Magnetic removal/immobilization of cadmium and zinc in contaminated soils using a magnetic microparticle solid chelator and its effect on rice cultivation

Purpose

Magnetic removal techniques using functionalized magnetic nanoparticles as adsorbents have been frequently tested for use in the removal of heavy metals in aqueous solution, but seldom in farmland soil. Here, a novel magnetic microparticle solid chelator (MSC) was employed as the adsorbent for magnetic removal and/or immobilization of Cd and Zn in a paddy soil (PS), an upland soil (US), and a paddy–upland rotation soil (RS) with different degrees of pollution.

Materials and methods

MSC was applied to 14 kg air-dried soil samples (PS, US, and RS) at the dosage of 1% (w/w), and then watered, and intermittently stirred. Finally, the MSC–metal complexes were retrieved using a magnetic device (MCR treatment) or not (MC treatment), and the removal efficiency of soil Cd and Zn in MCR treatment was evaluated. After magnetic separation of MSC–metal complexes, pot experiments were performed to investigate the impacts of the magnetic remediation process on rice growth, the phytoavailability of soil Cd and Zn, and the accumulation of Cd and Zn in rice plants.

Results and discussion

The MCR treatment exhibited recovery rates of 55.4%, 49.6%, and 19.0% for MSC–metal complexes in PS, US, and RS, respectively, which brought about removal efficiencies of 2.2–12.2% for Cd and 1.9–4.6% for Zn. The MC and MCR treatments substantially decreased the availability of soil Cd, but not soil Zn; this effect was more remarkable when using CaCl₂ instead of DTPA as the extractant for determination of bioavailable metals. Furthermore, the CaCl₂-extractable Cd and Zn had a more significant relationship with Cd and Zn concentrations in rice roots. The MC and MCR treatments led to dramatic reductions in rice grain Cd of 23.9–72.1% and 37.3–63.9%, respectively, in the three soils relative to the respective controls. The MC and MCR treatments also exhibited an inhibitory effects on rice grain Zn accumulation in US (10.6% and 4.3% decreases, respectively) and RS (9.3% and 19.5% decreases, respectively), but not in PS. Moreover, the grain yield was unaffected under the MCR treatment in the three soils, and significantly increased by 29.8% under the MC treatment in US.

Conclusions

Our study suggests that MSC-based magnetic remediation technique can effectively immobilize and/or remove Cd and Zn in farmland soils, decreasing their uptake by rice plants, with no adverse effects on grain yield.

     

耐镉辣椒种质资源的筛选及其镉积累特性

为发掘耐镉/低镉的辣椒优异种质资源，减少辣椒镉污染风险，以34份辣椒材料为研究对象，通过镉胁迫条件下的发芽试验和盆栽试验，筛选耐镉/低镉的辣椒资源。结果表明：0.5 mg/L镉对大部分辣椒种子萌发有促进作用；镉胁迫对辣椒根的抑制作用明显大于对芽的抑制；34份辣椒材料中P15、P7、P23、P13属镉耐受型，耐镉性较强，其中P15和P23表现稳定的镉低积累特性。     

三七地上茎4个转录因子基因转录水平的纵向变化及其与总三萜皂苷含量的关系

为三七绿紫茎三萜皂苷合成转录调控机理提供参考，将彻底长成的绿紫茎均分为18段，用实时荧光定量PCR检测茎段的三七碱性螺旋-环-螺旋蛋白基因（bHLH）、乙烯响应因子基因（ERF）、v-myb骨髓母细胞增多症病毒癌基因同源物基因（MYB）和WRKY1蛋白基因（WRKY1）的转录水平，用香草醛-高氯酸比色法检测茎段的总三萜皂苷含量（TTSC），分析转录水平与TTSC间的Pearson相关性。结果表明：从三七绿紫茎的顶部到基部，三七bHLH、ERF、MYB和WRKY1的转录水平分别呈一条波动式平缓上升、7峰、波动幅度逐渐增大的6峰和具2个主峰的6峰曲线；TTSC呈V型曲线，最低TTSC出现在茎上部的黄金分割点处；4种转录因子基因的转录水平和TTSC在不同茎段间的差异均达到极显著水平，且转录水平与TTSC之间的Pearson相关系数分别为0.371、0.130、－0.169和－0.195。因此，与三七绿紫茎三萜皂苷合成相关的主要转录因子应为三七的碱性螺旋-环-螺旋蛋白，其次为乙烯响应因子。     

日粮精粗比对思南杂交肉牛育肥及屠宰性能的影响

为思南杂交肉牛的提质增效及增产增收提供技术支撑,选择12头12月龄左右的西×思×安杂交肉牛随机分4组,分别饲喂精粗比为3∶7(A组)、4∶6(B组)、5∶5(C组)、6∶4(D组)的日粮,经135d育肥后进行屠宰性能测定,探明适合思南杂交肉牛的最适日粮精粗比。结果表明:总采食量、采食率、日采食量、眼肌面积、背膘厚指标均以精粗比为5∶5的日粮处理最高,均显著高于日粮精粗比为3∶7和4∶6的处理;精粗比为5∶5的平均增重、平均日增重及屠宰性能各指标均显著高于其他处理;精粗比为5∶5的料肉比显著低于精粗比为3∶7和4∶6的处理;其肉色评分、滴水损失率、蒸煮损失率及剪切力均最低;优质以上牛肉占比最高,达68.35%。日粮精粗比按5∶5组配最适于思南杂交肉牛的生长。     

2010—2019年安徽省执业兽医资格考试现状

为了解安徽省执业兽医资格考试现状，完善执业兽医考试制度，切实提高执业兽医水平，全面分析了安徽省执业兽医资格考试报名及通过情况、参考人员年龄结构、学历分布和职业构成等。结果显示：2010—2019年，安徽省共有10 423人参加执业兽医资格考试，其中3 684人达到农业农村部公布的助理执业兽医师和执业兽医师最低分数线，通过率为35.3%。执业兽医队伍逐步年轻化，30岁以下占58.0%，大专生以上学历达到50.0%。从业人员主要集中在行政机关和诊疗机构，报考人数少、从业人员比例低等问题比较突出。由此为执业兽医资格考试发展方向提出了建设性建议，包括完善执业兽医准入制度，完善执业兽医考试制度，建立执业兽医继续教育制度。     

化控处理时期对玉米植株-根系形态及产量的影响

为进一步明确化控处理时期对玉米冠层、根系形态及产量的影响,2017和2018年在吉林省西部开展2年大田试验,供试品种为‘富民985’,2年均喷施乙烯利类型的化控试剂;其中2017年种植密度为7万和9万株/hm~2,在8和10叶期(T(8+10))、8和16叶期(T(8+16))分别进行化控处理;2018年在8叶期(T(8))、8和16叶期(T(8+16))、16叶期(T(16))分别进行化控处理,种植密度为6和9万株/hm~2。结果表明:1)玉米增密后,倒伏率增加;化控处理可缩短植株节间长,降低株高和穗位高,降低倒伏率,其中T(8+16)处理最为显著;2)化控处理后穗位以上叶片叶面积呈现下降趋势,其中T(8+16)处理能够降低15%以上,从而提高透光率,利于下层叶片进行光合作用;3)化控处理增加玉米根系投影面积和最大扩展宽度,降低顶部夹角,使根系更加平展,增强抗倒伏能力,其中T(8+16)处理效果较为理想;4)T(8+16)处理能增加玉米产量,其中2017年T(8+16)处理与CK相比增加6.5%的产量。所以在玉米群体结构建成的8～9和15～16叶期,运用乙烯利类型化控试剂2次,能够改善穗上群体结构,增强茎秆和根系的抗倒伏能力,维持后期群体结构物质生产能力,提高玉米产量。     

野生大豆内生真菌对作物促生作用的研究

为了实现绿色生态农业、农作提质增效,加快生防菌剂的研发进度。本研究利用具有广谱拮抗玉米大斑病和大豆疫霉病野生大豆内生真菌Y6R15和Y2S2为试材,通过菌液灌根和叶喷处理,分析不同处理下玉米和大豆苗期干物质和根系指标的变化。结果表明：拮抗菌株Y6R15对玉米叶片和根干重促生作用明显,均提高根长度、根表面积、根体积、根尖数等指标,以根冠比指标标准Y6R15叶喷效果为最佳方式,依据根系指标特征变化Y6R15灌根效果好于叶喷。拮抗菌株Y2S2和Y6R15处理均对大豆有促生作用,效果显著,Y6R15菌株对玉米和大豆均有促生作用。     

控释氮肥对玉米秸秆腐解及潮土有机碳组分的影响

施肥影响秸秆还田效果,研究不同形态氮肥对秸秆腐解及土壤有机碳组分的影响可为秸秆还田下氮肥合理施用提供科学依据。以10年小麦-玉米轮作定位施肥试验为基础,采用尼龙网袋田间填埋法,研究了控释掺混尿素和普通尿素不同用量(纯氮120,240,360 kg/hm~2)对潮土中玉米秸秆腐解及土壤有机碳组分的影响。结果表明:与普通尿素相比,控释掺混尿素具有促进秸秆腐解的趋势;在秸秆腐解后期,控释掺混尿素处理较普通尿素显著促进了秸秆氮、磷的释放,而不同氮肥处理对秸秆中钾素的释放影响并不显著。在秸秆腐解后期,相同施氮量条件下,常规施氮量和增施氮量的控释掺混尿素处理较普通尿素显著增加土壤水溶性和热水溶性有机碳含量。在增加土壤微生物量碳、氮含量方面,在秸秆腐解的某些阶段控释掺混尿素处理的促进作用显著高于普通尿素处理。综合来看,与普通尿素相比,控释掺混尿素在秸秆腐解和增加土壤有机碳组分方面具有较好的促进作用。     

猪hnRNPUL1基因克隆及变异剪接体鉴定

旨在克隆民猪hnRNPUL1基因全长编码区（complete coding sequence，CDS）序列并进行可变剪接分析，研究其组织表达和亚细胞定位情况。本研究以3头3月龄民猪为试验材料，利用RT-PCR技术克隆hnRNPUL1基因CDS及可变剪接体，应用qRT-PCR检测其在心、肝、脾、肺、肾、胃、大肠、小肠、背肌、腿肌等组织中的表达情况，同时，在生物信息学预测的基础上，通过融合表达绿色荧光蛋白的方法鉴定核定位序列。研究结果表明，猪hnRNPUL1基因（GenBank accession No.：MN399154）CDS全长2 580 bp，预期编码的多肽链存在着hnRNPs家族的特征性结构域——SAP、SPRY和AAA；猪hnRNPUL1普遍表达于所检测的各组织中，其中在脾脏中表达量最高，在腿肌中表达量最低；核定位序列（NLS）位于多肽链的133~430 aa处，与生物学信息学预测的结果存在着偏差；同时获得了2个变异剪接体和11种可变剪接片段。本研究结果对进一步揭示猪hnRNPUL1基因功能及转录调控机制提供了基础。     

县域高标准农田建设项目遴选布局方法——以舒兰市为例

本研究旨在为科学布局高标准农田建设项目提供技术支持。从分析建设适宜性和空间稳定性入手,提出了基于耦合协调度模型和冷热点分析的项目区遴选方法,并在吉林省舒兰市进行实证研究。结果表明：舒兰市高标准农田建设潜力较大,高适宜区和中适宜区合占耕地总面积的74.91%,主要分布在北部乡镇;空间稳定性与建设适宜性的空间分布大致相同,整体呈现“北部高于南部”的特征;高标准农田建设呈现明显的“北部易于南部”特征,其中优良协调类占耕地总面积的52.92%,主要分布在平安镇、金马镇、七里乡、开原镇、水曲柳镇和天德乡等,该类耕地自然禀赋较好、基础设施完备,并且与城镇、交通干线有一定距离,建设占用的可能性较小,高标准农田建设难度最小;高标准农田建设适宜性和空间稳定性耦合协调度的热点区主要分布在法特镇、莲花乡、天德乡、平安镇、七里乡等北部乡镇,是高标准农田项目的优先选择区域。结合研究区实际,确定舒兰市“十三五”期间高标准农田建设区总面积10828.89 hm ²。