施氮量和时期运筹对超级杂交稻植株氮含量与籽粒产量的影响研究

以当前长江中下游稻区具有代表性的高产超级稻品种Y两优1号为材料,采用不同施N量与施N时期分配的田间试验,研究施N对超级稻植株N含量与籽粒产量的影响,从而明确超级稻高产的穗肥N施用量和比例。结果表明：随着施N量的增加,超级稻茎叶和籽粒N含量均呈线性升高,而且施N量对生殖生长阶段茎叶N含量的影响更为显著;与总施N量相比,穗肥N对生殖生长阶段各时期茎叶N含量的影响斜率要高1.88、1.02、1.86和2.28倍,而对成熟期籽粒N含量的影响斜率要高3.59倍。分蘖盛期至抽穗期的茎叶N含量与籽粒产量呈显著线性相关,而成熟期茎叶和籽粒N均与籽粒产量表现为二次抛物线关系;通过模拟方程和不同施N比例处理的叶片外观特征均推算出超级杂交稻达到最高产量的穗肥N用量为59.0 kg/hm2,占总施肥量32.8%。对4个时期施N比例进一步分析表明,各处理籽粒产量与由方程计算的最高产量接近,10-50-25-15处理的籽粒产量要高1.7%,说明合理分配部分N作为粒肥更有利于提高超级杂交稻产量。超级杂交稻合理穗肥（和粒肥）N有利于优化成熟期茎叶和籽粒N含量,从而构建超级稻最大库容量,使其达到最高产量水平。     

镉污染稻田改制玉米的农产品质量安全研究

采用田间小区试验,研究了镉(Cd)污染稻田水旱轮作改制的农产品质量安全。结果表明,早稻改种春玉米(玉-稻轮作)年度总产量为13340 kg/hm2,比种植双季稻(稻-稻轮作)增产9.3%(P0.05);晚稻改种秋玉米(稻-玉轮作)年度总产量为11298 kg/hm2,比种植双季稻减产7.4%(P0.05)。稻-玉轮作(晚稻改种秋玉米)农产品Cd含量较低,早稻稻米Cd含量为0.22 mg/kg,配合钝化措施可以达到食品安全国家标准,秋玉米Cd含量仅为0.06 mg/kg,在食品安全国家标准之内;而玉-稻轮作(早稻改种春玉米),春玉米Cd含量为0.07 mg/kg,春玉米食用安全,但晚稻稻米Cd含量达1.59 mg/kg,远高于食品安全国家标准的0.2 mg/kg,比稻-稻轮作的晚稻稻米Cd含量增加137%(P0.05),早稻改种春玉米显著增加后茬晚稻稻米对Cd的吸收积累。Cd污染土壤(全Cd含量1.08 mg/kg)改制玉米(早稻改种春玉米、晚稻改种秋玉米)皆可避开当季农产品的Cd污染风险,稻-玉轮作配合钝化措施可确保农产品的质量安全,而玉-稻轮作则可采用春玉米食用与晚稻作为富集植物修复Cd污染土壤的生态循环减控模式,实现农产品安全生产和修复Cd污染土壤的双重目的。     

不同pH值下巯基活化硅对土壤和水稻镉含量的影响

采用盆栽试验,研究了在pH值4.5、5.5、6.5条件下施用巯基活化硅对土壤Cd含量及水稻Cd累积的影响,以期为生产实践中施用巯基活化硅修复重金属污染土壤提供理论和技术依据。结果表明,在不同pH值条件下,随着巯基活化硅施用量的增加,土壤有效态Cd、水稻不同部位Cd含量均呈先减后增的趋势。施用巯基活化硅后可抑制水稻根系对土壤中Cd的富集,促进Cd从水稻根系向茎叶迁移转运,减少糙米对茎叶中Cd的积累。在pH值4.5条件下,巯基活化硅225 kg/hm~2处理土壤有效态Cd含量最低,较不施巯基活化硅处理(对照)显著降低26.0%,水稻糙米、茎叶和根系Cd含量分别显著降低45.0%、43.8%和66.8%。在pH值5.5和6.5条件下,施用巯基活化硅150 kg/hm~2处理降Cd效果最佳,土壤有效态Cd含量降低28.9%和20.9%,水稻糙米Cd含量降低29.3%和34.9%,茎叶Cd含量降低29.3%和39.4%,根系Cd含量降低60.0%和44.4%。综上,施用巯基活化硅可以有效降低土壤中有效态Cd含量,抑制水稻体内Cd向籽粒中转运,从而降低稻米Cd累积的风险。     

Fe对土壤As活性的影响及作用机理研究进展

砷(As)是仅次于镉(Cd)的第二大农田重金属污染物。As在土壤中具有多种价态,且土壤As的不同存在形态受土壤pH值、Eh值、中微量元素等因子的影响,而具有不同的环境效应。其中,铁(Fe)对As具有强亲和性,可生成难溶的沉淀,具有良好的固As能力。因此,综合当前国内外研究结果,详细阐述了土壤As的形态及生物有效性、铁氧化物和铁盐对土壤As的钝化效果及作用机理,从土壤pH值、Eh值、共存离子、铁盐用量及类型等方面对Fe固化As的效果及影响机制进行了归纳总结,并对当前用含Fe材料固As研究中存在的问题进行探讨,对研究方向进行了展望,为As污染农田的修复治理,尤其是含Fe材料修复As污染土壤提供科学指导。     

高镉累积水稻对镉污染农田的修复潜力

为探究高镉累积水稻品种扬稻6号和玉珍香对镉污染农田土壤的修复潜力,通过大田小区试验,测定6个不同生育期(返青、分蘖、孕穗、齐穗、蜡熟、完熟)5个部位(根、茎0～10 cm、茎10～20 cm、茎20 cm以上和谷)稻草的镉含量,开展高镉累积水稻镉累积规律、移除时间和移除高度研究。结果表明,水稻扬稻6号和玉珍香各部位镉含量随生育期的延长而增加,孕穗期增幅最大,完熟期达到最大值,在同一时期不同部位镉含量分布随株高呈递减趋势;完熟期,水稻品种扬稻6号和玉珍香的根、茎0～10 cm、茎10～20 cm、茎20 cm以上部分和谷中镉含量分别为19.3、11.8、9.4、8.1和3.9mg/kg与19.5、16.3、14.3、9.7和3.7 mg/kg,其对应的镉富集系数均大于1,对镉表现出高积累特性;稻草镉的移除含量在全育期均表现从大到小依次为整株收割、地上部全收割、离地10 cm收割、离地20 cm收割,完熟期整株移除情况下,扬稻6号稻草镉累积移除含量达1 652.11μg/株,玉珍香稻草镉累积移除含量达1 547.70μg/株;一年种植一季水稻扬稻6号和玉珍香,整株移除情况下土壤镉移除效率分别为9.1%和8.5%,地上部全移除情况下土壤镉移除效率分别为7.2%和7.1%。因此为兼顾水稻移除修复效果和可操作性,建议稻草在完熟后按地上部全收割的方式移除。研究结果可为镉污染稻田的植物修复治理提供新的思路。     

淹水条件下含硫锌肥与蒜皮对镉生物有效性及水稻产量的影响

采用盆栽试验,研究了淹水条件下施用锌肥(ZnSO4.7H2O)与含巯基废弃物(蒜皮)对污染土壤中镉生物有效性的影响。结果表明,与对照相比,施用锌肥(0.2 g kg-1)后水稻增产25%(P<0.05),在淹水平衡7 d时土壤中有效硫和有效锌含量显著提高,增幅分别为267.9%和684.4%,而土壤中有效态镉含量降幅达61.3%(P<0.05);水稻移栽30 d和60 d时,土壤中有效硫和有效锌含量仍显著高于对照,有效态镉显著低于对照,但随着时间的推移均呈下降趋势,水稻根系和糙米镉含量较对照降低了31.0%(P<0.05)和38.9%(P<0.05)。与对照相比,施用蒜皮(1 g kg-1)的土壤有效硫随时间的推移呈上升趋势,同时有效态镉含量下降,水稻根系和糙米中镉含量降低,但差异均不显著。锌肥与蒜皮配合施用的效果优于两者单施。因此,淹水还原条件下施用适量含硫锌肥可有效降低污染土壤中镉的活性,减少水稻的镉累积,而本试验条件下施用富含巯基的蒜皮效果不明显。     

中轻度重金属污染土壤农业安全生产技术研究进展

阐述了国内外在土壤重金属污染源,包括肥料、工农业废弃物和垃圾等方面的管理技术,农作物生产的灌溉和低吸收品种等农艺管理措施,元素拮抗和钝化等化学修复技术方面的研究进展,展望了我国在中、轻度重金属污染状况下,通过各项措施的综合应用实现农业安全生产的前景。     

不同基因型甘薯（Ｉｐｏｍｏｅａ ｂａｔａｔａｓ Ｌａｍ．）吸收累积Ｃｄ的特征差异性研究

采用旱地小区试验,研究了Cd污染土壤中甘薯吸收累积Cd的品种差异,探讨了甘薯吸收累积Cd的相关机理.结果表明,甘薯品种间不仅生物量差异较大,对Cd的吸收累积能力也不同,8个品种的地上部茎叶生物量(DW)在4 594.9～8 232.2 kg·hm-2,鲜样Cd含量范围为0.032 9～0.057 4 mg·kg-1;地下部块根生物量(DW)在7 809.0～14 269.7 kg·hm-2,鲜样Cd含量范围为0.002 2～0.011 0mg·kg-1,茎叶Cd含量明显高于块根,但均未超过国家食品中污染物限值标准(GB 2762-2005)(根茎类蔬菜<0.1 mg·kg-1).而与无公害蔬菜质量标准(GB 18406.1-2001)进行比较(<0.05 mg·kg-1),有3个甘薯品种(心香、湘薯15、泉薯9号)的茎叶Cd含量超标.因此,轻度Cd污染土壤种植的甘薯其茎叶可能存在摄食健康风险,而块根基本无风险,若将Cd污染土壤改制种植甘薯,必须妥善处理其地卜部茎叶.     

有机物料和钝化剂对低环境容量土壤黑麦草吸收积累Cd及其平衡的影响

采用田间小区试验,研究有机物料、钝化剂及其配施对南方典型酸性低环境容量土壤黑麦草生长与吸收积累Cd的影响。结果表明,施用有机肥处理比施化肥处理增产35.76%(p0.05),其他处理间产量无显著差异;增施石灰处理使土壤pH值比单施化肥处理提高0.79,土壤有效态Cd含量降低19.34%;增施赤泥可提高土壤pH值,改良土壤酸性,施用有机肥则可缓解土壤酸化进程;有机肥和钝化剂都可降低Cd的生物有效性,降低黑麦草植株Cd含量;有机肥处理黑麦草植株Cd含量比化肥处理低42.71%(p0.05)。采用有机-中性化技术可实现饲草安全生产与土壤酸性改良的双重目的,但应控制有机物料的Cd含量(0.2mg/kg)、或者减少有机物料的施用量,以确保饲草质量安全与土壤的可持续利用。     

不同类型钙化合物对污染土壤水稻吸收累积Cd Pb的影响及机理

以潮泥田和红黄泥为供试土壤,利用盆栽试验研究了施用不同类型钙化合物（CaO、CaCO3、CaSO4）对水稻吸收累积Cd、Pb的影响及机理。结果表明,潮泥田施用CaO和CaCO3后,土壤pH值明显升高。当CaO施用量达到0.36gCa·kg-1时土壤有效态Cd含量显著降低,水稻糙米Cd含量也随之显著下降,降幅达26.3%;施用CaCO（30.24gCa·kg-1）和CaSO（40.24gCa·kg-1）后水稻糙米Cd含量降幅分别为23.7%（P〈0.05）和18.4%（P〈0.05）。红黄泥施用CaO、CaCO3和CaSO4后,土壤pH值变化趋势与潮泥田相同。当CaO施用量达到0.24gCa·kg-1时土壤有效态Cd含量显著降低,但水稻糙米Cd含量反而上升,当CaO施用量达到0.36gCa·kg-1时,与对照相比水稻糙米Cd含量增加34.5%（P〈0.05）;当CaO施用量增至0.48gCa·kg-1时土壤有效态Pb含量明显增加,水稻糙米Pb含量也随之显著增加,增幅达41.7%。在等钙（0.24gCa·kg-1）条件下,潮泥田及红黄泥施用CaO、CaCO3和CaSO4后因pH变幅较小导致水稻糙米Cd、Pb含量无明显差异。综合分析认为,利用钙化合物控制污染土壤上水稻对cd、Pb的吸收累积时,需要根据土壤Cd、Pb含量和pH综合考虑合理的钙化合物类型和用量。