不同水稻品种在Cd、As和Hg胁迫下的吸收积累特性

为筛选籽粒中Cd、As和Hg低吸收或低积累的品种或育种中间材料,采用人工添加 Cd(CdCl2·2.5H2O)、As(NaAsO2)和 Hg[Hg(NO3)2·0.5H2O]等重金属化合物的方法污粢土壤,研究不同水稻品种对Cd、As 和 Hg 胁迫的吸收积累特性.结果表明,Cd、As 和 Hg 胁迫时,水稻茎叶、稻谷和精米中均会增加相应重金属的含量;As 和 Hg 主要在茎叶中积累,而籽粒中的含量较低;精米中 Cd 的含量与稻谷和茎叶中的含量差异较小.茎叶中 Cd、As 和Hg 的含量显著或极显著高于稻谷和精米,而精米中相应重金属的含量与稻谷中含量的差异均不显著.南粳 41、金陵香糯、武育粳3号、华粳3号、02428、龙睛4号和云南新团黑谷等7个品种精米中Cd和As的含量均达到绿色食品大米标准;所有品种精米中Hg的含量均未达到无公害食品大米标准.     

胁迫和对照条件下不同类型水稻器官中重金属积累特性的比较

以土壤自然背景值为对照、人工添加重金属为胁迫处理,比较不同类型水稻器官中Cd、As和Hg的积累特性。结果表明:重金属胁迫下,不同类型水稻器官中都增加了Cd、Hg和As的积累量,且积累量大多显著或极显著高于对照。Hg和As胁迫时,重金属主要在茎叶中积累;Cd胁迫时,精米中Cd的积累量较高,使得稻谷和茎叶中的相对积累量较对照低。相关分析表明,精米与茎叶中相应重金属积累量的相关性因重金属而异,精米与稻谷中相应重金属的积累量在胁迫和对照条件下均达显著或极显著正相关。     

低铅污染条件下不同类型水稻品种对铅的响应

以35个水稻品种为材料,采用人工污染的方法,研究了不同类型品种对被污染土壤中铅(Pb)的吸收特性及Pb在不同器官的积累.结果表明:在低Pb污染处理(土壤中Pb浓度为149.1 mg/kg)下,不同类型水稻品种、不同器官中Pb的积累量有明显差异,稻谷和精米中均以常规籼稻的积累量最多,常规粳稻积累量最少,杂交稻介于两者之间.低Pb污染和对照条件下,土壤中的Pb较多地在茎叶中积累,而由茎叶向稻谷或精米中运输的比例很低.土壤受低浓度Pb污染时,水稻籽粒中Pb的积累量并未显著高于对照.筛选结果显示,南粳41、南粳40精米中Pb含量达到绿色食品标准;华粳3号等5个品种达到无公害大米标准.     

适于轻度Cd、As污染土壤种植的水稻品种筛选

对重金属具有高耐性、低富集的水稻品种可用于轻度重金属污染的水稻土。采用温室盆栽试验研究2种水稻土(红泥田和黄泥田)中Cd、As污染对9种水稻生长的影响,分析不同水稻品种对Cd、As富集能力的差异。结果表明,As污染处理下所有水稻品种的生物量均显著降低,在红泥田上,水稻生物量降低幅度为29.4%～54.3%;在黄泥田上,降低幅度为29.5～53.3%。不同水稻品种对As耐性有显著差异(P<0.05),晚粳9707(粳稻)生物量降幅较小,耐性较高;浙1500(籼稻)降幅较大,耐性较低。对于Cd污染处理,在2种类型土壤上9种水稻对Cd耐性差异不显著。不同水稻品种对土壤Cd、As的富集能力有显著差异(P<0.05)。在2种类型土壤上,德农2000(杂交稻)和浙1500(籼稻)分别对As、Cd的富集系数最高,对As、Cd污染敏感;南粳32(粳稻)对Cd、As的富集系数均较低,对Cd、As污染不敏感。在9个水稻品种中,南粳32对Cd、As的富集能力最低,并且对As耐性较高,适合在Cd、As轻度污染的水稻土上种植。     

田间试验条件下不同基因型水稻对Cd和Pb的吸收分配特征

准确阐明重金属污染土壤中不同基因型水稻品种生长和重金属摄收与积累特征是实现安全生产的保障.以浙江省主栽的11个单季杂交晚稻和常规晚稻为供试品种,在台州温岭Cd、Pb污染土壤上种植,研究了不同基因型水稻对Cd、Pb元素吸收积累的差异.结果表明,不同基因型水稻糙米Cd、Pb含量存在较大差异,其中秀水09、黄华占、秀优5号和绍糯9714糙米Cd含量未超标,钱优8704和黄华占糙米Pb含量未超标.Cd、Pb在不同器官间的分配存在差异,总体上Cd浓度表现为根＞茎＞叶、糙米,Pb浓度表现为根＞叶＞茎＞糙米.水稻不同亚种和杂交组合各器官对Cd、Pb积累存在差异,糙米和茎、根Cd含量与水稻类型关系密切,糙米Cd浓度的顺序为籼型杂交稻＞粳型杂交稻＞常规籼稻＞常规粳稻.除稻根外,其他器官Pb浓度与水稻类型无关.亲本不育系不同的杂交组合F1代的重金属积累存在差异,故可通过筛选重金属低积累的亲本,从遗传上加以改良,培育重金属摄收少、分配安全的杂交稻组合.     

贵州地产山银花重金属分布、富集特性研究

以铜(Cu)、铬(Cr)、砷(As)、铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)6种重金属为指标,采用电感耦合等离子体质谱法对山银花重金属含量进行检测,并对不同富集部位重金属含量进行相关性分析。结果表明,山银花各部位重金属含量分布规律各不相同,茎、叶、花中重金属含量顺序分别为CrCuPbCdAsHg、CrPbCuCdAsHg、CuCrCdPbAsHg;重金属在山银花植株不同部位的平均含量顺序为:Pb:叶茎花,Cr:茎叶花,As:叶花茎,Cu:花茎叶,Cd和Hg均为:花叶茎;茎与叶中的Cd、茎中的Pb与叶中的As、茎中的Cu与花中的Hg、叶中的Hg与花中的Pb、叶中的Cd与花中的Hg均达到显著水平,茎与叶中的Pb、茎中的Cu与叶中的Hg、茎中Cr与花中的Hg、叶中的Hg与花中的As均达到极显著水平;山银花的茎、叶、花对土壤中重金属元素的富集能力各不相同,对Cd的富集能力最强,是一种对Cd具超富集能力的植物。     

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。     

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。     

广东省主栽水稻品种稻米重金属含量差异研究

以广东省主要种植的27个水稻品种为研究对象,通过对243份稻米样品中Cd、Pb、Cr、As、Hg等5种重金属含量的测定,分析不同品种和类型的水稻对5种重金属吸收能力的差异。研究结果表明,对广东省稻米影响最大的重金属是Cd,超标率为11.11%,Pb超标率是7.41%,Cr超标率是3.70%,As和Hg的检出量都低于国家标准。重金属对广东省稻米质量安全的影响严重程度依次为:CdPbCrHgAs,3种类型品种重金属综合污染严重程度顺序是籼型常规稻两系杂交稻三系杂交稻。     

不同水分管理模式对水稻生长及重金属迁移特性的影响

通过水泥池小区试验,研究了淹水(CF)和干湿交替(IF)两种水分管理模式对常规稻(C)与杂交稻(H)生长及重金属Pb、Cr、Cd富集的影响。结果表明,干湿交替(IF)处理能显著提高水稻的生物量及产量,增强了Pb、Cr、Cd在土壤-水稻系统中的迁移能力,并显著促进水稻根系对Cd的富集,提高米粒中Cr的含量。研究结果还表明,水分管理对Cr在水稻体内的迁移特性的影响明显不同于Pb和Cd。Pb、Cd在水稻体内含量呈现根茎叶米粒,而Cr则为米粒/茎叶根,且不同水分管理模式对常规稻(C)米粒富集Cr的影响较杂交稻(H)大。可见,干湿交替模式虽能促进水稻生长和增产,同时却显著提高了Cd和Cr的生物有效性。因此,在采取相应水分管理模式降低重金属生物有效性时应充分考虑水稻对不同重金属类型的响应差异,才能更有效地控制当前农田环境的重金属污染。     

水稻苗期不同时段NO_3~-吸收特点及其受NH_4~+的影响

 利用水培方法研究了 4种具代表性的水稻基因型 (常规粳稻、常规籼稻、杂交粳稻、杂交籼稻 )在不同苗期根部NO3 -吸收和叶部硝酸还原酶活性 (NRA)受NH4+ 存在的影响的情况。结果表明 ,在根系NO3 -吸收方面 ,籼稻与粳稻相比 ,杂交稻与常规稻相比 ,前者具有较高的NO3 -吸收速率 ,且籼稻和杂交稻在NO3 -吸收速率上的优势在 2 0d苗龄时主要体现为吸收速率较快 ,而在 5 0d苗龄时主要体现为载体与NO3 -之间的亲和力较强。不论2 0d还是 5 0d苗龄 ,NH4+ 的存在对籼稻吸收NO3 -的影响均很小 ,对杂交稻NO3 -吸收甚至有促进作用 ,但对粳稻吸收NO3 -均有较大程度的抑制。NH4+ 还可以抑制所有供试水稻基因型叶片的NRA ,但抑制程度不同 ,按强弱顺序排列为 :杂交粳稻 >杂交籼稻 >常规籼稻 >常规粳稻。     

Nitrate Uptake of Rice as Affected by Growth Stages and Ammonium

Solution culture experiments were carried out to study the NO3- uptake kinetics by rice roots andthe nitrate reductase activity (NRA) in leaves of four typical rice genotypes (conventional indica, conventionaljaponica, hybrid indica, and hybrid japonica) at different growth stages. The effects of NH4+ on the NO3- up-take kinetics was also studied. The results indicated that the four genotypes responded differently to NO3- andNH4+. Comparing indica rice with japonica rice, hybrid rice with conventional rice, formers absorbed NO3-more rapidly than laters. The superiority of indica rice and hybid rice for NO3- uptake was mainly due to thehigher Vmax at the early growth stage (20 days) and the higher affinity of nitrate transporters for NO3-at themiddle growth stage (50 days). At both growth stages NH4+ significantly inhibited NO3- uptake for japonicarice, but showed little effect for indica rice. Conversely, NH4+ stimulated the uptake of NO3- for hybrid rice.NH4+ could repress NRA in leaves of all four genotypes with a sensitive order as following: hybrid japonica ＞hybrid indica ＞ conventional indica ＞ conventional japonica.     

巨菌草的重金属富集特性及对土壤的修复效果

在重度Cd污染农田建立巨菌草土壤修复长期观测点,研究巨菌草吸收、积累重金属的特性及对土壤重金属污染的修复效果。在Cd和Hg复合污染的酸性土壤中迚行巨菌草植物修复试验,设置巨菌草和巨菌草加纳米重金属寈集剂2个处理。结果表明:巨菌草根、茎、叶中Cd含量依次降低,Pb、Cr、Hg含量在根中最高,茎中最低,叶、根、茎中As含量依次降低;茎中Cd积累量大于叶,叶中Cr积累量大于茎,Pb、As和Hg为叶积累型,80%以上积累在叶片中;Cd的初级迁移系数分别是Pb、Cr、As的4.2、7.2、2.4倍,Cd由根向茎的迁移能力最强;Pb、As和Hg的次级迁移系数分别为Cd的8.4、8.8、12.7倍,由茎向叶的迁移能力大于Cd;Cr在巨菌草植株中的移动性最差;巨菌草地上部Cd寈集量为82.96g/hm2,Cd的生物寈集量系数达38231kg/hm2,土壤Cd提取效率为1.699%;修复土壤Cd含量较背景值降低2.90%;添加纳米重金属寈集剂的巨菌草的Cd、Pb、Cr、As的转运量系数分别提高5.09%、30.88%、4.48%、49.72%,次级迁移系数分别提高11.39%、45.25%、59.52%、53.58%,可见,纳米重金属寈集剂促迚重金属元素在植物体内的迁移。在Cd单一污染的酸性土壤中迚行巨菌草植物修复试验,设置巨菌草和空白对照2个处理。结果表明:巨菌草修复土壤As、Hg、Cd、Pb、Cr含量比CK的分别下降6.16%、4.75%、4.91%、2.77%、2.42%,其中Pb、Cr、As、Hg的含量与CK之间的差异有统计学意义(P1%);空白对照土壤Cd、Pb、Cr、As、Hg的含量较背景值分别增长3.89%、1.98%、8.10%、0.74%、20.36%,说明大气沉降等环境因素对农田土壤重金属积累具有重要影响。     

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。     

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。     

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。     

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.