水稻土镉形态分布特征及其生物效应研究

作物籽粒中镉来源于土壤,土壤中镉形态的含量与作物吸收量密切相关。本文旨在找出作物籽粒中镉与土壤镉形态之间的相关性,探究小麦/水稻籽粒中镉的来源,为阻断镉吸收提供理论依据。采用调查采样方法,对成都平原镉污染区冲积性水稻土耕作层土壤镉形态及对应的作物秸秆和籽粒镉含量进行了测试分析,研究镉超标水稻土不同形态镉的分布特征及其生物效应。结果表明:水稻土不同形态镉的平均含量高低排序为:铁锰氧化物结合态残留态水溶交换态有机质结合态碳酸盐结合态,各形态分布极不均衡,生物可利用形态所占比例较大。铁锰氧化物结合态镉与土壤pH值呈极显著正相关(r=0.712**,P0.01)。小麦、水稻籽粒与秸秆中镉含量均呈极显著正相关,相关系数分别为0.854**(P0.01)和0.872**(P0.01)。小麦秸秆和籽粒中镉含量与土壤中水溶交换态镉呈极显著正相关(r=0.677**和0.867**,P0.01),与其他形态相关性不显著;水稻籽粒中镉含量仅与土壤中水溶态镉含量呈显著正相关(r=0.573*,P0.05),与其他形态相关性不显著。镉污染区水稻土种植水稻和小麦农产品的镉含量超标风险较大。     

不同外源镉对水稻生长和富集镉的影响研究

为了探究不同来源镉对水稻富集镉的影响,通过盆栽种植水稻实验,以外源添加镉方式分别模拟土壤镉污染源、灌溉水镉污染源和大气降水镉污染源,对水稻的生长及其镉的含量和分布特征进行分析。结果表明:与对照相比,三种不同污染源中镉的含量对水稻株高以及稻谷的重量无显著影响(P0.05)。水稻植株各部位的镉含量随着污染源中镉浓度的升高而显著增加(P0.05),其中土壤污染和灌溉水污染处理下水稻植株中镉含量分布为根茎叶谷壳糙米,叶面污染为叶根茎谷壳糙米。无论是在同一污染源不同镉浓度还是不同单一污染源下,糙米中镉的含量与叶面中镉的含量呈显著线性关系(P0.05)。三种污染源对糙米富集镉的贡献顺序为叶面污染源灌溉水污染源土壤污染源。     

不同种植年限粉葛对农田土壤镉的富集特征

为揭示不同种植年限粉葛对土壤重金属镉的富集特征,以江西新余中度镉污染农田种植的一年生、两年生粉葛为研究对象,分析不同种植年限间粉葛（Pueraria thomsonii Benth）块根（葛粉和葛渣）、葛头、主藤、侧枝和叶片中重金属镉的含量及其富集情况。结果表明,除叶片外,两年生粉葛各部位镉含量显著高于一年生的;粉葛不同部位镉含量大小排序为侧枝>主藤>葛头>叶片>葛渣>块根>葛粉;粉葛对土壤镉富集系数均>1,说明粉葛对土壤中镉的吸收能力较强。除一年生粉葛葛粉外,一年生粉葛块根和两年生粉葛块根、葛粉中镉含量均超过国家食品安全限量标准。相关分析表明,粉葛各部位镉含量与土壤总镉和有效态镉含量呈显著正相关,粉葛各部分中镉含量随种植年限具有明显的累积效应。因此,在中度镉污染农田宜选择种植一年生粉葛,且食用方式以葛粉最佳,以达到生态和经济效益双赢。     

贵州北部菜地土壤镉含量与蔬菜镉污染的关系

以贵州省遵义县为研究区域,采用污染指数法对菜地土壤镉污染状况进行分析和评价,对不同种类蔬菜中镉的富集系数进行层级聚类分析。结果表明,土壤平均镉含量0.356 mg/kg,超标率达72.6%。研究区镉污染指数为1.19,总体属轻度污染。不同种类蔬菜镉含量高低顺序为:辣椒>西红柿>白菜>菠菜>茄子>黄瓜>豇豆>四季豆。不同种类蔬菜富集镉的能力不一,辣椒和西红柿富集能力较强,富集系数分别为0.118和0.107。辣椒、西红柿和白菜的富集系数与土壤镉含量呈显著正相关关系,特别以菠菜的富集系数与土壤镉含量呈极显著正相关关系。     

不同类型土壤下水稻镉的富集特征及与土壤镉含量的关系

选取20个水稻品种在轻度镉污染农田上进行小区试验,统计分析水稻镉富集特征及比较不同类型水稻土下水稻镉吸收与土壤镉含量的关系。结果表明:(1)提高土壤pH值可以降低土壤有效镉含量,而土壤总镉含量是影响土壤有效镉含量的关键因素。(2)不同类型水稻土上稻米的镉富集能力不同。灰棕潮田上镉富集率较低的品种为川作6优177、粳稻、金优284,冲积黄泥田上为金优284、B优840、粳稻,紫潮田上为Ⅱ优498、富优21、粳稻。不同类型水稻土上水稻对镉的吸收能力差异较大,因而生产上要因地制宜选择水稻品种防控稻米的镉污染,粳稻在3种类型的水稻土上均有较低的镉富集率,适用性较强。(3)在镉污染水稻土上,通过土壤全镉含量与有效镉含量均可以有效预测稻米镉含量,其中土壤全镉的预测效果较好。     

土壤pH对土壤镉形态及稻米镉积累的影响

通过盆栽试验,探究土壤pH对土壤镉形态、土壤养分、水稻各部位镉含量的影响及作用机理。结果表明:土壤pH可改变土壤镉的生物有效性、水稻各部位镉含量和根表铁膜铁含量,但对土壤全N、全P、全K和有机质含量影响较小;土壤pH 4~9时,土壤pH与可交换态镉、可还原态镉、残渣态镉含量呈极显著线性相关(P0.01),与水稻根、茎、叶镉含量呈极显著线性负相关(P0.01),与糙米镉含量呈显著线性负相关(P0.05),与根表铁膜铁含量呈极显著正相关(P0.01),但与土壤全N、全P、全K和有机质含量均无显著相关性;利用碱性土壤改良剂提高土壤pH,可以有效地防控稻米镉污染,但添加量对污染治理效果影响较大,且应考虑品种的适应性和酸性降水的影响。根据试验分析结果获得的回归方程,推测稻米镉污染治理的最佳土壤pH范围为6.49~7.34。     

9种钝化剂对耕地土壤镉的钝化效果

为镉污染耕地土壤修复与作物种植提供科学依据,在清镇市红枫湖镇设置田间试验,比较了施加9种土壤钝化剂对土壤和白菜重金属镉含量的影响。结果表明:施加石灰的休闲土壤(不种白菜)有效态镉含量降低最多,降幅为67.97%;施加玉米生物炭的种植白菜土壤有效态镉含量降低最多,降幅为48.02%;施加玉米生物炭、土壤修复调理剂和楚戈牌土壤调理剂的白菜中镉含量较不施加的对照下降最多,降幅达17.0%左右。认为9种钝化剂对耕地土壤镉均有一定钝化效果,而8种钝化剂对白菜镉吸收积累有一定阻滞效果,建议镉污染耕地土壤修复利用施加钝化剂时,优先选用石灰、玉米生物炭、土壤调理剂。     

重金属镉在土壤-水稻中迁移转化特征

【目的】探明不同浓度镉污染土壤条件下镉在水稻中的迁移转化特征,为控制镉在水稻中的迁移及保障粮食生产安全提供参考依据。【方法】通过人工模拟镉污染的盆栽试验,研究不同镉污染程度(轻微、轻度、中度及重度污染)土壤对分蘗期和成熟期水稻各器官镉积累、富集能力及土壤-水稻系统各部分间转运特征的影响。【结果】水稻各器官镉积累量及富集能力均随土壤镉污染程度增加而增大,镉在水稻中的富集能力表现为根系茎叶糙米。镉在土壤-水稻系统各环节转运能力表现为土壤-根系根系-茎叶茎叶-稻米。镉胁迫浓度与土壤-水稻系统各部分间转运系数无明显相关性。【结论】镉在水稻不同部位的含量与土壤中镉浓度成正相关关系。     

污染农地生长果树不同组织中镉积累特点

为探讨镉污染农地用于果品安全生产的可能性,在浙江省范围内选择5种不同酸碱度和镉污染水平的镉中度和重度污染成年果园(葡萄园、猕猴桃园、梨园、桃园和柑橘园),同时采集土壤、果树根系(吸收根)、老枝、新枝、树叶、果品,测定镉含量,分析果树不同组织中镉积累的差异特点。结果表明,5种果树中镉的含量及富集系数均呈现出根部>老枝>新枝、叶>果皮>果肉的规律。各组织中镉含量与土壤镉污染的关联程度依次以根部、老枝、新枝和叶最为明显,果皮和果肉镉含量与土壤镉污染水平的关联较弱。在研究的镉污染水平下(酸性果园土壤中镉含量为2.00 mg·kg ^-1以下和微酸性果园土壤中镉含量为2.76 mg·kg ^-1以下时),果肉的镉含量均低于0.03 mg·kg ^-1,5类果树的果肉平均富集系数均在0.025以下,表明在污染农地土壤中种植多年生果树镉污染风险较低。土壤酸化可增加果树对土壤镉的吸收,提高果肉中镉的积累。     

南方某矿区土壤镉污染及作物健康风险研究

为了评估南方某县土壤镉污染情况、量化当地不同作物镉含量并对不同人群健康风险进行评估，从该县3个镇采集135份土壤样本，入户采集128份自产大米样本，种植区采集7份脐橙样本，对其中镉含量进行测定。结果表明，3镇采集土壤样品镉超标率分别为41.67%、28.81%和21.62%，地累积指数计算得到该县68.9%的土壤样本受到不同程度的镉污染，大米镉含量超标率分别为48.57%、34.48%、8.82%。而脐橙果肉样品中镉含量较低，远低于0.05 mg·kg^-1。计算不同作物的危害商数（HQ）可得，食用自产大米的危害商数（HQ）值普遍大于1，风险较高，而食用脐橙果肉产生的健康风险低。种植脐橙具有一定的经济效益，且当地具有脐橙适宜的生长条件，故考虑在重污染区种植脐橙取代种植水稻。     

水稻叶镉与米镉含量的相关性及叶面肥对镉的阻控研究

为了探究水稻叶中镉含量与糙米中镉含量的关系,以及施加不同叶面肥对水稻产量及稻米中镉含量的影响,在湖南省株洲县某镉污染区随机采集水稻样品进行分析,并在该地选择镉污染稻田开展4种不同叶面肥(Ca肥、Si肥、N肥和Fe肥)的阻控水稻富集镉的试验。结果表明:随机采集的水稻植株中镉含量的分布是根茎籽粒,叶中镉含量的分布是第一叶第二叶第三叶第四叶及其他叶,水稻叶中镉含量与糙米中镉含量呈显著正相关,其中第一叶中镉含量与糙米中镉含量之间的相关性达到0.857 8。与对照相比,施加不同叶面肥后,水稻明显增产8.14%～27.27%,其中施加叶面Fe肥水稻增产效果最明显。在4种叶面肥的不同浓度处理下,降低糙米中镉含量效果顺序是低浓度中浓度高浓度,当叶面肥低浓度处理时,Si肥阻控稻米富集镉效果最佳,达到57.14%;其次是Ca肥和Fe肥,分别达38.78%和32.66%;N肥的降镉率为16.33%。     

凤凰单枞茶树吸收土壤镉和铅的规律研究

对粤东揭东县宝山茶园土壤和茶叶样本,采用原子吸收分光光度法测定茶叶的叶、茎和根中镉和铅的含量,并采用乙酸提取法测定土壤中酸可溶解态镉和铅含量,探讨凤凰单枞茶树各器官镉和铅的累积规律,及其与土壤中酸可溶解态镉和铅含量、土壤pH值及有机质含量之间的相关性.试验结果显示:茶树各器官中镉和铅含量大小均为根＞茎＞叶;茶叶中镉含量与土壤酸可溶解态镉呈显著正相关性;茎和根中铅含量与土壤酸可溶解态铅呈显著正相关性;茶叶中的镉含量与土壤中的pH值呈显著负相关值;而茎中镉和铅含量与土壤中的有机质含量呈显著正相关.     

成都市岷江流域水稻重金属含量与土壤性质的关系研究

为了解水稻重金属含量与土壤理化性质及土壤重金属含量的关联规律,对成都市岷江流域种植水稻及其对应土壤进行采样测定分析。结果表明:稻谷重金属富集指数CdCuHgAsPbCr,表明水稻是Cd富集作物;稻谷中Cd含量与土壤p H、有机质、全氮、砂粒、粘粒及土壤Cd含量有显著或极显著相关性。其中土壤p H与粘粒含量为主要影响因子,并且土壤p H对稻谷的Cd富集指数具有明显影响;稻谷中Pb含量与土壤砂粒及粘粒含量呈显著或极显著相关性,且粘粒的影响强于砂粒;稻谷中Cu、As含量与有机质与全氮含量呈极显著负相关性;稻谷中Cr、Hg含量与土壤理化指标相关均不显著,但稻谷中Hg含量与土壤Hg含量呈极显著正相关性;土壤有机质与稻谷中多种重金属含量都呈显著负相关关系。因而,生产上可以采用调节土壤理化性质(施用调理剂、有机肥等)、选择低富集镉的水稻品种、控制土壤污染源等措施来防控水稻重金属污染。     

长株潭区域脐橙园土壤及脐橙叶片、果实中镉含量分析

对长沙、株洲、湘潭6处脐橙园的土壤脐橙叶片、果实中镉含量进行了检测分析。结果表明,供测样品镉的检出率为83.33%,3处脐橙园土壤镉污染较重,3处脐橙园土壤镉未超标。果实中镉含量1处超标,5处低于安全标准。脐橙果实中镉的含量与土壤中镉含量成正相关。     

秸秆还田对镉污染农田土壤中镉生物有效性的影响

通过温室盆栽试验和土壤培养试验,研究了重金属镉污染水稻土和人为模拟镉污染土壤上不同种类和不同量的作物秸秆还田后,土壤中可提取态镉的动态变化规律以及对白菜生长和吸收重金属镉的影响.结果表明,秸秆还田显著提高了2 种镉污染土壤的pH值.镉污染水稻土上还田玉米和菜豆秸秆显著提高了土壤中醋酸铵提取态镉和DTPA 提取态镉含量,秸秆还田后2 周时醋酸铵提取态镉含量增加了17%～33%,随时间延长,土壤中可提取态镉增加变的不明显.模拟镉污染土壤上还田玉米和菜豆秸秆对土壤中醋酸铵提取态镉和DTPA 提取态镉含量影响不明显.镉污染水稻土上秸秆还田量2%时显著降低了白菜体内镉含量,还田菜豆秸秆和玉米秸秆白菜体内镉含量分别降低了18%和27%.还田玉米秸秆影响了白菜生长,降低了白菜的产量;模拟镉污染土壤上还田菜豆秸秆对白菜生长和镉含量影响不明显,但还田2%玉米秸秆降低了白菜生物量,增加了白菜镉含量.     

成都平原农田镉污染情况及油菜镉吸收特征

为了解成都平原农田镉污染现状及油菜对农田土壤镉的吸收特征,在成都平原镉污染农田选取45个样点,通过田间实地取样的方法,研究了32个品种油菜的镉吸收特征及其生长农田土壤镉污染特征。结果表明:45个取样点中有19个样点土壤镉含量超过土壤环境质量标准农业用地二级污染标准,除广汉外,其余各市区农田土壤都存在镉污染威胁,尤以什邡为重;土壤有效镉含量随全镉含量增加而递增,两者呈极显著线性正相关;土壤镉污染生物有效性系数随土壤pH值升高而降低,两者呈极显著线性负相关。试验所用油菜对土壤镉均有一定吸收累积作用,且不同品种差异显著;同一品种油菜镉富集能力主要受土壤镉含量的影响;绿星油99(德阳)、821(绵竹)、德油5号(彭州)和德油4号(什邡)分别为各市区筛选出的具有较强镉富集能力的适栽品种,也是试验中发现的最适合各市区作为农田镉污染修复植物的油菜品种。油菜籽粒镉富集能力主要受茎秆镉含量的影响,且在镉存赋能力的品种差异上均表现为茎秆大于籽粒。     

石灰和牡蛎粉对酸性镉污染农田粉葛增产降镉效应

为探究含钙物质对酸性镉污染农田粉葛生长及镉富集特征，以江西省新余市酸性镉污染土壤为研究对象，研究了施用石灰和牡蛎粉2种钙素材料对土壤化学性质、粉葛各部位镉含量及生物量的影响。结果表明，与对照比，施钙（石灰、牡蛎粉）处理显著提高了土壤pH（0.85~0.87个单位），显著降低了土壤有效态镉含量（53.85%），施钙处理还降低了镉在粉葛体内富集。与对照相比，石灰处理粉葛总生物量、产量和收益分别增加了 34.26%、38.20% 和 107.15%，块根和葛粉中镉含量分别降低了 34.09% 和15.38%。与对照相比，牡蛎粉处理粉葛总生物量、产量和收益分别增加了 42.46%、38.07%和 173.08%，块根和葛粉中镉含量分别降低了 63.64%和 69.23%，其中以牡蛎粉处理的增产降镉效果最佳。相关分析表明，粉葛生物量及产量与土壤 pH呈显著正相关（P<0.05），与土壤镉含量呈显著负相关（P<0.05）；粉葛各部位镉含量与土壤pH呈显著负相关（P<0.05），与土壤中镉含量呈显著正相关（P<0.05）。综上，在镉污染耕地上施用牡蛎粉（2 250 kg·hm^-2）更有利于促进粉葛的生长，提高粉葛产量、品质及收益，同时还能有效降低镉在粉葛体内的富集，实现粉葛安全生产。     

土壤镉胁迫对甘薯品质和镉、锌吸收的影响

【目的】揭示土壤镉污染对甘薯品质及镉、锌吸收能力的影响。【方法】通过盆栽试验,分析不同镉水平胁迫下甘薯产量、营养品质及镉、锌吸收的变化,同时采用迁移系数分析镉、锌在土壤-甘薯系统中的迁移转化特性。【结果】随着土壤镉处理浓度的增加,甘薯块根产量呈下降趋势,最大程度可降低32.6%;块根果肉中蛋白质指标受影响程度较大,含量显著下降,最大程度可降低32.1%。镉胁迫会显著增加土壤和甘薯植株各部位的镉含量,但会抑制块根果肉对锌的吸收。种植甘薯可在一定程度上降低土壤中的镉含量,甘薯属于低镉吸收作物,当镉处理质量浓度不超过5mg·kg~(-1)时,块根果肉中镉含量基本低于国家安全限量标准(GB 2762-2017食品中污染物限量标准,Cd≤0.1mg·kg~(-1))。甘薯不同部位镉含量高低顺序为柴根茎段块根皮部叶片块根果肉,其中柴根和茎段部位对镉的迁移能力较大,镉主要富集在柴根部位。【结论】在镉污染程度不高的土壤中,可以通过种植甘薯来富集镉,同时柴根部位对镉的截留可以减少镉通过食物链向人体迁移。     

广西水稻土镉有效性、水稻镉富集系数与土壤性质的关系研究

【目的】开展广西水稻土镉有效性、水稻镉富集系数与土壤性质的关系研究,为降低石灰岩地区土壤镉迁移及稻米镉累积提供理论参考依据。【方法】以广西不同地方的65个水稻土及相应的Y两优品种系列水稻为研究对象,分析土壤理化性质、水稻各部位镉含量、土壤有效镉/总镉、水稻各部位对镉的富集系数与土壤性质的关系,以及影响土壤镉有效性和糙米镉富集的主要影响因子。【结果】土壤镉超标率为67. 69%,糙米超标率为41. 54%。土壤镉有效性受到铁、锰形态的影响,有效镉/总镉与总铁、总锰呈显著负相关,与有效铁呈显著正相关;土壤p H、有机质、交换性钙、总铁和总锰显著影响水稻对镉的富集能力,其中,糙米镉富集系数与pH值、交换性钙含量呈极显著负相关,与有机质、总铁、总锰呈显著负相关。总锰和有效锰是决定土壤镉有效性的主要影响因子,镉有效性的线性回归方程为:有效镉/总镉=0. 491-0. 167×总锰+0. 004×有效锰;交换性钙和总锰是决定糙米镉富集能力的主要影响因子,糙米镉富集系数线性回归方程为:糙米镉富集系数=0. 493-0. 006×交换性钙-0. 156×总锰。【结论】广西稻米超标率低于稻田土壤镉超标率。在所研究的土壤性质中,锰形态是影响土壤镉有效性的主要因子,总锰、交换性钙含量是影响稻米富集镉的主要因子。     

不同耕作措施对土壤和水稻籽粒重金属累积的影响

通过在成都某耕层重金属含量显著高于亚耕层且具有轻度镉污染农田上开展的小区试验,研究了5种耕作措施对土壤及水稻籽粒重金属积累的影响。结果表明:耕作措施对耕层土壤及水稻籽粒铅、镉含量影响显著;水稻籽粒铅、镉含量与土壤耕层的铅、镉含量显著正相关,土壤p H与水稻籽粒铅、镉含量显著负相关;深翻土壤+施用有机肥(T5)的耕作措施可以显著高土壤p H,对降低土壤及水稻籽粒铅、镉含量的效果最佳。因此,建议在成都平原地区具有轻度镉污染农田使用深翻土壤+施用有机肥的耕作措施种植水稻。