镉污染农田不同水稻品种对镉的积累特性

在大田试验环境下筛选籽粒镉（Cd）低积累水稻品种，为Cd污染农田安全利用提供技术指导。本试验研究14个水稻品种对Cd的富集、转运特征，并探讨了水稻不同生育时期的Cd积累规律。结果表明，供试水稻品种产量和籽粒Cd含量存在显著差异，综合这两个因素考虑，推荐种植的水稻品种为：甬优538、浙粳优6153、浙粳99、浙辐粳83、秀水121。供试水稻品种籽粒、秸秆的Cd含量的变化范围分别0.13~0.95 mg·kg^-1、1.39~3.84 mg·kg^-1，籽粒Cd的变差大于秸秆Cd，且秸秆的Cd富集能力大于籽粒，说明与Cd吸收能力相比Cd转运能力对籽粒Cd积累的影响更大。通过对籽粒Cd含量聚类将14个水稻品种分为低镉含量组、中镉含量组、高镉含量组。低镉含量组各部位的Cd富集系数和Cd转运系数均低于其他两组，说明低镉含量组水稻品种同时具有较低的Cd吸收能力和Cd转运能力。随着生育时期的推进，植株Cd含量不断提高。并且，齐穗期-成熟期不同类型水稻品种植株Cd含量差异较大，说明齐穗期-成熟期是植株Cd快速积累时期和影响籽粒Cd积累的关键时期。     

施加脱硫石膏对紫色土壤-水稻系统重金属累积的影响

采用田间试验研究了施加不同用量（2、4、8、16 t·hm^-2）的脱硫石膏对紫色水稻土重金属（Cd、Pb、Zn、Cu）全量、形态分布和水稻重金属吸收及分配的影响,为脱硫石膏农用的安全性提供科学依据。结果表明：施加脱硫石膏后,土壤Pb全量较对照显著增加14.00%~68.77%（P<0.05）,脱硫石膏用量低于4 t·hm^-2时土壤Cd全量与对照差异不显著,超过该用量时Cd全量较对照显著增加16.28%~19.94%,而土壤Zn、Cu全量与对照无显著差异,且土壤重金属全量均符合《土壤环境质量标准》（GB 15618-1995）;同时施加脱硫石膏后,土壤中Cd可交换态占比降低,残渣态占比增高,并促进Pb的可交换态向有机结合态和铁锰氧化态转化,Zn铁锰氧化态占比增高,对Cu的赋存形态无明显影响;脱硫石膏处理组水稻根、茎叶和籽粒中重金属含量有不同程度的降低,水稻根、茎叶及籽粒对Cd、Pb的富集系数下降,且籽粒中Cd、Pb、Zn、Cu含量均符合我国《食品安全国家标准食品中污染物限量》（GB 2762-2012）。水稻各部分对Cd、Pb的积累与其可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化态和有机结合态含量均呈正相关,其中籽粒Cd含量与可交换态Cd含量呈极显著正相关（P<0.01）。在脱硫石膏2~16 t·hm^-2用量范围内,稻田土壤Cd、Pb全量有所增加,Zn、Cu全量无变化,Cd、Pb赋存形态向稳定态转化,水稻各部分Cd、Pb、Zn、Cu含量有不同程度降低,脱硫石膏可在水稻田安全利用。     

铅在小麦籽粒中的分布及与其他8种元素的关系

运用环境扫描电镜结合X射线电子探针显微分析技术,对不同基因型小麦籽粒皮层、糊粉层、盾片、胚芽、胚轴、胚根、内胚乳7个部位的铅相对含量进行测定。结果表明：铅在小麦籽粒不同部位的含量存在明显差异,由大到小的依次为：糊粉层、胚轴、胚根、盾片、胚芽、皮层、内胚乳。不同基因型小麦籽粒对铅的富集量存在遗传差异,这种差异体现在同一部位和不同部位之间铅相对含量的差异上;不同基因型小麦籽粒皮层、糊粉层、盾片、胚芽、胚轴、胚根和内胚乳铅相对含量之间均呈现极显著的线性关系。通过比较不同基因型小麦籽粒各部位铅相对含量与其他元素的关系,发现各个部位的铅与铝、镉、镁、钾、磷、钙、硒和硫相对含量之间均存在着极显著的线性关系。     

水稻镉、铅、砷低含量基因型的筛选

筛选低重金属含量水稻品种或减少水稻对种植土壤中重金属的吸收是控制稻米重金属含量的最直接有效的办法.本研究采用ICP-MS法测定了78份水稻品种的糙米中镉(Cd)、铅(Pb)、砷(As)含量.同时比较其中的20份品种在3个试验点的糙米Cd,Pb,As含量.结果表明:水稻籽粒中Cd,Pb,As的积累存在着明显的品种差异,其中Cd和Pb积累的基因型明显较As积累的基因型丰富;相关性分析表明,糙米中Cd和Pb含量存在极显著相关性(P＜0.01);筛选得到Cd,Pb含量低的基因型5个,Cd,As含量低的基因型1个,As,Pb含量低的基因型2个,Cd,Pb,As含量均低的基因型1个;土壤Cd,Pb,As含量对糙米Cd,Pb,As含量有较明显的影响;且糙米Cd,Pb和As含量对土壤环境的反应也各不相同.     

4种不同类型叶面阻控剂对水稻镉吸收和积累的影响

本文通过大田试验在水稻抽穗期和灌浆初期进行叶面喷施硅肥、硒肥、黄腐酸钾和海中钙叶面阻控剂,探究4种叶面阻控剂对水稻各个部位镉(Cd)含量的影响,并计算Cd在水稻各组织的转运系数和富集系数。结果表明:4种叶面阻控剂均能有效降低水稻各部位的Cd含量,其中黄腐酸钾阻控水稻茎、叶Cd积累的效果最好;硒肥阻控水稻籽粒Cd积累的效果最好;黄腐酸钾对水稻籽粒中Cd含量的影响主要是通过提高茎-叶转运系数,而硒肥则是降低叶-籽粒转运系数,叶面喷施黄腐酸钾和硒肥对减少水稻Cd积累量具有一定的实践意义。     

土壤Cd、As、Pb在水稻植株中的吸收分布特征

通过对浙江宁绍水网平原区的银山、鲤鱼山、蓬里3个地点的土壤与水稻植株中As、Cd、Pb含量研究,结果表明,水稻植株对土壤重金属元素的吸收量,随土壤重金属元素含量的增加而明显增加,水稻对As、Cd有较强的吸收性,对Pb的吸收性相对较弱。土壤重金属元素进入水稻植物体后,大约有97%残存于水稻非食用部位,整体表现为由稻根>茎、叶>籽实的富集特征。     

银中杨各部位对Cd、Zn、Pb的富集特性

目的为探明银中杨各部位对不同重金属的富集特性。方法本研究通过用3种不同含量的镉(Cd,0.5、1.5、2.5 mg/kg)、锌(Zn,300、500、700 mg/kg)或铅(Pb,300、500、700 mg/kg)分别处理盆栽一年生银中杨的土壤,分析银中杨根、茎、叶对Cd、Zn和Pb的富集量和富集系数。结果银中杨根、茎、叶对Cd、Zn和Pb的富集量均与土壤中相应的重金属含量呈极显著的正相关(P < 0.01)。高含量Cd处理下的根、茎、叶对Cd的富集系数均不同程度的低于低含量处理;高含量Zn处理下叶对Zn的富集系数和高含量Pb处理下叶对Pb的富集系数也均不同程度的低于低含量处理,但根、茎对Zn的富集系数对Zn的处理含量不敏感,而根、茎对Pb的富集系数却对Pb的处理含量呈依赖性。银中杨各部位之间对Cd的富集量未表现出任何规律,但对Cd的富集系数,在低含量下一致,在高含量下根显著低于茎和叶(P < 0.05)。Zn低含量处理下的叶、根、茎和高含量处理下的根、叶、茎对Zn的富集量和富集系数均依次有不同程度的降低。Pb各含量处理均使根对Pb的富集量和富集系数显著高于茎和叶(P < 0.05)。结论说明土壤中的Cd、Zn和Pb含量影响银中杨对其的富集,且呈根茎叶特异性。银中杨各部位对Cd的富集情况表现为茎和叶的富集阈限高于根部;对Zn的富集情况在低含量时表现为叶>根>茎,在中、高含量时表现为根>叶>茎;对Pb的富集主要集中在根。      

酸性土壤背景下不同品种水稻对镉的吸收差异分析

以池州市贵池区某一矿山周围遭受到镉（Cd）污染的酸性土壤为背景，选用24种水稻进行大田试验，比较分析不同品种水稻对Cd吸收累积的差异，以期筛选出适合当地种植的Cd低积累水稻品种，为农用地安全利用提供品种依据。结果表明：1）不同水稻之间的根部、茎叶和籽粒的Cd含量差异显著，但每个品种的Cd含量分布均呈现出根部>茎叶>籽粒的规律；2）运用系统聚类分析发现荆占一号、隆稻3号、鄂中6号、荃早优406和梦两优丝苗这5种水稻与其他水稻相比，对Cd的吸收能力最弱；通过内梅罗综合污染指数分析发现，梦两优丝苗的污染指数显著低于其他品种，位于农产品安全警戒线内，对Cd的累积能力最弱；3）通过比较24种水稻对Cd的富集系数、转运系数和相关性分析发现，水稻籽粒Cd含量与籽粒富集系数、茎叶向籽粒转运系数显著正相关，与根部向地上部转运系数相关性不显著，梦两优丝苗的茎叶向籽粒的Cd转运系数以及籽粒富集系数均显著低于其他品种，呈现出Cd积累特性。综上，发现籼型两系杂交水稻梦两优丝苗可以作为本区域Cd低积累水稻品种进行种植。     

不同水稻品种对Cd、Zn的积累特性

采用田间小区试验,研究20个水稻品种对Cd和Zn吸收、转运、积累的差异,及其稻米中的Cd/Zn,以期筛选出适合研究区域种植的Cd低积累品种,为受Cd污染耕地的安全利用和稻米安全生产提供技术支撑。结果表明,不同品种水稻对Cd的吸收和积累存在显著差异,水稻籽粒中的Cd含量范围在0.07~0.39 mg·kg^-1,有12个品种籽粒中的Cd含量低于国家限量标准值(0.2 mg·kg^-1)。常规稻品种秀水519籽粒中的Cd含量最低,其次为秀水03、嘉58,籽粒中的Cd含量均≤ 0.1 mg·kg^-1;杂交稻品种浙优18、甬优9和甬优12籽粒中的Cd含量相对最高,均超过0.3 mg·kg^-1。总体来看,常规稻品种籽粒中Cd含量相对较低,而杂交稻籽粒中Cd的含量较高。不同品种水稻籽粒中Zn含量变幅较Cd低,含量在16.9~26.6 mg·kg^-1。不同品种水稻籽粒Cd/Zn在0.002 8~0.020 1,仅有浙优18、甬优9、甬优12的籽粒Cd/Zn超过推荐值(0.015)。相关性分析表明,水稻籽粒中Cd/Zn与籽粒中Cd含量呈显著正相关。不同品种水稻的TF_G/R(水稻根向籽粒的Cd转运系数)和TF_G/S(水稻茎叶向籽粒的Cd转运系数)均随着籽粒中Cd含量的增加而增加。水稻籽粒中的Cd含量与TF_G/S和TF_G/R均呈正相关。     

不同添加量重金属对水稻产量及籽粒重金属富集的影响

在吉林中部黑土区采用微区试验探讨了在土壤中添加不同重金属对水稻产量及重金属富集的影响,阐述了重金属在水稻植株中的分布特征、籽粒中的富集能力及与土壤中重金属含量的关系。结果表明,Pb、Hg的添加对水稻籽粒产量的影响差异不显著,随着Cd、As、Cr添加量的增加,籽粒产量呈下降趋势,差异达显著水平。各重金属在水稻籽粒中的迁移能力大小为:AsCdHgPb、Cr,水稻茎叶、籽粒中重金属含量与土壤重金属含量呈极显著正相关关系,且茎叶与籽粒之间的重金属含量也呈极显著正相关关系。根据回归方程计算得出引起水稻籽粒重金属含量超标(GB2762-2005)的土壤重金属临界含量分别为:Pb 43.5 mg/kg,Hg 0.19 mg/kg,Cr 355.8 mg/kg,As 0.82 mg/kg,Cd 1.29 mg/kg。     

水稻品种及其器官对土壤重金属元素Pb、Cd、Hg、As积累的差异

在土壤中添加重金属元素Pb、Cd、Hg、As,研究43个不同类型水稻品种(系)成熟后不同器官重金属元素的含量差异。研究结果表明,Pb、Cd、Hg、As主要在水稻植株根中大量富集,其次是茎叶,在稻谷和精米中富集量最低;通过富集系数的比较,发现水稻对Cd富集能力最强,其次是Hg,然后是Pb,最低是As。不同类型的水稻品种对重金属元素的吸收规律为:①Pb在常规籼稻稻米和稻谷中的含量显著高于在粳稻和杂交稻中的含量,而茎叶中Pb含量在不同类型品种间不存在显著差异。②Cd在不同类型品种和不同器官中的含量均存在显著差异,在常规籼稻精米、稻谷中的含量最高,在杂交稻精米和稻谷中的含量居中,在常规粳稻中的含量最低;杂交稻和常规籼稻茎叶中Cd含量高于粳稻;而粳稻根中Cd含量显著高于籼稻和杂交稻。③Hg在不同类型品种精米中的含量之间存在显著差异,以杂交稻精米中汞含量最高,而在稻谷和茎叶中Hg含量不同品种类型之间不存在显著差异。④在不同品种类型之间精米和稻谷中As含量存在显著差异,常规稻和杂交稻含量较高,而茎叶As含量在不同品种类型之间不存在显著差异。     

种植制度对水稻籽粒铅、镉含量的影响

为比较不同种植制度对水稻籽粒铅、镉含量及变化的影响,从2016年开始,在衡阳和岳阳地区实施为期3 a的大田定位试验,探究稻-稻-紫云英、稻-稻-冬闲和稻-稻-油菜3种不同种植制度下,水稻籽粒中铅和镉含量的高低及其变化趋势。结果表明,各种植制度的水稻籽粒铅、镉含量变化呈现出先升高后降低的趋势。实施种植制度3 a后,相比于稻-稻-冬闲,稻-稻-油菜种植制度显著降低了早稻和晚稻籽粒镉含量,平均降低幅度分别为23.90%和47.30%,稻-稻-紫云英和稻-稻-冬闲之间没有显著差异;相比于其他种植制度,稻-稻-紫云英种植制度会显著提高早稻和晚稻籽粒中铅含量,平均提高幅度分别为50.42%和80.49%,稻-稻-冬闲和稻-稻-油菜之间没有显著差异。研究发现,与种植第一年相比,3 a后稻-稻-油菜种植制度能够显著提高衡阳和岳阳的土壤pH(增幅分别为8.60%和10.33%),并显著降低土壤有效态铅含量(衡阳地区除外)和有效态镉含量,稻-稻-紫云英种植制度会增加土壤的有效态铅含量(增幅分别为17.51%和13.32%)。从季别来看,湖南地区水稻品种早39在晚稻季收获的籽粒镉含量要显著高于早稻季118.93%～429.11%,而在早稻季收获的籽粒铅含量要显著高于晚稻季10.71%～59.20%。综合考虑,在南方重金属污染的多熟制地区,应选择稻-稻-油菜种植制度作为主流的种植制度。     

钾硅肥施用对水稻吸收铅、镉的影响

为探讨钾硅肥施用对水稻铅、镉吸收及土壤中铅、镉生物有效性的影响,将施肥和重金属钝化修复良好结合在一起提供依据,采用盆栽试验,研究了钾硅肥施用对水稻生物量、钾素积累量、铅/镉含量和土壤中有效态铅/镉含量及其变化的影响。结果表明,钾硅肥施用可以显著提高水稻植株各部位生物量和钾素累积量,与不施钾处理相比,水稻生物量和钾素积累量分别增加了40.4%~47.0%和170.0%~252.0%;钾硅肥的施用显著降低了水稻茎、叶和籽粒中铅和镉的含量,与施用硫酸钾处理相比,水稻茎、叶、籽粒中铅和镉的含量分别降低了23.6%、35.6%、28.7%和15.6%、29.7%、26.8%,且随着钾硅肥用量的增加,水稻地上各部位铅和镉的含量显著降低,但水稻根部重金属含量并无显著差异。土壤中有效态铅、镉经过一季水稻种植后均有不同程度降低,钾硅肥处理和硫酸钾处理土壤有效铅、镉含量并无明显差异。钾硅肥的施用既满足了水稻对钾素的需求,又降低了水稻地上各部位对土壤重金属的吸收。     

地质高背景农田土壤中水稻对重金属的富集特征及风险预测

为了解地质高背景农田重金属的行为特征,对两个不同地区(浙江北部丘陵地区和广西中部岩溶地区)土壤和水稻子实中As、Cd、Pb、Ni、Cu和Zn的含量进行了分析,研究重金属的迁移富集差异及其主要影响因素,并以土壤理化参数和有效态重金属(EDTA提取态)为变量,建立两个研究地区水稻子实中重金属含量的最优经验预测方程。结果表明,在浙江研究区土壤中Cd和As超标明显,广西研究区土壤Pb、As和Cd超标严重;但从水稻子实重金属含量结果来看,只有Cd在浙江研究区超标。两个研究区重金属元素在水稻中的生物富集因子均较低,明显低于人为污染的农田;相关性分析和回归预测表明,土壤有效态重金属、pH、有机质和CaO是影响水稻子实重金属含量的主要因子。     

长江三角洲地区土壤和水稻重金属污染特征研究（摘要）

[目的]研究长江三角洲地区土壤和水稻重金属污染特征。[方法]测定长江三角洲地区150多个采样点的重金属含量,进行土壤环境质量评价,并研究重金属元素在不同区域和植物不同部位的含量分布以及转换和分配特征。[结果]长江三角洲地区受Cd、Pb、Cr、Cu、Zn的污染,其中Cd污染最严重,Pb、Cu和Zn次之,Cr最轻,几乎不受Hg和As的污染,内梅罗污染指数为0.880,属于警戒级;水稻果实中Cd、Cr、Cu、Hg和Zn超过其背景值。按区域划分,土壤污染程度依次为：环太湖地区〉浙江南部地区〉沿江地区,城市直辖区〉县级城镇及农村;按迁移转化规律划分,根际土壤〉水稻根茎〉水稻果实;转换系数Cd〉Cu〉Zn〉As〉Hg〉Pb〉Cr,分配系数Zn〉Cr〉Cd〉Cu〉Hg〉Pb〉As。[结论]长江三角洲地区污染元素的数值范围较大,个别样本污染严重,应加大重金属污染防治与预防。     

不同混施钝化剂对水稻吸收累积Cd的影响

将石灰、赤泥和高岭土按不同比例混合(施用总量为4500kg hm-2)施加于Cd污染稻田土壤,根据混合比例不同设置CK(常规种植)、T1(1∶7∶4)、T2(3∶5∶4)、T3(4∶4∶4)和T4(6∶2∶4)共5个处理,探究不同混施钝化剂对水稻吸收累积Cd的影响。结果表明:4种混施处理能够显著降低土壤有效态Cd含量,较CK相比依次降低了28.0%、40.9%、43.4%和57.4%。4种混施处理能够不同程度地降低水稻各部位对Cd的吸收累积,籽粒的Cd含量依次降低47.1%、49.2%、55.5%和81.6%,T2、T3和T4处理水稻籽粒中Cd含量达到了食品安全国家标准(G B27622017,Cd≤0.2mg kg-1)。土壤有效态Cd含量与水稻根、茎、叶和籽粒中Cd含量的Pearson相关系数分别为0.826、0.709、0.778和0.532,均达到显著相关。不同处理根系富集系数依次为5.03、1.83、2.22、1.32和0.90,钝化处理显著降低了水稻根系对Cd的富集能力。各处理水稻产量以及籽粒K、Mg元素含量没有显著差异,T1到T4处理Ca元素含量依次增加。综合分析,T4处理对于降低土壤中有效态Cd含量以及水稻籽粒中Cd含量效果最佳,且没有降低水稻产量和与稻米品质密切相关的K、Mg和Ca元素含量。     

新型土壤改良剂对水稻吸收累积Cd、Pb的影响初探

在盆栽条件下研究了一种新型土壤改良剂(商品名:农大夫-地保2号,又名土壤还原素)对两种污染土壤(潮泥田和红黄泥)水稻吸收累积Cd、Pb的影响.结果表明,施用土壤改良剂能显著提高潮泥田和红黄泥的土壤pH值,降低土壤有效态Cd、Pb及水稻糙米Cd、Pb含量.当土壤改良剂施用量达到8 g/kg时,两种土壤的pH值均显著高于对照(H-0).当土壤改良剂施用量达到4 g/kg时,潮泥田土壤有效态Cd含量低于对照30.8%(P＜0.05);当其施用量增至8 g/kg时,土壤有效态Pb含量比对照降低21.9%(P＜0.05),同时水稻糙米Cd、Pb含量比对照降低18.4%(P＜0.05)和20.3%(P＜0.05).当土壤改良剂施用量达到8 g/kg时,红黄泥土壤有效态Cd、Pb分别低于对照30.7%(P＜0.05)和24.4%(P＜0.05),而其水稻糙米Cd、Pb含量在土壤改良剂施用量为4 g/kg时降幅达22.8%(P＜0.05)和24.2%(P＜0.05).综合分析认为,施土壤改良剂能显著降低污染土壤上水稻糙米的Cd、Pb累积,其效果与土壤改良剂用量、土壤pH值及土壤Cd、Pb含量有关,可能对酸性土壤更有效.     

赤泥和有机肥对镉、铅在水稻中吸收分布的影响

通过大田正交试验,研究添加赤泥和有机肥对Cd、Pb在土壤-水稻系统中分布规律的影响。结果表明,添加赤泥或有机肥后,水稻根际土壤pH值升高0.36～1.90个单位,根际土壤中Cd、Pb含量分别降低2.73%～26.25%和7.15%～34.26%,糙米中Cd和Pb含量分别降低23.24%～55.90%和11.76%～29.41%,其中单施赤泥效果最好,其次是配施,单施有机肥最差。添加赤泥和有机肥后,水稻各器官中Cd和Pb含量显著降低,不同生育期Cd和Pb的贡献率明显改变,且添加量及施肥方式（单施、配施）也有显著影响。与CK相比,降Cd效果最好的是单施赤泥4 000 kg·hm^-2,降幅为55.90%;降Pb效果最好的是赤泥（4 000 kg·hm^-2）与有机肥（1 000 kg·hm^-2）配施,降幅为29.41%。由于土壤中Cd（超标65倍）、Pb（超标7倍）污染程度较高,糙米中Cd、Pb含量仍超过食品污染物限量（GB 2762-2012）。因此,在重金属污染程度较高的稻田,仅通过添加土壤调理剂不能达到安全生产的目的。