存在。     

“双耐”细菌-香根草对铅镉复合污染土壤的修复机理

将"双耐"细菌与重金属富集植物——香根草构建修复体系,探讨其对铅(Pb)、镉(Cd)复合污染土壤的联合修复效应.试验为双因素完全随机区组试验,A因素为铅镉污染浓度,设置6个水平,即Cd0Pb0、Cd10Pb400、Cd20Pb800、Cd40Pb1200、Cd60Pb1600、Cd80Pb2000(数据单位为mg/kg).B因素为K7菌加菌量,设置3个水平,加菌量为0、1.5、3.0 g.结果表明:(1)"双耐"细菌能提高香根草的生物量.当处理为Cd10Pb400加菌1.5 g时,提高3.9%;当Cd40Pb1200加菌1.5 g时,提高13.2%,加菌量为3.0 g时增加30.46%;当Cd60Pb1600加菌1.5 g时,提高9.46%;当Cd80Pb2000加菌3.0 g时,提高7.02%.(2)"双耐"细菌对香根草地上和地下部铅、镉的吸收具有促进作用.当土壤中铅含量1 200 mg/kg,加菌量1.5 g的香根草地上铅含量分别提高了1.9 mg/kg(Cd10Pb400)、3.6 mg/kg(Cd20Pb800)、4.1 mg/kg(Cd40Pb1200).对于镉而言,当加菌量为1.5 g时,地上部镉含量分别升高了314.7%(Cd10Pb400)、4 1.7%(Cd20 Pb800)、35.1%(Cd20Pb800)、103.5%(Cd40Pb1200)、57.8%(Cd6 0Pb1600).加菌后根部铅含量大于不加菌的根部铅含量,Cd40Pb1200处理时,根部铅浓度最大.相同铅、镉浓度处理时,加菌量为3.0 g的香根草根部镉含量比加菌量1.5 g的根部镉含量高.(3)加菌后的香根草根际土有效态铅、镉含量比不加菌的浓度低.香根草根际土有效态铅含量下降幅度最大的处理是Cd20Pb800加菌1.5 g,与对照组相比降低了30.22%.相同污染条件下,加菌3.0 g香根草根际土有效态镉含量最低."双耐"菌强化香根草修复铅镉污染土壤的机理可为修复铅镉污染土壤的实际应用提供理论依据和技术参考.