喀斯特高地质背景区土壤-水稻Cd对不同调理剂及组合的响应

当前土壤调理剂在水稻Cd污染防治方面的应用,主要集中在华东、华中、华南等工农业污染区,而在西南喀斯特高Cd地质背景区应用较少。本文在贵州罗甸喀斯特高地质背景区开展了土壤-水稻Cd对NPK复合肥、菜籽饼肥、牛粪、硅钙镁肥调理剂及组合的响应试验研究,结果显示：(1)与种植前相比,各调理剂及组合处理下土壤有效态镉(DTPA-Cd)含量平均降低了21.6%、可还原态Cd含量占比平均降低了5.84%、弱酸提取态Cd含量占比平均提高了5.53%、可氧化态和残渣态Cd含量占比基本保持不变;(2)与空白相比,除NPK复合肥+菜籽饼肥外各调理剂及组合处理下糙米Cd含量平均降低了24.7%、糙米Cd富集系数平均降低了20.0%;(3)NPK复合肥+牛粪这种传统种植(施肥)模式效果最优,土壤DTPA-Cd含量降幅最大(28.1%)、糙米Cd含量最低(0.182 mg/kg)、糙米Cd富集系数最低(0.023 0),值得开展更大范围的试验示范与推广。本研究区土壤-水稻Cd对各调理剂及组合的响应明显不同于我国工农业污染区,体现了喀斯特区域特点：淹水致使土壤中占主导的可还原态Cd一定程度地被活化,弱酸提取态Cd占...     

有机酸、 EDTA对不同水稻品种Cd吸收及土壤Cd形态的影响

采用盆栽试验研究了重金属Cd (0、 1和5 mg·kg^-1)污染下,外源有机酸、 EDTA对不同水稻品种产量、 品质、 Cd吸收以及土壤Cd形态和含量的影响.结果表明,加入有机酸、 EDTA提高了高Cd积累型水稻秀水63和常规品种Ⅱ优527产量,作用大小为有机酸、 有机酸+1/2EDTA>EDTA.加入有机酸、 EDTA降低了2个水稻品种的土壤交换态、 碳酸盐结合态和铁锰结合态Cd含量,但增加了土壤有机结合态和残渣态含量.加入有机酸、 EDTA使2个品种水稻秸秆、 根系、 籽粒Cd含量明显降低,其中,籽粒Cd含量分别下降了9.0%～49.3%和16.5%～30.6%(1 mg·kg^-1 Cd污染)、 12.7%～28.5%和4.3%～19.1%(5 mg·kg^-1 Cd污染),效果为EDTA>有机酸+1/2EDTA>有机酸.秸秆、 根、 籽粒Cd含量和积累量及土壤全Cd含量则以秀水63>Ⅱ优527,品种间差异达到显著水平（p<0.05）.有机酸+1/2EDTA既可降低Cd污染土壤上水稻籽粒中Cd含量,同时也提高了水稻的产量和品质.     

钝化剂对农田土壤Cd有效性及不同水稻品种吸收Cd的研究

为从源头保障农产品质量安全,做好农田土壤镉污染修复,在镉污染农田上研究施加TX土壤调理剂、NL土壤调理剂、生物炭、石灰、硅肥5种钝化剂对土壤pH、有机质、Cd有效态含量、Cd不同形态的影响,并探讨钝化剂对4个不同水稻品种的产量以及水稻各器官吸收Cd的影响,筛选降解Cd效果较优的钝化剂和籽粒吸收Cd较少的水稻品种。结果表明：与对照处理相比,施加TX、NL土壤调理剂、生物炭、石灰、硅肥处理土壤中Cd有效态含量分别降低了59.4%、29.9%、22.8%、22.4%、54.4%。施加钝化剂降低了土壤中弱酸提取态和可还原态含量,增加了可氧化态和残渣态含量。其中,TX土壤调理剂处理的弱酸提取态占比降幅最大为11.9%,残渣态占比增幅最大为15.4%。施加钝化剂可提高水稻产量和抑制水稻各器官（根、茎、籽粒）对Cd的积累,其中施加TX土壤调理剂的效果最优,淮稻5号、扬粳805、扬粳103、南粳9108的产量分别提高了14.2%、18.6%、9.2%、29.2%,籽粒中Cd含量分别显著降低了80.5%、82.8%、65.4%、55.6%。对照处理中,淮稻5号、扬粳805、扬粳103、南粳9108籽粒Cd含量分别为0.836,0.853,1.047,1.22 mg/kg。只有种植淮稻5号和扬粳805同时配施TX土壤调理剂处理,籽粒Cd含量分别为0.163,0.147 mg/kg,符合GB 2762—2017《食品安全国家标准食品中污染物限量》。推荐淮稻5号和扬粳805品种为适应于苏中地区的重金属低积累水稻品种,再结合施用合适钝化剂可在重金属Cd中轻度污染土壤上推广应用以保障农产品安全。     

不同作物对土壤中Cd的富集特征及低累积品种筛选

为探究镉(Cd)污染土壤中农作物的食用安全性,以上海市常见农作物(青椒、黄瓜、豇豆、菠菜、花菜、西红柿、水稻和小麦)为实验材料,采用温室盆栽土培实验方法研究了不同土壤Cd含量梯级(0. 23、0. 6、1. 2、1. 8、2. 4和3. 0 mg·kg-1)下不同作物生物量变化以及可食部分Cd富集特征,建立不同种类作物与土壤Cd含量相关关系,探讨不同作物对应的土壤Cd安全限量值,筛选Cd低累积作物品种.结果表明:①随着土壤中Cd含量增加,作物地上生物量表现为先增加后减少,青椒耐受性最强,西红柿、菠菜耐受性最差.②不同作物可食部位Cd的富集系数由大到小依次为小麦菠菜水稻青椒花菜西红柿黄瓜豇豆.③作物可食部分Cd含量与土壤中Cd含量都呈显著正相关(P 0. 05),相关系数大小依次为菠菜小麦西红柿黄瓜青椒水稻花菜豇豆.④不同作物对应的土壤Cd安全限量值大小依次为:豇豆黄瓜花菜青椒西红柿水稻菠菜小麦.依据作物对土壤中Cd的耐受性、富集能力及食用安全限量值,筛选出黄瓜、豇豆、花菜为Cd低累积品种.     

镉污染大田条件下不同品种水稻镉积累的特征及影响因素

选取适合当地种植的8个水稻品种为试验对象,开展大田试验,比较不同品种水稻对重金属Cd的积累、吸收和转运特征,筛选出适合当地种植的Cd低累积水稻品种,并分析水稻低累积程度及稳定性影响因素.结果表明:(1)根据综合积累指数(P_N)评价方法筛选出对Cd综合积累能力低的水稻品种有:川优3203、川优6203、德粳6号和沈优17.(2)综合考虑稻米Cd含量和产量,适合在该地区种植的水稻品种为川优3203和川优6203,既能安全保障稻米Cd含量,又能保证水稻高产.(3)川优3203和川优6203在不同p H和不同总镉范围内稻米中Cd含量均显著低于其他品种,且在不同土壤条件下表现得很稳定.(4)水稻品种的差异对水稻的稻米富集能力有较大的影响,而对水稻茎叶向水稻稻米的转运能力的影响较小;川优3203和川优6203的低富集系数,加之其较低的转运,最终呈现出稻米较低的镉富集能力.(5)相关性分析发现,稻米Cd含量受水稻富集系数影响最大,受根际土壤总Cd含量影响最小.     

中国农田土壤Cd累积分布特征及概率风险评价

通过检索2000~2022年国内外公开发表的文献资料,获得31个省240个市（县）区域160446个农田土壤样点的镉（Cd）含量数据,利用单因子污染指数、地累积指数和概率风险评价方法从整体上分析了我国农田土壤Cd污染时空分布特征及其健康风险,为农田土壤Cd污染治理和风险管控提供了科学依据.结果表明,我国农田土壤ω（Cd）范围在0.012~23.33 mg ·kg^-1,几何均值为0.473 mg ·kg^-1,是我国农用地土壤Cd风险筛选值（6.5华南>西北>东北>华东>华北;从时间尺度来看,我国农田土壤Cd含量在各时间段并无统计学意义的显著性差异（P>0.05）.我国农田土壤Cd对儿童、青年、成年人和老年人尚无非致癌风险,但其对成年人和老年人存在潜在致癌风险,约5.81%和4.49%的成年人和老年人的致癌风险超过美国环保署规定的限量值（1E-06）.为提高农田土壤Cd健康风险评价的准确性,概率生态风险评价中还需要进一步考虑土壤Cd的生物有效性和农产品的摄食暴露途径.     

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。     

典型土壤不同提取态Cd与水稻吸收累积的关系

用盆栽试验方法研究典型土壤不同提取态Cd(TCLP-Cd和土壤溶液-Cd)及其与水稻吸收累积的关系.选取典型水稻土红黄泥(第四纪红色黏土母质发育)和紫泥田(紫色砂页岩母质发育的紫泥田),添加外源Cd梯度为0、0.5、1、2、5、10mg·kg~(-1),进行水稻盆栽试验,研究水稻不同生育期土壤pH、土壤溶液Cd(SSE-Cd)、TCLP提取态Cd(TCLP-Cd)及水稻各部位Cd积累量变化.结果表明,水稻生育期红黄泥SSE-Cd范围为0~2.50μg·L~(-1),平均0.57μg·L~(-1),而紫泥田浓度范围为0~1.60μg·L~(-1),平均0.48μg·L~(-1);红黄泥TCLP-Cd范围为0~0.25 mg·kg~(-1),平均0.10 mg·kg~(-1),而紫泥田为0~0.2mg·kg~(-1),平均0.07 mg·kg~(-1).随着水稻生育期的延长,土壤溶液Cd及TCLP提取态Cd均不同程度降低,且红黄泥高于紫泥田.TCLP提取态Cd与土壤溶液Cd呈显著正相关.随着外源Cd浓度的增加,水稻植株Cd累积量逐渐增加.土壤溶液Cd与米Cd、TCLP提取Cd与米Cd及水稻植株Cd累积量均呈极显著正相关.两种不同母质土壤环境容量差异很大,紫泥田土壤中Cd安全阈值是红黄泥的2.06倍,且两种土壤水稻Cd吸收累积差异明显,因而不同母质土壤Cd污染治理可能需要不同的措施.TCLP提取Cd与水稻Cd累积量相关性更高,提取量更大,可以准确评价土壤中Cd的生物有效性.     

水分管理模式与土壤Eh值对水稻Cd迁移与累积的影响

通过水稻盆栽试验,研究了4种水分管理模式[水稻全生育期湿润灌溉(M)、灌浆期湿润和灌浆期后淹水灌溉(M-F)、灌浆期淹水和灌浆后湿润灌溉(F-M)、全生育期淹水灌溉(F)]对土壤Eh值、Cd生物有效性及对水稻Cd迁移与累积的影响.结果表明土壤Eh值从负值变为正值时,土壤交换态Cd含量先升高后降低.与M处理相比,F-M、M-F、F处理显著降低水稻根、茎叶、谷壳、糙米Cd含量,其中M-F和F处理水稻糙米Cd含量分别为0.19 mg·kg~(-1)和0.10 mg·kg~(-1),均低于国家食品污染物限量0.2 mg·kg~(-1)的标准(GB 2762-2012).与M处理相比,F-M、M-F、F处理显著降低水稻地上部Cd累积量和水稻中Cd的转运系数.水稻地上部分Cd累积量、水稻中Cd的转运系数、水稻糙米Cd含量与土壤Eh值均存在正指数关系.4种水分管理模式中,M-F处理的水稻产量最高.虽然威优46被认为是Cd高累积水稻品种,但是在5 mg·kg~(-1)的Cd污染土壤中进行适当的水分管理,威优46糙米Cd含量也能够达到国家标准.因此,为了保证水稻的食品安全和水稻产量,建议采用M-F处理作为水分管理模式,且灌浆期后的土壤Eh值保持在-160~-130 m V范围.     

喀斯特高镉地质背景区水稻镉的富集、转运特征与机理

西南喀斯特地区土壤镉(Cd)具有\"高地质背景、低污染风险\"特征,但超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》风险管制值的区域是否仍具有低风险性,是迫切需要回答的问题.本文在罗甸县喀斯特峰丛谷地选择一个高Cd 土壤水稻种植区,开展土壤-水稻系统Cd含量特征和土壤Cd赋存形态等方面的研究,评价水稻各部位Cd的富集、转运...     

基于DGT技术的广西碳酸盐岩区稻米镉含量主控因素

为探究广西碳酸盐岩区水稻在地质高背景下影响稻米Cd富集的主控因素,以广西西南部和北部碳酸盐岩区水稻籽粒-根系土壤样品为基础,同时结合梯度扩散薄膜技术(DGT),分析讨论了土壤pH、有机质(OM)、阳离子交换量(CEC)和DGT-Cd等与水稻籽粒ω(rice-Cd)-BCF值的关系,通过主成分分析确定主要因素并建立定量模...     

典型黑色岩系地质高背景区土壤和农产品重金属富集特征与污染风险

土壤重金属污染是我国的重要环境问题,而区域地质高背景是土壤重金属富集的重要影响因素.黑色岩系风化土壤普遍存在重金属富集的现象,潜在生态环境风险较高,但目前农产品重金属富集的基础数据较缺乏,限制了黑色岩系地质高背景区的土地安全利用与农产品安全生产.对重庆典型黑色岩系地质高背景区313件土壤和289件主要农产品重金属的富集特征、污染风险和土壤重金属赋存形态进行研究.结果表明,相对于我国土壤环境背景值和重庆市表层土壤,研究区土壤Cd、 Cr、 Cu、 Zn和Se富集,Pb不富集;其中98.7%的土壤Cd含量超过风险筛选值,47.3%的土壤Cd含量超过风险管制值,Cd的污染水平和潜在生态风险最高,是研究区土壤的特征污染物.土壤Cd主要以离子交换态存在(40.6%),其次为残渣态(19.1%)和弱有机结合态(16.6%); Cr、 Cu、 Pb、 Se和Zn主要以残渣态存在,Se和Cu的有机结合态、 Pb的铁锰结合态也占较高比例;说明Cd的迁移能力和活性高于其它重金属.研究区主要农产品富集重金属的能力较弱,约18.7%的农产品Cd超标,超标倍数相对较低,重金属污染风险较低.研究可为黑色岩系地质高...     

水稻品种及典型土壤改良措施对稻米吸收镉的影响

水稻镉污染是我国当前重要的农产品安全问题,湖南攸县\"镉大米\"事件造成了严重的社会影响.针对南方酸性土壤镉污染特征,进行了\"镉大米\"治理技术研究.结果表明,当地主栽水稻品种株两优06的稻米Cd含量在大同桥和网岭镇的平均值分别为0.167 mg·kg-1和0.127 mg·kg-1,为其它品种的20%左右;石灰和矿物肥处理能够使稻米Cd含量降低到对照的20%~30%,覆膜处理使稻米Cd含量与对照相比降低约50%,而覆膜+生物炭+硅肥叶面肥处理能够降低80%左右,硅肥叶面肥单独施用及叶面肥和追肥配合施用能够显著降低稻米中的Cd含量90%以上;BCR法分析土壤Cd形态结果发现,供试大田土壤中Cd的弱酸可提取态比例较高,绝大多数样品达到55%以上,而施用石灰能够显著降低土壤中的弱酸可提取态和可还原态比例,增加残渣态比例,变化幅度达到20%左右;土壤Cd含量与p H值是影响稻米对Cd吸收的重要因素.     

Cd胁迫下复合叶面肥对水稻幼苗生长及Cd积累特征的影响

为探究叶面喷施肥料是否可有效缓解重金属对水稻的毒害作用,以湘晚籼17和五优369基因型水稻品种为材料,通过盆栽试验法测定复合叶面肥对土壤不同浓度Cd胁迫下水稻幼苗的生长情况和地上、地下部Cd积累效应。结果表明:喷施自制复合叶面肥不仅能促进2种水稻幼苗株高和干重的增长,且能有效地抑制水稻地上部Cd积累,对湘晚籼17的抑制效果优于五优369。这说明多养分复合叶面肥对水稻Cd积累的调控效果可能与水稻自身品种差异和土壤Cd的浓度有关。     

鄱阳湖运积型地质高背景区根系土-农作物Cd富集特征及生物有效性

为识别运积型地质高背景区根系土-农作物系统Cd的富集特征及生物有效性,选取鄱阳湖南岸九龙地区为研究对象,采集了140组农作物及其根系土样品. 结果表明,研究区根系土ω（Cd）范围0.03~0.65 mg·kg^-1,平均值为0.16 mg·kg^-1,超过了江西省土壤的背景值,反映运积型地质高背景的特征;根系土Cd超标率为6.43%,为轻度污染;芝麻对Cd的富集能力（404%）最强,其次为花生（146%）,水稻、油茶和芡实富集能力中等,玉米富集能力较弱. 根系土ω（活性态Cd）为76.8 μg·kg^-1,生物有效性为48.9%,其中水稻的均最高,分别为98.6 μg·kg^-1和59.9%. 主成分分析（PCA）显示,根系土Cd主要是上游工矿污染物随水系运积所致. 相关性表明,根系土活性态Cd和生物有效性Cd主要受成因来源控制,表明外源输入型Cd的活性较大,生态风险隐患较大.     

基于作物累积砷镉差异的超标农区优先种植作物筛选

开展重金属低累积作物筛选及替代种植可有效降低农产品重金属累积风险,然而,当前研究更多关注于单一重金属低累积作物的筛选,目标作物方面也更多地关注单一类型作物及其品种,对于不同作物类型的砷(As)和镉(Cd)累积差异及低累积作物种植优先推荐清单的研究还未见报道.利用文献数据Meta分析与野外调查相结合的方法开展了相关工作,结果表明,水稻籽粒ω(As)和ω(Cd)范围分别为0.11～0.624 mg·kg-1和0.01～1.935 mg·kg-1,相同污染程度下,水稻相比玉米和叶菜类、瓜果类、根茎类蔬菜对As和Cd的累积风险相对更高;部分叶类蔬菜to(As)和ω(Cd)存在明显超标现象,且其品种间As和Cd累积能力差异相比其他类型作物更大;玉米、瓜果类蔬菜、根茎类蔬菜替代水稻种植后其可食部位As和Cd累积风险的降低效果更加明显.综合上述结果,构建了基于污染分级的低累积作物种植优先推荐清单,并利用野外调查结果证明其具有一定的合理性.研究结果可为As和Cd污染农区种植作物类型或品种的优化选择及安全生产提供有效参考.     

不同钝化剂对Cd污染农田土壤生态安全的影响

为研究Cd污染土壤的钝化修复技术,同时探讨不同钝化剂对土壤生态安全性的影响,选取钙镁磷肥、石灰、牛粪和赤泥4种常用的钝化材料,开展Cd污染农田土壤的钝化修复试验.通过浸出试验评估其钝化修复效果,并从农田土壤功能角度出发,探讨不同钝化材料对土壤w（有机质）、w（碱解氮）、w（有效磷）、w（速效钾）和土壤脲酶等指标的影响.结果表明,采用钝化剂处理污染土壤后,Cd的浸出浓度明显下降,钙镁磷肥、石灰、牛粪和赤泥对Cd的钝化率达85.0%以上,钙镁磷肥和石灰在为期1 a的养护时间中持续保持较好的钝化效果.不同钝化处理后,土壤pH均有所增加,增幅在2.36~7.51之间,其中石灰的影响最大.与钝化处理前相比,添加牛粪后土壤w（有机质）增加了71.0%,添加其他钝化剂后w（有机质）无明显变化,另外,添加牛粪后,w（碱解氮）、w（有效磷）、w（速效钾）等肥力指标和土壤脲酶活性均显著增加.因此,有机材料能显著提升土壤养分指标等级,而无机材料对土壤养分等级影响不大.研究显示,钙镁磷肥、牛粪和赤泥既能达到较好的修复效果,也在一定程度上维持和提升了土壤的种植功能,满足了农田土壤生态安全的要求,在农田土壤修复领域具有较好的应用前景.      

施硅对高浓度Cd污染土壤中水稻植株Cd积累与分配的调控

为了评估施硅处理对Cd在水稻(Oryza sativa. L)体内迁移的影响,通过外源添加Cd(CdCl₂)制成w(Cd)为50、100 mg/kg的污染土壤,采用盆栽试验研究不同施硅量〔w(Si)分别为0、28、56 mg/kg〕对Cd污染土壤中水稻(以华航丝苗和黄华占为例)植株中Cd积累与分配的影响. 结果表明:施硅处理可明显影响水稻根部w(Cd),表现为增加华航丝苗根部w(Cd)、降低黄花占根部w(Cd),但两个品种根部Cd累积量均呈增加趋势. 施硅处理后华航丝苗和黄华占的叶、谷壳、糊粉层及精米中w(Cd)、Cd累积量均呈降低趋势,并且在施硅量为56 mg/kg时显著降低;施硅处理显著降低了华航丝苗和黄华占茎中w(Cd)以及华航丝苗茎中Cd累积量,同时增加了黄花占茎中Cd累积量. 施硅可显著降低精米中w(Cd),在w(Cd)为50和100 mg/kg的Cd污染水平下,华航丝苗和黄华占精米中w(Cd)较未施硅处理下的最大降幅分别达到32.49%、53.77%和24.73%、20.67%. 施硅对水稻植株各器官的Cd富集系数、转移系数和分配系数都有一定影响,施硅处理下水稻植株地上部各器官的Cd富集系数和转移系数均呈降低趋势,根部Cd分配比例显著增加. 研究显示,施硅对高浓度Cd污染土壤中水稻植株Cd积累与分配有一定调节作用,并因土壤中w(Cd)、施硅量、水稻品种及稻株器官的不同而存在差异.