水稻不同生育期土壤砷形态分布特征及其生物有效性研究

采用田间原位试验和Tessier连续提取方法,在水稻（Oryza sativa L.）不同生育期研究了重金属复合污染高、中、低3个水平下的土壤砷的形态分布特征及其生物有效性。结果表明：在水稻不同生育期中,土壤各种形态的砷质量分数均表现为高污染水平土壤〉中等污染水平土壤〉低污染水平土壤;土壤中砷在水稻整个生育期均以残留态为主,占90%以上,交换态砷所占比例最低,不到0.5%;不同形态砷之间大都显著正相关,但是两种有效性较高的砷形态（交换态和碳酸盐结合态）与有机态砷之间的相关性较差;土壤砷的生物有效性表现为高污染水平土壤〉中等污染水平土壤〉低污染水平土壤,且随着水稻生育期的延长,土壤砷的生物有效性逐渐升高。     

水稻根系吸收砷的动力学特征及硅的缓解机制（Uptake Kinetics of Arsenic Species in Two Genotypes of Rice Plants and Mitigatory Mechanism of Silicon）

采用室内模拟的方法,研究了两种基因型水稻(硅突变体和野生型)根系吸收As的动力学特征以及Si对水稻吸收As的影响.结果表明,两种基因型水稻根系对As(III)和As(V)的吸收均可以用Freundlich模型较好地模拟.外源Si的加入可显著降低水稻根系对As(III)和As(V)的吸收.在20μmol·L-1As处理下,与不加Si处理相比,加1.0mmol·L-1Si处理导致水稻根系吸收As(III)和As(V)分别降低94.1%和92.2%(野生型);74.4%和90.2%(突变体).在100μmol·L-1As处理下,水稻根系吸收As(III)和As(V)则分别降低64.5%和91.2%(野生型);76.1%和90.6%(突变体).     

水稻土中铁的厌氧生物氧化还原循环对砷的影响（The Effect of Anaerobic Redox Cycling of Iron on Arsenic Mobility in Paddy）

应用砷污染水稻土的厌氧富集培养,探讨水稻土中潜在存在铁厌氧生物循环及其对氮和砷的耦合作用.富集培养直接证明了水稻土中铁的厌氧生物循环:三价铁(人工合成针铁矿)在厌氧条件下被逐渐还原成二价铁;铁还原过程结束并外源添加硝酸根时,培养基中新生的二价铁在依赖于硝酸根的铁氧化菌的作用下被氧化;当提供新的电子供体乙酸时,生物合成的铁矿重新被还原.在铁氧化还原循环过程中,随着铁的还原,培养基中砷的浓度不断增加,反之,当铁逐渐氧化的同时不断地吸附固定培养基中的砷.在铁的厌氧氧化阶段,铁氧化的同时硝酸根被还原,培养基中积累了NH4+和NO2-.因此,厌氧水稻土中可以进行完整的铁氧化还原循环,同时这个循环过程耦合了氮和砷的迁移转化.     

水稻对5种重金属累积特征及食用安全研究

为探究土壤中重金属污染对水稻食用安全性的影响,以上海市青浦区现代农业园区水稻和染毒土壤为试验材料,采用温室盆栽土培试验方法研究了镉(Cd)、铅(Pb)、镍(Ni)、铬(Cr)和汞(Hg)5种土壤重金属在不同含量梯度下水稻生物量变化以及水稻籽粒部分累积特征,并基于《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762-2017)和靶标危害指数法(target hazard quotient,THQ)分析了土壤中5种重金属的安全阈值.研究结果表明,Cd、Hg和Cr对水稻地上部分生物量影响表现为"低促高抑"规律,Ni对水稻生物量影响不明显,随着Pb浓度升高,水稻生物量逐渐下降;水稻籽粒对5种重金属富集能力排序为Ni＞Cr＞Cd＞Pb＞Hg,水稻植株部分对5种重金属的富集量大于籽粒部分,富集趋势与籽粒部分相一致,植株部分含量约为籽粒部分的2倍～8倍,水稻籽粒中Cd、Pb、Ni、Cr和Hg含量与土壤中对应重金属含量呈显著正相关线性关系(P＜0.01);依据《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762-2017)中谷物食用安全限量值以及靶标危害指数法,推导出污染区域土壤中各重金属安全阈值为:Cd 0.51 mg·kg-1、Pb 330.33 mg·kg-1、Ni 131.00 mg·kg-1、Cr 231.67 mg·kg-1、Hg 0.93 mg·kg-1.     

沼液浸种对水稻种子萌发及幼苗生长的影响

为探讨沼液对水稻早期萌发和幼苗生长的影响,以不同浓度沼液对日本晴水稻(Oryza sativa)种子浸种24 h后催芽,分析其种子萌发及幼苗生长情况.结果表明,2％沼液浸种可增加水稻幼苗根数和芽生物量,但降低了幼苗根生物量,该浓度沼液浸种对种子萌发率、萌发速率、幼苗芽长、茎粗及总根长没有显著影响(P＞0.05).更高浓度的沼液浸种对水稻种子萌发和幼苗生长均产生抑制作用.沼液浸种对根生物量的影响大于芽生物量,从而导致各浓度沼液处理组芽/根生物量比值均大于对照.对呼吸速率的分析结果进一步佐证了沼液处理对萌发后期水稻种子具有不利影响.建议水稻早期生产中慎用沼液.     

Cd胁迫下水稻叶片SOD活性和MDA含量与糙米中Cd含量的相关性研究

以中嘉早17号为材料,采用水培试验方法,研究水稻超氧化物歧化酶(SOD)活性和丙二醛(MDA)含量在不同浓度Cd胁迫下的变化,并探讨了其与水稻糙米Cd含量的相关性。结果表明,在水稻发育过程中,SOD活性和MDA含量与Cd胁迫浓度呈正相关。SOD活性变化趋势为分蘖期乳熟期孕穗期; MDA含量变化趋势为分蘖期孕穗期乳熟期,且水稻主要时期叶片SOD活性和MDA含量与糙米Cd含量均呈显著正相关。     

臭氧胁迫对水稻的光合损伤与施氮的缓解作用

利用稻/麦O3-FACE（Ozone-free air controlled enrichment）试验平台,以杂交籼稻汕优63（SY63）和常规籼稻扬稻6（YD6）两个耐性不同的水稻（Oryza sativa L.）品种为材料,根据净光合速率和叶绿素荧光参数指标,研究分蘖期和抽穗期增施氮（N）肥对O3胁迫导致的水稻光合损伤的缓解作用。结果表明：（1）增施N肥可以减轻O3对SY63和YD6净光合速率（Pn）的影响,且前期增施N肥效果更显著。（2）O3升高条件下SY63和YD6的最大光量子效率（Fv/Fm）、实际光量子效率（ΦPSⅡ）和光化学猝灭（qP）有下降趋势,PSⅡ所吸收光能用于光化学部分（P%）减少,热耗散部分（D%）增加;提高施N量可减小O3引起的叶绿素荧光参数的变化幅度,有利于提高光合效率,其中增施分蘖肥的效果较理想。（3）大气O3体积分数升高会降低SY63和YD6的N素总积累量,增施N肥后有上升趋势,且前期施N肥增幅较大。总之增施氮肥在一定程度上可缓解O3对SY63和YD6的光合损伤,且在水稻生长前期增施效果更好。     

西南水稻白叶枯病菌致病型多样性的垂直分布格局及成因探讨

利用6个含有单抗基因的近等基因系材料为鉴别品种,在水稻的孕穗期采用剪叶接种的方法,测定了西南不同海拔稻区218株水稻白叶枯病菌（Xanthomonas oryzae pv.oryzae）的致病型。结果表明,（1）西南稻区水稻白叶枯病菌致病型具有丰富的多样性,共包含18种,其中9种新致病型为西南地区特有的类型。（2）不同海拔稻区病菌致病型组成存在明显差异,中海拔稻区病菌致病型数量最多,高海拔稻区次之,低海拔稻区最少。低海拔稻区病菌致病型多样性指数、均匀度指数均最低,并且与中海拔和高海拔稻区差异显著。（3）通过分析病菌对抗性基因的克服数量以及鉴别品种病斑长度,表明不同海拔稻区病菌毒力存在明显差异。病菌的毒力与其地理来源的海拔高度呈负相关关系。（4）聚类分析结果显示,以致病型彼此间相似率60%为界,18种致病型可归为4个聚类簇,其中簇Ⅰ毒性最弱,主要集中了高海拔稻区的菌株,簇Ⅳ毒性最强,集中的主要是低海拔菌株。（5）相关性分析表明,病菌致病型多样性特征值与气候类型和寄主品种的多样性呈线性相关关系,气候类型和寄主品种影响病菌致病型的多样性分布,并且寄主品种对病菌的影响程度高于气候类型。就品种的布局而言,低海拔稻区应尽可能使用含有多个抗性基因的聚合品种,而在中、高海拔稻区,应制定好抗性基因轮换的宏观计划,减少低海拔地区向海拔较高的地区稻种的频繁调运,降低水稻白叶枯病的危害。     

镉胁迫对续断菊Sonchus asper L.Hill.根系分泌物的影响

通过盆栽试验,研究了不同Cd质量分数（0、50、100、200 mg.kg-1）对续断菊Sonchus asper L.Hill.根系分泌总有机酸、游离氨基酸、可溶性糖的影响,旨在探明根系分泌物对续断菊超积累Cd的影响。结果表明：Cd胁迫下续断菊根系分泌总有机酸、游离氨基酸和可溶性糖的质量浓度显著增加,同时,总有机酸、可溶性糖和游离氨基酸又促进了植株对Cd的吸收。随着Cd处理质量分数的增加,续断菊地上部和根部镉质量分数显著增加,90 d时续断菊地上部镉质量分数与可溶性糖、游离氨基酸的质量浓度呈极显著正相关,相关系数分别为0.999（P〈0.01）和0.995（P〈0.01）,根部镉质量分数与可溶性糖、游离氨基酸的质量浓度也呈显著正相关,相关系数分别为0.998（P〈0.01）和0.987（P〈0.05）;Cd对续断菊根系可溶性糖的分泌、游离氨基酸的合成有刺激作用,根系分泌的可溶性糖和游离氨基酸可能在续断菊累积镉的过程中有重要作用。     

接种丛枝菌根真菌(Glomus mosseae)对旱稻吸收砷及土壤砷形态变化的影响

采用接种和不接种菌根真菌(Glomus mosseae)两种模式,研究了菌根真菌对旱稻中砷积累的影响。结果表明接种菌根真菌能够明显提高旱稻地上部磷的含量(对照0.84g·kg-1,接种2.23g·kg-1)和地下部(对照0.76g·kg-1,接种1.04g·kg-1)对磷的吸收;降低地上部(对照2.40mg·kg-1,接种0.69mg·kg-1)和地下部(对照8.90mg·kg-1,接种4.87mg·kg-1)中砷的积累;提高磷从地下部向地上部的转运能力,从而有效抑制了砷从地下部到地上部的传输。进一步研究发现,菌根真菌还可以降低土壤溶液中AsIII和总砷含量,即菌根真菌能够降低水稻可获得的砷含量,从而减少砷对人体健康的威胁。