水稻田土壤铁锰氧化菌的分离与鉴定

铁、锰氧化物可以富集、钝化重金属,在一定程度上阻止其进入水稻根系,对于土壤污染修复,降低水稻污染风险有重要的生态意义.采用改良纤毛菌培养基,单菌落稀释转接法分离纯化铁锰氧化菌,分析相关菌株的形态特征,对菌株的16S rRNA基因序列进行测定分析,对其及产物进行电镜扫描与能谱分析,并分析产物对重金属镉的吸附效率.结果分离得到具有铁锰氧化功能的菌株5株,形状为椭球至短杆状,均为不动杆菌属(Acinetobacter).能谱分析表明,除MOB4之外菌株样品均有明显Fe和Mn波峰,以及O波峰,推断有大量铁锰氧化物存在.液体培养表明,接种菌株可使培养液中的镉含量下降35.25％,下降率远高于对照.综上所述,通过筛选获得菌株为不动杆菌属,具有氧化铁、锰的功能,并可能促进介质中氧化铁的生成,进而提高对介质中溶解态重金属镉的吸附.     

长期淹水、传统灌溉、湿润灌溉条件下海泡石修复镉污染水稻土效应

采用盆栽试验,于长期淹水、传统灌溉、湿润灌溉条件下,研究海泡石对镉污染水稻土的修复效应及对水稻抗氧化胁迫和土壤养分含量的影响.结果表明,施加海泡石后,土壤pH值显著升高,土壤镉形态由酸提取态向残渣态转化.长期淹水、传统灌溉、湿润灌溉条件下,土壤有效镉含量分别下降16.3％～37.2％、7.8％～37.3％、14.8％～32.8％,稻米镉含量降幅分别为26.7％～60.0％、19.2％～46.2％、18.6％～50.0％,稻草镉含量分别降低25.0％～58.3％、15.2％～43.6％、15.4％～43.5％(P<0.05);土壤有效磷含量分别增加5.3％～26.2％、9.0％～33.6％、9.5％～25.1％,有效铁含量分别降低8.4％～19.5％、8.5％～15.1％、12.8％～18.9％,有效锌含量分别降低20.5％～45.5％、21.8％～60.0％、8.8％～52.9％,有效铜含量降幅分别为22.4％～32.7％、13.3％～33.6％、17.6％～32.8％(P<0.05);叶片CAT(过氧化氢酶)活性增幅分别为15.1％～130.2％、15.6％～93.3％、18.9％～137.8％,叶片GSH(蛋白类谷胱甘肽)含量最大增幅分别为33.5％、31.7％、39.9％(P<0.05).得出结论,长期淹水下,1.5％海泡石处理可使稻米镉满足我国食品中污染物含量限量值0.20 mg/kg(GB 2762—2012),长期淹水是一种推荐的镉污染稻田修复水分管理模式.     

甜菜BvGSTU9基因的生物信息学及在镉胁迫下的表达分析

为了进一步研究甜菜谷胱甘肽转移酶BvGSTU9 (LOC104894060)在重金属胁迫过程中的功能。本研究以‘780016B/12优’为实验材料,对该基因序列特征、结构、功能进行预测分析,并利用qPCR检测该基因在不同浓度镉胁迫下的表达量变化。结果显示甜菜BvGSTU9基因全长925 bp,开放阅读框675 bp,编码了由224个氨基酸组成的不稳定膜外蛋白。BvGSTU9与菠菜、藜麦的氨基酸序列相似性较高,与系统发育进化树分析结果基本相符。二级和三级结构预测表明该基因主要由α-螺旋、β-折叠、延伸链及无规则卷曲组成。qPCR显示BvGSTU9基因在不同浓度的镉胁迫下均受到不同程度的诱导,因此可以推断甜菜BvGSTU9基因无论从结构还是功能上,与镉逆境胁迫存在着一定的应答关系。研究结果也为甜菜耐重金属镉机制研究提供参考依据。     

调理剂(微肥)对水稻产量及稻谷中重金属的影响

通过田间小区试验，研究了9种水稻产量和铅、镉的差异，并研究了9种调理剂在水稻不同生长其施用对晚稻产量及稻米重金属的影响。结果表明：（1）泰优398中铅和镉的含量均较低，且均未超标；最优的水稻品种为早丰优华占，其次是泰优398和桃湖优莉晶；（2）调理剂A和钝化剂A作基肥处理后稻谷中铅超标，分别超出了20%和15%；仅有石灰处理的稻谷中铅的含量降低了20%；稻谷中镉均未超标；微肥作基肥施加后稻谷中镉均有不同程度的增加；处理后稻谷产量均有增加，其中调理剂B施加后稻谷产量增加最多，增加了22.42%；石灰施加后理增加3.38%；（3）石灰和硒肥作追肥施加后稻谷中铅的含量均降低88.24%；硅肥、硒肥和铁肥作追肥施加后稻谷中镉分别降低了62.92%、52.81%和44.94%；石灰、铁肥和硒肥施加后稻谷产量降低0.04%、0.14%和5.25%；锌肥和硅肥施加后稻谷产量增加10.08%和0.16%；硅肥和石灰作追肥处理效果最佳。     

硒肥与钝化材料组配对土壤Cd钝化及稻米Cd消减效果

为了探讨不同硒肥施用方式联合钝化材料对土壤镉钝化和稻米镉消减的效果,采用盆栽试验的方式,选用亚硒酸钠作为硒肥,钙镁磷肥和硅藻土作为钝化材料,设置基施硒肥+钙镁磷肥+硅藻土和叶面喷施硒肥+钙镁磷肥+硅藻土2种方式,研究其不同用量对镉污染酸性稻田土壤修复与安全利用的影响。结果表明：随着施用量的增加,稻米产量增加,基施硒肥产量略高于叶面喷施硒肥,产量差为 2.115 g/pot,与对照(CK)相比,基施0.28%钙镁磷肥+0.12%硅藻土+0.004‰硒(T3)能够提高1.68倍的稻米产量;随着施用量的增加,pH升高,有效Cd降低,有机质与CEC变化不大;基施硒肥与叶面喷施硒肥处理对土壤pH、有机质与CEC差异不显著,但基施硒肥处理有效Cd含量略低于叶面喷施硒肥处理,T3对土壤Cd的钝化效果最佳;随着基施硒肥用量的增加,稻米Cd含量降低,随着叶面喷施硒肥用量的增加,稻米Cd含量先降低后升高,基施硒肥处理对稻米Cd的消减程度强于叶面喷施硒肥处理,相差 0.021 mg/kg,与对照(CK)相比,T3处理稻米Cd降低0.063 mg/kg。可见,硒对调控稻米镉累积具有重要作用,且基施硒肥强于叶面喷施。综上所述,基施0.28%钙镁磷肥+0.12%硅藻土+0.004‰硒对土壤Cd钝化与稻米Cd消减的效果最佳,值得在镉污染稻田推广应用。     

硅对水稻生长的影响及其缓解镉毒害机理研究进展

为研发高效硅肥和防治农田镉污染提供借鉴资料,本文综述了施加硅肥对水稻生长发育的影响,包括提高水稻产量和品质,增强抗倒伏、抗病虫害及干旱等逆境的能力,尤其是增强抗镉毒害等能力。并从生理学机制和土壤学机制两方面重点分析了施加硅肥对缓解镉毒害作用的可能机理。生理学机制方面：硅通过参与水稻的生理代谢活动,使水稻抗氧化系统酶的活性和清除自由基的能力增强;抑制镉的吸收及其在水稻体内的运输;硅与镉在水稻体内的螯合和区隔作用。土壤学机制方面：硅肥改变土壤理化性质,降低土壤中有效态镉的含量;硅镉吸附沉淀作用,减少水稻对镉吸收。最后针对硅肥的开发利用及技术推广提出展望。     

石墨炉原子吸收光谱法测定稻谷中镉含量的不确定度评价

对石墨炉原子吸收光谱法测定稻谷中镉含量进行不确定度评价。稻谷镉含量不确定度的评估最终结果为:镉含量为0.18 mg/kg的样品中,扩展不确定度为0.0036 mg/kg。实验所引入的不确定度各分量中,标准曲线拟合所引入的不确定度对最终结果的不确定度影响最大,其次是重复性实验所引入的不确定度分量,称量和样品溶液定容所引入的不确定度分量非常小。     

黑豆—油菜与大豆—油菜轮作模式土壤镉修复能力比较

通过设置黑豆-油菜、大豆-油菜的轮作模式在湖南醴陵进行大田试验,结果发现黑豆表现出较强的镉富集能力,其根、茎、叶及果壳中镉含量分别为2.14、2.63、4.10及1.34 mg/kg,富集系数均在1以上。油菜各个部位镉含量较高的分别为叶与茎,达到了7.13和4.73 mg/kg。黑豆各部位镉转运系数均高于大豆,各油料作物提取的重金属主要集中在茎与叶。大豆叶的镉富集系数为2.06,茎的镉富集系数为0.86,明显低于黑豆同部位的富集能力。每公顷土地经过一轮黑豆-油菜、大豆-油菜轮作分别能够从土壤中提取73.52 g和51.68 g的镉,对土壤重金属镉的修复效率约为3%。     

低分子有机酸对贵州黄壤龙葵吸收镉的影响

[目的]探讨低分子有机酸对龙葵吸收镉(Cd)的影响,以期为提高贵州地区黄壤重金属污染的植物修复效率提供科学依据.[方法]采用盆栽试验种植龙葵,待龙葵生长60 d后,将不同浓度的低分子有机酸(柠檬酸、苹果酸和酒石酸)及其复合处理(柠檬酸+苹果酸、柠檬酸+酒石酸)以溶液形式加入土壤,以添加500 mL去离子水为对照(CK),1个月后收获植株样品并采集土壤样品,分析不同处理对龙葵生长及吸收转运重金属Cd的影响.[结果]柠檬酸添加量为2.5 mmol/kg时龙葵单株生物量最高,较CK显著增加6.75%(P<0.05,下同),其他处理的生物量均低于CK.3种有机酸均能强化龙葵根、茎、叶和果实对Cd的吸收,表现为苹果酸>酒石酸>柠檬酸,各部位的Cd含量表现为叶>茎>根>果实,且均在苹果酸添加量为5.0 mmol/kg时达最大值,分别为CK的1.68、1.53、1.21和1.32倍.添加2.5 mmol/kg酒石酸和5.0 mmol/kg苹果酸时龙葵对Cd的累积量较高,二者显著高于其他处理.添加柠檬酸、苹果酸和酒石酸均能提高龙葵对Cd的转移和富集能力,作用表现为苹果酸>酒石酸>柠檬酸,其中,添加5.0 mmol/kg苹果酸时龙葵对Cd的富集系数最大,为12.81.相对于单一有机酸处理,复合有机酸处理对龙葵富集Cd的能力无明显优势.[结论]添加适当浓度的柠檬酸、苹果酸和酒石酸均能提高龙葵各部位对Cd的吸收及土壤Cd从地下向地上部转移的能力,促进龙葵对Cd的转移和富集;其中苹果酸添加量为5.0 mmol/kg时,龙葵对Cd的累积量相对较高且富集系数最大,对土壤中Cd的植物修复效果最好.