Variable impact of rice (Oryza sativa) on soil metal reduction and availability of pore water Fe2+ and Mn2+ throughout the growth period

Flooding of wetland or agricultural soils can result in substantial alteration of the pore water trace metal profiles and potentially also influence the bioavailability of other trace elements adsorbed to the insoluble oxides. Experimental microcosms were used to quantify the impact of rice (Oryza sativa) plants across an entire growing cycle on the concentrations of Mn²⁺ and Fe²⁺ in two soil types (red sodosol and grey vertosol). Two water management treatments were included: a standard flooded treatment and a saturated treatment (?3?kPa). Soil pore water profiles were established from samples collected at four sampling depths (2.5, 7.5, 15 and 25?cm) on 50 occasions. Fe²⁺ and Mn²⁺ concentrations were higher in flooded soil than in saturated soil and greatest at a depth of 7.5?cm. The presence of rice plants increased Mn²⁺ concentrations in flooded soils, but tended to decrease Mn²⁺ concentrations in saturated soils. The influence of rice plants on Fe²⁺ concentrations was greatest at a depth of 7.5?cm. Changes in soil pore water Fe²⁺ and Mn²⁺ concentrations due to the presence of rice plants were correlated with flowering and reproduction.     

多壁碳纳米管对水稻幼苗的植物毒性研究

考察了浓度为10、50和100 mg·L~(-1)的多壁碳纳米管(MWCNTs)的植物毒性,通过测量水稻生长指数、根系氧化应激反应、细胞膜损伤和生理功能的变化,探索了其具体的毒性机制。将水稻幼苗暴露于不同浓度的MWCNTs悬浮液中培养10 d后,高浓度处理组(100 mg·L~(-1))中水稻幼苗地上部分和根系鲜重分别降低至对照组的87.6%±1.1%和69.2%±7.8%。对根系深入研究发现氧化应激反应和细胞膜的损伤主要出现在高浓度处理组,此时过氧化氢酶(CAT)活性由对照组的(8.8±1.6)U·mg-1prot(protein,蛋白质)增加至(16.3±2.8)U·mg-1prot,丙二醛(MDA)含量由对照组的(8.0±0.3)μmol·g-1FW(fresh weight,鲜重)增加至(15.1±1.4)μmol·g-1FW。然而,水稻根系的生化酶活性在低浓度(10 mg·L~(-1))时就开始明显降低。通过透射电镜(TEM)观察发现,MWCNTs颗粒分布在水稻幼苗根系细胞内,从而证实了MWCNTs能被植物细胞吸收。     

前郭灌区水稻籽粒重金属含量特征及风险评价

于2008年秋季,在第二松花江(二松)下游的前郭灌区内,采集具有不同灌溉史水田的水稻籽粒样品23个,测定稻米和稻壳中Hg、Cd、Cu、Zn、Ni和Cr的含量,讨论了重金属累积特征,并分别采用单项污染指数法和内梅罗综合污染指数法对稻米重金属含量水平进行了风险评价.结果表明,灌溉史越长的水田稻米中Hg含量越高,而稻米中Cd、Cu、Zn、Ni和Cr的含量与水田灌溉史的关系不明显.稻米与稻壳中重金属含量顺序基本一致.Zn在稻米中的含量高于稻壳,其余重金属在稻壳中的含量高于稻米.单项污染指数法评价结果显示仅有1例稻米样品Ni含量超过国家标准含量限值.稻米样品重金属内梅罗综合污染指数为0.33~0.91,平均值为0.51,总体处于安全级水平.通过对稻米重金属的研究发现,长期提取二松江水灌溉导致水田稻米中Hg出现累积,但其累积水平很低,未构成生态风险.以二松为主要水源的哈达山水库建成后,通过灌溉对当地粮食安全造成的影响也较低.     

基于冠层多维光谱的水稻镉污染胁迫诊断模型研究

鉴于镉对水稻各种生理特征参数的影响具有复杂隐蔽性,导致冠层光谱特征变化微小,需要采用一些方法增强和提取隐含在光谱中的污染弱信息.在水稻冠层高光谱数据和各种实测生化参数的支持下,利用主成分分析、独立分量分析和分形分析技术从高光谱遥感数据中提取镉污染弱信息,获取水稻镉污染敏感光谱因子,包括第一主成分F1、独立分量ICA1和光谱分维D.利用3个敏感因子分别构建水稻镉污染一维诊断模型,获得较好的诊断效果.进一步将3个光谱因子进行组合构建二维诊断模型和三维诊断模型,使污染胁迫诊断结果更稳定直观.     

镉对不同生态型水稻的毒性及其在水稻体内迁移转运

采用溶液培养方法研究镉(Cd)对两种不同生态型水稻的毒性影响以及Cd在水稻体内的转运.结果表明,粳稻品种杨辐粳7号比籼稻品种K优818对Cd毒害反应更敏感.两种生态型水稻品种的根系对Cd的吸收积累差异比较大,在10 μmol·L-1 Cd浓度下生长3～14 d,杨辐粳7号根系中Cd浓度比K优818高44.5％ ～ 99...     

水稻中氟虫双酰胺及其代谢产物的超高效液相色谱残留分析方法

采用超高效液相色谱法分析了氟虫双酰胺及其代谢产物在田水、土壤、稻秆、糙米和稻壳中的残留.水样以乙酸乙酯为萃取溶剂,液-液分配净化;土壤样品以丙酮为提取剂,液-液分配净化;水稻样品经乙腈提取,NH2-Carb柱净化.对水稻和环境中的氟虫双酰胺及其代谢产物进行不同水平的添加回收率实验,方法的回收率在78.2%—104.8%之间,相对标准偏差为1.1%—4.4%.氟虫双酰胺及其代谢产物的最小检出量在0.004—0.02 ng,其在稻田水中的最低检测浓度为0.0008—0.0009 mg.L-1,在土壤、稻秆、糙米、稻壳中的最低检测浓度为0.001—0.003 mg.kg-1.     

汞污染粮食诱导大鼠海马c-FOS蛋白表达

为了探讨我国典型汞污染地区汞污染生物效应 ,并尝试应用即刻早期基因c-fos表达变化早期预报典型汞污染地区汞神经毒性的可行性 ,本文应用免疫组织化学方法研究了实验粮食饲喂后 ,大鼠海马c-FOS蛋白表达变化 .结果表明污染粮食显著诱导大鼠海马c-FOS蛋白表达 ;在饲喂过程中硒与汞有拮抗效应 .初步推断 ,即刻早期基因c-fos表达变化可以作为汞污染地区汞神经毒性检测和评价效应指标 .     

稻麦作物净初级生产力模型研究:模型检验与情景预测

利用我国若干代表性区域98组稻麦作物生产力的试验数据,对所建立的稻麦作物净初级生产力模型进行了检验.结果表明,该模型能根据常规的气象和土壤资料、化肥施用量等数据资料较好地模拟我国主要区域稻麦作物的净初级生产力.模拟值(y)与观测值(x)的线性关系为:y=1.05p-16.8(r²=0.771,p<0.001,n=98).对南京地区的情景预测结果表明:大气CO₂浓度升高促进稻麦作物的固碳能力;气温升高会降低水稻和小麦的碳固定,但对小麦的影响要小于水稻;在当前情景及未来情景(CO₂浓度为540μmol·mol^-1,温度增加1～4℃)下,氮肥施用对小麦碳固定的促进作用大于水稻,氮肥施用量高于150 kg·hm^-2时对2种作物的碳固定没有显著的促进作用,甚至降低水稻的净初级生产力.     

改性稻草吸附铜离子的热力学研究

研究表明稻草改性后吸附铜离子的能力得到很大提高。在4种温度下（15、27、37、50℃）,改性稻草吸附铜离子的最大吸附量分别为1．10、1．24、1．34、1．50mmol／g。不同温度下,吸附自由能△G大大小于零,吸附过程具有强烈的自发趋势。吸附焙△H和吸附熵△S都大于零,吸附过程是熵增加推动的。     

常熟市高风险区水稻籽粒重金属污染特征及评价

为研究长江三角洲经济高速发展区域粮食安全问题,于2005年采集了常熟市10个城镇高风险区农田的155个水稻籽粒样品,分析了稻米和稻壳中Cd?Cr?Cu?Pb?Zn?Ni?Hg和As的含量,并分别评价了样品的污染程度及其安全水平.结果表明,在10个城镇稻米与稻壳样品中,重金属含量顺序基本一致,部分重金属分布特征存在差异.以单因子污染指数法评价,稻米中Pb?Hg?Ni和Cd超标,其中Pb最为严重,超标率达29.7%;其次为Hg,超标率为20.6%.稻壳中As和Pb超标,超标率分别为3.2%和1.3%.稻米样品综合污染指数为0.30~3.50,污染稻米占28.4%,以新港镇稻米重金属综合污染指数平均值1.42为最高,已达轻度污染,其他城镇都没有达到污染水平;稻壳样品综合污染指数范围为0.15~2.46,污染稻壳占3.2%,所有城镇中稻壳综合污染指数均值都为安全级.稻米中重金属对人体暴露风险评价结果表明,该区稻米中Cu和Zn存在潜在食物安全风险,而Pb也有部分城镇出现潜在风险.