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.

     

Assessment of soil aggregation properties after conversion from rice to greenhouse organic cultivation on SOC controlling mechanism

Journal of Soils and Sediments - Organic manure is beneficial for macro-aggregate formation and soil organic carbon (SOC), but how SOC change in aggregate fractions in time-series is still...     

广东梅州柑橘黄龙病和病毒病的发生调查及其黄龙病菌原噬菌体多样性

【目的】调查柑橘黄龙病（Huanglongbing,HLB）和病毒病在广东省梅州市柑橘主产区的危害情况,分析该地区柑橘黄龙病菌（CLas）的原噬菌体多样性。【方法】以16S rDNA为模板设计引物,利用实时荧光定量PCR（qPCR)检测梅州市不同抽检地在2017—2019年3年间柑橘黄龙病的发病情况;同时分别采用已报道的柑橘衰退病毒（Citrus tristeza virus,CTV）、柑橘裂皮病毒（Citrus exocortis viroid,CEVd）、柑橘褪绿矮缩病毒（Citrus chlorotic dwarf-associated virus,CCDaV）、柑橘碎叶病毒（Citrus tatter leaf virus,CTLV）和柑橘黄脉病毒（Citrus yellow vein clearing virus,CYVCV）的特异性检测引物,提取样品的RNA,反转后以样品的cDNA为模板,通过普通PCR的方法分析梅州市抽检地区柑橘病毒病的发生情况。此外,以基于2种原噬菌体类型（SC1和SC2）对应的超变异基因区域设计的2对引物（Lap-TJ-F/Lap-TJ-R1和Lap-TJ-F/Lap-TJ-R2）,运用普通PCR方法分析该地区CLas菌株原噬菌体的遗传多样性。【结果】除2018年9月梅州大浦顺兴公司蜜柚基地的抽检样品外,梅州市其他被检地区均发现CLas。总体来说,梅州市的脐橙CLas检出率为55.3%,蜜柚为61.5%,沙田柚为61.7%。其中2017年采集自平原县大拓镇的蜜柚和沙田柚样品CLas检出率为100%,兴宁市白马镇的蜜柚为100%,沙田柚为80%;其他抽检地区的样品CLas检出率在16.7%—83.3%。虽然梅州市部分地区的检出率较高,但其病原菌的含量并不高,大部分处于柑橘黄龙病发病初、中期,属可防可控阶段;此外,梅州市柑橘病毒的总检出率不高,CTV、CTLV和CYVCV为梅州的主要病毒,CEVd和CCDaV没有检测到。CTV、CTLV和CYVCV在脐橙上的检出率依次为78.9%、7.9%和21.1%,蜜柚为15.4%、25.0%和9.6%,沙田柚为6.4%、2.1%和4.3%。基于Lap-TJ-F/Lap-TJ-R1和Lap-TJ-F/Lap-TJ-R2来研究CLas原噬菌体多样性的PCR扩增条带共有4种类型（SC1-1、SC1-2、SC2-1和SC2-2）,经过PCR电泳和测序得出,来自梅州市脐橙和沙田柚的CLas菌株以SC2-1型为主,蜜柚上以SC1-1型为主。【结论】梅州柑橘产区的柑橘黄龙病目前属于可防可控阶段,其病原菌菌株的原噬菌体在不同品种上具有其独特性;由于在抽检时发现有柑橘病毒病的存在,因此在种植过程中需加强种苗监管,同时应采取有效措施对柑橘黄龙病和柑橘木虱（Diaphorina citri）进行绿色防控。     

橡胶树优树无性系自然越冬过程生理指标变化研究

以橡胶树5个人工杂交子代优树无性系苗木为材料，通过自然越冬低温处理，以抗寒品种GT1为对照，测定了5个时间梯度下10个生理指标的变化过程，并利用隶属函数法对各无性系抗寒性进行综合评价。结果表明，整个自然越冬过程中各无性系间相对含水量、相对电导率、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性、超氧阴离子（OFR）、氨基酸（AA）、脯氨酸（Pro）、可溶性糖及可溶性蛋白含量等生理指标差异均达到了极显著（P<0.01）水平；温度较高时各无性系间丙二醛（MDA）含量差异未达到显著水平。自然越冬过程中，各生理指标呈现不同的变化规律，其中相对含水量和脯氨酸含量呈先降后升变化，SOD、POD酶活性及可溶性蛋白含量呈“升—降—升”变化，相对电导率、MDA和可溶性糖含量呈“降—升—降”变化、OFR含量呈先升后降、AA含量呈“降—升—降—升”变化。各无性系间抗寒性差异较明显，应用隶属函数法综合评价抗寒性由强到弱依次为629号＞626号＞182号＞223号＞GT1（对照）＞628号。     

氮肥用量对绿豆品种皖科绿3号农艺性状及氮肥利用率的影响

为了研究氮肥用量对绿豆品种皖科绿3号产量的影响,设计4种氮肥水平（0、30、60、90kg/hm ²）,对不同处理中植株地上部干物质积累、叶绿素含量、单株荚数、产量等性状进行分析。试验结果表明：增施氮肥有助于提高干物质积累和叶绿素含量,尤其在苗期和开花期可使绿豆保持较高的叶绿素含量。根瘤数量、鲜重和干重随着氮肥施用量的增加表现出先增加后减小的趋势。株高、分枝数随着施氮量的增加而增加。氮肥水平对单株荚数、产量和氮肥农学利用率的影响效果相似,随着氮肥水平的升高,这3种性状表现为先增加后减小的趋势,在60kg/hm ²的氮肥处理达最大值。该结果同时也表明氮肥主要通过单株荚数影响绿豆产量。氮肥偏生产力随着施氮量的增加显著下降。试验结果表明施用适量氮肥可提高绿豆的增产潜力,皖科绿3号在安徽省地区种植的适宜氮肥施用量为60kg/hm ²。     

网室内棉花不育系蜜蜂授粉试验研究

本研究在网室内利用蜜蜂为6个棉花不育系材料授粉，以人工授粉作为对照，研究蜜蜂授粉和人工授粉在农艺性状等指标上的差异。结果表明，蜜蜂授粉和人工授粉的单株结铃数和空果枝数有极显著差异；不同不育系的单株结铃数差异极显著，果枝数有显著差异。晋56-1A、晋56-3A、晋56-6A的单株结铃数在蜜蜂授粉和人工授粉间有显著性差异，晋56-2A和晋56-5A的单株结铃数在不同授粉方式下有极显著差异；晋56-4A和晋56-6A的空果枝数有极显著差异。室内考种表明，蜜蜂授粉的衣分范围为26.3%～39.6%，人工授粉的衣分为29.4%～35.3%，人工授粉衣分范围相对较小。人工授粉的单铃籽粒数、制种产量均比蜜蜂授粉大，铃重、籽指、发芽率相差不大。蜜蜂授粉制种产量达人工授粉的80%左右；而制种成本可节约50%以上。因此，选择强群势蜂群、适时有效的虫害管理等措施，可提高棉花不育系制种效率，对棉花“三系”的发展有重要的推动作用。     

江西省棉花科技发展40年

主要从棉花种植面积、总产、单产水平、品种改良、栽培技术创新、获奖成果、基地建设等方面，总结了1978年至2017年江西省棉花科技发展情况，以期为科技工作者提供参考。     

转基因抗虫三系杂交棉——运B259

运B259属转基因抗虫三系杂交棉品种，本文介绍了运B259的选育过程、特征特性、主要栽培技术及生产应用注意事项。     

内蒙古乌拉特高原荒漠原生树种蒙古扁桃容器育苗试验研究

蒙古扁桃是蒙古高原的一种孑遗植物,是国家三级保护植物,具有药用、饲用和巨大的生态价值。为了保护蒙古扁桃这一珍贵天然资源,开展了蒙古扁桃的容器育苗试验,总结繁育蒙古扁桃苗木的经验。试验在巴彦淖尔乌拉特后旗的呼和温都尔镇乌兰哈少嘎查进行。通过对蒙古扁桃容器育苗的试验,总结出了一套适用于西部干旱地区的蒙古扁桃繁育技术。