基施钢渣及生物炭结合水分管理阻控水稻镉砷吸收研究

采用土柱实验和田间实验,研究了不同水分管理、基施钢渣及生物炭对稻田-水稻系统中镉砷污染同时阻控的效果。土柱实验结果表明,持续性淹水(CF)降低了Cd的生物有效性,但显著提高了As在土壤中的溶出,钢渣显著提高了土壤p H,降低了土壤Eh,并同时降低了Fe和Cd的溶解,增加了土壤溶液中Mn和As的含量。田间实验结果表明,糙米中Cd和As的含量呈显著负相关(R=-0.838,P0.05)。好氧环境下,基施钢渣及生物炭(A+SS、A+SS+BC)无法抑制Cd在稻米中的积累,而持续性淹水环境下基施钢渣和生物炭(CF+SS+BC)对水稻Cd和As具有同时阻控的效果,这或可成为水稻镉砷同时阻控的配套技术。     

植物分子遗传学在挖掘作物重金属积累相关基因中的作用

随着我国农田土壤重金属污染问题日益严重,导致农产品重金属超标时常发生。如何阻控重金属在作物可食部位的积累,保证农产品安全和重金属中、低污染农田的安全利用,已成为我国农业生产急需解决的问题。培育重金属低积累作物品种,实现作物可食部位重金属含量达标,是解决重金属中低污染农田安全利用的经济而有效的手段之一。培育作物重金属低积累品种需要克隆控制重金属积累的相关基因,并阐明其分子遗传机理。以Os NRAMP5、Os HMA3和CAL1三个控制水稻镉吸收、转运和分配的基因为实例,介绍植物分子遗传学在挖掘作物重金属积累相关基因中的作用,包括基于正向遗传学和反向遗传学的方法,克隆控制镉在作物中积累的基因,并阐述这些功能基因控制重金属积累的分子遗传机理,同时展望这些基因在培育重金属低积累品种中的应用前景。     

3种有机物料对土壤镉有效性及水稻镉吸收转运的影响

种植绿肥、秸秆还田和施用有机肥是稻田土壤有机质提升的主要途径，明确其对土壤镉（Cd）有效性及水稻吸收积累Cd的影响，对于我国南方Cd污染稻田的安全利用具有重要指导意义。采用田间小区试验，设置等量（2 250 kg·hm^-2，干质量）紫云英、油菜秆和有机肥施用处理，通过测定二乙烯三胺五乙酸提取态Cd （DTPA-Cd）、根表铁膜Cd含量和水稻各部位Cd含量，结合土壤理化指标和酶活性变化，对比分析3种有机物料对Cd在土壤-水稻系统迁移转运的影响并探讨其机理。结果表明： 3种有机物料提高了土壤溶解性有机碳（DOC）、有机质含量和水稻产量，增强了土壤过氧化氢酶和纤维素酶活性，在一定程度上增加了根表铁膜量及其Cd吸附量。与CK相比，紫云英、油菜秆和有机肥处理水稻根对Cd的吸收分别增加4.22%、16.99%和38.27%（P<0.05），Cd由水稻根向稻谷的转运系数和叶向稻谷的转运系数均明显提高，水稻稻谷Cd含量分别显著增加32.67%、39.60%和54.46%（P<0.05）。在Cd污染土壤上施用有机物料虽能提升土壤肥力，但会促进水稻根系对Cd的吸收和向稻谷的转运。因此在南方Cd污染稻田应谨慎施用有机物料，防止由此导致的稻米Cd积累风险。     

南方典型稻区稻米镉累积量的预测模型研究

为了更好地指导镉污染稻田土壤修复、管控稻米镉风险,本文以我国镉污染风险较大的南方稻田为研究对象,基于土壤与稻米配对样品,分析稻米镉含量与土壤理化因子的相关关系,并通过逐步回归分析,建立稻米镉累积量的预测模型。结果表明,我国南方稻区稻米镉累积量主要取决于土壤有效态镉含量而非全镉含量,有效铁、有效锰及有机质含量也是影响稻米镉含量的重要因素;在不考虑水稻品种条件下,采用土壤有效态镉含量、有效锰、有效铁及有机质可较好预测稻米镉积累量,模型的预测能力达到极显著水平(P0.001),决定系数(R2)为0.52;针对常规稻和杂交稻,以上述4个土壤因子分别建立的模型也可实现较好预测(P0.001),R2分别为0.47和0.67。     

蚯蚓粪对镉在土壤-水稻系统中迁移转化影响

为降低稻米中镉(Cd)含量,探究了牛粪源蚯蚓粪对水稻不同时期Cd吸收积累的影响。选取中性水稻土,采用盆栽试验,对牛粪源蚯蚓粪添加下水稻生长过程中土壤氧化还原电位(Eh)、pH和土壤Cd形态的变化规律及水稻重金属Cd积累量进行测定分析。结果表明:相较于对照(不添加蚯蚓粪),施加蚯蚓粪使水稻土壤Eh显著降低,显著降低水稻分蘖期土壤pH值,进入抽穗扬花期后无显著影响;蚯蚓粪的添加改变了土壤Cd的赋存形态,在分蘖期除低添加量6.3 g C·kg~(-1)土外均显著降低环境活性态Cd含量,且添加量越大降幅越大,在水稻抽穗扬花期仅高添加量41.3 g C·kg~(-1)土有显著降低效果,在完熟期各处理组均显著降低其含量;施加蚯蚓粪能显著降低水稻糙米中Cd的含量,蚯蚓粪施用量6.3 g C·kg~(-1)土下糙米Cd含量降低48.08%,施用量达16.3 g C·kg~(-1)土时糙米Cd含量降至0.157 mg·kg~(-1),符合国家稻米Cd控制标准,继续增加施用量后糙米Cd含量无显著差异。对于水稻植株,蚯蚓粪在41.3 g C·kg~(-1)土下可显著降低全生育期各部位Cd含量,除抽穗扬花期茎部无明显规律外,其余各时期水稻根、茎及叶Cd含量均表现为蚯蚓粪添加量越大降低效果越明显。研究表明,蚯蚓粪在全生育期可通过降低土壤Eh影响土壤可交换态Cd含量从而降低水稻对Cd的吸收量。     

我国稻田土壤镉污染现状及安全生产新措施

水稻是我国重要的粮食作物,由于受重金属污染威胁日益增大,其安全生产问题备受关注。通过综述我国稻田土壤及稻米镉污染现状、镉污染土壤改良剂研究进展以及稻米对镉富集的品种间差异,认为在土壤中镉的去除修复技术无法在短时间内实现的前提下,镉排异型水稻品种的筛选与利用是实现其安全生产的一个新的有效措施。在此基础上,配合一些污染土壤改良剂的使用,会进一步增强其安全生产水平。     

蚕沙与海泡石联合施用对水稻根际土壤Cd生物有效性及籽粒Cd富集的影响

矿区重金属稻田土壤治理对水稻粮食安全意义重大,为探索蚕沙与海泡石联合施用对矿区重金属Cd污染稻田土壤的生态修复效果,明确其对水稻根际土壤Cd生物有效性和植株不同部位Cd富集及稻米安全性的影响,进行稻田原位土壤修复试验,早稻设置蚕沙+海泡石(T1)、蚕沙+腐植酸钠+海泡石(T2)、蚕沙(T3)3种钝化处理及不添加改良剂为对照(CK)处理,晚稻进行老化效果跟踪试验。采用梯度扩散薄膜(DGT)技术研究稻田根际土壤Cd生物有效性,探讨水稻植株不同部位Cd富集、籽粒Cd累积与其相关性。结果表明,蚕沙单独施用及与其他钝化材料联合施用均可降低Cd污染稻田根际土壤Cd生物有效性,与CK相比,早稻T1、T2、T3处理Cd生物有效性显著下降,分别下降88.36%、82.00%、74.18%;晚稻T3处理下降29.71%。蚕沙与海泡石联合施用减少水稻对Cd的吸收。水稻根系、茎秆、叶片、谷壳和籽粒Cd含量下降31.71%～55.54%、17.01%～84.60%、18.21%～57.09%、44.94%～49.69%和47.62%～53.84%。蚕沙与海泡石联合施用改变土壤理化性质,土壤pH提升0.13～0.27,电导率提高16.45%～121.54%,土壤有机质提高15.51%～39.64%。在老化效果跟踪试验中,蚕沙与海泡石施用处理下水稻籽粒的Cd含量达到安全水平,符合《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762—2017)中的相关标准,对稻田Cd污染作用的持续影响效果最久。蚕沙与海泡石联合钝化有效阻控了土壤-水稻Cd之间的传递,可作为一种稻田Cd污染逆境生态调控的应用技术。     

联合施肥对复合污染农田水稻As、Cd吸收的影响

探究不同施肥模式与土壤调理剂联合措施对As-Cd复合污染农田水稻生长及水稻不同部位吸收转运重金属的影响，为中轻度复合污染农田的安全利用提供科学依据。在As-Cd复合污染农田上，分别设置农民常规施肥（尿素+过磷酸钙+氯化钾）、碱性复合肥料、水稻专用肥3种施肥模式以及分别与硅钙土壤调理剂联合配施的试验处理，测定了不同处理对水稻长势及产量水平、不同器官（根、茎、叶、籽粒） As、Cd的累积量，以及土壤重金属有效态、pH和有机质，重点分析了硅钙调理剂对水稻籽粒As、Cd含量及转运的影响因子和作用效应。结果表明：在As-Cd复合污染农田上，与对应单一化肥相比，仅碱性肥料与硅钙调理剂的联合施用下水稻的茎粗、穗长、穗粒数、产量4项指标分别提高了18.4%、7.8%、24.9%、16.1%，且均达到了显著差异（P<0.05），而常规施肥和水稻专用肥模式下的联合施肥对水稻包括产量在内的各农艺指标起到了部分抑制或无显著影响的效果；3种施肥模式下，以碱性肥料与硅钙调理剂的联合措施对水稻各器官中As、Cd的吸收累积抑制效果最好，其中对籽粒、叶片、茎秆、根系中As的累积抑制率分别为32.1%、19.8%、21.8%、32.7%，对籽粒、根系Cd的累积抑制率分别为43.8%、10.3%，且均达到了显著性差异水平（P<0.05）；碱性肥料+硅钙土壤调理剂联合措施在降低根系对土壤As、Cd吸收同时，对通过根系进入到茎秆的重金属As、Cd的再分配进行了调控，即促进了茎秆As、Cd向叶片转运，抑制了其向籽粒转运。3种联合施肥措施中，以碱性肥料+硅钙土壤调理剂对As-Cd复合污染农田安全利用的效果最佳，不仅降低了水稻（尤其是籽粒）对As、Cd的吸收转运，还提高了水稻的产量水平。     

土壤酸碱度对水稻生长及稻米镉含量的影响

以5个早稻品种、4个晚稻品种为研究材料,通过盆栽试验研究了不同酸碱度土壤水稻生长发育及稻米镉积累规律。结果表明:品种、土壤pH值及二者交互作用对水稻农艺性状及产量的影响均达到显著水平(P0.05),土壤pH值影响最大;单株产量下降的主要原因为每穗实粒数和结实率下降。早稻品种、土壤pH值及二者交互作用对精米镉含量的影响均达到极显著水平(P0.01),土壤pH值的影响最大;精米镉含量在晚稻品种间存在极显著差异(P0.01),并受土壤pH值的影响,但土壤pH值和品种交互作用的影响未达到显著水平(P0.05)。精米镉富集系数在水稻品种类型之间存在显著差异(P0.05),由高到低为超级杂交稻、常规稻、杂交稻,生育类型不存在主效应(P0.05)。精米镉含量与株高、单株产量极显著相关(P0.01),相关系数分别为0.412、0.371,与穗长、每穗实粒数、千粒重和结实率相关性不显著(P0.05)。在土壤pH值4.0~8.0范围内,精米镉含量与移栽前土壤有效镉含量极显著相关(P0.01),相关系数为0.710。     

镉胁迫对水稻生长和营养代谢的影响

 选择苗期镉耐性和籽粒镉含量差异明显的4个晚粳稻品种为供试材料，研究了有毒重金属镉胁迫对水稻生长和营养代谢的影响。结果表明，镉胁迫显著降低各品种的产量和每株穗数、每穗总粒数、结实率、粒重等经济性状以及不同生育期的地上部干物质重，但苗期镉耐性较强的品种受抑制程度要小于镉耐性较弱的品种，相近耐性类型中籽粒镉含量较高的品种比镉含量较低的品种受害严重。因此可用苗期镉的耐性评价不同基因型耐镉性的差异。镉胁迫显著增加各品种地上部茎叶和籽粒的镉含量和积累量，但增加的程度品种间存在着很大差异。植株镉含量随生育进程而逐步下降，而植株镉积累量随生育进程而增加，与干物质产量一致。本研究还表明，镉胁迫显著影响籽粒中一些矿质元素的含量，按镉对籽粒元素含量的效应可将所涉及的8种元素划分为二类，一类呈现为抑制效应，包括K、P、Mg、Mn和Zn等5种；另一类呈现为促进效应，包括Fe、Cu和Ca等3种。此外，镉胁迫对游离氨基酸含量的影响与氨基酸种类和品种有关。值得注意的是，谷氨酸和半胱氨酸等含硫氨基酸的合成受镉胁迫的抑制，且耐性较弱的品种受抑制程度明显大于镉耐性较强的品种。同时，耐性较强的品种这些氨基酸的含量均高于耐性较弱的品种，说明这些氨基酸的代谢可能与水稻品种的Cd耐性反应有关。     

叶面喷施二巯基丁二酸对晚稻籽粒镉及矿质元素含量的影响

通过考察在水稻开花期叶面喷施一次重金属螯合剂2,3-二巯基丁二酸(DMSA)调控Cd经水稻韧皮部向籽粒中转运,评估将DMSA作为降Cd叶面调理剂的可行性。田间试验过程中,以DMSA为研究对象,采用小区试验法研究了DMSA对Cd及部分矿质元素在水稻不同器官中分布的影响,探讨了DMSA阻控Cd向水稻籽粒迁移转运的机制。结果表明:在晚稻开花期叶面喷施一次DMSA,可使晚稻籽粒中Cd含量降低15.84%～46.09%,穗轴中Cd含量降低10.03%～41.41%,穗颈中Cd含量降低9.13%～28.46%,顶端第一节中Cd含量降低18.30%～38.32%,对其他器官中Cd含量无显著影响。水稻籽粒Cd含量与DMSA喷施浓度在一定范围内呈现出明显的剂量效应关系,但是当喷施浓度超过4 mmol·L-1时籽粒中Cd含量则不再持续降低。喷施DMSA降低了籽粒中Mn含量,但是对其他矿质元素如K、Mg、Ca、Fe、Zn的含量则无显著影响。喷施DMSA显著降低了水稻成熟期旗叶Cd向顶端第一节的转移系数,同时Cd由穗颈向穗轴中的转移系数也表现出降低趋势。据以上结果推测,在水稻开花期叶面喷施DMSA,主要是通过与水稻叶片等组织中的Cd2+形成螯合物来降低Cd向籽粒中的转运。喷施DMSA同时降低晚稻籽粒中Mn含量,是否表明影响了Cd、Mn公用转运基因Nramp5的表达仍有待进一步研究。     

双季稻区镉污染稻田水稻改制玉米轮作对镉吸收的影响

为研究低镉(Cd)污染(Cd为0.35 mg·kg~(-1))稻田改制的农产品安全利用技术,通过双季稻区早-晚稻轮作,玉米-玉米轮作、水稻-玉米轮作和玉米-水稻轮作试验,研究不同轮作制度下土壤有效Cd、作物不同器官Cd含量,Cd富集系数、转移系数和土壤养分的变化。结果表明:不同轮作制度下,水稻根、茎叶和稻米中Cd的平均含量分别为3.66、1.30 mg·kg~(-1)和0.36 mg·kg~(-1);玉米根、茎叶和籽粒中Cd的含量分别为0.50、0.12 mg·kg~(-1)和0.03 mg·kg~(-1);水稻根系、茎叶和籽粒的富集系数平均分别为11.96、4.27和1.19,玉米的分别为1.73、0.50和0.13;水稻的根系向茎叶和茎叶向籽粒转运的转运系数分别为0.36和0.28,玉米的为0.24和0.20;晚稻籽粒Cd含量高于早稻,秋玉米Cd含量高于春玉米;土壤中的碱解氮、有效磷和速效钾不影响作物对Cd的吸收;种植玉米比同季水稻略有增产。研究表明,在Cd轻度污染地区,晚稻改种玉米能保障粮食作物安全,是一种值得推荐的种植制度。     

水稻籽粒中镉的来源

【目的】深入探讨水稻籽粒中镉(Cd)的来源及其与生长环境中Cd供应强度的关系,为稻米Cd污染防控选用恰当的农艺措施和实施时间提供科学依据。【方法】在水稻齐穗期,从Cd污染稻田选取长势一致的水稻植株,分别移入含不同Cd浓度(0、0.2、0.5 mg·L-1)的营养液盆钵中培养,成熟期分别收获各器官测定生物产量和Cd含量;在大田自然条件下生长的水稻分别在齐穗期、灌浆期、腊熟期和成熟期采集长势均匀一致的植株样本测定生物产量和Cd含量。【结果】在营养液中不含Cd(Cd 0处理)的条件下,籽粒中累积的Cd主要来自于根系和茎秆在齐穗前累积的Cd。在齐穗后的生长环境中存在较低有效镉的情况下(即Cd污染稻田自然生长的植株),籽粒中的Cd则同时来自水稻齐穗前各器官累积的Cd和根系从土壤吸收与直接运输的Cd;水稻叶片和谷壳是水稻齐穗后向籽粒净转移Cd的器官,茎秆和根系既是籽粒Cd的源,也是Cd的净累积器官。而在生长介质有效镉含量丰富的情况下(即Cd培养试验处理中的Cd 0.2和Cd 0.5处理),籽粒中的Cd则主要来自生长介质,少部分来自水稻各器官的转移。【结论】籽粒中的Cd来自齐穗前各器官储存Cd的转移和土壤/介质中Cd的吸收和直接运输,土壤/介质中的可利用Cd含量越高,籽粒含Cd量也越高;只有当土壤/介质中不存在可利用Cd时,水稻各器官中储存的Cd才是籽粒中Cd的唯一来源;水稻各器官中,茎秆和根系是体内Cd的主要储存和输出场所。结合水稻生长早期降Cd措施的基础上,在水稻抽穗-成熟期采取恰当的农艺措施降低土壤中Cd的有效性以及根系吸收和向籽粒的直接运输量,就能有效降低稻米中的Cd含量。     

全生育期淹水联合钝化材料对重度Cd污染下水稻生长和镉富集的影响

为解决中重度污染农田利用问题,本研究采集Cd含量为3.41 mg·kg~(-1)的污染土壤,应用盆栽试验方法,研究了全生育期淹水条件下,赤泥、海泡石、凹凸棒石和腐植酸四种钝化材料16个单一及复合配方对水稻产量、净光合速率、精米和米糠中Cd含量、铁膜Fe和Mn含量、土壤pH值和土壤有效态Cd含量的影响,以期为联合调控的效果提供数据支持。结果表明,四种钝化材料单施及复配均能不同程度增加稻米的产量和叶片的净光合速率,稻米产量与净光合速率呈显著正相关。所有钝化处理均显著降低了精米和米糠中Cd含量,0.5%赤泥、1.0%赤泥、1.0%海泡石、0.5%海泡石+0.5%赤泥、1.0%海泡石+1.0%赤泥、1.0%凹凸棒石+1%赤泥、0.5%海泡石+0.5%赤泥+0.5%腐植酸、1.0%海泡石+1.0%赤泥+1.0%腐植酸等9个处理均能使精米中Cd含量达食品中污染物限量标准(GB 2762—2017)(0.2 mg·kg~(-1)),其中0.5%海泡石+0.5%赤泥处理不仅对稻米Cd含量的降幅最大,而且投入量和经济成本较低。除单施腐植酸外,其他14个钝化处理均提高了土壤的pH值,显著降低了土壤有效态Cd的含量。土壤有效态Cd含量与土壤pH呈显著负相关。精米Cd含量与土壤pH呈负相关,与土壤有效态Cd含量呈正相关。所有钝化材料显著降低了水稻根系铁膜上Fe、Mn和Cd的含量,且精米Cd含量与铁膜Fe、Mn和Cd含量呈正相关,铁膜Cd含量与Fe含量呈显著正相关。这说明,16种钝化处理均能促进水稻的光合作用,进而增加水稻的产量;均能通过提高pH,降低土壤Cd有效态含量来减少水稻籽粒对Cd的富集(除单施腐植酸外);均能通过减少铁膜上Fe和Mn的含量,阻止铁膜对Cd的吸收,进而减少水稻对Cd的吸收和富集。0.5%海泡石+0.5%赤泥处理最佳。     

叶面喷施苹果酸对水稻Cd积累特性的影响

为了探讨水稻开花期喷施苹果酸对稻米Cd积累特性的影响,对4个早稻品种各器官的Cd含量及其Ca、Fe、Mn、Zn和氨基酸含量的变化进行了分析。结果表明,喷施2~3次5 mmol·L^-1苹果酸能使稻米、穗颈、穗节和旗叶中的Cd含量显著下降,稻米中的Cd平均含量从0.26 mg·kg^-1分别下降至0.14 mg·kg^-1和0.09 mg·kg^-1,降幅分别为46.15%和65.38%。喷施3次苹果酸后,稻米中的甘氨酸和缬氨酸含量分别增加了46.45%和34.56%。穗节中的Cd含量是穗颈和旗叶Cd含量的2~10倍,喷施2~3次苹果酸显著抑制了Cd从旗叶向穗节的转移,使穗节中的Cd浓度分别下降35.00%和56.88%。与此同时,喷施苹果酸使水稻各器官中Ca的含量显著上升,Fe、Mn、Zn的含量显著下降;其中稻米中的Ca含量增加16.02%~26.60%,Fe含量下降30.54%~43.14%,Mn含量下降23.07%~28.55%,Zn含量下降11.31%~19.57%。由此可见,喷施苹果酸主要通过抑制Cd由营养器官向籽粒的转运来降低稻米中的Cd含量,同时还能促进Ca的转运和稻米中氨基酸的合成。     

海泡石对镉污染稻田钝化修复效果的稳定性

为探究海泡石对镉污染稻田土壤的钝化修复效果及其稳定性影响,通过开展连续两年4季的大田试验,分析成熟期稻米镉含量和土壤有效态镉含量,研究海泡石在异地对镉污染水稻土壤修复的适应性以及其修复效果的持久性效应,并通过分析稻米品质以及土壤酶活性,考察海泡石钝化修复对稻米品质和土壤环境的影响。结果表明:一次性施用不同剂量海泡石后,海泡石对镉污染稻田具有持续的钝化效果,能够显著降低糙米镉含量,但是其钝化作用随着时间延长有减弱趋势。海泡石钝化处理使第一年早稻和晚稻糙米镉含量分别比对照降低了21.0%~79.0%和63.8%~88.0%,其中当海泡石的添加量达到1.00 kg·m^-2时,可以使第一年早稻糙米镉含量降到我国食品中污染物限量标准(GB 2762—2017)中规定的限值(0.20 mg·kg^-1)以下,但只有海泡石的添加量达到最大2.00 kg·m^-2时,才能使第一年晚稻糙米镉含量降到该标准限值以下;第二年,海泡石钝化处理使早稻和晚稻糙米镉含量分别比对照降低了4.0%~73.5%和21.4%~81.0%,但是只有海泡石施用剂量达到最大2.00 kg·m^-2时,才能使第二年早稻糙米镉含量降到标准限值0.20 mg·kg^-1以下,达到安全生产的目的,而其余处理的早稻和晚稻糙米镉含量均高于限量标准。研究表明,海泡石对镉污染稻田土壤镉具有较好的钝化修复效果,可以保障水稻的安全生产,但是在田间修复过程中,需要跟踪监测海泡石的钝化效果,必要情况下需要复施以确保其修复效果的持久稳定性。     

不同水稻品种的镉吸收特性

选取浙江省绍兴、宁海、温岭三地,通过镉胁迫试验,研究4个水稻品种甬优538、春优84、嘉禾218和秀水134镉吸收积累特性。结果表明:4个水稻品种均表现出Cd低积累的特性,甬优538、春优84、嘉禾218、秀水134稻米Cd含量开始超标时所对应的处理中土壤Cd浓度分别为>1.41、1.41、0.91、0.52 mg·kg^-1。4个水稻品种稻米中的Cd含量与土壤Cd全量之间的关系可用直线回归方程拟合。不同水稻品种安全生产的土壤Cd临界值表现为甬优538>春优84>嘉禾218>秀水134,按土壤类型表现为黏质脱潜水稻土>涂泥渗育水稻土>涂泥潴育水稻土。试验所得水稻安全生产土壤Cd临界值略高于现行的土壤环境质量标准(GB 15618—1995)。     

大气臭氧胁迫对稻季土壤Cd生物有效性的影响

为明确大气O_3浓度升高对稻季土壤Cd生物有效性的影响,利用开顶式气室(OTCs)设置正常大气和臭氧浓度升高(比周围大气高40 nmol·mol-1)处理,土壤设置外源加入0、5、50 mg·kg~(-1)Cd处理,研究水稻生长期间不同深度土壤Cd含量的动态变化以及成熟期植株生物量和体内Cd含量的变化情况。在水稻分蘖期、拔节期、抽穗期和成熟期分别采集耕层0~5、5~10、10~15 cm深度土样,同时利用BCR连续提取法和DTPA提取法评价盆栽水稻土壤Cd生物有效性。结果表明,臭氧熏蒸显著降低了无污染土壤处理水稻籽粒生物量,降幅达2.92%,但却有增加植株各器官Cd含量的趋势,中度和重度污染土壤处理水稻的籽粒Cd含量较对照分别增加了20.20%和6.67%,差异不显著;臭氧熏蒸加剧了水稻生长对残渣态Cd的活化,营养生长时期更加明显,臭氧熏蒸不利于水稻的生长,在Cd污染土壤上会加剧Cd对作物的毒害,可能增加其通过生物富集进入食物链的风险。     

叶面喷施锌肥对不同镉水平下水稻产量及元素含量的影响

采用外源添加不同浓度镉的盆栽试验,研究在生育后期叶面喷施锌肥对水稻生长、产量以及不同部位锌(Zn)、镉(Cd)、铜(Cu)、铁(Fe)、锰(Mn)和钙(Ca)等元素含量的影响,并进一步分析不同部位各元素含量间的关系。结果表明:镉处理浓度越高,其对植株生长和产量的抑制作用越显著;与对照相比,在镉添加水平为2.5和5mg·kg-1时,植株的鲜质量分别降低了14.0%和15.9%,干物质积累量降低了5.3%和7.6%,产量降低了27.9%和48.4%,而糙米中镉含量分别达到了0.35和0.65mg·kg-1,高于农业部食品安全标准(0.2mg·kg-1);生育后期叶面喷施锌肥对水稻生长和产量无明显影响,植株各部位锌含量显著增加,而Fe、Mn、Cu等元素含量受到了不同程度的影响;在2.5mg·kg-1镉处理下,叶面喷施锌肥后糙米镉含量提高41.9%,而在5mg.kg-1镉处理下,糙米镉含量却降低了15.4%;相关分析表明,糙米中镉与锌无明显相关性,而与Mn、Cu、Mg呈显著正相关。     

土壤-水稻系统Cd-As同步钝化与吸收阻控研究进展

我国稻田土壤镉-砷(Cd-As)复合污染形势严峻,是实现农田安全利用的难点。相较于其他粮食作物,水稻积累Cd/As的能力更强,对人类健康危害更大,因此,修复Cd-As复合污染稻田土壤,降低稻米Cd/As含量,对保障我国食品安全意义重大。原位钝化技术是目前应用最广泛且治理效率较高的重金属污染土壤修复技术,本文重点阐述了针对稻田土壤Cd-As复合污染的典型钝化剂及其钝化机理,主要包括铁(Fe)+碱性无机材料复合钝化剂、Fe+有机材料复合钝化剂、Fe+有机+碱性无机材料复合钝化剂、有机+碱性无机材料复合钝化剂等;在此基础上,从根际稳定固持和体内运移阻控两方面,探讨原位钝化技术同步降低水稻Cd-As吸收的作用机制。最后,提出未来Cd-As复合钝化剂的研发方向,强调了土壤友好型Fe-Si复合钝化剂可有效从土壤钝化和生理阻隔两方面同步降低Cd/As生物毒害,应用前景广阔。