14C-呋喃丹农药在水稻-土壤生态系统中迁移和归宿的研究

研究了~(14)C-呋喃丹在水稻-土壤系统中的吸收、分布、迁移、转化,结果表明,呋喃丹随时间逐渐蓄积于水稻叶尖及边缘,而稻穗部位迁移甚微,收割后糙米中母体残留量仅为0.003ppm.在稻田土、水稻植株、水生植物中主要转化产物为结合态,蜗牛中则以代谢产物为主.呋喃丹有向土壤深层转移的趋向,其转化产物比母体有更强的渗透性,水生植物有较强吸收和富集能力,并很快转化代谢.     

有机肥施用对田面水氮磷流失风险的影响

为探明化肥配施有机肥对田面水氮、磷流失及水稻系统养分吸收的影响,采用田间小区试验,设置常规施肥处理（FN）、常规施肥减氮磷量20%处理（F0）、减氮磷20%+有机肥处理（F1~F4处理有机肥施用量分别为1 500、3 000、4 500和6 000 kg/hm2）共6个处理,探索化肥减量20%配施有机肥的最优组合.结果表明:不同施肥处理下,田面水中ρ（TN）、ρ（NH₄+-N）均于施肥后第1天达到峰值,随后迅速下降,于第7天后逐渐趋于稳定,ρ（TN）和ρ（NH₄+-N）分别维持在各自峰值的5.1%~10.9%与4.8%~9.6%,田面水中ρ（TP）的变化趋势与ρ（TN）相似;F0与F1处理均能有效降低田面水中ρ（TN）和ρ（TP）.与FN处理相比,F1处理下ρ（TN）、ρ（NH₄+-N）与ρ（TP）平均值分别降低了6.5%、9.1%和3.1%,该处理能够有效地降低氮、磷养分流失风险,且增施有机肥可使水稻增产0.2%~19.8%,地上部分氮、磷累积量随有机肥施用量的增加而显著增加（P < 0.05）.综合水稻产量、养分吸收和田面水养分动态等指标发现,F1处理不仅能提高区域双季稻产量,还能有效控制田面水氮、磷养分浓度,降低氮、磷地表径流产生的农田面源污染风险,是针对南方双季稻田的一项"控源节流"优化施肥模式.      

基于复杂网络的全球稻米贸易格局演化及其启示

运用复杂网络分析方法,采用2000—2016年国际贸易关系数据构建了全球稻米贸易网络,分析了全球稻米网络格局演化特征及中国在全球稻米贸易格局中的角色变化。研究发现：（1）2000—2016年全球稻米贸易网络规模不断扩大、相互依赖性加深,网络结构的异质性特征明显,核心节点对网络稳定性有控制作用;（2）印度、泰国、中国、越南、巴基斯坦、美国是网络核心节点,东南亚、南亚、东亚地区保持着全球稻米贸易核心区地位;（3）全球稻米贸易网络划分为六个主要组团,地理临近是组团格局形成的重要因素,组团内部呈现出口国主导、进口国跟随的特征;（4）中国作为全球最大的稻米进口国家,进口来源相对稳定。建议今后我国继续挖掘全球稻米贸易潜力,充分发挥贸易网络的优势,在风险可控前提下,增加进口、优化出口,提高贸易网络的复杂性,从而提升安全保障能力。     

毒死蜱在我国水稻上登记现状及水生态风险评估

对中国目前在水稻上登记的所有毒死蜱单剂进行梳理统计,利用Top-Rice模型对不同剂型毒死蜱产品及其代谢物进行水生态风险评估.结果显示,截止2019年5月,我国在水稻上所登记的毒死蜱单剂共292种,分为6种剂型.乳油占比最大,为82.5%,其次为水乳剂,占12.0%,可湿性粉剂、微乳剂、微囊悬浮剂、颗粒剂分别占0.3%、4.1%、0.7%、0.3%.基于风险评估保守性原则,归纳出适用模型分析的不同剂型毒死蜱产品的施用方法模式,对其在水稻田使用进行暴露分析.结果显示6种不同剂型毒死蜱在不同场景、不同季节的水稻上施用后,其母体预测环境浓度（PEC）范围0.7~1628.6μg/L,其代谢物的PEC范围为0.7~1705.9μg/L.风险表征结果显示,在现有登记施用条件下,对初级急性风险而言,毒死蜱产品对鱼类、无脊椎动物风险组（RQ > 1）分别占总模拟组的76.0%、90.6%;对于初级慢性风险而言,毒死蜱对初级生产者的风险组占总模拟组的72.9%,而高级分析评估结果显示毒死蜱产品对鱼类、无脊椎动物及水生中宇宙组RQ值均大于1,对水生生态系统存在风险.综合以上结果,目前在我国水稻上登记的毒死蜱产品使用后对水生生态系统的风险不容忽视.需注意的是,为综合分析所有登记毒死蜱产品剂型的可能风险,本研究针对其施药方法模式的分析偏保守,且所用模型未考虑到毒死蜱在土壤表面光解等影响因素,使得评价结果具有一定保守性.     

施用牛粪对As污染稻田水稻As吸收的影响

为探究牛粪施肥对污染稻田水稻As吸收的影响,采用盆栽培养试验研究了施加牛粪对土壤Fe和As的活性、水稻根表铁膜形成及籽粒As含量的影响。实验所用受高As矿山废水污染土壤(As:92. 3 mg/kg)施加10%～30%的牛粪,土壤溶解性有机碳含量增加8. 41～24. 5 mg/kg,土壤孔隙水pH提高0. 14～0. 59,土壤氧化还原电位降低93. 5～174 m V,与背景土(As:18. 1 mg/kg)变化趋势相同;施用牛粪还会活化土壤中的Fe和As,污染土壤Fe(II)、AO-Fe和HCl-As含量分别增加13. 5%～149%、35. 9%～90. 9%和70. 1%～181%,分别为背景土壤的0. 86～1. 66倍、1. 17～2. 15倍、4. 29～8. 91倍;施加牛粪能促进根表铁膜的形成,拔节期污染土壤和背景土壤水稻根表Fe分别是其对照的1. 56～1. 96倍和2. 09～3. 07倍,根表吸附As含量是其对照的3. 04～5. 18、3. 82～4. 08倍,根表附着Fe随牛粪的增加先增加后降低,至成熟期污染土壤水稻根表吸附Fe和As分别是背景土壤的1. 35～2. 91和8. 45～16. 6倍,根表As和Fe的物质量比为污染区(3. 49×10~(-3)～3. 55×10~(-3))背景区(4. 41×10~(-4)～6. 17×10~(-4));背景土壤施加牛粪后水稻籽粒As含量降低,最大降低36. 4%,而污染土壤水稻籽粒As含量增加,最大增加127%。牛粪对土壤As、Fe的活性及根表铁膜的形成都具有重要影响,会提高污染稻田籽粒中As的含量,含As矿山废水污染稻田应当谨慎施用牛粪。     

硫酸亚铁和硝酸铁施用对根际土壤-水稻系统中镉运移的影响

我国稻田镉（Cd）污染治理刻不容缓.氮（N）、硫（S）和铁（Fe）的生物地球化学循环,以及Fe-N和Fe-S循环耦合体系,都与土壤-水稻系统中Cd运移密切相关.以N、S和Fe对水稻生长的营养供给为切入点,研发抑制稻米Cd累积的营养型阻控技术及产品,势必能为稻田Cd污染治理提供新的解决途径.本文在前期研究成果的基础上开展根际袋-盆栽试验,分析硫酸亚铁（FeSO₄）和硝酸铁［Fe（NO₃）₃］处理条件下根际土壤中Cd活性变化与水稻体内Cd转运规律,探索糙米Cd累积的影响因素及制约机制.结果表明,FeSO₄和Fe（NO₃）₃处理都显著减小了根际土壤中有效态Cd（NH₄Ac-Cd）含量,且前者减小的幅度（55.6%）小于后者（76.0%）;FeSO₄和Fe（NO₃）₃处理都明显改变了水稻体内Cd分布特征,但前者增大了糙米Cd含量（0.6mg ·kg^-1）,而后者却减小了糙米Cd含量（0.1mg ·kg^-1）.根表铁膜对Cd的吸附或与Cd共沉淀、水稻根、茎和叶对Cd的累积量增大以及根、茎和结节对Cd的转运能力增强,是导致FeSO₄处理中糙米Cd含量增大的重要原因;Fe（NO₃）₃处理中糙米Cd含量减小,则可归结为无定形铁矿物对Cd的吸附或与Cd共沉淀、铁硫化物与Cd共沉淀、茎和结节对Cd的累积量减小以及根、叶和结节对Cd的转运能力减弱.本研究成果将为后期营养型阻控产品及施用技术研发提供科学依据,并为我国稻田Cd污染治理提供重要参考.     

施硼对水稻幼苗吸收和分泌砷的影响

通过3组水培试验研究了营养液不同供硼(B)浓度和叶面施B对水稻(Oryza sativa L.)幼苗吸收、转运和分泌砷(As)的影响.在10μmol·L-1三价砷[As(Ⅲ)]或五价砷[As(Ⅴ)]处理下,营养液B浓度没有显著影响水稻体内As(Ⅲ)、As(Ⅴ)和总As的含量、转移系数和根吸收效率.叶面施B使得水稻幼苗地上部的B含量显著增加15.8倍,使得As(Ⅴ)处理条件下的根部As含量和As根吸收效率分别显著降低20.9%和18.0%,As(Ⅲ)处理条件下的根部As含量和As根吸收效率分别降低12.6%和13.8%(P0.05),而地上部As含量降低不显著(P0.05).在As(Ⅴ)处理下,叶面施B使根部B含量显著降低达47.1%,而As(Ⅲ)处理下根部B含量无显著变化.As(Ⅴ)处理下的水稻根部B含量平均比As(Ⅲ)处理高85.3%(P0.05).叶面施B后,As(Ⅴ)处理下水稻根部中总As含量和As(Ⅴ)含量均与根部B含量呈显著正相关(P0.05).As(Ⅲ)预处理后水稻幼苗根系外泌的As总量比As(Ⅴ)预处理高105.2%.叶面施B使As(Ⅲ)预处理水稻的As外泌量增加14.0%~16.9%(P0.05),对As(Ⅴ)预处理的水稻As外泌无影响.水稻根部有45.9%~70.7%的As可以在1周内被外排到生长介质中.结果表明,营养液供B浓度为As浓度的4倍时仍不能减少水稻幼苗对As的吸收累积,而叶面施B有助于减少水稻对As的吸收.B通道不是As(Ⅲ)进入水稻根系的主要途径;As(Ⅴ)在水稻中的迁移分配机制可能与B的迁移运输有关.     

施加盐基离子调控水稻Cd的吸收与累积

盐基离子含量是土壤肥力的重要指标,也是决定土壤Cd生物有效性的重要因素.为探明盐基离子对稻田系统中Cd迁移、转运与累积的影响,本研究通过水稻盆栽试验,按照土壤中盐基离子的物质的量比施加不同浓度梯度KCl、CaCl_2、NaCl和MgCl_2到模拟制备的轻度(0.5 mg·kg~(-1))和中度(1.5 mg·kg~(-1))Cd污染土壤,分析盐基离子对土壤CaCl_2提取态Cd含量和水稻吸收累积Cd的影响.结果表明:施加盐基离子能够增加土壤阳离子交换量(CEC),在轻度和中度Cd污染土壤中,土壤CaCl_2提取态Cd含量分别下降了24.6%～56.1%和17.0%～71.1%,糙米Cd含量分别降低了9.1%～60.5%和7.2%～36.0%.在轻度和中度Cd污染土壤中,糙米Cd含量与土壤CaCl_2提取态Cd含量之间存在线性正相关关系,根、茎、叶Cd含量与Ca含量均呈线性负相关.     

1种钝化剂对3种水稻生长影响及降镉效果的研究

为了考察钝化剂对不同程度污染土壤及不同水稻品种的适应性,采用盆栽试验研究了2种程度镉污染农田土壤(轻度污染土壤和重度污染土壤)中钝化剂的修复效果以及3个品种水稻对镉的吸收。结果表明:添加钝化剂后,2种污染程度土壤的pH值在不同时期均显著提高(轻度污染土壤pH值提高了0. 18～0. 73,重度污染土壤pH值提高了0. 42～0. 71),土壤中pH值与土壤有效态Cd呈负相关性(轻度污染土壤的pH值与土壤有效态Cd相关系数为0. 77;重度污染土壤的pH值与土壤有效态Cd的相关系数为0. 91)。2种程度镉污染土壤分蘖期和成熟期的有效态Cd在施加钝化剂后明显降低(轻度污染土壤有效态Cd在分蘖期的最大降幅为30. 69%,在成熟期的最大降幅为25. 69%;重度污染土壤有效态Cd在分蘖期的最大降幅为6%,在成熟期的最大降幅为7. 5%)。糙米总Cd在施加钝化剂后也明显降低(轻度污染土壤的糙米总Cd降低幅度为59. 46%～66. 67%,重度污染土壤的糙米总Cd降低幅度为18. 71%～57. 60%)。施加钝化剂对水稻株高、叶绿素、有效穗、生物量及产量无显著性差异。此外,3个水稻品种的糙米Cd富集系数有一定的差异,2种污染程度土壤中水稻生长有差异。因此,钝化剂对3种水稻品种均具有降镉效果,且对3种水稻生长无负面影响。钝化剂对水稻生长轻度镉污染土壤的修复效果优于重度污染土壤的修复效果,施用钝化剂能使轻度污染土壤中糙米总Cd达标,不能使重度污染土壤中糙米总Cd达标;轻度污染土壤中水稻生长效果明显优于重度污染土壤中水稻生长。     

Determination of Cd,Cr, Cu,Pb and Zn from various water samples with use of FAAS techniques after the solid phase extraction on rice bran

A facile and novel method has been developed for the determination of cadmium, chromium, copper, lead, and zinc from various water samples using FAAS. In the present investigation, a syringe was loaded with sorbent (rice bran) for the separation and enrichment of cadmium, chromium, copper, lead, and zinc, prior to their analysis by flame atomic absorption spectrometry which was described to substitute the batch and column techniques. The syringe was loaded with 2.0 g of sorbent in order to retain the analyte elements. Six milliliter of sample solution (pH 8.0 ± 0.2) was drawn into the syringe in 15 s and discharged over a period of 15 s. Then, 2.0 M HCl eluent was drawn into the syringe and ejected back to desorb the analyte elements. At the optimum conditions, the percentage recoveries of Cd, Cr, Cu, Pb, and Zn was in the range of 95.5–99.4% with SD of 0.10%. The elements could be concentrated by drawing and discharging several portions of sample successively. The detailed study of various interferences made the confirmation of the method highly selective. The risk of contamination is less than that with the column technique. The method was successfully applied for the determination of Cd, Cr, Cu, Pb, and Zn in spiked and natural water samples. The results obtained are in good agreement with the reported methods at the 95% confidence level.