高砷煤矿污染稻田水稻对砷的吸收与赋存特征研究

为研究砷污染稻田水稻(Oryza sativa L.)各器官(根、茎、叶、稻壳、稻米)在拔节期、灌浆期、成熟期对不同形态砷的富集、吸收、转运和分布特征,以贵州省兴仁县高砷煤矿区砷污染稻田的水稻为研究对象,采用高效液相色谱-氢化物发生-原子荧光光谱法测定水稻各生育时期各器官中形态砷含量。研究表明,随着水稻生长,根部对As的富集逐渐降低,而水稻茎、叶部对As富集并未随根部As含量降低而降低;拔节期至灌浆期是茎、叶部对As富集的主要生长期。不同生育时期水稻根部主要富集As(Ⅴ),但水稻向茎部主要输送As(Ⅲ),在成熟期茎、叶部和稻米中As(Ⅲ)占总砷含量的70%以上。拔节期根部阻留As能力和茎部向叶部输送分配As的能力都相对较强,但随着水稻生长而逐渐减弱。水稻成熟期茎部与叶部相比,可能更易赋存As(Ⅴ)。成熟期水稻各部位As(Ⅲ)含量比值为根?茎?叶?稻壳?稻米=91.6?20.5?6.3?1.6?1;As(Ⅴ)含量比值为根?茎?叶?稻壳?稻米=620.8?12.2?5.7?4.7?1。水稻各器官吸收不同形态砷的同时,会保持体内As(Ⅲ)与As(Ⅴ)的平衡。研究结果可为深入认识矿业背景条件下砷在水稻中的富集及形态分布提供参考。     

盆栽水稻对土壤汞富集特征及其影响因素

通过室内水稻盆栽实验,研究了苏南水稻土在外源无机汞及秸秆还田条件下,成熟期水稻不同器官对汞(Hg)的富集行为,并对稻米Hg积累的影响进行分析。结果表明,土壤外源Hg明显抑制水稻生长,表现为根部、秸秆生物量及产量均显著下降,平均分别下降35%、24%和35%。相同土壤条件下,盆栽稻米Hg含量基本上低于野外调查结果,表明野外稻米中Hg的来源具有多元性特点,也存在其他室内外差异因素的影响。土壤中添加外源Hg,可明显增加成熟期水稻各器官对Hg的富集,稻米、稻壳和秸秆Hg含量平均分别提高220.9、39.5和97.8μg·kg~(-1)。在不同盆栽土壤中,秸秆还田对外源Hg向水稻各器官迁移的影响存在异同。土壤pH、CEC、有机质和碳酸钙均可影响稻米对土壤中外源Hg的吸收。稻米富集Hg的能力强于稻壳,土壤中添加外源Hg条件下,稻米对Hg的富集能力提升速率明显高于秸秆。     

调理剂和叶面阻隔剂对菜心铅、镉吸收及产量的影响

为探究土壤调理剂与叶面阻隔剂联合阻控减轻菜心受镉(Cd)、铅(Pb)毒害的效果,2020年8月于广州白云区Cd、Pb污染农田开展大田试验,设置了对照处理(不施用+清水喷施)、土壤调理剂处理(100 kg/hm²)、叶面阻隔剂处理(500倍,300 mL/hm²)、土壤调理剂+叶面阻隔剂处理(100 kg/hm²+500倍,300 mL/hm²)共4个处理。实验结果表明：各处理皆能有效提升土壤pH,增幅为0.42～0.51,其中以调理剂处理的pH较对照处理显著上升8.2%;各处理皆能有效降低土壤有效Cd和有效Pb质量浓度,其中“调理剂+阻隔剂处理”效果最为显著,有效Cd下降38.52%、有效Pb下降20.60%(p<0.05);各处理皆能有效提高菜心产量,其中“调理剂+阻隔剂处理”效果最为显著,菜心增产7.48%;各处理皆能有效降低菜心Cd、Pb质量浓度,其中以“调理剂+阻隔剂处理”效果最为显著,Cd减少25.55%、Pb减少15.58%。综上所述,通过调理剂、阻隔剂等安全利用技术措施,可有效降...     

零价铁与腐殖质复合调理剂对稻田镉砷污染钝化的效果研究

稻田土壤环境中,重金属镉和类金属砷的行为受pH和Eh的影响强烈,这导致了稻田镉砷复合污染治理难度大。该研究研制了零价铁与腐殖质(质量比为12.5?87.5)的复合土壤调理剂(简称复合调理剂),在水稻早稻和晚稻种植前,分别向试验小区施加零价铁、腐殖质、复合调理剂,研究稻田镉砷的同步钝化效果。结果表明,与对照(不施加零价铁与腐殖质中的任何一种)相比,施加2 250kg·hm-2复合调理剂,水稻各部位砷和镉的质量分数显著降低,早稻稻米中镉质量分数从(0.35±0.04)mg·kg~(-1)下降至(0.19±0.04)mg·kg~(-1),总砷从(0.99±0.11)mg·kg~(-1)下降至(0.38±0.04)mg·kg~(-1);晚稻稻米镉从(0.50±0.05)mg·kg~(-1)下降至(0.25±0.02) mg·kg~(-1),总砷从(1.14±0.15) mg·kg~(-1)下降至(0.48±0.07) mg·kg~(-1);单独施加腐殖质,早稻和晚稻稻米总镉质量分数下降至(0.30±0.11)mg·kg~(-1)和(0.34±0.02)mg·kg~(-1),总砷下降至(0.68±0.05)mg·kg~(-1)和(0.83±0.01)mg·kg~(-1);单独施加零价铁,早稻和晚稻稻米总镉质量分数分别下降至(0.32±0.01) mg·kg~(-1)和(0.49±0.02) mg·kg~(-1),总砷下降至(0.48±0.03)mg·kg~(-1)和(0.64±0.13) mg·kg~(-1)。施加复合调理剂可改善土壤理化性质,水稻产量、土壤pH值、水稻根表铁膜中铁、镉和砷的含量显著升高;而土壤孔隙水中亚铁离子、镉离子和三价砷离子的浓度,土壤中磷酸盐提取态砷和二乙基三胺五乙酸(DTPA)提取态镉的含量则显著下降。其中,施加复合调理剂对土壤磷酸盐提取态镉的降低率(早稻和晚稻分别为37.8%和34.1%)远高于单独施加零价铁和腐殖质的降低率的总和(早稻和晚稻分别为15.1%和12.3%),表明零价铁和腐殖质之间的交互作用对抑制镉进入水稻具有协同作用。零价铁与腐殖质复合调理剂具有同步钝化稻米镉砷的功能,可改良土壤,对环境友好。     

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。     

镉胁迫对龙葵幼苗光合特性和营养元素吸收的影响

采用模拟镉污染土壤培养法研究了镉对龙葵(Solarium nigrum L)幼苗光合特性及营养元素吸收的影响.结果表明:镉处理显著降低龙葵幼苗叶片色素含量.T1-T4镉处理下,龙葵叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量的降幅分别为4.53%～32.39%、5.12%～29.89%和4.54%～19.82%0随镉处理浓度的增加,龙葵幼苗叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)均呈下降趋势,T1-T4镉处理下,分别较对照(CK)下降6.01%～61.71%、17.94%～55.32%和17.68%～68.10%,而胞间CO2浓度(Ci)则增加8.19%～30.04%.同时,可变荧光和最大荧光之比(Fv/Fm)显著降低.镉处理还导致龙葵植株营养元素吸收紊乱.镉促进龙葵叶片和根系K吸收,对Na吸收影响不显著.同时,镉促进根系Mg吸收,但抑制其向地上部转运.低浓度镉处理促进叶片Ca吸收.龙葵根、茎、叶Zn含量随镉处理浓度的提高均表现为低促高抑.根系Cu吸收随镉浓度提高而增加,叶片先增后降,各器官Fe含量随镉浓度提高逐渐降低,而根系Mn含量受镉抑制.     

干湿交替和过氧化物对水稻根表铁膜及养分吸收的影响

干湿交替是水稻生产过程中常用的生产管理技术,通过调控稻田水分含量和土壤通气性,提高水稻根系活力,同时影响土壤中铁氧化物的存在形态。过氧化钙和过氧化尿素施用于水田土壤中可缓慢释放氧气,可能影响水田土壤中铁的形态和水稻根系活力。为了探明干湿交替和过氧化物对水稻根表铁膜及养分吸收的影响,以广东特色水稻(Oryza sativa L.)品种增城丝苗为材料,采用土壤盆栽试验研究了这两种管理方式对水稻分蘖期至拔节期的根际土壤无定形铁、结晶铁、根系活力、根系抗氧化酶活性、根表铁膜、干物质累积和养分吸收的影响。结果表明:与长期淹水处理相比,干湿交替3次分别提高水稻根际土壤中无定形铁浓度35.2%、根系活力11.3%和根表铁膜浓度55.2%,但对水稻氮、磷、钾、铁的吸收和干物质累积无明显影响;与未施用过氧化物且长期淹水相比,过氧化钙和过氧化尿素增加水稻根际土壤中无定形铁23.9%~54.2%、根系活力32.7%~58.0%和根表铁膜58.1%~169.7%,同时增加了水稻对氮、磷、钾、铁的吸收量和干物质的累积;干湿交替和过氧化物都可以增加土壤中无定形铁浓度,同时提高根系活力,从而诱导水稻根表形成更多的铁膜,其中过氧化物处理更有利于促进水稻对养分的吸收和干物质的累积。该研究为田间条件下调控水稻根表铁膜浓度提供了技术支撑。     

不同生态型芦竹对Cd、Hg、Pb、Cu的富集与分布

介绍了生态型芦竹(Arundo donax Linn)的生物特性,并对芦竹修复湿地重金属污染能力进行了研究。芦竹具有生物量大、根系发达、适应性强等特点,在重金属污染环境下,有较好的耐受性。研究不同生态型芦竹对Cd、Hg、Pb、Cu的富集与分布,对重金属污染湿地的修复具有指导作用。采集了4个不同环境下的芦竹样本,对重金属富集量和在植物器官中的分布情况进行研究分析。结果表明,芦竹对镉、铅、汞有较好吸收,地上部叶内富集量分别为57.40～33.22mg·kg-1,412.4～312.4mg·kg-1,21.5～11.8mg·kg-1,地上部茎内富集量分别为19.50～4.02mg·kg-1,83.1～43.6mg·kg-1,30.0～19.4mg·kg-1。芦竹对铜的富集能力较弱,地上部叶内和茎内富集量分别是12.4～2.8mg·kg-1,1.4～0.4mg·kg-1。铜和铅在植物器官中的分布为根>叶>茎,镉在植物器官中的分布为叶>根>茎,汞在植物中的分布为根>茎>叶。富集量还与土壤中重金属质量分数有关,一般是随着土壤中重金属质量分数的增大而增加。镉、铅、铜在植物叶中的富集系数大于1,汞在植物茎中的富集系数大于1。综合分析结果表明,芦竹在污染或非污染环境中都能较好地富集镉、铅、汞,基于芦竹具有较大生物量特点,芦竹对湿地重金属污染具有较大的修复潜力。研究芦竹对重金属的吸收与分布,旨在为湿地的植物修复技术提供参考依据。     

磷和硅对土壤-烟草系统中铅迁移的影响

为探究降低土壤铅活性与烟叶铅含量的有效措施,采用盆栽法研究施磷、施硅及磷硅配施对铅在土壤-烟草系统中迁移的影响。结果表明,在非根际土壤中,施磷使土壤可交换态和碳酸盐结合态铅向铁锰氧化物结合态和残渣态铅转化,施硅使土壤可交换态铅向铁锰氧化物结合态铅转化,磷硅配施使土壤可交换态铅向铁锰氧化物结合态、有机态及残渣态铅转化。与CK相比,施磷、施硅及磷硅配施使根际土壤可交换态铅含量分别降低46.05%、14.24%和48.76%,使烟草铅总吸收量分别降低44.02%、44.04%和65.65%,使烟叶铅含量分别降低63.06%、60.37%和83.24%。施磷可通过降低土壤中铅向根部迁移的移动指数(IM,土-根)和根部向茎部迁移的移动指数(IM,根-茎)来抑制土壤中铅向叶部的迁移;施硅及磷硅配施可通过降低IM,土-根、IM,根-茎和茎部铅向叶部迁移的移动指数(IM,茎-叶)来抑制土壤中铅向叶部的迁移。施磷和施硅是降低烟叶铅含量的有效措施,且配施效果更佳。     

添加铁基生物炭对Cd在土壤-水稻体系中迁移转化的效应及其机制

该研究将探讨铁基生物炭对Cd在土壤-水稻系统中迁移转化的影响及Fe和Cd之间的相互作用关系,为研发成本低廉、实用、高效和安全的Cd污染土壤修复技术提供科学支持。采集广东省韶关市韶关电厂周边受Cd污染的水稻土,设置水稻盆栽试验,每盆装土10kg,处理如下:(1)对照,(2)添加纯的生物炭100g,(3)添加ω_((Fe))=0.5%的铁基生物炭100 g,(4)添加ω_((Fe))=1%的铁基生物炭100 g,(5)添加ω_((Fe))=2.5%的铁基生物炭100 g,(6)添加ω_((Fe))=5%的铁基生物炭100 g,(7)添加Fe粉5 g。分析各处理对水稻成熟期根表铁膜Fe和Cd、水稻各部位Cd含量的影响,并探讨此影响的机制。结果表明,(1)铁基生物炭的添加显著降低了水稻根部对Cd的吸收。在7个不同处理中,水稻各部位总Cd含量大小为根表铁膜、根系稻杆稻壳稻米,呈现出植株从下往上依次递减的趋势。根表铁膜所固定的Fe和Cd之间存在显著的正相关关系。(2)铁基生物碳的添加能在一定程度上改变Cd在土壤中的赋存形态。根际土壤中以铁锰氧化物结合的Cd含量随着铁基生物碳含铁量的增加而有所增加,而离子交换态的Cd和碳酸盐结合态的Cd含量相应有所下降,进入水稻体系的Cd含量也相应降低。(3)土壤中无定型铁氧化物是土壤中Cd的重要的汇,强烈影响着Cd在土壤-水稻体系中的迁移。其Cd含量与稻米、稻壳、茎叶和根系中的Cd含量之间存在着显著的负相关关系,铁基生物碳的添加能有效地增加土壤中无定型铁氧化物的含量,从而对生物可利用性的Cd进行有效吸附,降低其对水稻的危害,降低Cd在稻米中的累积。这表明铁基生物炭是良好的土壤Cd钝化剂和土壤改良剂,可在大田中应用。     

Pb、Cd及其复合污染对紫茎泽兰生长及吸收富集特征的影响

外来植物紫茎泽兰（Eupatorium adenophorum）入侵我国西南地区并造成了严重的生态灾难,通过研究Pb、Cd及其复合污染对紫茎泽兰生长及吸收富集特征的影响,有助于从生态学角度为紫茎泽兰的综合防控提供依据。采用模拟Pb、Cd污染土壤培养法研究了不同浓度Pb、Cd及其复合污染作用下紫茎泽兰的生长响应及重金属吸收、富集和迁移特征变化。结果表明：低浓度的Pb、Cd对紫茎泽兰的生长有促进作用,高浓度则表现出一定的抑制作用,生物量,株高,根长均明显减少。紫茎泽兰体内Pb、Cd吸收量与污染土壤具有良好的相关性,随处理浓度增加明显增大,极端浓度Pb、Cd胁迫下紫茎泽兰各器官Pb、Cd积累量与对照相比显著增加,1000 mg·kg-1处理时紫茎泽兰根、茎、叶的Pb质量分数均分别高达603.69、568.31、598.85 mg·kg-1;100 mg·kg-1 Cd处理时其根、茎、叶的Pb、Cd累积量依次为165.21、93.59、152.79 mg·kg-1。说明紫茎泽兰对Pb、Cd具有较好吸收累积及转运能力,可作为重金属污染地区的一种理想的修复植物。     

叶面喷施硒硅复合溶胶抑制水稻砷积累效应研究

砷是一种毒性较强的类金属元素,稻米砷污染是近年来环境科学关注的难点和热点问题。为了控制稻米对砷的吸收积累,利用水热合成法制备了一系列浓度硒掺杂硅复合溶胶。采用盆栽和大田试验结合的方法,研究了硒掺杂纳米硅溶胶对水稻（Oryza sativa L.）砷吸收积累的影响。结果显示,叶面喷施硒掺杂纳米硅溶胶可以有效缓解水稻砷毒害,增加稻米硒含量,抑制稻米砷积累。盆栽试验结果表明：叶面喷施质量分数1%的硒掺杂纳米硅溶胶（1%Se-Si处理）后,水稻籽粒干质量比对照增加了43.8%,砷含量下降了46%,硒含量由对照的0.050 mg·kg-1增加到0.272 mg·kg-1。且与喷施亚硒酸钠相比（1%Se处理）,喷施硒掺杂纳米硅溶胶更有利于水稻生长,抑制稻米砷积累。与喷施硒质量分数1%的亚硒酸钠（1%Se处理）相比,喷施质量分数1%的硒掺杂纳米硅溶胶（1%Se-Si处理）后,水稻籽粒干质量增加了65.4%,砷含量下降了33.1%。大田试验结果也表明：叶面喷施硒硅复合溶胶可以显著抑制稻米砷积累,且随着硒掺杂量的增加,稻米砷含量显著降低、硒含量显著增加;硒的最佳掺杂量质量分数为0.5%,叶面喷施这种硒掺杂硅溶胶,稻米总砷质量分数由对照的0.25 mg·kg-1下降到0.14 mg·kg-1,稻米中硒的质量分数为0.26 mg·kg-1,符合富硒大米标准。砷污染稻田上,叶面喷施硒硅复合溶胶不仅使稻米砷含量达标,而且可以生产出富硒大米。因此,叶面喷施硒硅复合溶胶可能是治理稻米砷污染的新途径。     

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。     

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。     

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。     

二氯喹啉酸在水稻、土壤和田水中消解动态及残留

为评价二氯喹啉酸在水稻及其土壤中的安全性,建立其在水稻上的使用规范,于2008、2009年在杭州、济南和铁力三地进行田间试验,研究了二氯喹啉酸在水稻、土壤和田水中消解动态及最终残留量。建立了二氯喹啉酸在水稻、土壤和田水中残留量的超高效液相色谱串联质谱测定方法。在添加水平5～100μg.kg-1范围内,二氯喹啉酸的平均回收率在81.6%～105.7%之间,相对标准偏差均低于17.9%。残留试验结果表明,二氯喹啉酸在植株、土壤和田水中消解均符合一级动力学方程,消解半衰期分别为16.4～18.6、16.6～21.9和15.4～16.9 d;二氯喹啉酸在植株、土壤、糙米和稻壳中最终残留量均未检出（〈5μg.kg-1）。若二氯喹啉酸在水稻中的最高残留限量推荐值为0.5 mg.kg-1,建议每年以有效成分25 g.mu-1的剂量,于水稻移栽后10 d喷施1次,用于防治水稻田中稗草。     

马缨丹对镉的生长响应及其富集、转运和亚细胞分布特点研究

镉是植物非必需且生物毒性最强的重金属元素之一,然而镉富集植物能通过一定的响应机制来减少镉对自身产生的毒害,且不同植物之间镉的解毒机制存在差异。马缨丹（Lantana camara L.）是四川汉源铅锌矿区镉污染土壤的修复植物,但是关于其镉的分布特征和解毒机制并不明确。因此本文采用盆栽模拟试验,分别设置0（对照,不添加镉）、30、90、150、210 mg·kg-1镉5个处理,研究马缨丹对镉的富集、转运及其亚细胞分布特点,探讨马缨丹对镉的耐性和解毒机制,以期为植物耐镉的生理和分子生物学机制提供一定的理论依据。结果表明：镉质量分数低于90 mg·kg-1时对马缨丹生长没有影响,而镉质量分数高于150 mg·kg-1时对马缨丹生长有显著的抑制作用;随着镉质量分数的增加,马缨丹各器官中镉的质量分数逐渐增加,表现为根＞茎＞叶,且其转运系数小于1,表明马缨丹对镉有较强的根部滞留能力,可限制过量的镉向地上部器官的转运,减少镉对地上部的毒害,这可能是马缨丹耐受镉胁迫的机制之一;随着镉质量分数的增加,马缨丹地下部和地上部的镉富集量总体上均呈增加趋势,在210 mg·kg-1镉处理时,均达到最大值,分别为142.8和1031.6μg·plant-1,不同质量分数镉处理下,马缨丹地上部的镉富集量较大,占全株镉富集量的94.0%~88.3%;镉在马缨丹根和叶细胞可溶性组分中的分配比例最高,分别占62.1%~54.2%和59.8%~52.6%,其次在细胞壁中,分别占23.8%~34.4%和28.7%~39.5%,在细胞器和细胞膜中的较低,表明可溶性组分和细胞壁是镉在马缨丹根和叶细胞中的主要分布位点,液泡区隔化和细胞壁固持可能是马缨丹对镉的重要解毒和耐性机制之一。     

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。     

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。     

脱硫石膏改良碱化土壤种植水稻施用量研究

选择具有典型代表性的宁夏西大滩碱化土壤,采用拉丁方田间试验设计进行脱硫石膏改良碱化土壤种植水稻(Oryza sativa)的施用量研究.试验研究表明施用脱硫石膏能够降低土壤碱化度、总碱度和pH值,提高水稻的出苗率和产量.但是,脱硫石膏施用量不同,土壤碱化度、总碱度和pH值降低的值不同.根据脱硫石膏施用量与土壤碱化度、总碱度、pH值降低的模拟曲线关系,当脱硫石膏施用量为2.8～3.1kg·m~(-2)时,土壤碱化度、总碱度、pH值降低的值达到最大.同时,根据脱硫石膏施用量与水稻出苗率和产量的模拟曲线关系,当脱硫石膏施用量为2.86kg·m~(-2),水稻出苗率达到最大,为84.7%;当脱硫石膏施用量为2.79kg·m~(-2)时,水稻产量达到最大,为0.75kg·m~(-2).因此,建议脱硫石膏改良碱化土壤种植水稻的施用量为2.8～3.1kg·m~(-2).