我国稻田系统镉污染风险与阻控

过去30年的工业化和环保措施不到位导致我国部分地区农田土壤Cd污染较为严重。南方部分地区稻米Cd含量超标严重,危害农产品安全和人体健康。农田Cd不断输入、土壤酸化以及种植Cd积累能力较强的籼稻品种是部分地区稻米Cd含量超标的主要原因。我国人群Cd平均摄入量在过去30年里增加了一倍。本文综述了人体Cd摄入量的安全阈值,鉴于食用大米是我国人群Cd摄入的主要来源,重点介绍稻田系统控制稻米Cd积累的主要生物地球化学过程以及水稻Cd吸收积累与转运的分子遗传机制,在此基础上还建议了稻米Cd积累阻控的农艺和育种措施。     

不同土壤中镉对大麦和多年生黑麦草毒性阈值的研究

根据不同终点、不同农田土壤的植物毒性测试可为基于生态毒理效应的土壤镉(Cd)环境质量标准值的修订提供基础数据。以大麦和黑麦草为供试植物,研究了中国14种不同农田土壤,添加多水平外源Cd对大麦根的相对伸长量和黑麦草的发芽率、地上部生物量的影响,并结合Log-Logistic分布函数模型确定不同土壤中大麦和黑麦草Cd毒性的剂量-效应关系和毒性阈值(EC50、EC10),也测定了黑麦草地上部的Cd含量。结果表明,外源Cd含量在0～200 mg/kg时,大麦根长随土壤Cd含量的增加显著降低,EC50值为7.8～61.7 mg/kg,EC10值为0.2～5.4 mg/kg,均与土壤pH显著正相关。外源Cd含量在0～500 mg/kg时,黑麦草地上部生物量随土壤中Cd含量的增加呈先上升(5 mg/kg)后下降(≥25 mg/kg)趋势,EC50值为29.7～499.7 mg/kg,EC10值为4.4～200.0 mg/kg,二者与土壤性质均无显著相关性。与对照相比,外源Cd含量为5～25 mg/kg时,外源添加Cd对黑麦草种子发芽有促进作用,当外源Cd含量为500mg/kg时,仅有5种土壤中种子发芽率明显下降。黑麦草地上部Cd含量随着外源Cd含量(0～100mg/kg)的增加而显著升高。黑麦草地上部对土壤Cd的富集程度与土壤pH极显著负相关。黑麦草具有作为草坪草中Cd污染修复植物的潜力。大麦对土壤Cd污染胁迫比黑麦草更为敏感,总体上,pH是影响土壤Cd植物毒性的重要因素。     

土壤、水稻籽粒镉含量相关性分析及水稻产地土壤镉临界值的研究

在全国采集8个水稻产区、不同镉(Cd)含量的水稻土,添加0~4 mg/kg外源Cd,通过盆栽试验,分析水稻土、水稻籽粒Cd含量间的相关性,基于水稻籽粒Cd含量符合食品安全国家标准污染物限值(GB 2762–2012)的前提,确定8个水稻产地土壤的Cd临界值。结果表明:水稻土中Cd含量为0.20~6.27 mg/kg时,随土壤Cd浓度增加,水稻生长没有出现Cd毒害症状。籽粒Cd含量随水稻土Cd浓度的增加而增加,Logistic方程拟合表明籽粒Cd含量和水稻土Cd浓度间相关性显著;依据食品安全国家标准中稻米Cd限量值(0.2 mg/kg),反推得到8种水稻土Cd临界值范围为0.70~4.79 mg/kg,与现行土壤环境质量标准(GB15618–1995)相比,均高于其相应限值(0.3 mg/kg、pH≤7.5,0.6 mg/kg、pH7.5);对土壤理化性质和水稻土Cd临界值间关系进行多元回归分析,发现水稻土Cd临界值与pH和土壤黏粒显著相关(R2=0.83,P0.01)。