水稻品种和砷污染对土壤溶解性有机碳氮的影响

选取有机质含量和pH不同的2种水稻土(黄泥田和红泥田),通过盆栽实验研究砷(As)污染条件下,种植9个水稻品种对土壤溶解性有机碳(DOC)和溶解性有机氮(DON)含量的影响,分析水稻品种、As污染和土壤类型的相对影响与交互作用.结果表明,水稻品种显著影响了土壤DOC和DON的变化,在水稻收获后,DOC平均含量的大小顺序为杂交稻(41.09±0.92 mg kg-1)＞籼稻(38.10±1.53 mg kg-1)＞粳稻(37.74± 1.37 mg kg-1);DON平均含量的大小顺序为粳稻(2.94± 0.40 mg kg-1)＞杂交稻(2.61±0.42 mg kg-1)＞籼稻(1.45± 0.17 mg kg-1).As污染降低了土壤DOC和DON的含量,但不同品种水稻的响应不同.与对照相比,As污染条件下,黄泥田和红泥田中DOC平均含量分别下降了14.4％和11.1％,DON平均含量分别下降了65.0％和44.7％;DOC在种植杂交稻后降幅最小,而DON在种植籼稻后降幅最小.在两种水稻土中,黄泥田的DOC和DON平均含量高于红泥田,在没有As污染条件下,分别高22.4％和45.8％,这与黄泥田有机质含量和pH高有关.水稻品种、As污染和土壤类型对DOC和DON变化的影响不同,3个因子对DOC变化的相对贡献率分别为7.7％、15.5％和27.6％,对DON变化的相对贡献率分别为14.7％、24.2％和2.0％.     

不同品种对水稻铅汞耐性和富集能力的影响

选取2种类型水稻土(黄泥土和红泥土)和9个水稻品种,通过温室盆栽试验,研究Pb(250 mg/kg)、Hg(0.6 mg/kg)污染条件下,水稻品种对水稻Pb、Hg耐性和富集能力的影响。结果表明,Pb污染处理显著降低了水稻产量,在红泥土和黄泥土中,水稻产量的降低幅度分别为3.6%~29.8%和2.3%~16.9%;Hg污染处理下,水稻产量略有下降,但差异不显著。不同品种水稻对Pb、Hg污染的耐性和富集能力差异显著。在Pb污染处理下,宁粳1号产量降幅较小,耐性较高;天协6号产量降幅较大,耐性较低;在Hg污染处理下,宁粳1号耐性较高,浙1500耐性较低。在2种类型水稻土中,特三矮2号稻米Pb的富集系数较高,对Pb污染较敏感;浙1500稻米Hg的富集系数较高,对Hg污染较敏感;宁粳1号稻米Pb、Hg的富集系数均较低,对Pb、Hg污染均不敏感。水稻品种、土壤类型和污染类型对水稻Pb、Hg耐性的影响不同,3个因子的相对贡献率分别为36.5%、18.3%和27.1%。     

外源镉和温度变化对不同品种水稻抽穗期光合特性的影响

探讨外源镉（Cd）和温度变化对水稻抽穗期光合特性的影响,为水稻生长过程中应对稻田土壤重金属污染和气候变暖的复合作用提供理论依据。通过添加外源Cd （0和2 mg/kg土）和模拟温度（白天/夜晚分别为30℃/25℃（CK）、33℃/28℃（T1）、36℃/31℃（T2））,研究外源Cd和温度变化对不同品种水稻（武运粳30号和新两优6号）抽穗期光合参数、荧光参数及其生物量的影响。结果表明,单一Cd处理显著降低了新两优6号的SPAD值,而单一增温处理则显著降低了武运粳30号的SPAD值（P<0.05）。虽然外源Cd和温度的复合作用未显著影响武运粳30号和新两优6号的净光合速率（P_n）,但Cd处理显著降低了两品种的P_n,而增温处理则显著影响了新两优6号的P_n;大部分Cd和温度处理下,新两优6号的SPAD值和P_n大于武运粳30号。Cd处理和增温处理均影响了水稻叶绿素诱导动力学曲线的形状,O、K、J和I点的荧光因处理的不同而具有一定差异。Cd处理和增温处理对水稻F_v/F_m和比活度参数的影响与水稻品种有关,Cd处理未显著影响运粳30号和新两优6号的F_v/F_m值,而增温处理则显著减少了武运粳30号的F_v/F_m值;新两优6号的比活度参数ABS/RC、DIo/RC、TRo/RC、ET0/RC在Cd处理下显著降低,而武运粳30号的比活度参数在增温处理下则显著增加（P<0.05）。Cd处理显著降低了新两优6号的茎叶生物量,而增温处理则显著降低了武运粳30号茎叶生物量,然而两者的复合作用对水稻茎叶和根生物量的影响因品种不用而具有差异,新两优6号的茎叶和根干物质量在大部分处理下大于武运粳30号。综上可知,Cd和增温处理通过影响水稻的光合参数和荧光参数,从而影响水稻的生物量,但影响程度因品种不同而具有差异,其中,武运粳30号对Cd具有较强的抗性而新两优6号对增温有较强的抗性。因此,在实际的田间管理中,应选择合适的水稻品种,以应对土壤Cd污染和温度升高对水稻生长的影响。     

不同类型钙化合物对污染土壤水稻吸收累积Cd Pb的影响及机理

以潮泥田和红黄泥为供试土壤,利用盆栽试验研究了施用不同类型钙化合物（CaO、CaCO3、CaSO4）对水稻吸收累积Cd、Pb的影响及机理。结果表明,潮泥田施用CaO和CaCO3后,土壤pH值明显升高。当CaO施用量达到0.36gCa·kg-1时土壤有效态Cd含量显著降低,水稻糙米Cd含量也随之显著下降,降幅达26.3%;施用CaCO（30.24gCa·kg-1）和CaSO（40.24gCa·kg-1）后水稻糙米Cd含量降幅分别为23.7%（P〈0.05）和18.4%（P〈0.05）。红黄泥施用CaO、CaCO3和CaSO4后,土壤pH值变化趋势与潮泥田相同。当CaO施用量达到0.24gCa·kg-1时土壤有效态Cd含量显著降低,但水稻糙米Cd含量反而上升,当CaO施用量达到0.36gCa·kg-1时,与对照相比水稻糙米Cd含量增加34.5%（P〈0.05）;当CaO施用量增至0.48gCa·kg-1时土壤有效态Pb含量明显增加,水稻糙米Pb含量也随之显著增加,增幅达41.7%。在等钙（0.24gCa·kg-1）条件下,潮泥田及红黄泥施用CaO、CaCO3和CaSO4后因pH变幅较小导致水稻糙米Cd、Pb含量无明显差异。综合分析认为,利用钙化合物控制污染土壤上水稻对cd、Pb的吸收累积时,需要根据土壤Cd、Pb含量和pH综合考虑合理的钙化合物类型和用量。     

不同类型水稻镉富集与转运能力的差异分析

选取84个水稻品种在镉（Cd）中轻度污染农田上进行原位小区试验,通过统计分析水稻Cd富集系数及转运系数,探索具有相似产量与Cd富集能力的水稻品种各器官Cd的富集及Cd在土壤-水稻系统中转移特征,比较不同类型水稻Cd富集与转运的差异。结果表明：水稻糙米Cd富集系数范围为0.10~0.78,小区产量范围为8.20~11.50 kg（以小区面积3.5 m×3.5 m计）,不同水稻品种产量与糙米Cd富集能力不存在显著相关性。以产量和糙米Cd富集系数为指标将所有水稻品种进行聚类分为高产高Cd（组1）、低产高Cd（组2）、高产低Cd（组3）和低产低Cd（组4）四组。水稻各器官Cd富集规律均为根系>茎>叶>糙米,Cd由根系向上传递过程中,含量越来越低。不同产量和富集能力的水稻类型的差异,主要在于茎和叶的富集与转移。高产或高Cd品种有较强的将Cd从根转运到茎和从茎、叶转运到米的能力。低Cd水稻无论产量高低,对各器官的Cd转运能力无显著影响。筛选、培育适合在中轻度污染区种植的高产低Cd水稻品种是可行的。在种植过程中控制茎的吸收与转运将对保障粮食安全生产具有重要意义。     

基于物种敏感性分布的江苏省典型水稻土Cd安全阈值研究

研究不同水稻品种富集镉(Cd)的敏感性差异和江苏典型水稻土Cd的安全阈值,可为水稻安全生产和产地安全性评价提供理论依据。选择江苏省主栽的12个水稻品种和2种代表性水稻土(酸性的兴化勤泥土和中性的常熟乌栅土),通过温室盆栽试验,分别添加不同浓度的外源Cd,研究不同水稻品种对Cd的敏感性差异,并利用物种敏感性分布法(speciessensitivitydistribution,SSD)推导2种土壤Cd的安全阈值。结果表明:不同水稻品种糙米Cd含量存在显著的种间差异,最高含量和最低含量相差3～6倍,并表现为籼型杂交稻显著高于粳型常规稻和粳型杂交稻。利用BurrⅢ型分布函数拟合12个水稻品种富集Cd的SSD曲线,通过国家食品安全标准反推出勤泥土和乌栅土上保护95%的水稻品种糙米不超标的HC5值即安全阈值,其中全量Cd分别为0.78 mg/kg和1.17 mg/kg,CaCl2提取态Cd分别为0.13 mg/kg和0.14mg/kg,EDTA提取态Cd分别为0.46 mg/kg和0.64 mg/kg。2种土壤上基于全量Cd的安全阈值均高出我国《土壤环境质量标准》(GB15618—1995)中二级标准的限值(0.30mg/kg、pH≤7.5)。     

城市郊区水稻土重金属污染状况调查与评价——以湘潭市郊响水乡为例

城市郊区农田重金属污染已成为人们关注的焦点,本研究对湘潭市郊响水乡稻田重金属污染现状进行调查,结果表明：该乡稻田土壤重金属污染面积占水田总面积的68．84％,稻田Cd的空间分布与距工厂或湘江的距离关系密切;在黄泥田中,重金属分布具有表聚性特征,主要以难溶性形态存在;水稻对重金属有一定富集作用,稻草富集重金属的能力大于稻米,一般稻草对重金属Cd、Hg、As、Pb的富集系数是稻米的1．8倍以上,土壤Cd污染导致水稻产量和品质下降。总之,响水乡稻田土壤重金属污染较为严重,其中Cd污染较为严重,Hg污染较轻,且存在Cd、As复合污染。     

水稻土镉污染与水稻镉含量相关性研究

采用盆栽试验的方法,考察了水稻土中重金属镉（Cd）的浓度对水稻生长及Cd富集的影响以及Cd在水稻植株的分布情况,并进一步研究了糙米（可食部位）对Cd的富集量与土壤中Cd总量的关系。结果表明,在各个浓度Cd胁迫下,根、茎叶、稻壳、糙米相比,2个品种水稻都是根累积的Cd含量要高于茎叶和稻壳、糙米,即根〉茎叶〉稻壳〉糙米;在水稻的茎叶细胞中,Cd主要分布在细胞壁,细胞可溶性成分,细胞器Cd的分布量较少,即细胞壁〉可溶性部分〉细胞器及膜部分;随Cd浓度增加,茎叶中的Cd积累量极显著增加,各细胞组分中的Cd含量均显著增加;根据国标GB 2762—2005对大米中Cd的限量标准（≤0.2 mg.kg^-1）,水稻土土壤总Cd临界值分别为2.0 mg.kg^-（1博优225）、3.1 mg.kg^-（1矮糯）。因此,在污染土壤上宜选种食用部位重金属积累低的水稻品种,以减少人类吸收重金属的风险。     

水稻籽粒硒含量的基因型差异及其与产量性状的相关性分析

利用常规籼粳类型品种,在龙游和衢江2个试验点进行籽粒硒含量的基因型差异及其与产量性状的相关性分析。结果表明,籽粒硒含量在2个试验点呈显著差异,土壤硒含量高的龙游试验点的水稻籽粒硒含量较高,其水稻颖壳和糙米硒含量平均值分别是衢江点的1.22倍和1.16倍。籼稻和粳稻之间的颖壳硒含量具显著差异,但糙米硒含量在籼稻和粳稻品种...     

东北地区不同水稻品种对Cd的累积特性研究

采用土培盆栽试验方法,以东北地区大面积种植的32个水稻品种为试验材料,在土壤中未添加和添加Cd（5mg.kg-1Cd）的条件下,研究水稻生长、籽粒产量和Cd在水稻植株不同部位的分配规律。结果表明,土壤中添加Cd后,多数水稻籽粒产量和植株总生物量下降,只有少数品种籽粒产量和生物量有所上升。Cd在水稻植株中的含量遵循根系〉茎叶〉颖壳〉籽粒的规律,但从分配比例来看,土壤中未添加Cd时根系中Cd的分配比例较高,添加Cd后茎叶中Cd的分配比例明显增加。从稻米产量和质量安全角度综合考虑,认为越路早生（3号）品种为农业生产中较理想的种植品种,沈农265（1号）、农林315（30号）、屉锦（31号）、沈稻12（32号）品种可以在中轻度污染的农田土壤条件下种植,而千重浪-1（8号）、辽盐2（14号）、辽盐283（17号）、辽恢190（19号）以及吉03-2843（27号）品种尽量避免在污染土壤上种植。研究结果对东北地区镉污染稻田选择水稻品种,保障稻米安全具有重要意义。     

Nitrogen Use Efficiency of Rice Under Cadmium Contamination:Influence of Rice Cultivar Versus Soil Type

There is a need for rice cultivars with high yields and nitrogen (N) use efficiency (NUE), but with low cadmium (Cd) accumulation in Cd-contaminated paddy soils. To determine the relative effects of rice genotype, soil type, and Cd addition on rice grain yield and NUE, a pot experiment consisting of nine rice cultivars was conducted in two types of paddy soils, red soil (RS) and yellow soil (YS), without or with Cd spiked at 0.6 mg kg^-1. The N supply was from both soil organic N pools and N fertilizers; thus, NUE was defined as the grain yield per unit of total crop-available N in the soil. Cd addition decreased grain yield and NUE in most rice cultivars, which was mainly related to reduced N uptake efficiency (NpUE, defined as the percentage of N taken up by the crop per unit of soil available N). However, Cd addition enhanced N assimilation efficiency (NtUE, defined as the grain yield per unit of N taken up by the crop) by 21.9% on average in all rice cultivars. The NpUE was mainly affected by soil type, whereas NtUE was affected by rice cultivar. Hybrid cultivars had higher NUEs than the japonica and indica cultivars because of their greater biomass and higher tolerance to Cd contamination. Reduction of NUE after Cd addition was stronger in RS than in YS, which was related to the lower absorption capacity for Cd in RS. Canonical correspondence analysis-based variation partitioning showed that cultivar type had the largest effect (34.4%) on NUE, followed by Cd addition (15.2%) and soil type (10.0%).     

赤泥对Cd污染稻田水稻生长及吸收累积Cd的影响

采用田间小区试验,研究了不同赤泥施用量对酸性Cd污染稻田（潮泥田）水稻生长及吸收累积Cd的影响。结果表明,赤泥施用量为4 948 kg·hm-2时水稻产量达到最高,其主要作用是促进了水稻有效穗的形成。同时施用赤泥能显著提高土壤pH,降低土壤有效态Cd含量和减少水稻Cd累积。与不施赤泥的对照相比,施用赤泥3 000 kg·hm-2的处理水稻增产12.4%（P〈0.05）,水稻根Cd降低22.0%（P〈0.05）,糙米Cd（0.14 mg·kg-1）降低40.8%（P〈0.01）,并达到国家粮食卫生标准（GB2715—2005）;当赤泥施用量增至9 000 kg·hm-2时,土壤pH提高12.0%（P〈0.01）,有效态Cd含量降低24.9%（P〈0.05）,水稻根系、茎叶和糙米Cd分别降低55.7%（P〈0.01）、54.5%（P〈0.01）和69.9%（P〈0.01）。表明利用赤泥修复中轻度酸性Cd污染土壤是可行的,并能起到改良土壤和促进水稻增产的效果。试验所用赤泥重金属含量很低,不会造成二次污染。但将赤泥大面积应用于酸性Cd污染稻田还需要系统研究应用参数,并采取农机配套和激励机制来鼓励农民自发行动的积极性。     

低镉累积水稻品种的筛选方法研究——品种与类型

选择6种水稻（Ooza sativa L．）（2种常规稻,2种两系杂交稻,2种三系杂交稻,其中均有1种为超级稻）以及上坝镉污染水稻土为材料,采用全生育期淹水和水稻抽穗后排水处理进行盆栽试验,研究了低Cd水稻品种按品种和类型筛选的可行性。结果表明,水稻品种间存在显著差异。水稻对Cd的吸收及籽粒积累依水分管理和品种而变化,水分管理影响远远高于基因型影响。在两种水分管理中,水稻品种间精米Cd含量的排名顺序基本一致,从而表明在低污染水平土壤上,水稻对Cd的累积品种间存在一定的稳定性。而水稻类型间Cd含量没有显著差异,因此按照水稻类型来筛选是不可行的,应针对品种来筛选并对筛选出来的稳定的品种进行重点研究。抽穗后排水处理的水稻对Cd的吸收与籽粒积累十分强烈,就地消费人群的籽粒Cd暴露风险水平达到数倍于临界摄入剂量水平。因此,在Cd污染土壤中栽培必须考虑水分管理对水稻吸收Cd的影响与籽粒Cd的暴露风险。     

Practical phytoextraction in cadmium-polluted paddy fields using a high cadmium accumulating rice plant cultured by early drainage of irrigation water

Some indica rice varieties are potential phytoextractors for paddy fields polluted with Cd because of their high biomass and because they can accumulate Cd to moderate levels in their shoots. To establish a practical phytoextraction system, phytoextraction using two indica rice cultivars (MORETSU and IR-8) was carried out in a paddy field polluted with moderate Cd levels (2.91 and 2.52 mg kg⁻¹, respectively). The Cd concentration and Cd uptake of MORETSU increased when irrigation water was drained at the maximum tillering stage, and the paddy soil was under oxidative conditions until harvesting. The Cd uptake of MORETSU and IR-8 increased and reached 516 and 657 g ha⁻¹, respectively, at the beginning of October. After phytoextraction using these high Cd accumulating rice varieties for 2 years, the Cd concentration in the paddy field decreased by 18% compared with the initial Cd concentration. The Cd concentration in the rice grains of a japonica ordinary rice variety (HINOHIKARI) subsequently grown on the field after the phytoextraction was lower than the concentration in rice grown on a non-phytoextracted field. These results suggest that phytoextraction using high Cd accumulating rice varieties with early drainage of irrigation water is a practical remediation system for moderate Cd polluted paddy fields in southwest Japan.     

宜兴地区水稻土PbCdCuZn污染及垂直分布特性研究

通过测定宜兴地区34个采样点水稻糙米和不同土层（0～20、20～40、40～60和60～80cm）中Pb、Cd、Cu和Zn含量,利用单项污染指数法和内梅罗污染指数法对土壤表层和糙米重金属含量进行评价,同时分析4种重金属在土壤剖面中的分布规律以及在糙米中的富集特性。结果表明,水稻土表层Ph、Cd、Cu和Zn的平均含量都处于未污染水平,综合评价结果属于清洁（安全）等级;糙米Ph、Cd、Cu和Zn的平均含量也都处在未污染水平,综合评价结果也属清洁（安全）等级。水稻土Ph和Cd的剖面分布属于表层富集型,表层主要受人类活动的影响,而下层跟母质有关;Cu和Zn的剖面分布同属均匀分布型,表层含量略高与人为因素有关,20～40cm和40～60cm含量略低,可能是因为水稻的吸收作用,60—80cm含量比上层都稍高,主要是受成土母质的影响。糙米中4种元素的富集能力存在极显著差异,其大小顺序为Zn（0.282）〉Cd（0．234）〉Cu（0．198）〉Pb（0．014）;糙米Pb、Cd、Cu和Zn的含量与土壤表层相应元素的全量具有极显著的正相关关系,相关系数分别达到0．905、0．925、0．939和0．957;糙米中Cd与Cd／Zn比具有极显著的正相关关系（0．837）,糙米Cd／Zn比为0．002,远低于临界值0．015。     

水分调控和钝化剂处理对水稻土镉的钝化效应及其机理

采用盆栽试验,研究了水分管理和钝化剂处理对红壤性水稻土重金属镉的钝化效应及其作用机理。结果表明,在土壤镉含量为0．75mg·kg。下,添加海泡石复配磷肥可以显著提高土壤pH值,长期淹水、常规管理水分条件下,土壤交换态cd分别降低了20．4％和15．7％,碳酸盐结合态cd分别下降了15．5％和14．1％,糙米cd分别降低了52．3％和46．O％。未添加钝化剂条件下,长期淹水处理的根表Fe（Ⅱ）含量比常规处理增加了1．2倍,根表cd含量则是常规处理的82．6％。土壤经钝化处理后,长期淹水和常规管理水分条件下,根表Fe（Ⅱ）分别增加了40．1％和70．0％,而根表cd分别降低了35．3％和42．4％。糙米cd含量与根表Fe（Ⅱ）含量呈显著负相关,与根表cd含量呈显著正相关。土壤Fe“和cd“对水稻根表吸附点位的竞争以及土壤镉较低的生物有效性是钝化处理组糙米镉含量下降的主要原因。     

植物根际促生菌（PGPR）对缓解水稻受土壤锌胁迫的作用

为解决农田重金属污染的严重环境问题,提出利用植物根际促生菌（Plant growth-promoting rhizobacteria,PGPR）来缓解农作物受重金属胁迫的科学设想。研究从大宝山污染土壤中筛选出的Pb2＋、Cd2＋、Cu2＋、Zn2＋耐性菌株,经鉴定为芽孢杆菌属（Bacillussp.DBM）,菌株DBM具有产吲哚乙酸（IAA）和ACC脱氨酶能力,但无产铁载体能力。盆栽试验结果表明,菌株DBM在水稻受重金属Zn（600mg.kg-1）胁迫时能有效保护并促进水稻的生长,使其地上部和地下部干重比不加菌处理对照分别提高97.8%和77.2%。另外,菌株DBM可以增加土壤中Zn的有效态含量,但不能增强水稻对土壤Zn的吸收能力。相反,在Zn600处理下,水稻地上部和地下部Zn浓度分别比不加菌处理对照减少15.1%和19.9%。但由于促生效果也极为显著,其地上部和地下部Zn总量仍分别比不加菌处理对照增加74.2%和48.6%。