不同玉米品种对土壤镉富集和转运的差异研究

【目的】通过盆栽试验研究11个玉米Zea mays品种的Cd富集和转运能力,并进行筛选,旨在为探究和发掘Cd高累积玉米品种提供一定的理论参考。【方法】以11个玉米品种为研究对象,在全Cd质量分数为2.5 mg·kg~(-1)的土壤中培养50 d,测定玉米干质量、Cd含量,采用方差分析和主成分分析法研究不同品种玉米在Cd污染土壤中的干质量、Cd富集和转运能力的差异。【结果】11个品种玉米的根、茎叶的干质量、Cd质量分数、富集系数和转运系数间均差异显著(P0.05)。华彩糯3号和广红糯8号玉米茎叶Cd质量分数分别为26.66和20.25 mg·kg~(-1)、富集系数分别为10.66和8.10、转运系数分别为1.46和2.16,均显著高于其他品种(P0.05);主成分分析结果显示,华彩糯3号和广红糯8号玉米对Cd的富集和转运能力强于其他品种(P0.01)。【结论】华彩糯3号和广红糯8号玉米对Cd的富集和转运能力较强,属于Cd高累积玉米品种,在Cd污染土壤修复中具有较大的应用潜力。     

不同牧草品种对Cd、As元素转运富集特性的差异性研究

针对个旧市农田土壤污染特性和"粮改饲"种植试点示范要求及发展规划,以初步筛选出的26个牧草品种为试验材料,在Cd-As复合污染条件下,通过田间小区试验研究26个牧草品种对Cd、As积累与转运的潜力差异。结果表明:26个牧草品种的产量,根和茎叶中Cd、As含量富集系数(BCF)和转运系数(TF)存在显著差异(P0.05)。其中,13个牧草品种茎叶中Cd、As含量符合国家《饲料卫生标准》(GB13078-2017)。所参试的26个牧草品种的茎叶中Cd、As含量范围为0.09～2.45mg·kg~(-1)、0.06～12.6mg·kg~(-1);根部Cd、As含量范围为0.24～5.89mg·kg~(-1)、0.18～23.19mg·kg~(-1); Cd、As富集系数分别为0.039～1.061、0.005～0.110; Cd、As的茎叶转运系数为0.030～2.846、0.260～7.712。根据参试牧草产量、茎叶中Cd、As含量,富集系数、转运系数,聚类分析等指标综合评价,最终认为,巨菌草"绿舟一号"、皇竹草"12SU9005"、甜象草"彩虹"、玉米草"优-12"为具有低积累Cd、As的潜力牧草品种,可在个旧Cd、As轻度和中度土壤污染区推广种植。     

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。     

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。     

不同玉米品种对镉的富集和转运特性

通过室外盆栽试验,研究了18个玉米品种在土壤外加全镉含量为5.0 mg·kg~(-1)条件下对镉的富集和转运差异,并探讨土壤镉形态与玉米吸收镉之间的关系。结果表明:供试玉米品种的生物量和产量以及根、茎、叶、籽粒积累和转运镉的能力存在显著差异,其中9个玉米品种籽粒镉含量未超过国家食品安全卫生标准(GB 2762—2012),3个玉米品种的茎镉含量和2个玉米品种的叶镉含量均未超过国家饲料卫生标准(GB 13078—2001);根、茎、叶、籽粒部位镉的富集系数范围分别为1.076~1.991、0.093~0.430、0.068~0.902和0.004~0.081。茎叶和籽粒镉的转运系数范围分别为0.19~0.83和0.03~0.44,表明土壤镉从玉米地下部向地上部迁移的能力较弱。玉米吸收镉与土壤中可交换态镉有一定的正相关关系,与残渣态镉有一定的负相关关系。经综合评价,新东单16、东单60、沈禾118和富友9可作为镉中轻度污染土壤上种植玉米的优先选择品种。     

铅锌矿区周边农田Cd、Pb低累积玉米品种筛选

【目的】筛选适合在兰坪白族普米族自治县官坪村种植的Cd、Pb低累积玉米品种。【方法】选取42个玉米品种,通过大田试验,研究Cd、Pb胁迫下玉米的生长情况、产量以及不同玉米品种Cd、Pb的累积与转运差异。【结果】42个玉米品种产量为5 675.28～11 263.65 kg/hm2,16个玉米品种籽粒Cd、Pb含量均低于GB 2762—2017《食品安全国家标准》的规定[w (Cd)≤0.1 mg/kg,w (Pb)≤0.2 mg/kg],42个玉米品种Cd富集系数为0.063～0.727,Pb富集系数为0.019～0.078,籽粒Cd转运系数为0.007～0.089,籽粒Pb转运系数为0.010～0.312。【结论】根据玉米生物量、产量、籽粒Cd、Pb含量、富集系数、转运系数等指标进行综合评价,认为西单8号、路单2号、路单6号、秋硕玉6号和宣黄单5号5个品种可作为Cd、Pb低积累玉米品种在兰坪白族普米族自治县官坪村推广种植。     

长株潭地区低镉积累玉米品种的筛选

以18个玉米品种为材料,通过田间试验,研究不同品种对土壤中镉(Cd)元素累积和富集的差异,以期筛选出适宜长株潭地区种植的低积累Cd玉米品种.结果表明:18个玉米品种茎叶Cd含量存在显著差异,其中15个玉米品种茎叶的Cd含量超过了《饲料卫生标准》(GB 13078—2017)要求,超标率为83.33％;籽粒Cd含量存在极...     

水稻土镉污染与水稻镉含量相关性研究

采用盆栽试验的方法,考察了水稻土中重金属镉(Cd)的浓度对水稻生长及Cd富集的影响以及Cd在水稻植株的分布情况,并进一步研究了糙米(可食部位)对Cd的富集量与土壤中Cd总量的关系.结果表明,在各个浓度Cd胁迫下,根、茎叶、稻壳、糙米相比,2个品种水稻都是根累积的Cd含量要高于茎叶和稻壳、糙米,即根>茎叶>稻壳>糙米;在水稻的茎叶细胞中,Cd主要分布在细胞壁,细胞可溶性成分,细胞器Cd的分布量较少,即细胞壁>可溶性部分>细胞器及膜部分;随Cd浓度增加,茎叶中的Cd积累量极显著增加,各细胞组分中的Cd含量均显著增加;根据国标GB 2762-2005对大米中Cd的限最标准(≤0.2 mg·kg~(-1)),水稻土土壤总Cd临界值分别为2.0mg·kg~(-1)(博优225)、3.1 mg·kg~(-1)(矮糯).因此,在污染土壤上宜选种食用部位重金属积累低的水稻品种,以减少人类吸收重金属的风险.     

不同玉米品种镉积累及运移差异性研究

为筛选出低积累镉(Cd)的玉米品种,选取25个玉米品种,在Cd污染耕地上进行田间试验,研究Cd在不同玉米品种植株内的积累、转运和富集差异性。结果表明,21个玉米品种籽粒Cd含量符合GB 2715—2005《粮食卫生标准》(≤0.1 mg/kg),但只有济单7号、农华101、郑单136、郑韩358、郑单958、蠡玉37、蠡玉13、先玉335八个品种符合NY 861—2004《粮食及制品中铅、铬、镉、汞、硒、砷、铜、锌等8种元素限量》(≤0.05 mg/kg)。玉米不同器官Cd含量由高到低依次为根、茎叶、籽粒。玉米对重金属的运移及积累研究结果进一步证实,籽粒Cd积累的品种差异主要在于Cd从茎叶向籽粒中转移的能力。8个Cd低积累特性品种从根系向籽粒的Cd转运系数平均为0.002 9,籽粒对土壤中Cd的富集系数平均为0.007 1。其中,济单7号和农华101具有成为Cd低积累特性品种的潜力。     

三种有机物料组成性质及其对土壤Cd形态与水稻Cd含量的影响

为探讨有机物料对土壤Cd形态和水稻Cd含量的影响,于2017年5月至2017年9月在温室大棚进行水稻盆栽试验,在不同外源Cd浓度处理下,通过分析对照组(CK)及施加猪粪堆肥(PM)、腐殖土(HM)、污泥堆肥(CS)对水稻Cd含量的影响,探究有机物料活性组分差异与水稻Cd含量的关联性。结果表明:三种有机物料含氧官能团含量和极性大小顺序均为HMCSPM。施加三种有机物料都有利于缓解土壤Cd污染对水稻的生长毒害作用。外源Cd浓度为2 mg·kg~(-1)时,施用PM、HM和CS后的水稻籽粒Cd浓度较对照分别降低17.24%、32.41%和17.93%。且施用HM后,水稻籽粒Cd最高浓度为0.19 mg·kg~(-1),满足《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762—2017)要求。而在外源Cd浓度达到10 mg·kg~(-1)时,仅施加PM可使水稻籽粒Cd浓度降低,但仍不能达到食品安全标准要求。水稻籽粒Cd含量与土壤可交换态Cd及铁锰氧化物结合态Cd含量呈显著正相关关系,与水稻根Cd含量呈极显著正相关,含氧官能团丰富、极性大的HM降低土壤可交换态镉含量效果最好。有机物料主要通过改变土壤Cd赋存形态,降低水稻根系对土壤Cd的吸收富集,抑制Cd向籽粒转运,进而影响Cd在水稻体内含量。     

镉污染耕地大豆安全生产模式的探究

为探索大豆在我国南方镉（Cd）污染耕地上安全可行的种植模式,本研究通过低积累品种筛选,结合钝化剂施用,在镉污染安全利用区[土壤总镉含量为（0.49±0.04）mg·kg^-1,pH为6.31]开展田间试验。结果表明：各品种大豆籽粒镉含量均未超过国家限量标准,其中浙农6号、浙鲜9号、浙鲜12号和浙鲜19号具有镉低积累性状。将上述4个品种在镉污染严格管控区[土壤总镉含量为（1.69±0.25）mg·kg^-1,pH为4.65]开展不同钝化剂施用量对大豆镉积累能力影响试验,发现1 500 kg·hm^-2钝化剂施用下,4个品种大豆籽粒镉含量下降30.4%~79.0%,其中浙鲜9号、浙鲜12号籽粒镉含量降至0.13 mg·kg^-1,符合国家食品安全限量标准（0.2mg·kg^-1）。3 000 kg·hm^-2钝化剂施用量下大豆籽粒镉积累能力与1 500 kg·hm^-2无显著差异。1 500 kg·hm^-2钝化剂处理分别使浙农6号、浙鲜9号和浙鲜12号的产量提高了14.7%、16.7%、16.1%。研究表明,施用1 500 kg·hm^-2钝化剂可使浙鲜9号与浙鲜12号大豆籽粒中镉含量降低至国家食品安全限量标准内。     

不同铜浓度下玉米间作豌豆对土壤铜的吸收效应研究

为探讨玉米间作模式对铜污染土壤的修复效果,通过盆栽实验研究了玉米||豌豆和玉米单作种植模式对不同铜浓度(0、100、200、400、600 mg·kg^-1)处理下玉米地上部与地下部的铜含量与铜累积量、铜富集与转运系数、土壤全铜和有效铜含量的影响。结果表明:在间作和单作模式中玉米地上部铜含量最高的处理均为铜浓度200 mg·kg^-1,而玉米地上部铜含量最低的处理在单作模式下是铜浓度600 mg·kg^-1,间作模式下是100 mg·kg^-1。相同铜浓度下,间作模式的玉米地上部铜含量均显著低于单作模式,其中降幅最大的为铜浓度100 mg·kg^-1,降幅为49.4%;而间作模式的玉米地下部铜含量均显著高于单作模式,其中增幅最大的为铜浓度100 mg·kg^-1,增幅为105.4%。间作模式的玉米地上部富集系数均显著低于单作,而地下部富集系数均显著高于单作。从种植系统整体来看,除铜浓度400 mg·kg^-1处理外,其余各处理中间作玉米铜累积量均低于单作玉米,但差异不显著。除铜浓度0 mg·kg^-1和400 mg·kg^-1处理外,其余各铜浓度处理下,间作玉米富集系数均低于单作玉米,且所有间作模式的玉米转运系数均显著低于单作玉米。相同铜浓度下,不同玉米种植模式对土壤全铜和有效铜没有产生显著影响。总的来说,玉米间作豌豆能增加玉米地下部铜含量,降低玉米地上部铜含量,在提高间作系统总的铜累积量的同时,降低了铜元素从玉米地下部向地上部的转运。     

镉污染农田不同水稻品种镉积累差异研究

为降低稻米Cd含量,筛选适用于粮食安全生产的Cd低积累水稻品种,利用8个早稻品种和10个晚稻品种进行Cd低积累水稻品种筛选田间小区试验,对比不同品种水稻糙米及其他部位的Cd含量,并分析不同品种水稻的生长发育及产量状况。结果显示:不同品种水稻间根际土pH值和根际土有效态Cd含量均有显著差异,且两者和水稻Cd含量的相关性较高,根际土pH值降低和有效态Cd含量升高会导致了水稻Cd含量升高;综合考虑降Cd效果和产量状况,供试的18个水稻品种中,早稻中嘉早17、株两优189、华1s/R039三个品种和晚稻长两优772、长两优1419、长两优051三个品种推荐为湖南地区中低Cd污染农田适宜推广的Cd低积累水稻品种,且早稻品种株两优189糙米Cd含量仅有0.09 mg·kg-1,晚稻品种长两优772和长两优051也仅有0.085 mg·kg-1左右,Cd低积累特性明显。研究表明,利用不同水稻品种对Cd的积累特性差异,可以筛选出适于中低Cd污染稻田的低累积型水稻品种,使稻米Cd含量降至国家粮食安全限量标准。     

施硒对花生镉吸收与抗性及化学形态的影响

采用温室盆栽试验,研究了低镉(Cadmium,Cd)浓度与高Cd浓度条件下,施硒(Selenium,Se)对花生生长、抗逆生理、Cd吸收积累及Cd在花生植株中形态的影响。结果表明,不同Cd条件下施Se均显著影响花生生物量。施Se可以缓解细胞膜的损害,降低丙二醛的积累。Cd胁迫抑制了花生的光合作用,随Se浓度增大,花生叶片光合速率呈现先升高后降低的趋势。Cd污染条件下,随施Se浓度增大,花生叶片及根系Cd含量先降低后升高,且在Se浓度为0.25 mg·kg~(-1)时效果最显著。在低Cd处理(3 mg·kg~(-1))和高Cd处理(30 mg·kg~(-1))条件下,施加0.25 mg·kg~(-1)Se使花生地上部分及根系Cd含量分别下降了12.71%、46.13%和21.29%、36.00%。花生植株中Cd形态以氯化钠提取态(FNaCl)、醋酸提取态(FHAc)和水提取态(FW)为主要形态。施Se处理可提高花生根部FHAc和FW提取态Cd的分配比例。研究结果显示,适量施Se可有效降低花生植株体内活性态Cd的比例,减少Cd的吸收。     

旱稻吸收砷镉的基因型差异研究

通过盆栽试验,比较了29种不同基因型旱稻对As、Cd的吸收与转运。研究结果表明:不同基因型旱稻在生物量和As、Cd吸收上均表现出显著差异,单株平均生物量和变异系数分别为23.57 g和15.8%。茎叶、颖壳和糙米As含量分别为1.022、0.177、0.050 mg·kg~(-1),变异系数分别为25.1%、54.3%和39.7%;Cd含量分别为0.811、0.230、0.116 mg·kg~(-1),变异系数分别为58.2%、38.9%和58.0%。旱稻不同器官对As、Cd累积的大小顺序均为糙米颖壳茎叶,Cd、As在三器官间的比值分别为1∶1.9∶6.7和1∶3.5∶20.4,说明不同器官间Cd转移系数高于As。相关性分析表明,茎叶与颖壳、茎叶与糙米、颖壳与糙米之间的相关系数:Cd分别为0.466(P0.05)、0.658(P0.01)和0.758(P0.01),As分别为0.437(P0.05)、0.290和0.611(P0.01)。旱稻对Cd的吸收与转运能力以及其基因型差异均较As大。29份不同基因型旱稻糙米As含量均达标(NY 5115—2002,0.5 mg·kg~(-1)),82.8%的旱稻Cd达标(GB 2762—2012,0.2 mg·kg~(-1)),糙米As、Cd含量均低于二分之一标准的基因型占37.9%,包括V2、V3、V6、V11、V12、V13、V15、V16、V19、V20和V25,表明通过筛选Cd、As低吸收的旱稻进行非淹水种植可保障稻米安全生产。     

广西镉地球化学异常区水稻籽粒镉含量预测模型研究

为了解广西镉地球化学异常区土壤对水稻籽粒镉含量的影响,更进一步从局部有限的土壤-水稻"点"的研究拓展到镉异常区域范围内"面"的研究,共采集土壤-水稻样品656件,采用逐步多元回归分析建立不同镉浓度等级下水稻籽粒重金属Cd含量预测模型。结果表明:研究区土壤呈中性(pH均值为6.8),属矿质土壤(OM均值为39.53 g·kg~(-1)),全量镉和有效态镉含量范围分别为0.078～7.893 mg·kg~(-1)和0.028～5.875 mg·kg~(-1);根据《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762—2017),稻米Cd超标率为13.6%;不同Cd浓度等级下最佳预测模型分别为:G1(0.5 mg·kg~(-1)):lg(Cd-G)=1.561-3.782 lg(pH)+1.825 DTPA-Cd;G2(0.5～1.0mg·kg~(-1)):lg(Cd-G)=5.145-0.280 pH-2.448 lg(OM)+1.039 lg(DTPA-Cd);G3(1.0～2.0 mg·kg~(-1)):lg(Cd-G)=1.074-0.208 pH-0.029OM+0.589 DTPA-Cd;G4(2.0～3.0 mg·kg~(-1)):lg(Cd-G)=-0.897-0.026 OM+0.785 DTPA-Cd;G5(3.0 mg·kg~(-1)):lg(Cd-G)=0.791~(-1).322 lg(OM)。总体上,广西镉异常区土壤中Cd整体偏高,已经对水稻安全种植产生影响,预测模型能够较好地预测稻米中镉的累积量,为广西镉异常区内其他水稻产地的安全生产提供参考。     

施锰微肥对镉污染土壤中玉米生长及镉吸收分配的影响

为定量研究锰(Mn)对镉(Cd)污染土壤的修复效果,以低(5 mg·kg~(-1))和高(10 mg·kg~(-1))Cd污染棕壤为供试土壤,通过盆栽培养试验,研究施加不同浓度的MnSO4(20、200、2 000 mg·kg~(-1))对土壤Cd形态、玉米生长和体内Cd吸收、Cd亚细胞分布的影响。结果表明:施Mn可以显著改变土壤中Cd的赋存形态,与对照(未施加Mn)相比,土壤可交换态Cd含量降低了4.75%～30.81%,且随着Cd浓度的增加,可交换态Cd降低比例逐渐增大。适量的Mn(20、200 mg·kg~(-1))可以促进玉米根系的生长,提高玉米各部位生物量,增产11.42%～17.51%,但过量的Mn(2 000 mg·kg~(-1))则会对玉米产生一定的毒害作用,导致减产。Mn降低了土壤中Cd的生物有效性,从而抑制玉米对Cd的吸收,籽粒Cd含量在低Cd污染土壤中降低了46.15%～53.85%,在高Cd污染土壤中降低了38.37%～52.33%。同时Mn增加了细胞壁对Cd的沉积和液泡区隔化作用,促进Cd在根部的固持,从而降低其向地上部转运。研究表明,Mn的施加对低Cd污染土壤的钝化效果优于高Cd污染土壤,适量的Mn更有助于玉米的生长发育以及降低玉米体内的Cd含量。     

两种AMF对巨菌草根际土壤Cd生物可利用性以及Cd积累的影响

利用盆栽巨菌草(Pennisetum sp.)实验,研究了不同土壤镉(Cd)浓度(T0:空白;T1:5 mg·kg~(-1);T2:10 mg·kg~(-1);T3:15 mg·kg~(-1))条件下,接种两种丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)[摩西斗管囊霉(Funneliformis mosseae,Fm)和根内根孢囊霉(Rhizophagus intraradices,Ri)]后土壤中Cd的生物有效性、巨菌草生物量、巨菌草Cd积累量等的变化。结果表明:与不施加菌剂(CK)相比,接种AMF显著降低了土壤中Cd的生物可利用性,在5、10、15 mg·kg~(-1)处理下,接种Fm和Ri后可交换态Cd分别降低了18.65%、20.51%、6.53%和12.54%、16.64%、6.66%;在10、15 mg·kg~(-1)处理下,接种Fm和Ri,植物地上部分生物量分别增加了20.98%、36.94%和36.54%、43.88%,地下部分生物量增加了14.31%、21.79%和25.78%、12.83%。接种AMF显著提高了巨菌草对Cd的吸收能力,其中在5 mg·kg~(-1)处理下接种Ri,巨菌草的重金属富集系数(BCF)最高,达到0.77,由于植物地上、地下部分Cd的含量均增加,巨菌草的Cd转移系数(TF)并没有显著变化。