山东省近60年主推冬小麦微量矿质元素变化

选取近60年来,山东省连续3年推广面积较大的36个冬小麦品种为试验材料,探究不同年代冬小麦品种在土壤肥力存在差异条件下籽粒、颖壳和茎叶中的铜、锰、铁、锌等4种微量元素含量。结果表明,不同肥力条件下4种微量元素含量高肥处理高于低肥处理的年代出现的较多。微量矿质元素在冬小麦籽粒、茎叶和颖壳中含量表现为Cu元素含量呈现出籽粒茎叶颖壳,Mn元素含量表现为茎叶籽粒颖壳,Fe元素含量表现为茎叶颖壳籽粒,Zn元素含量表现为籽粒颖壳茎叶。冬小麦籽粒中铜、锰、铁、锌等4种微量元素含量范围分别为4.79～6.14、32.55～44.07、37.24～59.56、25.74～37.40 mg/kg。     

东北地区不同水稻品种对Cd的累积特性研究

采用土堵盆栽试验方法,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<'-1>Cd)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.     

不同水稻品种中镉及微量元素含量的差异分析

采用盆栽试验,以沈阳农业大学水稻所提供的10个水稻品种为供试作物,在土壤外源添加Cd为2.5,10mg.kg-1,以不添加Cd为对照的条件下,根据方差分析和聚类分析筛选出低镉和高镉积累水稻品种,分析水稻根、茎叶、糙米中Cd含量与Cu,Fe,Mn,P,Si,Zn的相关关系。在Cd添加2.5mg.kg-1的条件下,研究低Cd和高Cd积累水稻品种中Cu,Fe,Mn,P,Si,Zn含量差异。结果表明:供试的10个水稻品种中,品种4和品种5属于低镉积累,品种9属于高镉积累,在Cd添加浓度为2.5mg.kg-1和10mg.kg-1时,2个水稻品种糙米中Cd含量分别相差0.79mg.kg-1和2.61mg.kg-1。水稻根系中Cd与Mn有协同作用,茎叶中Cd与Mn、P有协同作用,糙米中Cd与P有拮抗作用。减少水稻对Mn的吸收量可以降低根系对Cd的吸收,适当增加P的使用量有利于降低糙米中Cd含量。     

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。     

水稻各器官镉阻控功能的研究进展

土壤镉(Cd)污染是引起稻米镉污染的重要因素,但二者之间并非简单的线性关系。本文围绕植物根系、茎叶、穗轴和稻谷对Cd的拦截作用及其调控机理进行综述,表明:在长期的自然进化过程中,水稻的根茎叶组织和穗轴、颖壳、果皮、种皮等组织具备了识别必需元素和有害元素的特殊功能,能够把大量的Cd固定在营养体的细胞壁中,或封存在液泡中。经过各类细胞的层层拦截,只有极少数的Cd汇聚到穗轴中,穗轴中的Cd浓度与稻米中的Cd含量高度线性相关。籽粒灌浆成熟后,Cd主要分布在颖壳和富含蛋白质的糊粉层与胚中,淀粉中的Cd含量最低。水稻根系和节是Cd含量最高的营养器官。通过栽培措施和遗传调控,发掘和利用营养器官对Cd的拦截潜力和过滤功能,有助于降低稻米Cd污染风险。     

坡缕石钝化与喷施叶面硅肥联合对水稻吸收累积镉效应影响研究

采用盆栽试验,研究了坡缕石钝化与喷施叶面硅肥联合处理对水稻吸收累积Cd效应的影响。试验结果表明,单独喷施叶面硅肥能够增加水稻产量,可以不同程度地降低水稻地上部Cd含量及Cd从根系向地上部的转运能力。与空白对照相比,糙米、颖壳和秸秆中Cd含量最大可分别降低34.9%、30.1%和34.0%,且在水稻不同生育期喷施硅肥对Cd在地上部累积的抑制效果依次为分蘖期+齐穗期分蘖期齐穗期。盆栽试验中添加1.0%的坡缕石后能够显著降低土壤中Cd的生物有效性,糙米、颖壳、秸秆以及根系中Cd含量分别比空白对照降低39.5%、28.6%、35.3%和20.9%。坡缕石钝化处理并联合在水稻分蘖期和齐穗期分别喷施0.1%~0.4%叶面硅肥结果表明,钝化处理与叶面阻Cd联合能更加有效地降低水稻地上部对Cd的吸收,其中稻米、颖壳和秸秆中重金属Cd含量最大分别可降低58.1%、63.3%和68.7%,糙米中Cd含量可由对照的0.43 mg·kg-1降到低于稻谷Cd的食品安全国家标准限量值0.20 mg·kg-1以下,但对根系中重金属Cd的含量降低仅为17.8%,与坡缕石单一钝化相比无显著差异。     

高/低Cd累积苋菜品种金属累积特性与关键转运基因表达的关系

采用受污染菜园土进行盆栽试验,研究对Cd累积特性不同的苋菜品种(Amaranth mangostanus L.)对金属的吸收差异。白骨小圆叶油苋菜及正泰小圆叶苋菜地上部分Cd含量分别为(0.116±0.007)mg·kg-1和(0.146±0.002)mg·kg-1,台湾白苋菜及红柳叶苋菜地上部分Cd含量分别为(0.210±0.005)mg·kg-1和(0.349±0.026)mg·kg-1,相比而言前两者属Cd低累积品种,后两者属Cd高累积品种。由于红柳叶苋菜与白骨小圆叶油苋菜Cd含量差异最大,可通过测定两者根系IRT1及HMA4基因表达量,以研究高/低Cd累积特性苋菜品种对金属吸收的差异及其与相关转运蛋白的关系。结果显示,苋菜根系共质体Cd与Fe、Pb的吸收呈极显著正相关(P0.01)。红柳叶苋菜根系原生质体Fe、Cd及Pb含量显著高于白骨小圆叶油苋菜,同时其根系IRT1表达量高于白骨小圆叶油苋菜,表明苋菜根系IRT1基因的较高表达有助于根系从土壤吸收Fe外,可能有助于Cd与Pb的累积。苋菜地上部分Cd与Zn、Fe的吸收呈显著正相关(P0.05),与Pb、Mn、Ca的吸收呈极显著正相关。红柳叶苋菜地上部分Ca、Fe、Mn、Cd、Pb的含量显著高于白骨小圆叶油苋菜,同时其根系HMA4基因表达量高于白骨小圆叶油苋菜,表明苋菜HMA4基因的较高表达可能有利于苋菜将根系吸收的Cd等金属转运至茎叶。     

13种小白菜基因型对Cd、Pb、A s累积特性比较

13种小白菜基因型在温室以125μmol.L-1Cd、Pb、As等3种重金属离子胁迫培育8 d,比较茎叶和根系的金属累积能力.结果表明:①不同基因型茎叶和根系累积重金属离子能力的差异达极显著水平.②根系累积能力大于茎叶.茎叶对不同金属离子累积能力不同,13种基因型,茎叶Cd平均累积量为373.34 mg.kg-1,分别是Pb(62.20 mg.kg-1)和As(27.56mg.kg-1)的6.0和13.6倍,即小白菜茎叶食用部位是Cd累积和分配的主要部位,Cd对蔬菜可食部位卫生品质的影响很大.③在本试验条件下,小白菜基因型L、B茎叶、根系Cd含量交叉分列前两位,初步认为它们是Cd高累积基因型;而基因型D茎叶Cd含量次低和根系最低,则可能为Cd低累积基因型.     

土壤高砷污染对冬小麦和油菜生长影响的比较研究

采用盆栽试验研究了土壤高浓度砷污染对冬小麦和油菜生长、生物量、产量的影响及磷、砷在此2种作物各个部位的累积规律。结果表明,200 mg.kg-1土壤砷污染显著抑制了冬小麦的生长,收获时冬小麦株高较对照降低17%;冬小麦地上部分、根系的生物量和产量较对照分别降低了52.2%,60.6%和46.8%。但土壤砷污染对油菜株高、生物量影响均不显著,产量较对照降低了15.4%。砷在冬小麦、油菜各部位的含量为根系>茎叶>颖壳(角果皮)>种子。相同砷污染条件下,小麦根系砷浓度(74.86 mg.kg-1)显著高于油菜根系砷浓度(57.76 mg.kg-1),但地上部分砷含量差异不大,冬小麦籽粒中砷的含量高于油菜籽粒,但均未超过0.7 mg.kg-1。土壤砷污染对冬小麦、油菜根系、茎叶中磷含量影响不大,但显著降低了颖壳(角果皮)中磷的含量。油菜较冬小麦对砷有更高的耐性,砷污染土壤中种植越冬作物时,更适合种植油菜。     

不同玉米(Zea mays)品种对镉锌积累与转运的差异研究

选取20个玉米(Zea mays)品种作试验材料,通过田间试验研究了镉-锌(Cd-Zn)复合胁迫下玉米的生长发育及其积累和转运Cd、Zn的差异,以期筛选出Cd、Zn低积累的玉米品种。结果表明,Cd-Zn复合胁迫下,玉米的株高、叶面积、生物量、产量以及玉米根、茎叶和籽粒中Cd、Zn含量在品种间均表现出显著差异。有2个品种籽粒的Cd含量超过国家食品卫生标准(≤0.2 mg·kg-1),13个品种茎叶的Cd含量超过国家饲料卫生标准(≤0.5 mg·kg-1),所有品种籽粒和茎叶的Zn含量均符合国家食品卫生标准(≤50mg·kg-1);有7个品种的Cd富集系数1,13个品种茎叶转运系数1,所有品种籽粒转运系数均1;20个玉米品种Zn的富集系数均1,有18个品种茎叶转运系数1,6个品种籽粒转运系数1。根据玉米生物量、产量、籽粒Cd和Zn含量、富集系数、转运系数等指标进行评价,认为红单6号、红育1号、云优78、平单2号、屏单2号5个品种可作为Cd低积累玉米品种,雅玉98可作为Zn低积累玉米品种,可分别在个旧地区Cd、Zn中、轻度污染土壤上推广种植。     

砷胁迫下磷用量对不同磷效率水稻产量、生物量以及P、As含量的影响

【目的】阐明磷肥用量以及水稻磷营养特性对砷污染水稻产量、生物量及其安全性的影响,探讨降低水稻砷污染的农艺措施。【方法】以2个耐低磷（磷高效吸收型品种99011和磷高效利用型品种580）和1个低磷敏感型水稻（99056）为材料,通过土培试验研究不同磷用量对中、高度砷污染土壤上水稻产量、生物量以及秸秆、颖壳和稻米P、As含量的影响。【结果】与无砷处理相比,50 mg•kg-1的砷略微增加水稻的生物量,但降低水稻产量,增施磷肥显著提高生物量和产量;100 mg•kg-1的砷显著降低水稻生物量和产量,增施磷肥显著提高生物量,但产量在磷用量为30 mg•kg-1时最高,磷用量为150 mg•kg-1时最低（为0）。砷污染土壤上,水稻不同部位As含量为秸秆>>颖壳>>糙米,且As含量随磷用量或砷浓度的增加而增加。在砷胁迫或者磷、砷双重胁迫下,同一处理的水稻产量、生物量以及秸秆、颖壳和糙米P含量均为99011＞580＞99056,3个品种之间差异显著,且磷用量越少、砷浓度越高,品种之间差异越大;秸秆、颖壳和糙米As含量为99056＞580＞99011,3个品种之间差异显著,且磷用量和（或）砷浓度越高,品种之间差异越大。在砷浓度≤50 mg•kg-1和磷用量≤30 mg•kg-1时,磷高效吸收型品种99011能够获得较高的产量,且稻米As含量低于国家食品安全标准。【结论】砷胁迫下,水稻产量及其As含量与品种磷营养特性以及施肥量密切相关。在中、轻度砷污染土壤上,可以通过选用磷高效吸收型水稻品种,并根据土壤磷丰缺程度适当减少磷肥用量等措施来保证水稻数量和质量安全。     

湛江水稻生产环境及其稻米中Cd的安全性评价

为研究湛江稻米生产环境及其稻米中Cd的安全性,抽样测定了湛江4个水稻主产区的大田土壤、灌溉水、植株器官和稻米中重金属镉(Cd)的含量.结果表明:早稻与晚稻均表现为,Cd在根中的积累量显著地高于茎、叶和稻米.同时,Cd在稻米中的积累量显著地低于茎、叶,Cd在茎、叶中的含量水平相当,水稻植株器官对Cd的富集水平基本为根＞叶＞茎＞稻米,根系是吸收和积累Cd的主要植株器官;湛江市4个水稻主产区生产的稻米中Cd的含量范围为0.034～0.047 mg· kg-1,符合国家粮食卫生控制标准值(GB 2715-2005),尚不存在Cd暴露的风险.水稻种植区的土壤中Cd含量为0.155～0.180 mg·kg-1,达到国家土壤环境质量一级标准(GB 15618-1995),仍属于自然背景值范围;灌溉水的重金属Cd含量的范围为0.001 9～0.004 9 mg·L-1,均达到国家农田灌溉水标准(GB 5084-2005)的要求.因此,湛江市水稻生产的土壤和灌溉水环境是安全的,生产的稻米Cd的安全性高,不会危害消费人群的身体健康.     

锌对粳稻幼苗镉吸收转运特性的影响

采用水培实验,研究了镉胁迫下粳稻幼苗的生长发育特征及镉和锌的吸收转运特性。结果表明,施加1.2 mmol·L~(-1)及1.4mmol·L~(-1)锌能显著增加根尖数目和根系及地上部的生物量,并使根系中的镉积累量分别下降86.4%和97.5%,地上部镉积累量分别下降62.6%和73.3%。根系和地上部的镉主要分布在细胞壁(F1)和胞液(F3)中,细胞器(F2)中的镉含量很少,只占根系镉总量的5.4%和地上部镉总量的9.4%。锌降低了各亚细胞组分中镉的含量,提高了镉在F3中的分配比例。当锌使根系F3中的镉浓度降低到12.8 mg·kg~(-1)FW以下时,镉从根系F3中向地上部转运的比率显著增加,但转运量只有2.7μmol·L~(-1)Cd~(2+)(无锌添加)处理组的26.9%~46.1%。     

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Cd对蔬菜的毒害临界值

采用土培试验研究了外源添加Cd对福建省Cd毒害的高敏感蔬菜——芥菜的毒害效应,并在此基础上推算出了农业土壤Cd对蔬菜的毒害临界值.结果表明,随着土壤Cd添加量的增加,芥菜的株高、地上部鲜重、根长和根鲜重逐渐降低,地上部鲜重对土壤Cd的毒害最为敏感.根据移栽36 d后的芥菜地上部生物量与土壤Cd有效量之间的回归方程,推算出当芥菜地上部生物量减少10%时,以有效态Cd(0.1 mol.L-1 CaCl2提取)表示的土壤Cd的毒害临界值为0.15 mg.kg-1.再根据本区域野外调查所得到的土壤Cd全量与土壤有效Cd之间的回归方程,推算出相应的以土壤Cd全量表示的土壤Cd的毒害临界值为0.40 mg.kg-1.     

The Difference in Growth and Four Microelement Concentrations Between Two Rice Genotypes Differing in Grain Cadmium-Accumulating Capacity

A pot experiment was conducted with two rice genotypes having different Cd concentrations in their grains to study the effect of soil Cd level on biomass, Cd and Fe, Zn, Cr and Pb accumulation in different plant parts. Cd was added into soil to form 4 levels, i.e.,0, 0.5, 2.5 and 12.5 mg kg-1, respectively. The results showed that the Cd-induced reduction in biomass accumulation varied in both genotypes and growth stages. The Cd-induced reduction in biomass became less with the progress of growth, and Xiushui63, a genotype with relatively higher grain Cd concentration, was more severely inhibited than Xiushui217,a relatively lower Cd concentration. Both Cd concentration and accumulation in the various plant parts increased substantially with the increase of Cd levels. The difference between two genotypes in Cd concentration and accumulation became more pronounced with increased Cd level as well as prolonged duration of exposure. Xuishui63 had much greater Cd accumulation than Xiushui217, in particular at late growth stage. Xuishui63 had a remarkably higher Cd translocation of roots to shoots than Xiushui217 in all Cd levels.The effect of Cd addition on four microelement concentrations in straw and milled rice also varied in genotypes and Cd levels. Without Cd addition, Xiushui63 was significantly lower than Xiushui217 in the concentrations of all four elements in straw, while the case was just opposite in milled rice. Zn, Fe and Pb concentrations decreased in milled rice with the increase of Cd level, although the reduction extent differed in two genotypes.The results indicated that Cd concentration in rice grain is primarily dependent on the shoot Cd concentration, which is in turn mainly determined by Cd translocation from roots to shoots.     

水稻镉高积累品种对镉的富集特性

【目的】研究了水稻Cd高积累品种对Cd的富集特性,并探讨其对Cd污染土壤的修复潜力,为Cd污染农田修复提供理论依据。【方法】以前期筛选出的Cd高积累品种泸17-T2171（Lu17-T2171）和武金4B（Wujin4B）为试验材料,普通品种泸恢17（Luhui17）为对照,采用土培试验,分析其在不同Cd处理条件下分蘖期和扬花期的Cd含量、积累量等变化特征,并探讨其对不同Cd污染程度土壤的净化能力差异。【结果】（1）随着Cd处理浓度的升高,Cd高积累品种的生物量逐渐增加,与对照相比（Cd0）,Lu17-T2171生物量在分蘖期和扬花期Cd50条件下分别增加了33.96%和19.51%,Wujin4B分别增加了54.71%和15.22%。（2）高积累品种在分蘖期对Cd的吸收能力较强,特别是在Cd50条件下,Lu17-T2171地上部和根部Cd含量分别达到87.24和400.59 mg•kg-1,分别为Luhui17的2.38和2.86倍;Wujin4B地上部和根部Cd含量分别达到102.26和384.77 mg•kg-1,分别为Luhui17的2.79和2.86倍。两类水稻品种对Cd的富集系数均随着Cd处理浓度的增加而下降,且高积累品种富集系数明显大于普通品种。（3）高积累品种在扬花期对Cd的积累能力较强,在Cd50条件下,Lu17-T2171地上部和根部Cd积累量分别达到1 847.20和892.06 μg/pot,分别为Luhui17的2.91和2.74倍;Wujin4B地上部和根部Cd积累量分别达到1 895.37和783.42 μg/pot,分别为Luhui17的2.98和2.41倍,且高积累品种扬花期迁移率明显大于普通品种。（4）高积累品种的全株和地上部净化率明显高于普通品种。在Cd50条件下,Lu17-T2171扬花期整株和地上部净化率分别达到5.07%和3.42%,分别为Luhui17的2.86和2.90倍,Wujin4B整株和地上部净化率分别达到4.96%和3.51%,分别为Luhui17的2.79和2.98倍。【结论】在高Cd处理条件下,水稻Cd高积累品种对Cd有较强的吸收和富集能力,可作为农田Cd污染潜在的修复材料。     

镉胁迫对红椿(Toona ciliate Roem.)幼苗生长及碳、氮、磷、钾累积与分配的影响

为了解镉(Cd)胁迫对红椿(Toona ciliata Roem.)生长及养分[碳(C)、氮(N)、磷(P)和钾(K)]吸收的影响,采用盆栽控制试验研究了不同浓度Cd处理[0(对照)、10、20、40、80、160 mg·kg~(-1)]对其幼苗生长发育、生物量以及养分积累与分配特征的影响。结果显示:与对照相比,红椿幼苗生长特性指数(如叶数、叶长、叶宽、根长及地径和株高)与根、茎、叶生物量随Cd浓度增加而降低,但低Cd处理(40 mg·kg~(-1))对各器官指数、株高及总生物量无显著影响(P0.05)。随着Cd胁迫浓度增加,根、茎、叶中Cd浓度逐渐升高,且根大于茎;根K、茎K、叶K和叶N累积量随胁迫浓度增加呈先升后降,而根C、根N、茎N、根P和叶P累积量则逐渐降低。此外,茎C、叶C和茎P在低Cd处理时无显著差异,但较高Cd胁迫处理(≥40.00 mg·kg~(-1))则显著抑制并改变其累积与分配格局。红椿幼苗具有一定的抗Cd胁迫能力,但较高浓度Cd胁迫(≥40.00 mg·kg~(-1))显著影响了红椿幼苗的生长特性及其养分格局。