综合降镉技术在不同污染程度稻田土壤下的应用效果研究

为了探究综合降镉技术在不同污染程度稻田土壤中的降镉效果,于2014年,在湖南省38丘镉污染稻田进行小区试验,研究了VIP降镉技术(V,种植低镉积累品种;I,优化水分管理;P,施用石灰)在不同土壤污染程度下的应用效果。结果表明,未采用VIP技术的对照处理的早稻米镉含量在土壤轻微、轻度、中度、重度条件下分别为0.191、0.199、0.295和0.423 mg/kg,晚稻米分别为0.278、0.298、0.524和0.778 mg/kg。采用VIP技术后,早稻米镉含量分别0.110、0.152、0.157和0.307 mg/kg,比对照降低了42.4%、23.6%、46.8%和27.4%;晚稻米镉含量分别为0.153、0.201、0.397和0.604 mg/kg,比对照降低了45.0%、32.6%、24.2%和22.4%。由此可见,综合降镉VIP技术在不同污染程度土壤下均有降低糙米中镉含量的作用,可使轻微、轻度土壤污染条件下米镉含量达到国家食品安全标准,对于中度、重度污染稻田的降镉措施还需进一步研究。     

水分管理对水稻镉吸收的影响

以晚稻品种玉针香和湘晚籼12号为供试材料,研究了3种水分灌溉方式(W1,长期淹水灌溉;W2,湿润灌溉;W3,阶段性湿润灌溉)对水稻糙米镉含量的影响。结果表明,在水稻生长的3个关键时期(分蘖期、灌浆期、成熟期),各部位镉含量、富集系数均以W3处理最高,W1处理最低;玉针香糙米镉含量W1处理分别比W2、W3处理低56.52%和66.67%,且W1处理与W3处理间存在显著差异;湘晚籼12号糙米镉含量W1处理分别比W2、W3处理低65.22%和52.94%,但各处理间差异不显著。可见,长期淹水灌溉是一项能够有效降低糙米镉含量的农艺措施。     

蘖肥运筹对水稻镉吸收的影响

为初步探究蘖肥施用时间对水稻Cd(镉)吸收的影响及其机制,以不施氮肥(F1)处理为对照,并设置1个氮肥均作基肥处理(F5),研究蘖肥施用时间[移栽后7 d(F2)、14 d(F3)和21 d(F4)]对水稻品种株两优819、陆两优996 Cd含量、Cd的亚细胞分布以及铁锰氧化物膜形成量的影响。结果表明,与对照相比,施用蘖肥总体能显著降低水稻分蘖期以及成熟期各部位Cd含量;与F5处理相比,施用蘖肥总体上可降低成熟期各部位Cd含量,就糙米而言,施用蘖肥处理Cd含量分别较F1和F5处理降低25%～46%和7%～33%,F3、F4处理降低Cd含量效果较好;水稻产量以F3处理最高,F2、F4处理也较高,三者间差异不显著。从根表铁锰氧化物膜形成量来看,与F1和F5处理相比,施用蘖肥总体上能明显增加水稻根表铁锰氧化物膜形成量,同时也提高了根表铁锰氧化物膜表面吸附的Cd含量,且2个品种均以F3、F4处理较高;铁锰氧化物膜形成量的增加使得分蘖期进入水稻各亚细胞组分的Cd含量均较F1处理明显降低。综合考虑,水稻生产中应根据品种特性,于移栽后14～21 d施用分蘖肥,以达到降低糙米Cd含量、提高水稻产量的目的。     

不同类型高粱对重金属镉吸收积累的动态变化

为了探寻利用高粱修复镉污染土壤的可行性和有效方法,为快速高效修复土壤重金属污染提供理论依据和经验,本研究在湖南农业大学浏阳市综合教学实验基地和湘阴农科所2个环境下分析了4个高粱品种在5个生育期间植株中镉吸收积累特性和动态变化。方差分析表明成熟期高粱根部的镉含量和镉积累量主要受土壤的影响,品种间差异较小;地上部分镉含量和镉积累量在品种间达到极显著水平。4个高粱品种苗期地上和根系部分的镉含量分别为3.75 mg/kg和7.60 mg/kg,都显著高于其它生长阶段。高粱地上部分镉积累量在抽穗期达到最高值,2个生物质高粱地上部分镉积累量都超过65 g/hm2,是甜高粱的2～4倍。但成熟期4个品种地上部分镉积累量为23.35～33.39 g/hm2,差异较小。上述研究显示,通过筛选镉积累量高的生物质高粱品种并适时收获,同时提高高粱复种指数对有效、快速修复镉污染土壤具有积极意义。     

粒肥施用时期对水稻镉积累的影响初探

探索生育后期氮肥施用对水稻镉积累的影响,为稻米镉消减提供技术支持。采用大田小区试验,以杂交稻株两优819(早稻)和常规稻湘晚籼12号(晚稻)为试验材料,设粒肥用量占总氮20%的不同生育期施粒肥处理,分别为始穗期施粒肥(F1)、齐穗期施粒肥(F2)、灌浆期施粒肥(F3)及不施粒肥处理(CK)。试验结果表明,合理施用粒肥可显著提高晚稻籽粒生物量,齐穗期和灌浆期施用粒肥显著提高了早稻籽粒生物量。不同生育期施粒肥对降低籽粒富集系数、镉在植株内转运系数存在显著差异;不同生育期施粒肥水稻成熟期各部位镉含量不同,施粒肥提高了早稻根系和茎叶的镉含量,但显著降低了籽粒镉含量,其值表现为CKF1F3F2;晚稻的根系镉含量在始穗期施粒肥处理显著提高,茎叶镉含量均显著大于CK,灌浆期施粒肥处理的籽粒镉含量有小幅度降低;与CK相比,早晚稻籽粒镉含量最大降幅分别为44.87%,22.31%。可知,不同生育期施粒肥对早晚稻籽粒的镉含量影响有差异,齐穗期施粒肥可显著降低早稻籽粒的镉含量,灌浆期施粒肥能降低晚稻籽粒的镉含量。     

不同超级稻品种对移栽密度的反应特性研究

为探明高产条件下不同超级稻品种对种植密度的反应特性,选用两优培九、Y两优1号、Y两优2号、Y两优900、超优1000等5个超级稻品种,以常规稻品种黄华占为对照,于2016年在湖南省郴州市桂东县进行小区试验。结果表明,两优培九、Y两优1号、Y两优900、超优1000均以高密度(24万丛/hm^2)处理产量最高,分别为11 469.33、13 438.75、11 125.56和11 969.35 kg/hm^2,比低密度处理(12万丛/hm^2)增产11.71%、9.41%、25.80%和9.90%,增产原因在于这4个品种在高密度种植下单位面积有效穗数较低密度和中密度处理分别高出40.76%和33.24%。Y两优2号在插植密度为12万丛/hm^2时,有效穗数较高并且千粒重显著高于其他两种种植密度,因而有着较高的实际产量,达到11 172.44 kg/hm^2。24万丛/hm^2处理时所有超级稻品种齐穗期与成熟期干物质生产总量均较高;黄华占则在低密度下(12万丛/hm^2)有着最高产量和干物质生产量。