土壤pH·淹水调控与低镉积累品种在水稻大田生产上的降镉效果

[目的]研究土壤pH、淹水调控与低镉积累品种在水稻大田生产上的降镉效果。[方法]通过土壤pH、淹水调控与低镉积累品种等多项镉污染防治措施的应用,探索镉污染稻田水稻安全生产技术模式。[结果]pH6.5时,VIL、V、IL 3种处理均使土壤有效Cd上升,上升幅度表现为VILILV,且VIL与V、IL处理有较大差异;当土壤pH6.5时,VIL、IL处理有降低土壤有效Cd的效果。2种处理均能对水稻糙米Cd积累产生明显的负影响,其影响程度和一致性表现为VILVIL,且VIL、V处理效果远优于IL处理。[结论]在不同环境因素下,单一的淹水管理+土壤pH调控或低镉积累型品种措施,在降低糙米Cd积累效果方面不稳定,多措施的综合应用能取得更好的效果。     

治理技术组合应用对提高镉污染农田水稻安全生产的潜力分析

为了解多类农田重金属污染治理技术组合应用对提高镉污染稻田水稻安全生产的作用,在某一镉重度污染农田进行微区试验,探讨种植镉低积累品种、全生育期淹水灌溉、碱性物质降酸、黏土矿物钝化及生理阻控(叶面肥)等5类技术联合应用在削减糙米镉积累的综合效果。结果表明,与常规种植比较,种植镉低积累品种可降低31.23%的糙米镉含量;其他4类技术的降镉效果:碱性物质降酸>全生育期淹水灌溉>生理阻控>黏土矿物钝化;多类技术组合应用的效果明显高于单一技术,综合效果随组合技术的数量增加而增加;但多技术组合的效果不具加和性,随着应用的组合技术数量的增加,其降镉效果的增加量逐渐趋于下降。基于多技术组合应用综合效果的变化及成本的增加,在实际应用时以采用3类左右技术组合为宜。     

镉低积累品种与调理剂降低黑色岩系农田水稻镉吸收的效果

选择镉中度污染的黑色岩系农田土壤,布置了2个水稻品种与4种调理剂处理组合的盆栽试验,研究了各处理对水稻器官中镉含量的影响。结果表明:镉低积累品种秀水519各器官的镉含量明显低于杂交水稻浙优18的;4种调理剂处理均可提高土壤pH值,促进土壤水溶性镉和交换态镉向碳酸盐结合态镉和残余态镉的转变,从而显著降低土壤有效镉的含量;施用石灰石粉和生物质炭对降低水稻根和茎镉含量的效果较佳,施用石灰石粉+硅肥和石灰石粉对降低叶、稻壳和糙米中镉含量的效果较佳。     

镉低积累品种与调理剂降低黑色岩系农田水稻镉吸收的效果

选择镉中度污染的黑色岩系农田土壤,布置了2个水稻品种与4种调理剂处理组合的盆栽试验,研究了各处理对水稻器官中镉含量的影响。结果表明:镉低积累品种秀水519各器官的镉含量明显低于杂交水稻浙优18的;4种调理剂处理均可提高土壤pH值,促进土壤水溶性镉和交换态镉向碳酸盐结合态镉和残余态镉的转变,从而显著降低土壤有效镉的含量;施用石灰石粉和生物质炭对降低水稻根和茎镉含量的效果较佳,施用石灰石粉+硅肥和石灰石粉对降低叶、稻壳和糙米中镉含量的效果较佳。     

潴育型水稻土稻米镉污染VIP控制技术试验初报

2015年,在宁远县潴育型水稻土上开展稻田VIP镉污染控制技术的小区和大田示范试验,分析农艺性状,对试验区域的土壤pH值和糙米镉含量进行比较。结果表明:VIP控制技术对水稻田污染起到一定的控制作用,土壤pH值较试验前有明显提高,土壤镉含量均有一定程度的减少,采用低镉品种加施用生石灰的效果极显著优于施用生物菌肥,早稻稻米含镉量明显低于晚稻稻米含镉量,实现了镉污染农田土壤中生产的稻米镉含量降低61%,达到国家稻米安全生产的目标(镉含量0.2 mg/kg),但对生育期、产量有所影响。     

镉胁迫条件下淹水时间对水稻吸收累积Cd的影响（英文）

采用盆栽试验方法,以外源添加镉模拟土壤镉污染,研究了水稻不同生育期(分蘖盛期和灌浆期)淹水以及淹水时间对水稻产量及吸收累积Cd的影响。结果表明,与常规灌溉处理(CI)相比,其他不同淹水时间处理均出现一定程度减产,其中全生育期湿润灌溉(WI)、分蘖盛期开始淹水1～4周(T1、T2、T3和T4)5个处理的水稻产量显著下降,降幅分别为23.7%、16.0%、15.5%、20.2%和18.6%。随着淹水时间的延长,糙米Cd含量呈下降趋势,其中以全生育期淹水处理(WF)的糙米Cd含量最低,仅为全生育期湿润灌溉处理(WI)的3.4%。在相同淹水时间条件下,分蘖盛期开始淹水1～4周处理的糙米Cd含量较灌浆开始淹水1～4周处理的分别降低了27.1%(P<0.05)、46.6%(P<0.05)、56.0%(P<0.05)和35.2%(P>0.05),平均降幅为41.2%。水稻茎叶Cd含量与糙米Cd含量的变化趋势基本相同。水稻茎叶对Cd的转运效率随淹水时间的延长呈下降趋势。不同处理的水稻茎叶和糙米Cd富集系数变异极大,其中全生育期湿润灌溉处理(WI)和全生育期淹水处理(WF)相比,糙米Cd富集系数相差28.0倍,茎叶Cd富集系数相差17.8倍。可见,淹水能有效抑制水稻对Cd的吸收累积,这种抑制效果与淹水时间呈正相关,且分蘖盛期淹水对水稻茎叶和糙米Cd累积的抑制效果优于灌浆期淹水。     

淹水灌溉协同钝化剂对水稻Cd吸收和积累的影响

在严格管控区Cd污染稻田开展田间试验,探讨淹水灌溉协同石灰和土壤调理剂对土壤Cd的有效性,以及水稻Cd吸收和累积的影响。结果表明：淹水灌溉协同钝化修复技术可有效降低土壤Cd的有效性和水稻Cd的吸收和积累。淹水灌溉协同石灰和调理剂处理下,土壤pH值较对照显著（P<0.05）提高0.97个单位,且土壤有效态Cd含量以及水稻根、茎和叶片Cd含量较对照分别显著（P<0.05）降低36.4%、63.0%、80.3%和42.4%,糙米Cd含量降至0.15 mg·kg^-1。淹水灌溉协同石灰和调理剂处理还显著抑制Cd向糙米部位的累积。糙米Cd的富集系数和Cd累积量较对照分别显著（P<0.05）降低67.8%和62.8%。因此,淹水灌溉协同土壤钝化修复技术是一种有效实现Cd污染稻田水稻安全生产的措施。     

糙米与水稻植株中镉含量的关系

[目的]研究糙米中重金属镉含量与水稻植株中镉积累的关系。[方法]以6个水稻品种为试材,设置5个土壤镉浓度处理的盆栽试验,对水稻糙米中重金属镉的积累与水稻植株间的相关性进行了研究。[结果]水稻糙米与水稻植株分蘖期的重金属镉含量的相关系数没有达到显著相关;出穗期,只有水稻茎秆中的镉含量与糙米的相关系数为显著相关;在水稻的成熟期,水稻糙米与水稻植株镉含量的相关系数在土壤镉含量较低时都为显著相关,而在较高浓度时,只有水稻的茎秆与糙米镉含量的相关系数达到显著相关。[结论]水稻糙米中的镉含量只与水稻植株中的茎秆的镉含量有关联。选择茎镉含量低的水稻品种,可得到糙米对重金属镉低积累的水稻品种。     

镉污染稻田水分调控与石灰耦合的季节性休耕修复效应

以镉(Cd)污染稻田为对象,研究休耕期间采用水分管理和施用石灰组合措施对土壤理化性状,及复耕后水稻产量和稻米Cd含量的影响。结果表明:与干旱处理相比,休耕淹水处理的土壤pH值下降,土壤有机质和阳离子交换量分布提高,并降低了土壤有效态镉和稻米镉含量;干旱或淹水休耕,水稻产量均增加;施用石灰显著降低了稻米镉含量,其作用效果随石灰用量的增加呈线性增加趋势,每施用石灰1 000kg/hm~2,土壤pH值提高0.24个单位、土壤有效态Cd含量降低0.007 5 mg/kg;干旱休耕时,晚稻降低稻米Cd含量效果最佳的石灰施用量为5120 kg/hm~2,稻米Cd含量为0.12 mg/kg;淹水休耕时,晚稻降低稻米Cd含量效果最佳的石灰施用量为4 636 kg/hm~2,稻米Cd含量为0.10 mg/kg。总体结果表明,镉污染稻田采取淹水+石灰的休耕模式更有利于降低复耕后稻米Cd含量。     

水分管理对不同水稻品种稻米镉含量的影响

为研究水分管理对于不同水稻品种间稻米Cd含量的影响,进而筛选出适宜本地区种植的Cd低积累水稻品种,同时为寻求降低稻米Cd含量的大田水分管理技术提供科学依据,利用大田试验研究不同水分管理方式对11个水稻品种稻米镉含量的影响。结果表明,不同水分管理模式下,生育期淹水能够极显著降低稻米镉含量,同时对产量的影响不显著,甬优15相对于其他10个品种属于镉高积累品种,生育期淹水处理对降低泰两优1413的镉含量吸收效果最为明显。     

基施钢渣及生物炭结合水分管理阻控水稻镉砷吸收研究

采用土柱实验和田间实验,研究了不同水分管理、基施钢渣及生物炭对稻田-水稻系统中镉砷污染同时阻控的效果。土柱实验结果表明,持续性淹水(CF)降低了Cd的生物有效性,但显著提高了As在土壤中的溶出,钢渣显著提高了土壤p H,降低了土壤Eh,并同时降低了Fe和Cd的溶解,增加了土壤溶液中Mn和As的含量。田间实验结果表明,糙米中Cd和As的含量呈显著负相关(R=-0.838,P0.05)。好氧环境下,基施钢渣及生物炭(A+SS、A+SS+BC)无法抑制Cd在稻米中的积累,而持续性淹水环境下基施钢渣和生物炭(CF+SS+BC)对水稻Cd和As具有同时阻控的效果,这或可成为水稻镉砷同时阻控的配套技术。     

南方典型稻区稻米镉累积量的预测模型研究

为了更好地指导镉污染稻田土壤修复、管控稻米镉风险,本文以我国镉污染风险较大的南方稻田为研究对象,基于土壤与稻米配对样品,分析稻米镉含量与土壤理化因子的相关关系,并通过逐步回归分析,建立稻米镉累积量的预测模型。结果表明,我国南方稻区稻米镉累积量主要取决于土壤有效态镉含量而非全镉含量,有效铁、有效锰及有机质含量也是影响稻米镉含量的重要因素;在不考虑水稻品种条件下,采用土壤有效态镉含量、有效锰、有效铁及有机质可较好预测稻米镉积累量,模型的预测能力达到极显著水平(P0.001),决定系数(R2)为0.52;针对常规稻和杂交稻,以上述4个土壤因子分别建立的模型也可实现较好预测(P0.001),R2分别为0.47和0.67。     

水分管理、铁硅材料与生物炭对不同水稻品种吸收镉的影响及其机制

通过田间微区试验研究了三种水分管理模式干旱(D)、间歇淹水(IF)、持续淹水(CF)以及水分管理与钝化剂(铁硅材料及生物炭)联合修复模式对不同水稻品种吸收Cd的影响,并探讨其影响的可能机制。结果表明,从分蘖前期到成熟期CF处理各水稻品种糙米Cd的含量比IF处理降低0.20%～45.43%,比D处理降低37.67%～62.11%。三种水分条件下低累积水稻品种G8优2168糙米中Cd的含量比常规品种G8优165低35.03%～54.61%。施加铁硅钝化剂在三种水分(D、IF、CF)条件下,糙米中Cd含量比对应单一水分管理模式依次分别下降64.26%、55.74%、38.14%;施加铁硅+生物炭钝化剂降Cd效应下降。低累积品种+持续淹水联合铁硅钝化剂处理,糙米Cd含量最低。水稻根表铁膜中Cd含量在三种水分条件(D、IF、CF)下依次增加,根系和糙米中Cd含量则依次减少,表明持续淹水可以促进根表铁膜对Cd的固定,同时持续淹水使土壤CaCl2提取有效态Cd的含量显著下降,两者共同作用降低了糙米Cd的含量。施加铁硅钝化剂对根系铁膜固定Cd无显著影响,主要通过显著降低土壤有效态Cd使糙米中Cd含量下降。低累积水稻品种+持续淹水水分管理+铁硅钝化剂联合修复技术可以最大限度保障糙米安全生产。种植低累积水稻和在水稻生长关键期持续淹水水分管理对抑制水稻Cd吸收具有重要意义。在水稻缺水季节及缺水地区则更应重视低累积水稻品种和钝化剂的应用。     

土壤酸碱度对水稻生长及稻米镉含量的影响

以5个早稻品种、4个晚稻品种为研究材料,通过盆栽试验研究了不同酸碱度土壤水稻生长发育及稻米镉积累规律。结果表明:品种、土壤pH值及二者交互作用对水稻农艺性状及产量的影响均达到显著水平(P0.05),土壤pH值影响最大;单株产量下降的主要原因为每穗实粒数和结实率下降。早稻品种、土壤pH值及二者交互作用对精米镉含量的影响均达到极显著水平(P0.01),土壤pH值的影响最大;精米镉含量在晚稻品种间存在极显著差异(P0.01),并受土壤pH值的影响,但土壤pH值和品种交互作用的影响未达到显著水平(P0.05)。精米镉富集系数在水稻品种类型之间存在显著差异(P0.05),由高到低为超级杂交稻、常规稻、杂交稻,生育类型不存在主效应(P0.05)。精米镉含量与株高、单株产量极显著相关(P0.01),相关系数分别为0.412、0.371,与穗长、每穗实粒数、千粒重和结实率相关性不显著(P0.05)。在土壤pH值4.0~8.0范围内,精米镉含量与移栽前土壤有效镉含量极显著相关(P0.01),相关系数为0.710。     

水稻不同生育期施用生石灰对稻米镉含量的影响

为了深入探究镉污染稻田土壤施用生石灰降低稻米镉含量的过程机理,采用盆栽试验,分别在水稻插秧前、分蘖期、孕穗期、灌浆期进行生石灰施加处理,水稻成熟后采集植株样品和土壤样品进行相关指标测定。试验结果显示,在水稻不同生育期施加生石灰均可显著提高土壤pH值,降低土壤有效态镉及根系镉含量,同时显著降低糙米镉含量(P0.05)。分蘖期施加生石灰对糙米镉含量的降低程度最大,其含量比空白对照下降55.2%,显著低于其他处理。在分蘖期施加生石灰后发现,水稻茎秆中的钙含量最高,显著高于其他处理(P0.05),而其茎秆中的镉含量反而最低,显著低于其他处理(P0.05)。多变量主成分分析显示,茎秆钙含量与镉含量显著负相关(P0.05)。综上认为,在水稻分蘖期施用生石灰不仅可以降低土壤有效态镉含量,减少根系对镉的吸收积累,还可以提高水稻茎秆中的钙含量,进而抑制镉由根系向茎秆的转移,表明这两个过程的叠加效应可能是水稻分蘖期施用生石灰降低糙米镉含量的关键因素。     

广东典型镉污染稻田土壤镉的生物有效性测定方法及风险管控值初探

为探寻适合广东省典型镉（Cd）污染稻田土壤镉生物有效性测定方法及其管控阈值,以广东韶关、清远和广州三种典型Cd污染稻田土壤为供试土壤,系统比较了四种有效Cd提取方法（CaCl₂法、HCl法、EDTA法和DTPA法）对土壤Cd的浸提能力,并分析两个品种水稻对Cd的累积吸收量与土壤有效Cd含量的相关性,探讨糙米Cd超过食品安全标准时各测定方法的风险管控值。结果表明,四种化学提取剂对土壤Cd的提取能力大小依次为0.1 mol·L^-1 HCl>0.05 mol·L^-1 EDTA>0.005 mol·L^-1 DTPA>0.1 mol·L^-1CaCl₂;外源添加条件下土壤Cd有效性高,土壤总Cd和各提取态Cd均与糙米Cd极显著相关（P<0.01）,四种有效Cd测定值与水稻Cd累积量的相关系数均超过0.9,其中CaCl₂提取态Cd与水稻Cd含量的相关性更强,但自然污染型土壤全Cd含量与水稻Cd累积量的相关性最弱;根据各方法测定值与糙米Cd相关性计算获得了广东Cd污染稻田的风险管控值。采用四种有效Cd测定方法评价广东酸性稻田土壤Cd的生物有效性优于土壤全Cd的方法,其中CaCl₂提取法测定的结果与稻米Cd含量相关性最高,进一步深入研究可确立基于0.1 mol·L^-1 CaCl₂提取态Cd含量的稻田Cd污染风险管控阈值。     

海泡石对镉污染稻田钝化修复效果的稳定性

为探究海泡石对镉污染稻田土壤的钝化修复效果及其稳定性影响,通过开展连续两年4季的大田试验,分析成熟期稻米镉含量和土壤有效态镉含量,研究海泡石在异地对镉污染水稻土壤修复的适应性以及其修复效果的持久性效应,并通过分析稻米品质以及土壤酶活性,考察海泡石钝化修复对稻米品质和土壤环境的影响。结果表明:一次性施用不同剂量海泡石后,海泡石对镉污染稻田具有持续的钝化效果,能够显著降低糙米镉含量,但是其钝化作用随着时间延长有减弱趋势。海泡石钝化处理使第一年早稻和晚稻糙米镉含量分别比对照降低了21.0%~79.0%和63.8%~88.0%,其中当海泡石的添加量达到1.00 kg·m^-2时,可以使第一年早稻糙米镉含量降到我国食品中污染物限量标准(GB 2762—2017)中规定的限值(0.20 mg·kg^-1)以下,但只有海泡石的添加量达到最大2.00 kg·m^-2时,才能使第一年晚稻糙米镉含量降到该标准限值以下;第二年,海泡石钝化处理使早稻和晚稻糙米镉含量分别比对照降低了4.0%~73.5%和21.4%~81.0%,但是只有海泡石施用剂量达到最大2.00 kg·m^-2时,才能使第二年早稻糙米镉含量降到标准限值0.20 mg·kg^-1以下,达到安全生产的目的,而其余处理的早稻和晚稻糙米镉含量均高于限量标准。研究表明,海泡石对镉污染稻田土壤镉具有较好的钝化修复效果,可以保障水稻的安全生产,但是在田间修复过程中,需要跟踪监测海泡石的钝化效果,必要情况下需要复施以确保其修复效果的持久稳定性。     

叶面喷施硅硒联合水分管理对水稻镉吸收转运特征的影响

为研究水稻叶面喷施硅硒溶液联合稻田不同水分管理对中轻度镉污染农田水稻镉吸收转运特征的影响,在田间设置4种叶面喷施处理和2种水分管理交互的裂区试验,共8个处理:稻田常规水分管理下,叶面喷施去离子水(W1CK)、硅溶胶(W1Si)、亚硒酸钠溶液(W1Se)、硅硒等体积混合液(W1SS);孕穗后期稻田持续淹水管理下,叶面喷施去离子水(W2CK)、硅溶胶(W2Si)、亚硒酸钠溶液(W2Se)、硅硒等体积混合液(W2SS)。结果表明,叶面喷施硅硒溶液处理和孕穗后期淹水处理对水稻生长和产量性状均没有显著影响。常规水分管理下,与对照W1CK处理相比,W1Si和W1Se处理分别降低水稻糙米中镉含量的71.7%和61.9%(P0.01),同时镉从水稻根到茎的转运系数分别降低27.4%和34.5%,从茎到叶的转运系数分别增加46.5%和55.3%。孕穗后期持续淹水管理下,W2CK处理与W1CK处理相比糙米镉含量降低57.5%(P0.05),而叶面喷施硅硒溶液处理组与W2CK相比,糙米中镉的含量没有显著差异(P0.05)。水稻叶面喷施硅硒溶液和孕穗后期稻田持续淹水,可以有效阻止镉在水稻体内的迁移,显著降低水稻糙米对镉的积累。叶面喷施硅硒联合稻田孕穗后期淹水管理对水稻糙米降镉效果未见协同效应。     

不同土壤调理剂对镉污染水稻田控镉效应研究

选用森美思纳米陶瓷材料、楚戈、袁梦牌土壤调理剂、土调1号、改性海泡石五种土壤重金属调理剂,分别在湖南湘潭、湖北大冶、广东韶关、广西河池受重金属镉(Cd)污染水稻田开展大田控镉试验,探讨五种调理剂对不同类型土壤中Cd有效态含量、土壤p H值及稻米Cd含量的影响,结果表明:Cd污染稻田土加入不同土壤调理剂后,土壤p H值提高了0.54~2.06个单位,土壤有效态Cd含量显著降低(P0.05),与对照处理相比,有效态Cd含量下降11.4%~31.8%;施用土壤调理剂,可有效降低稻米Cd含量,与对照相比,森美思纳米陶瓷材料处理中稻米Cd降低了17.1%~44.2%,楚戈处理中降低了14.3%~66.1%,袁梦牌土壤调理剂处理中降低了43.6%~76.8%,土调1号处理中降低了18.2%~80.8%,改性海泡石处理中降低了72.2%~82.7%;施用五种土壤调理剂后水稻产量均未显著减少。