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.     

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.     

低浓度Pb下水稻幼苗各部位Pb及营养元素的积累机制

近年来水稻中Pb含量超标现象日益严重。为了深入了解Pb对水稻幼苗的毒害过程,采用水培方法,研究不同浓度Pb(2.0μmol/L、3.5μmol/L、5.0μmol/L)和不同处理时间(0 h、6 h、12 h、24 h、36 h、48 h、72 h)下水稻幼苗各部位对Pb的积累速率,以及Pb对水稻幼苗体内叶绿素和微量营养元素(Cu、Zn、Mn)含量的影响。结果表明,Pb在根部的积累速率随处理时间的延长而减少,而在茎、叶中的积累速率随处理时间的延长而增加。在Pb胁迫下,叶片中叶绿素含量呈现"低促高抑"的特征,即低浓度(2.0μmol/L)的Pb促进叶绿素的合成,高浓度(5.0μmol/L)的Pb抑制叶绿素的合成。各微量营养元素在水稻幼苗各部位的分布情况不同,Mn、Cu、Zn在各部位的含量顺序分别为:叶茎根、根叶茎、茎叶根,三者均和Pb呈拮抗关系,含量随Pb处理时间的延长而减少。     

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。     

胁迫和对照条件下水稻品种铅积累的差异

为选育籽粒中对Pb低积累或低吸收水稻品种提供依据,本研究采用盆栽试验方法,比较了不同类型水稻品种及植株不同部位在胁迫和对照条件下对Pb的吸收积累特性.结果表明,供试品种不同部位中Pb含量的变异系数较高,变幅在18.34%～35.57%.不同部位中Pb的含量差异明显,根系对Pb具有较强的积累能力.胁迫条件下,根系中Pb的平均含量为287.616 mg·kg-1,约是茎叶和糙米含量的58倍和1 267倍;对照条件下,根系中Pb的平均含量为9.078 mg·kg-1,约是茎叶和糙米含量的3倍和50倍;胁迫条件下根系中Pb的含量是对照的36.34倍,而茎叶和糙米分别是对照的1.65倍和1.36倍.不同品种对Pb的积累能力存在显著差异,同一品种在胁迫与对照条件下对Pb的含量也存在明显差异,其中,宁54146对Pb胁迫较敏感.相关分析表明,对照和胁迫条件下,植株不同部位中Pb的含量均不存在相关性.     

水分和密度对化感水稻产量、品质及籽粒中Pb、Cd含量的影响

【目的】探讨化感水稻产量、品质及重金属含量与水分管理和种植密度的关系,更好地发挥化感水稻环境友好的特点。【方法】以‘化感稻3号’、‘化两优78号’以及早季的‘玉香油占’和晚季的‘百香占’为材料,研究不同水分管理(孕穗期晒田WN、孕穗期不晒田WS)和种植密度(高密度DH、当地种植密度DN)处理下稻米的产量、品质以及籽粒中Pb和Cd含量的变化。【结果】稻米产量和品质在不同水分和密度管理条件下差异不显著,但在品种间有显著差异,表现为‘化两优78号’产量高于其他品种。WSDN处理显著降低了常规稻‘百香占’的精米率,但对化感品种影响不显著。WS处理降低了稻米Pb和Cd含量,尤其是显著降低了化感稻米Cd含量。密度和品种对稻米Pb和Cd含量影响不显著。【结论】水分和密度处理对化感水稻的产量和稻米品质影响不显著,但WS处理能够显著降低化感水稻籽粒中Cd含量。     

有机酸对Pb·Cd污染水稻植株的解毒作用

[目的]研究有机酸对Pb、Cd污染水稻植株的解毒作用,为处理农田Pb、Cd污染提供理论基础。[方法]统计受Pb、Cd、柠檬酸、酒石酸处理的水稻种子萌发率,及水稻植株根、茎叶干重,测定植株内蛋白质以及Pb、Cd含量的变化。[结果]当Cd浓度≤2mg/L,Pb浓度≤10mg/L时,有机酸对水稻种子的发芽率影响不大。柠檬酸可以减轻Pb对水稻的毒害,并能促使Pb从根部向地上部转移;而酒石酸可以减轻Cd对水稻的毒害,并有利于Cd从根向叶片输送。Pb、Cd复合处理条件下,Pb的存在促进水稻植株对Cd的吸收,Cd的存在可能抑制水稻植株对Pb的吸收。[结论]不同有机酸对Pb、Cd污染水稻植株具有不同的解毒作用。     

土壤Pb Cd污染的植物效应（I）——Pb污染对水稻生长和Pb含量的影响

采用盆栽试验方法,研究了3种不同类型的人为污染土,即草甸棕壤(辽宁)、红壤(湖北)、灰色石灰土(广西)中不同Pb的含量(添加量为0,125,250,500,1000,2000mgPb·kg-1,Pb(OAc)2·3H2O)对水稻生长和吸收Pb的影响.结果表明,除了湖北红壤中2 000mgPb·kg-1处理使稻草干物重与对照相比减产约20%外,其余处理对稻草和稻谷产量均无明显影响.水稻吸收的Pb与土壤中的添加Pb、总量Pb(实测值)和DTPA可提取Pb含量之间均有着极显著的相关性,并由此计算了Pb的表观临界含量,其中湖北土对Pb的污染十分敏感(表观临界含量为79 mgPb·kg-1).     

土壤Pb Cd污染的植物效应(Ⅰ)——Pb污染对水稻生长和Pb含量的影响

采用盆栽试验方法,研究了3种不同类型的人为污染土,即草甸棕壤(辽宁)、红壤(湖北)、灰色石灰土(广西)中不同Pb的含量(添加量为0,125,250,500,1000,2000mgPb·kg-1,Pb(OAc)2·3H2O)对水稻生长和吸收Pb的影响.结果表明,除了湖北红壤中2 000mgPb·kg-1处理使稻草干物重与对照相比减产约20%外,其余处理对稻草和稻谷产量均无明显影响.水稻吸收的Pb与土壤中的添加Pb、总量Pb(实测值)和DTPA可提取Pb含量之间均有着极显著的相关性,并由此计算了Pb的表观临界含量,其中湖北土对Pb的污染十分敏感(表观临界含量为79 mgPb·kg-1).     

生物质炭对湘南矿区轻度Pb污染土壤性质及Pb的累积转运影响

为探讨生物质炭对湘南矿区附近轻度Pb污染土壤的改良效果,通过盆栽试验,研究不同施炭条件(0、0.5%、1.0%、2.0%)对水稻土壤性质及Pb在水稻中的累积转运影响。结果表明:施用玉米秸秆炭能使土壤pH值提高0.50~0.67个单位,有机质增加6.9%~25.1%,CEC升高24.7%~41.3%,土壤Pb的毒性浸出量降低4.4%~25.9%,且Pb的毒性浸出量与有机质、CEC分别呈极显著和显著性负相关;在相同施炭条件下,上述各指标在水稻生长的幼苗期和成熟期时存在差异,土壤pH值和有机质幼苗期高于成熟期,CEC和Pb的毒性浸出量幼苗期低于成熟期。水稻各部位中,根表铁膜对Pb的累积量最多,谷壳对Pb的转运能力最大,施用玉米秸秆炭能增加水稻根表铁膜及谷壳富集Pb的能力,降低水稻根系、茎叶及糙米中Pb含量,当施炭量≥1%时,糙米中Pb含量低于0.2 mg·kg~(-1),达到国家食品污染物限量标准。研究表明,生物质炭能够有效改良湘南矿区轻度Pb污染土壤,显著降低糙米中Pb的累积。     

滇南矿区稻米重金属累积的品种差异及其健康风险分析

基于矿区稻米质量安全问题,为获得区域适宜种植的重金属低累积水稻品种,采用大田小区试验,对近年来滇南矿区主栽的15个水稻地方品种设置连续2年3个不同试验点的栽培试验,研究分析了滇南矿区不同水稻品种的重金属累积特征及其健康风险。结果表明:15个参试水稻品种糙米对As、Pb、Cd的吸收累积有较大的差异。糙米中Pb含量较高的品种为宜香107,最低的为滇屯502,两者相差幅度为0.188 mg/kg;Cd含量最高的品种为红优4号,最低的为云恢290,两者相差幅度为0.383 mg/kg;总As含量最高的品种为宜香99E-4,最低的为丰优香占,两者相差幅度为0.189 mg/kg。以食品安全国家标准GB 2762-2012中污染物Pb、Cd、无机As限量指标(≤0.2 mg/kg)和健康风险定量评估风险熵(HQ1)为评价标准,初步筛选出适宜该地区重金属复合污染土壤条件下种植的重金属低累积水稻品种:滇屯502、宜优2815、云恢290和丰优香占,这4个品种的选择种植与土壤修复+农艺调控的联合管理将会更有效地减少试验区域重金属对稻米食用人群的危害。     

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。     

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。     

不同水稻品种对As的富集及迁移

为筛选出适合于当地种植的砷(As)低累积水稻品种,并研究水稻不同器官间As的富集迁移.在As严重污染农田上进行田间小区试验,研究了13个不同水稻品种对As的富集作用及其不同部位对As的累积迁移能力.结果表明:①所有水稻品种精米中As含量均低于国家绿色大米卫生标准中As含量(0.4 mg/ks)和无公害大米标准中As含量(0.5 mg/ks),其中南粳41精米中As含量较高(0.38 mg/ks),武粳15精米中As含量最低(0.10 ms/kg).②不同水稻品种间产量差异较大,扬稻6号产量最高,宁粳3号产量最低;③13个水稻品种不同部位As含量均为:根>茎叶>谷壳>精米,As主要在根部累积;④在本试验条件下(土壤中As含量为72.2 mg/ks),综合考虑产量及对As的吸收累积和迁移能力,供试的13个水稻品种中武粳15、武育粳3号、南梗44以及武香粳14为相对A8低累积水稻品种.     

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。     

某流域农田土壤-水稻系统重金属空间变异特征及生态健康风险评价

为探讨某流域农田土壤-水稻重金属污染状况、空间变异特征及生态健康风险,2017年9—11月期间陆续在该流域采集水稻籽粒样品以及对应水稻田土壤样品各938个,测定其Cd、Hg、As、Pb和Cr 5种重金属含量,并基于ArcGIS和SPSS对土壤和水稻籽粒中不同的重金属生态健康风险进行评价。结果表明:从研究区土壤和水稻籽粒的重金属空间变异与分布规律来看,Cd、Hg、As和Pb为中等空间自相关性,Cr空间相关性则较弱;水稻籽粒中5种重金属的空间相关性均较弱。流域耕层土壤5种重金属中除Cr外,其余含量均较高,并且在南部中心区域呈现一个明显的大斑块污染区,向四周平缓扩散;水稻籽粒中Cd和As风险较高,主要在流域沿岸地区。从研究区土壤-水稻重金属污染风险分布情况来看,不同区域的重金属风险存在明显差异。耕层土壤重金属风险指数跨度较大,处于轻微风险;水稻籽粒风险指数跨度较小,不同区域的水稻籽粒重金属风险差异不明显,有11个点位属于中等风险级别,其余属于轻微风险级别。     

中国水稻重金属镉与铅污染GAP栽培控制关键点分析

本文综述了我国重金属污染以及水稻重金属镉（Cd）与铅（Pb）污染现状,并对农田重金属污染来源、水稻对重金属Cd与Pb的反应与吸收分配特性等进行了分析。在此分析的基础上,结合良好农业规范（Good Agricultural Practice,GAP）在我国农业上的应用和发展,从水稻种植基地的选择与维护、田间栽培管理技术、稻米的储藏运输与加工等方面分析提出了我国水稻GAP栽培控制重金属Cd与Pb污染的关键点,为我国水稻GAP的发展提供一定的参考。     

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。