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。     

改性壳聚糖负载氧化硅调控水稻对砷吸收与转运的影响

通过天然生物质壳聚糖与有机硅制备壳聚糖负载氧化硅叶面喷施材料（NCSI）,并将其应用于灌浆期临稻16、南粳2728、郑旱10号和农垦58,以探究其对水稻吸收砷（As）的影响.结果表明,在100 μmol·L^-1五价砷［As （Ⅴ）］水培环境下,叶面喷施30 mL NCSI促进叶片As的累积,降低了根和籽粒As的累积.其中,叶面喷施NCSI后3 d,南粳2728、郑旱10号和农垦58籽粒As含量较空白组分别降低14.44%、21.66%和10.85%.同时,叶面喷施处理NCSI,提高了水稻叶片CAT和SOD酶的活性,并提高了GSH质量摩尔浓度,表明NCSI的喷施缓解As对水稻的胁迫,提高水稻对As耐受性,降低As对水稻的毒害作用.叶面喷施NCSI降低水稻籽粒As积累的主要作用机制可能是NCSI诱导叶片GSH生成,使更多的As （Ⅴ）还原为三价砷［As （Ⅲ）］,从而促进As在叶片螯合,抑制As向籽粒迁移.因此,叶面喷施NCSI可作为一种叶面调控技术解决水稻As超标问题,为我国大米安全生产提供科学依据.     

叶面喷施铁肥对菜心重金属累积的影响

盆栽试验的方法研究了叶面喷施硫酸亚铁(FeSO4)、柠檬酸铁(FeC6H5O7)和EDTA二钠亚铁(EDTA·Na2Fe)3种铁肥对芸薹属叶菜类蔬菜菜心(Brassica parachinensis)Cd、Pb、Cu和Zn累积的影响。结果表明,与未喷施铁肥的清水(CK)处理相比,喷施铁肥使菜心Cd、Pb和Cu浓度分别降低4.30%~35.5%、6.17%~50.3%和8.34%~33.4%,Zn浓度变化为-27.1%~19.6%,Fe浓度提高42.6%~90.2%。柠檬酸铁和硫酸亚铁处理菜心产量比CK处理分别提高6.95%和18.2%,而EDTA二钠亚铁处理降低16.0%。叶面喷施铁肥可降低菜心Cd、Pb和Cu积累,并可提高Fe含量,其中以EDTA二钠亚铁处理效果最佳。     

植物滞尘分析及其数学表达模式

在植被的树冠结构分析、植物滞尘机理和粉尘沉降速度半经验公式的基础上,建立了植物滞留大气颗粒物的数学表达式。利用Beta功能函数φθ(X)、叶面的投影面积、叶面积密度a(z)、叶投影面积分布参数Kx、Kz等描述不同植被冠层的结构特征,并分析了冠层内的空气动力变化和树冠内气溶胶的平衡公式。借鉴Slinn的颗粒物沉降半经验公式、Petroffa等的阔叶滞尘计算模式,植物滞尘沉降通量数学表达式以树冠中树叶的位置为变量、由颗粒物在单片树叶上的各物理机制的沉降速度积分而成。结合国内外植物上沉降速度的试验结果和植物滞尘沉降通量公式的分析结果对影响植物滞尘的主要因素进行了比较分析。     

城市植物叶面尘粒径和几种重金属(Cu、Zn、Cr、Cd、Pb、Ni)的分布特征

为研究城市植物叶面尘粒径及重金属元素(Cu、Zn、Cr、Cd、Pb、Ni)的分布规律和污染特征,以西安市不同功能区大叶女贞(Ligus-trum lucidum)和小叶女贞(Ligustrum quihoui)叶面尘为研究对象,用激光粒度分析仪测定叶面尘的粒径分布,用原子吸收分光光度计测定叶面尘重金属质量比,并探讨了叶面尘重金属的可能来源。结果表明,大叶女贞和小叶女贞叶面尘粒径小于50μm。前者叶面尘粒径累积曲线呈双峰分布,平均粒径和粒径峰值从大到小为相对清洁区、工业区、居住文教区、交通枢纽区、商业区;后者呈单峰分布,平均粒径和粒径峰值由大到小为工业区、居住文教区、交通枢纽区、商业区和相对清洁区。不同功能区叶面尘中Cu、Zn、Cr、Cd、Pb、Ni有明显的富集,其质量比分别为(325.5±72.6)mg/kg、(3 965.6±1 112.9)mg/kg、(349.2±149.3)mg/kg、(35.3±6.8)mg/kg、(1 182.0±355.1)mg/kg、(324.1±129.5)mg/kg,为陕西省土壤背景值的7.9～20.8、29.7～77.9、2.6～11.1、262.8～489.4、26.4～71.8和6.9～18.9倍。不同功能区2物种叶面尘各重金属质量比差异显著(p<0.001),物种间差异不显著(p>0.05)。叶面尘中Zn、Pb、Ni、Cr的质量比以工业区最高,Cu、Cd以交通枢纽区最高,其次为商业区,居住文教区和相对清洁区负荷最低。研究认为,叶面降尘中的重金属可能来自外源输入。     

太原市叶面尘中重金属分布特征及其健康风险评价

微量金属污染普遍存在于城市环境的各个区域,了解城市痕量重金属污染现状,对污染控制和城市发展具有重要的意义.为探讨太原市叶面尘中重金属的污染水平及其对人类健康的影响,以太原市5个不同功能区冬青卫矛（Euonymus japonicus Thunb.）叶面尘为研究对象,采用ICP-MS测定了As、Cd、Cr、Pb、Zn、Cu的含量,通过地积累指数法和Hankanson潜在风险指数法对重金属的生态风险进行了评价,并采用美国EPA健康风险评价模型对重金属的儿童致癌和非致癌健康风险进行了评估.结果表明,太原市居民区冬青卫矛叶面滞尘量最高为47.18 mg·g^-1,文教区最低为11.92 mg·g^-1,其中,Cd、Cr和Zn为叶面尘的主要污染物,平均含量分别为土壤背景值的8.00、2.69和2.04倍.地积累指数和生态风险因子分析表明,Cd是叶面尘中主要的生态风险因子,其生态风险贡献率在不同功能区的叶面尘中占比为78.47%~87.19%.非致癌风险评价表明,Cr、Cd和As的风险均小于1.0,非致癌总风险值在不同功能区的叶面尘中为1.03~1.77,均超过了阈值1.0,表明对儿童健康存在一定的风险.而儿童致癌风险评价表明,Cr、Cd和As无致癌风险.Pearson相关性分析及主成分分析表明,叶面尘中重金属的来源为煤燃烧、交通排放和金属冶炼.     

气孔开闭与锶叶面吸收的相互影响

叶面吸收是核素长距离迁移进入植物的首要方式,研究气孔开闭与核素叶面吸收之间的相关关系具有重要意义。以研究最为广泛的锶(Sr)作为核素代表,以双子叶乔木红叶石楠叶片为研究对象,用脱落酸(ABA)和激动素(KT)调节气孔的开闭,探讨核素离子的气孔吸收作用及叶面核素吸收对气孔开闭的影响。结果表明:Sr对气孔开启有明显的抑制作用,浓度越高抑制效果越明显;在10 mmol/L的Sr溶液中暴露2 h后,气孔开启度仅为-105.18%;气孔开闭对核素吸收存在显著的影响,开启度越高核素叶面吸收越强;72 h时,Sr单位叶面吸收量为9.61μg/cm2,添加20 mg/L ABA后叶面吸收量下降13.1%(8.35μg/cm2),而添加20 mg/L KT后叶面吸收量增加21.6%(11.69μg/cm2)。     

专用叶面营养对叶菜的增产效果及其机理研究

采用大田试验研究专用叶面营养液对主要叶菜的增产效果;并以芥菜为供试叶菜系统研究了专用叶面营养液对叶菜的增产机理。结果表明;专用叶面营养液可明显促进芥菜对Ｎ、Ｐ、Ｋ养分的吸收,提高叶片硝酸还原酶活性、叶绿素含量及光合速率,增加产量和改善品质。专用叶面营养液分别优于这种营养液中的营养物质和生长调节剂。芥菜喷施专用叶面营养液,与对照相比,叶绿素含量、光合速率、硝酸还原酶活性分别增加２０．２％、３６％、１．２０１μｇ／（ｇ·ｈ）;平均增产２４．６％;Ｖｃ、可溶性糖分别增加８７ｍｇ／ｋｇ和１．７ｇ／ｋｇ。     

磷、锌肥处理对降低污染稻田水稻籽粒Cd含量的影响

探索农田措施控制水稻Cd吸收与籽粒积累是保障稻米食物安全的急迫需求.采用田间定位试验,研究了不同用量的钙镁磷肥及叶面喷施锌肥(ZnSO4·7H2O)等处理对污染稻田水稻籽粒Cd含量的影响.试验表明,施肥处理没有显著提高水稻产量,但籽粒Cd含量有不同程度降低.分析表明,这些处理提高了土壤的pH值,且随用量而增高,土壤中有效态Cd含量显著降低.土壤有效态Cd含量与土壤pH值存在显著负相关,推测主要是由于土壤pH升高而降低了土壤Cd活性.不过,叶面喷施ZnSO4·7H2O,并未明显提高土壤pH值,但显著降低土壤有效态Cd含量,可能是由于淹水下形成难溶性CdS而钝化了土壤Cd.因此,稻田中Cd钝化可以抑制Cd在水稻籽粒中的积累.但是,在严重污染稻田中,这些用量尚不能有效控制稻米Cd的安全.建议在严重重金属污染的土壤改种其它非Cd强积累作物.