水分管理方式对水稻在Cd污染土壤上生长及其吸收Cd的影响

通过水稻盆栽试验,研究了Cd污染土壤上旱作、不同生育期烤田和全生育期淹水等不同水分管理方式对水稻生长及其吸收Cd的影响.结果表明,旱作栽培对水稻生长发育影响较大,水稻产量较低,与全生育期淹水栽培相比,产量下降了28.74%.全生育期淹水栽培具有一定的产量水平,但不是最高,分蘖期和灌浆期烤田比其产量提高14.58%和10.27%.在全生育期淹水栽培方式下,水稻糙米中Cd含量最低,旱作和不同生育期烤田,水稻籽粒中Cd的含量会增加,其中水稻旱作的增加最多,达166.31%,而灌浆乳熟期增加较少.研究表明,被Cd在一定程度上污染的土壤上种植水稻,采用旱作方式应慎重,以避免水稻旱作所带来的粮食品质的安全风险.     

酸雨对水稻不同生育期叶片叶绿体ATP酶的影响

酸雨对植物生长发育具有显著影响。然而,不同生长阶段植物对逆境胁迫的响应存在差异。以模拟酸雨胁迫水稻(Oryza sativa)(孕穗期、灌浆期),利用植物生理生化方法测定了水稻叶肉细胞叶绿体Mg2+-ATPase活性及其基因表达量、光合磷酸化活性、ATP含量、植株相对生长速率(RGR)和叶片净光合速率(Pn),研究酸雨胁迫下孕穗期、灌浆期水稻叶绿体ATP酶的变化及其对植物光合作用影响的机理。结果表明,p H=4.5酸雨使孕穗期水稻RGR、Pn、叶片ATP质量比和光合磷酸化活性均显著提高,灌浆期上述指标变化不明显;p H=3.5和p H=2.5酸雨使上述指标均下降,且随酸雨p H值降低,变幅增加。p H=4.5酸雨使孕穗期、灌浆期水稻ATP合酶基因表达量及Mg2+-ATPase活性升高;p H=3.5和p H=2.5的酸雨使孕穗期、灌浆期水稻ATP酶基因表达量减少,造成Mg2+-ATPase活性降低,且随酸雨p H值降低变幅增加。可以认为,酸雨通过影响ATP酶转录水平,改变Mg2+-ATPase活性、光合磷酸化活性和叶片ATP质量比,进而影响Pn,并最终影响植物生长发育。酸雨胁迫对孕穗期水稻生长发育及光合作用有低促高抑的剂量效应,而低强度酸雨对灌浆期水稻影响不明显。与灌浆期相比,孕穗期对酸雨胁迫较敏感,表明植物不同生长发育阶段对酸雨胁迫响应存在差异,此发现应成为评价酸雨影响植物的一个因素。     

磷矿粉和腐熟水稻秸秆对土壤铅污染的钝化

通过室内培养试验研究了磷矿粉和草酸活化磷矿粉与腐熟水稻秸秆配施及不同水分处理对土壤基本性质和铅形态变化的影响.结果表明,施用3种钝化材料都能提高土壤p H值、有效磷、交换性钙、阳离子交换量,其中活化磷矿粉效果最佳;与保持70%田间持水量相比,淹水处理增加p H、提高交换性钙效果更好,但有效磷较低.施用3种钝化材料能使可交换态铅减少,促进其向生物难利用态转变,活化磷矿粉对铅的钝化效果优于未活化的磷矿粉,两者最高分别可使交换态与对照相比降低40.3%和24.2%,且钝化效果与施用量呈正相关;腐熟水稻秸秆能增加土壤有机结合态铅;淹水处理可促使交换态铅向铁锰氧化物和残渣态转化.     

秸秆还田对水稻镉积累及其亚细胞分布的影响

镉(Cd)是人类一级致癌物,大米食用是以大米为主食人群摄入Cd的主要途径.秸秆还田是秸秆处理中主要方式,在Cd污染稻田被广泛应用,其对水稻Cd吸收及水稻体内Cd的分布产生的影响不可忽视.本研究选用Cd水稻土,通过盆栽和大田试验分析了不同的秸秆还田用量(0.0%、1.0%、2.5%和5.0%)对Cd的亚细胞分布以及在水稻籽粒中积累的影响.结果表明水稻根细胞中的Cd主要分布在细胞壁中,占总Cd的86%~95%,茎叶细胞的细胞壁与可溶部分中的Cd含量相当,分别占总Cd的30%~51%和35%~61%.秸秆按1%和2.5%比例还田能显著提高根中Cd含量,以及细胞壁中Cd含量及其分配比例,并降低水稻体内Cd由根向茎叶转运;但5%的秸秆还田,分蘖期根中Cd含量和细胞壁中Cd含量显著降低,Cd由根向茎叶转运系数提高,灌浆期的根中Cd含量和细胞壁中Cd含量均显著提高,转运系数没有显著变化.大田试验前茬的水稻秸秆和油菜秸秆中Cd含量均较高,分别是0.49 mg·kg~(-1)和0.67 mg·kg~(-1);油菜秸秆单独还田或与石灰一起还田均没有显著影响水稻糙米或秸秆中Cd的积累;水稻秸秆单独还田也没有显著改变水稻糙米或秸秆中Cd的积累,但与石灰一起还田时能显著降低糙米和秸秆中的Cd积累;生物炭添加能显著降低水稻体内的Cd积累,且与石灰一起添加降Cd效果更显著.因此,当用Cd污染稻田前茬所产水稻秸秆还田时,建议与石灰一起添加可达到显著降Cd的效果.该研究将为Cd污染稻田的水稻安全生产与秸秆循环利用提供理论与实践指导.     

不同种类有机肥施用对稻田CH4和N2O排放的综合影响

以麦茬稻田为对象,研究基肥施用不同有机肥对稻田CH₄和N₂O排放的综合影响.结果表明:有机肥施用对稻田CH₄和N₂O排放的季节变化模式无明显影响,但影响其排放量.与施用化肥(化肥处理)相比,施用菜饼+化肥(菜饼处理)促进CH₄和N₂O的排放,其季节排放总量分别增加了252%和22%;施用小麦秸秆+化肥(秸秆处理)和牛厩肥+化肥(牛厩肥处理)明显增加CH₄排放,增加量分别为250%和45%,同时却减少N₂O排放,分别减少18%和21%;施用猪厩肥+化肥(猪厩肥处理)降低CH₄和N₂O的排放,分别降低4%和18%.对CH4和N₂O排放的综合温室效应分析表明,菜饼和秸秆处理的全球增温潜势(GWP)约为化肥处理的2.5倍,牛厩肥和化肥处理基本持平,但施用猪厩肥可减少10%～15%.各处理的GWP从高到低依次为菜饼、秸秆、牛厩肥、化肥和猪厩肥.单位产量的GWP以秸秆处理最高,菜饼次之,牛厩肥比化肥处理略高,猪厩肥处理最低.从本生长季来看,猪厩肥的施用对于实现环境效益与生产效益的协调发展具有一定作用.     

转Bt基因克螟稻秸杆对淹水土壤细菌群落的影响

在实验室条件下通过秸杆还土试验比较了克螟稻Bt基因表达最高期秸杆和同一时期亲本稻秸杆的添加对淹水土壤可培养厌氧细菌数量和细菌群落组成的影响 .结果表明 ,与亲本对照相比 ,培养初期克螟稻秸杆的添加对淹水土壤厌氧发酵性细菌、产氢产乙酸细菌、反硝化细菌和产甲烷细菌的数量产生了显著性影响 ,但培养后期这种显著性差异基本消失 .PCR 变性梯度凝胶电泳 (DGGE)指纹图谱和主成份分析 (PCA)结果表明 ,两种秸杆处理土壤细菌群落组成在培养的第 3周和第 5周达到显著性差异 ,随着培养时间的延伸 ,两种秸杆处理土壤间细菌群落组成的差异逐渐减小 .到培养的第 1 1周 ,两种秸杆处理土壤间细菌群落组成的差异基本消失 .尽管如此 ,在培养的整个过程中 ,秸杆处理土壤中可培养厌氧性细菌数量和土壤细菌群落的组成均与纯土对照存在显著性差异 .试验结果表明 ,在实验室培养的条件下 ,没有观察到转Bt基因克螟稻秸杆对淹水土壤微生物明显的长期负面影响     

不同地区土壤中分蘖期水稻根表铁氧化物的形成及其对砷吸收的影响

通过土壤盆栽试验研究了14种不同土壤中种植水稻后,其根表铁膜形成量的情况,及其对苗期水稻吸收和转运砷的影响.结果表明,生长在不同土壤中的水稻其根表铁膜的形成量有显著的差异,铁膜形成量最大为61.97 mg/g,最小仅为1.15mg/g,分析表明土壤中非晶质态氧化铁含量的不同是其主要的影响因素之一.同时测定了根表铁膜中砷的含量,铁膜上吸附的砷浓度最大为1 376 mg/kg,最小低于检测限,其与根表铁膜形成量之间存在着显著的正相关性(r=0.85,n=14,p0.05),而与土壤溶液中有效态的砷浓度无显著的相关性;水稻植株地上部砷浓度(0.400~12.98 mg/kg)和地下部砷浓度(3.860~576.2 mg/kg)与根表铁膜的形成量之间也都存在着显著的正相关性(r=0.88,n=14,p0.05;r=0.91,n=14,p0.05),与土壤溶液中有效态的砷浓度无显著的相关性;水稻根系对砷的吸收能力(SAU,0.005~0.670 mg/g)与根表铁膜形成量之间也为显著的正相关性(r=0.91,n=14,p0.05);根表铁膜形成量与砷的转运之间无显著的相关性.结果表明,在此次试验中土壤的非晶质态氧化铁的含量是水稻根表铁膜形成的影响因素之一,根表铁膜的存在成为了根际砷的富集库,起到了促进根际砷吸收的作用,但对砷的转运没有显著的影响.     

稻壳灰对抗生素磺胺的吸附特性研究

研究了稻壳灰(rice husk ash,RHA)在改变初始投加量、振荡温度及频率、溶液pH值等不同条件下,对水溶液中磺胺的吸附特性随吸附时间的变化及吸附动力学,并对吸附磺胺前后的RHA进行了SEM和FTIR表征.结果表明,RHA对磺胺的吸附特性受RHA的投加量、振荡温度及振荡频率和溶液pH等因素的影响.在本实验范围内(0.1~2.0 g·L-1),最佳吸附温度为25℃,RHA的投加量越多,磺胺的去除效率越高,吸附达到平衡所需时间越短,且平衡吸附量越低;RHA质量浓度较高时需提高振荡频率以保证吸附效果;强酸、强碱均有利于磺胺的吸附.由吸附动力学分析可知,对于较高的RHA投加量(≥1.0g·L-1),其吸附过程符合准二级动力学模型,受控于物理化学吸附.粒子内扩散模型分析可得吸附过程受膜扩散、内扩散的共同控制,且吸附剂RHA的浓度越高,膜扩散控制作用越明显.SEM及FTIR图谱均表明RHA对磺胺产生了有效的吸附.     

稻田CO2、CH4和N2O排放及其影响因素

采用静态箱(暗箱)-气相色谱法对稻田CO2、CH4和N2O排放进行田间原位测量.植株参与的稻田CO2排放季节变化与温度的季节变化一致,气温(土温)是主要驱动因子;而土壤水分状况是稻田CH4、N2O排放和无植株参与的稻田CO2排放季节变化的主要驱动因子.稻田非淹水期N2O和CO2排放与土温、气温呈极显著指数正相关(p＜0.001),两气体之间亦呈极显著线性正相关关系(p＜0.001).水稻植株自养呼吸和土壤呼吸的温度系数(Q10)分别为2.17和1.68.稻田CO2排放与水层深度呈弱的负相关关系(p＜0.05).无植株参与的稻田CO2、CH4和N2O季节平均排放速率分别为198.35±34.00mg/(m2·h),0.63±0.29mg/(m2·h)和169.57±75.30μg/(m2·h),而在植株参与下3者季节平均排放速率分别为1133.51±51.16 mg/(m2·h),1.39±0.20mg/(m2·h)和231.48±35.09μg/(m2·h).碳收支模拟计算结果表明,稻田生态系统表现为对大气中碳的净吸收.     

川东某水泥厂周围水稻金属元素含量分析研究

对川东北某水泥厂周围农田的大米进行检测,分析其铁、钙、镁、锌、铜、镉、铅的含量是否符合标准,进而判断该地区的大米是否受水泥粉尘影响.收集某水泥厂周围1.5公里内的大米作为实验组,收集本地区非水泥粉尘污染区的大米作对照组,用火焰原子吸收光谱法测定铁、钙、锓、锌、铜5种元素含量和石墨炉原子吸收光谱法测定镉、铅两种元素含量.将所得结果与《粮食卫生标准》进行对比,分析两类地区的大米中该元素的差异.对比《粮食卫生标准》,实验组和对照组都存在铅含量超标的情况,其余元素均符合国家标准.而实验组与对照组之间的差异无统计学意义(P＞0.05).水泥粉尘对大米中金属元素没有明显影响.