有机物料对低积累水稻品种始穗期抗氧化酶活性和重金属积累的影响

采用重金属污染水稻土开展盆栽试验,研究施用有机碳源、菜籽饼和猪粪对低积累水稻品种中浙优1号始穗期重金属积累以及根、剑叶抗氧化酶活性的影响.结果表明,施用高量有机碳源不利于水稻生长,根抗氧化酶活性降低.施用菜籽饼和猪粪,水稻生物量显著增加,根和秸秆Zn、Cd浓度较对照处理显著降低.菜籽饼处理水稻抗氧化酶活性增强,而猪粪处理从始穗期开始水稻衰老进程加快.与对照处理相比,施菜籽饼水稻生物量增加14.0％～49.2％,根和剑叶丙二醛(MDA)含量分别降低15.6％ ～ 31.3％和15.3％ ～ 51.8％,过氧化氢酶(CAT)活性升高40.9％～79.8％和9.0％ ～ 143.8％,根和秸秆Zn浓度降低19.1％ ～ 26.4％和10.1％～26.1％,Cd浓度降低32.7％ ～ 58.8％和16.8％～62.1％;施用猪粪水稻生物量增加10.8％～16.7％,根和剑叶丙二醛(MDA)含量升高53.1％ ～ 59.4％和18.5％ ～ 44.9％,根和秸秆Zn浓度降低29.7％～42.6％和15.2％～52.9％,Cd浓度降低22.5％～44.0％和12.1％～ 64.5％.     

菜籽饼堆肥对水稻土壤Cd有效性及Cd在水稻全生育期转运与累积的影响

为研究菜籽饼堆肥对土壤Cd有效性和在水稻体内迁移转运与累积的影响,在Cd污染(Cd=0.72 mg/kg)土壤中施用不同添加量(0.75%,1.5%,3.0%)的菜籽饼堆肥,以未添加菜籽饼堆肥为对照(CK),并进行水稻盆栽种植试验。结果表明:(1)菜籽饼堆肥进入稻田土壤后会显著降低土壤中TCLP提取态Cd含量,在熟化期施用0.75%～3.0%的菜籽饼堆肥,与对照相比土壤TCLP提取态Cd含量下降了45.1%～68.7%。但水稻的种植会影响菜籽饼堆肥对土壤中TCLP提取态Cd含量的降低效果,使其含量随着水稻生育期的延长逐渐上升,但仍低于同时期的对照土壤。(2)施用菜籽饼堆肥能显著提高水稻产量,但同时也增加水稻糙米中Cd含量。与对照相比,施用0.75%～3.0%的菜籽饼堆肥,水稻糙米中Cd含量为0.04～0.14 mg/kg,低于国家食品中污染物限量标准(GB 2762—2012, Cd<0.2 mg/kg)。同时,每株水稻产量分别增加3.6～4.3 g/株,约为1 620～1 935 kg/hm^2。(3)施用菜籽饼堆肥会提高Cd在水稻体内的转运能力,同时显著提高水稻成熟期各部位Cd累积量,特别是地上部分。总体来说,施用菜籽饼堆肥增加水稻糙米中Cd含量,但依然保持在较低水平,满足中轻度Cd污染地区水稻的安全生产。但在Cd污染程度更高或者土壤Cd活性更强的土壤中施用菜籽饼堆肥,种植水稻糙米Cd含量可能高于国家食品中污染物限量标准。因此,在保证稻米安全的前提下对Cd污染稻田应该谨慎施用菜籽饼堆肥。     

不同品种水稻糙米对Cd Cu Zn积累特性的研究

以酸性矿山废水污染的含有多种重金属的农田土壤为供试土壤,通过盆栽实验,研究不同水稻品种,不同类型、不同遗传背景水稻糙米重金属Cd、Cu、Zn的积累差异。结果表明,供试水稻糙米Cd含量为0.006～0.092mg·kg-1,最高值和最低值相差15倍;Cu含量为6.712～27.117mg·kg-1,最高值和最低值相差4倍;Zn含量为28.390～43.296mg·kg-1,最高值和最低值相差不到1倍。常规稻和杂交稻糙米的Cd、Cu、Zn含量差异不明显。三系杂交稻的糙米Cd、Cu含量极显著高于二系杂交稻,而二系杂交稻糙米中Zn含量则显著高于三系杂交稻。不同遗传背景水稻品种糙米Cd、Cu、Zn含量也存在明显差异。相关分析结果表明,糙米中Cu、Cd含量间呈极显著正相关,Cu、Zn含量之间存在显著负相关,而Cd、Zn含量间的相关性不明显。     

石灰石和海泡石组配对水稻糙米重金属积累的影响

为了研究组配改良剂(石灰石+海泡石,LS)对于重金属Pb、Cd、Cu和Zn复合污染稻田的修复效果,在湘南某矿区附近稻田中进行了组配改良剂的田间试验。结果表明:施用0~1.8 kg m-2的组配改良剂LS使土壤pH和CEC显著增加,使土壤中Pb、Cd、Cu和Zn交换态含量显著降低。土壤Pb、Cd、Cu和Zn交换态含量的降低是pH升高,土壤胶体的CEC增加及土壤吸附能力增强的共同作用。施用组配改良剂LS显著降低了3个水稻品种(黄华占、丰优9号、Ⅱ优93)糙米中Pb、Cd和Cu的累积量,最大降幅分别为55.8%、66.9%、37.4%,而对糙米中Zn的含量没有明显影响。当LS施用量为1.8 kg m-2时,能使丰优9号糙米中Cd含量(0.195 mg kg-1)达到国家食品中污染物限量标准(0.20 mg kg-1)以下。土壤中交换态Pb、Cd和Cu含量的降低是糙米中重金属累积量减少的原因。土壤交换态Pb、Cd和Cu含量的对数值(lnC交换态)与其糙米中含量(lnC糙米)的对数值之间存在显著的线性相关关系。     

长期肥料试验对土壤和水稻微量元素及重金属含量的影响

长期肥料试验会影响土壤中微量元素和重金属状况以及作物对微量元素和重金属的吸收。本文研究了长期的不同施肥处理对土壤、糙米中微量元素Cu、Zn、Fe、Mn和重金属Pb、Cd含量的影响,结果表明:经17a连续施用猪粪及秸秆还田显著增加了土壤Cu、Zn和Cd全量,而土壤Fe、Mn和Pb全量在不同施肥处理间没有显著差异;施肥增加了土壤有效态Cu、Zn和Fe含量,其中施用猪粪及秸秆还田的3个处理显著增加了土壤有效态Cu、Zn和Cd含量,而土壤有效态Pb含量在不同施肥处理间没有显著差异。不同处理糙米Cu、Zn、Fe、Mn和Pb含量变化较小或没有显著性差异,而在3个施猪粪和秸秆还田处理中,糙米Cd含量均超过国家食品卫生标准(>0.2 mg kg-1)。水稻地上部吸收积累Cu、Zn、Fe、Mn、Pb和Cd总量与其地上部生物量呈正相关,土壤Cu、Zn、Cd有效态与全量含量呈极显著相关关系,而糙米中的镉含量与土壤镉含量有较好的相关关系。长期施用畜粪导致土壤Cd污染问题应引起高度重视。     

宜兴地区水稻土PbCdCuZn污染及垂直分布特性研究

通过测定宜兴地区34个采样点水稻糙米和不同土层（0～20、20～40、40～60和60～80cm）中Pb、Cd、Cu和Zn含量,利用单项污染指数法和内梅罗污染指数法对土壤表层和糙米重金属含量进行评价,同时分析4种重金属在土壤剖面中的分布规律以及在糙米中的富集特性。结果表明,水稻土表层Ph、Cd、Cu和Zn的平均含量都处于未污染水平,综合评价结果属于清洁（安全）等级;糙米Ph、Cd、Cu和Zn的平均含量也都处在未污染水平,综合评价结果也属清洁（安全）等级。水稻土Ph和Cd的剖面分布属于表层富集型,表层主要受人类活动的影响,而下层跟母质有关;Cu和Zn的剖面分布同属均匀分布型,表层含量略高与人为因素有关,20～40cm和40～60cm含量略低,可能是因为水稻的吸收作用,60—80cm含量比上层都稍高,主要是受成土母质的影响。糙米中4种元素的富集能力存在极显著差异,其大小顺序为Zn（0.282）〉Cd（0．234）〉Cu（0．198）〉Pb（0．014）;糙米Pb、Cd、Cu和Zn的含量与土壤表层相应元素的全量具有极显著的正相关关系,相关系数分别达到0．905、0．925、0．939和0．957;糙米中Cd与Cd／Zn比具有极显著的正相关关系（0．837）,糙米Cd／Zn比为0．002,远低于临界值0．015。     

外源锌对水稻植株镉的累积差异分析

通过水稻威优46盆栽种植试验,研究了外源Zn施用(0,40,80,160 mg/kg 4个水平)对Cd中度(0.72mg/kg)和重度(5.26mg/kg)污染土壤中Cd生物有效性及水稻Cd累积的差异。结果表明:施Zn对各检测指标存在影响,但土壤Cd总量仍是土壤Cd活性和水稻Cd累积差异变动的主控因素。在Cd中度污染土壤中,施Zn降低了土壤交换态Cd含量1.9%~17.0%,但水稻根表铁膜、根和糙米中Cd含量随Zn施用浓度的增大而增大,糙米Cd含量从0.09mg/kg上升到0.17mg/kg,相关分析显示糙米Cd含量与土壤交换态Zn含量显著正线性相关。在Cd重度污染土壤中,施Zn增大了土壤交换态Cd含量2.1%~4.8%,但降低了水稻各部位中Cd含量,当施Zn浓度超过80mg/kg时,糙米Cd含量可从对照组的0.45mg/kg降低到0.12mg/kg,符合国家食品污染物限量标准(GB 2762-2017)的要求,相关分析显示糙米Cd含量与土壤交换态Zn含量显著负线性相关。对2种Cd污染程度的土壤,施Zn均可增大Cd在水稻地下部的累积率,从而降低水稻地上部Cd的累积率。在Cd重度污染土壤中,可通过施Zn降低糙米Cd含量,施Zn量80mg/kg是试验中最佳施用量;但在Cd中度污染土壤中,施Zn有增大糙米Cd含量的风险。     

石灰及其后效对玉米吸收重金属影响的田间实例研究

通过田间试验方法,研究了在铅锌矿废水污染的土壤上施用石灰1 a后,继续施用石灰和石灰后效处理对后续第1、2季低累积玉米（Zea mays）的产量以及重金属Cd、Pb、Zn和Cu含量的影响,并分析了土壤pH、土壤DTPA提取态重金属含量和土壤重金属全量的变化。结果表明,连续施用石灰和石灰后效均显著提高玉米产量,其中连续施用石灰处理效果最佳,第1季籽粒产量是对照（无石灰）的6倍,第2季是对照的3.8倍。与对照相比,连续施用石灰处理显著降低了2季玉米籽粒Cd、Pb、Zn和Cu含量,石灰后效只能降低第2季玉米茎叶Cd、Pb和Cu含量,而籽粒Cd、Pb含量与对照相比略有升高,说明石灰后效能维持一年半左右。对照处理土壤Cd和Zn全量显著低于石灰处理,可能是土壤中Cd和Zn随着雨水的淋洗向下层迁移造成的。施用石灰可防止Cd和Zn对地下水的污染。     

华北地区有机种植和常规种植模式下土壤重金属含量及污染评价

为探讨有机种植与常规种植两种不同种植方式对土壤重金属含量和污染特性的影响,本文在华北5个地区选取典型的有机蔬菜和有机小麦种植基地及附近相似条件的常规种植地块,比较了土壤中Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、As共6种重金属含量的差异,并采用不同评价方法对不同种植方式下土壤中重金属的污染程度进行了评价。结果表明:与常规种植相比,有机种植减轻了土壤酸化和盐渍化,提高了土壤有机质含量和阳离子交换量,在一定程度上有利于降低土壤中重金属的生物有效性。与土壤背景值相比,所有调查地区的土壤重金属均有不同程度的增加和积累。与常规种植相比,有机种植模式能有效降低土壤中Cd、Cr含量,有机小麦种植地块因长期施用大量有机肥导致土壤中Cu、Zn、As大量富集;而常规温室菜田同时施用大量的有机肥、化肥及农药,土壤中Cu、Zn、As富集的风险比有机种植模式高;露天蔬菜有机种植地块土壤中Cu、Zn、As含量与常规地块差异不明显。综合污染指数评价结果显示,调查地区土壤均属于轻污染程度,主要贡献因子为Cd、Cu、Zn,有机种植降低了土壤中重金属的综合污染水平;地累积指数法评价结果表明,调查地区处于无污染到中等污染水平,最明显的污染元素是Cd,有机种植降低了土壤中重金属污染的程度和风险;潜在生态危害指数评价结果表明,所调查地块存在轻微潜在生态风险,其中产生较大生态危害的是Cd,表现出轻微生态危害程度。本研究表明,有机种植减轻了土壤中重金属综合污染水平和污染风险,并减轻了土壤重金属的潜在生态危害。     

废料碳酸钙对低累积作物玉米吸收重金属的影响:田间实例研究

通过田间试验方法,研究了在铅锌矿废水污染的土壤上施用废料碳酸钙对第1、2季低累积玉米(Zea mays)产量以及重金属Cd、Pb、Zn和Cu含量的影响,并分析了施用废料碳酸钙后土壤pH和土壤有效态重金属含量的变化。结果表明,施用废料碳酸钙,玉米产量均有显著提高,其中高量废料碳酸钙处理效果最佳,第1季增产154%,第2季增产275%,玉米对Cd、Zn和Cu吸收量降低,玉米籽粒Cd、Zn和Cu含量降低到了国家食品卫生标准允许的含量水平。与对照比较,废料碳酸钙不同用量水平均能不同程度地提高土壤pH,降低土壤有效态重金属含量,并抑制茎叶Cd和Cu向玉米籽粒的转移,从而造成玉米籽粒重金属含量降低。     

Arbuscular Mycorrhizal Fungi Contribute to Resistance of Upland Rice to Combined Metal Contamination of Soil

A greenhouse pot experiment was conducted to investigate heavy metal [copper (Cu), zinc (Zn), lead (Pb), and cadmium (Cd)] uptake by two upland rice cultivars, ‘91B3’ and ‘277’, grown in a sterilized field soil contaminated by a mixture of Cu, Zn, Pb, and Cd. Rice plants were inoculated with each of three arbuscular mycorrhizal fungi (AMF), Glomus versiforme (GV), Glomus mosseae (GM), and Glomus diaphanum (GD), or remained noninoculated (NM). Both rice cultivars could be colonized by the three AMF used in this experiment. The percentage of mycorrhizal colonization by the three AMFs on the two rice cultivars ranged from 30% to 70%. Mycorrhizal colonization of both upland rice cultivars had a large influence on plant growth by increasing the shoot and root biomass compared with non-inoculated (NM) plants. The results indicate that mycorrhiza exert some protective effects against the combined toxicity of Cu, Zn, Pb, and Cd in the contaminated soil. This conclusion is supported by the partitioning of heavy metals (HMs) in the two cultivars. In the two cultivars, colonization by AMF reduced the translocation of HMs from root to shoot (except that the colonization of AMF increased the Cu translocation of HMs in cultivar ‘277’). Immobilization of the HMs in roots can alleviate the potential toxicity to shoots induced by the mixture of Cu, Zn, Pb, and Cd. The two rice cultivars showed significant differences in uptake of Cu, Zn, Pb, and Cd when uninoculated. GM inoculation gave the most protective effects on the two cultivars under the combined soil contamination.     

生物质炭与氮肥配施降低水稻重金属含量的盆栽试验

针对重金属污染严重的土壤,探索施用氮肥和生物质炭减少水稻重金属吸收的可行性。该研究采用盆栽试验,选用生物质炭、硫硝铵氮肥(简称普通氮肥)和含硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸盐的硫硝铵氮肥(简称3,4-dimethylpyrazolephosphate,DMPP氮肥),设置了5种处理包括对照即未添加氮肥和生物质炭、普通氮肥添加、DMPP氮肥添加、生物质炭+普通氮肥添加和生物质炭+DMPP氮肥添加,研究了不同处理对水稻华航丝苗(Oryza sativa L.)生长和重金属Cu、Zn和Cd吸收特性的影响。结果表明,不配施生物质炭时,DMPP氮肥对水稻籽粒产量无显著(P0.05)影响;生物质炭与普通氮肥或DMPP氮肥配施均能增加水稻籽粒产量:与单施普通氮肥相比,生物质炭与普通氮肥配施水稻籽粒产量显著(P0.05)增加20.3%;与单施DMPP氮肥相比,生物质炭与DMPP氮肥配施水稻籽粒产量显著(P0.05)增加49.3%。与不施肥对照相比,生物质炭与DMPP氮肥配施能降低籽粒Cu、Zn和Cd含量,其籽粒Cu、Zn和Cd质量分数分别显著降低20.0%、21.4%和11.6%。未配施生物质炭时DMPP促进Cu从秸秆向籽粒的转移,配施生物质炭时DMPP促进Cu和Cd从根向秸秆的转移;生物质炭与不同氮肥配施对水稻籽粒/秸秆和秸秆/根Cu、Zn和Cd转运系数的影响因配施氮肥品种不同而存在差异。综上,生物质炭与DMPP氮肥配施可降低籽粒中重金属Cu、Zn和Cd质量分数,促进水稻生长,增加水稻籽粒产量,适宜在多重金属污染稻田施用。     

工业和农业污染稻田土壤重金属的赋存形态及水稻吸收运移比较

[目的]稻田土壤重金属污染是当前农产品安全生产关注的重要问题.本文比较分析工业和农业污染源稻田土壤重金属的赋存形态及水稻吸收运移,以期为稻田土壤重金属污染控制提供参考.[方法]在长江中下游地区调查选取工业源和农业源重金属污染稻田各27块,在水稻成熟期使用抖根法采集根际土壤及水稻根系和籽粒样品,采用Tessier七步提取...     

阻隔主要外源输入重金属对土壤-水稻系统中镉铅累积的影响

土壤-水稻系统中重金属输入输出调控对稻田污染防治和水稻安全生产具有重要意义。该文研究稻草移除、截断大气沉降、清洁水灌溉等调控措施对稻田土壤-水稻系统中重金属Cd和Pb的累积与运移特征的影响。结果表明,稻草移除、截断大气沉降和清洁水灌溉均能明显降低污染土壤中有效态重金属含量和水稻中重金属的累积量。与稻草还田对照处理相比,除种植早稻后的土壤有效态Pb含量外,稻草移除处理下土壤中有效态Cd、Pb含量均略有降低,且在该处理下,早稻糙米中Pb含量与晚稻糙米中Cd、Pb含量显著降低,降幅分别为3.6%、10.4%和32.4%;稻草移除+截断大气沉降处理下,土壤中有效态Cd、Pb含量均不同程度地下降,种植晚稻后的土壤有效态Pb含量显著降低,除早稻的根和糙米中Cd含量外,其余早晚稻水稻各部位Cd、Pb含量均显著降低,水稻根和茎叶Cd、Pb含量平均降幅分别为32.8%、36.8%和32.2%、24.8%,晚稻糙米Cd、Pb累积量分别显著降低66.3%和22.2%;稻草移除+清洁水灌溉处理下,种植早晚稻后的土壤有效态Cd、Pb含量平均下降幅度分别为11.7%和15.9%,早晚稻各部位Cd、Pb含量降低幅度较大,早晚稻根和茎叶Cd、Pb含量平均降幅分别为38.34%、30.35%和43.4%、13.2%,晚稻糙米中Cd、Pb累积量降幅分别为39.4%、67.2%。分析水稻地上部的Cd、Pb富集与转运系数表明,稻草移除结合截断大气沉降或清洁水灌溉等控源措施可显著降低Cd、Pb在水稻地上部位的富集系数,减少地上部位重金属的累积量。上述结果表明,采用稻草移除结合截断大气沉降或清洁水灌溉措施可进一步降低土壤中有效态Cd、Pb含量和水稻中Cd、Pb富集。因此,控制区域大气污染,净化农田灌溉水等控源措施,同时施行稻草移除等输出污染农田土壤中重金属等策略,可有效实现污染农田土壤安全利用和水稻安全生产。     

Influences of Nitrification Inhibitor 3,4-Dimethylpyrazole Phosphate on Heavy Metals and Inorganic Nitrogen Transformation in the Rice Field Surface Water

Agricultural intensification has led to the use of high inputs of chemical fertilizers into rice-cultivated lands, and nitrogen and heavy metals in runoff loss from land were a major environmental problem. It is important to mitigate nitrogen and heavy metal pollution for the water body. The nitrogen and heavy metal transformation in the rice field surface water was studied by applied combined organic and inorganic nitrogen fertilizer plus the nitrification inhibitor 3,4-dimethylpyrazole phosphate (DMPP) in the sandy loam paddy soil and blue clayey paddy soil. The results showed that, the application of DMPP in the rice field in organic and inorganic fertilizer combined application models decreased the heavy metal average concentration of total Cu, Zn, and Cd by 22.1 to 30.2, 33.1 to 36.9, and 10.9 to 17.5% in surface water, respectively. Furthermore, in the sandy loam paddy soil and blue clayey paddy soil, the nitrate, nitrite, and total inorganic nitrogen concentrations decreased by 44.4 and 59.6, 90.3 and 88.6, and 14.2 and 25.4% in the rice field surface water with the DMPP addition, in the organic and inorganic fertilizer combined application models in the rice field, respectively. DMPP could be used as an effective nitrification inhibitor to decline the potential nitrogen and heavy metals runoff loss in the combined application models of organic and inorganic fertilizers in some rice fields, minimizing the nitrogen and heavy metal transformation risk from agricultural fields to the water body and being beneficial for protecting the ecological environment.     

湘北某镇农田土壤―水稻系统重金属累积和稻米食用安全研究

为研究采矿炼矿活动对农田和稻谷重金属累积的影响,评估其对人体健康的潜在风险,对湖南北部某镇一硫铁矿附近典型污染稻田土壤—水稻系统8种重金属(锰(Mn)、铜(Cu)、锌(Zn)、钴(Co)、镍(Ni)、铬(Cr)、镉(Cd)和铅(Pb))含量进行监测。结果表明:该冶炼厂附近稻田土壤Cd污染最严重,单因素污染指数达12.85,为重度污染;Cu、Zn、Co和Ni为轻度污染。土壤重金属综合污染指数达重度污染。重金属生物富集因子的研究表明:Cd和Mn极易从土壤中被水稻根系吸收,尤其Cd被水稻根系吸收的能力远超其他重金属元素;而Cu、Pb、Co、Cr、Zn和Ni相对不易被水稻根系吸收。重金属在植株组织的分配也表现出差异:Pb、Co、Cu、Cd和Cr被水稻根吸收后,主要蓄积于根部,在根部的浓度百分比分别为82.5%、70.6%、64.8%、59.4%和57.5%;Mn、Zn和Ni被根系吸收后,会迅速向地上部组织迁移。研究区稻田出产的糙米Cd污染严重,Cd的超标率达100%,"镉米"的产出率达53.3%。糙米Cu和Ni的超标率也分别达到了40%和86.7%。若居民食用研究区稻米,每人每日摄入Cd量高于FAO/WHO推荐的标准限值5.9倍,表明研究区稻米存在很大安全风险。     

我国稻田土壤镉污染现状及安全生产新措施

水稻是我国重要的粮食作物,由于受重金属污染威胁日益增大,其安全生产问题备受关注。通过综述我国稻田土壤及稻米镉污染现状、镉污染土壤改良剂研究进展以及稻米对镉富集的品种间差异,认为在土壤中镉的去除修复技术无法在短时间内实现的前提下,镉排异型水稻品种的筛选与利用是实现其安全生产的一个新的有效措施。在此基础上,配合一些污染土壤改良剂的使用,会进一步增强其安全生产水平。