广西鹿寨水稻及其种植土壤中硒含量分布特征分析

【目的】研究广西鹿寨水稻及其种植土壤硒含量的分布特征,为广西富硒有机稻的产业化、规模化和科学化生产提供理论依据。【方法】采集广西鹿寨具有代表性的28套水稻植株及其对应的根系土样品,采用氢化物原子荧光光谱法分析水稻植株各部位的硒含量,并与其对应根系土中的硒含量进行对比,考查水稻生长过程中的富硒能力。【结果】28个水稻根系土样品的足硒率、富硒率及硒中毒率分别占样品总数的3.57%、92.86%和3.57%;28个水稻籽实样品中有26个样品达富硒标准值,富硒率达92.86%,剩余的2个样品硒含量低于标准值(占7.14%)。水稻植株不同部位及对应根系土硒含量的分布规律为:根系土>根须>茎叶>籽实;水稻籽实、茎叶、根须硒含量与对应根系土硒含量间均存在极显著正相关(P<0.01),且随着根须、茎叶、籽实与对应根系土距离的增加,其相关性随之依次减弱。【结论】广西鹿寨水稻田土壤富硒率高,其平均值(1.002 mg/kg)远高于全国平均水平(0.29 mg/kg),产出的水稻有92.86%达国家富硒水稻标准,具备生产天然富硒水稻的条件。     

硅对外源镉在水稻籽实中积累及水稻产量的影响

以水稻土为供试土壤,进行室外盆栽试验,采用二元二次正交回归组合设计方法,研究硅酸钠对Cd污染水稻土中水稻产量和糙米中Cd含量的影响.结果表明:外源镉施入量分别为7.6mg·kg-1和8mg·kg-1时,水稻糙米中镉含量相对较高,分别为0.3mg·kg-1和0.27mg·kg-1;本试验范围内,当硅酸钠施入量为2.23g·kg-1,外源镉添加量为2.4mg·kg-1时,硅酸钠对镉在水稻籽实中积累和水稻产量的改良效果最佳.     

不同污染源对水稻土及水稻籽粒的重金属污染研究

为了解不同来源的重金属对土壤的污染程度及其在水稻中的累积特点,利用3种典型的提取剂对四个不同污染源地区水稻土中As、Cd、Cu、Zn的有效态进行提取,分析不同来源重金属的生物有效性差异及其主要影响因素,进而以土壤参数和重金属有效态含量为自变量,建立各地区水稻籽实中重金属含量的最优预测方程。结果表明,工业废水和污水灌溉源地区土壤中As和Cd的有效态含量较高,矿山废渣源地区土壤中Cu、Zn有效态含量较高。水稻籽实中重金属可以用重金属有效态及土壤参数进行预测,籽实Cd含量可以用Ca Cl2溶液提取态含量进行有效预测,而籽实As和Cu的含量可以用EDTA提取态含量进行有效预测,但籽实Zn的预测性较差。四个污染源地区中,污水灌溉源和矿山废渣源地区重金属的生物累积预测性较好。     

重金属镉在土壤-水稻中迁移转化特征

【目的】探明不同浓度镉污染土壤条件下镉在水稻中的迁移转化特征,为控制镉在水稻中的迁移及保障粮食生产安全提供参考依据。【方法】通过人工模拟镉污染的盆栽试验,研究不同镉污染程度(轻微、轻度、中度及重度污染)土壤对分蘗期和成熟期水稻各器官镉积累、富集能力及土壤-水稻系统各部分间转运特征的影响。【结果】水稻各器官镉积累量及富集能力均随土壤镉污染程度增加而增大,镉在水稻中的富集能力表现为根系茎叶糙米。镉在土壤-水稻系统各环节转运能力表现为土壤-根系根系-茎叶茎叶-稻米。镉胁迫浓度与土壤-水稻系统各部分间转运系数无明显相关性。【结论】镉在水稻不同部位的含量与土壤中镉浓度成正相关关系。     

Cd对不同品种水稻微量元素累积特性及其相关性的影响

采用土培盆栽试验方法,以东北地区大面积种植的32个水稻品种为试验材料,在土壤中未添加(0 mg·kg-1Cd)和添加Cd(5 mg·kg-1 Cd)的条件下,研究不同品种水稻籽粒、颖壳、茎叶和根系中Cd、Fe、Mn、Cu、Zn、Si几种微量元素的累积分布特征以及它们之间的相关关系.结果表明,几种微量元素在根系和茎叶中的含量大于籽粒和颖壳,其中Cd、Fe在根系和茎叶中的累积远远高于其他元素.水稻不同部位各微量元素之间大多数表现为正相关关系,加Cd处理后元素之间的相关性变得更明显,尤其是籽粒中Cd与其他元素之间从未加Cd时不相关到加Cd后达到极显著相关水平.从微量元素含量来看,3号品种(越路早生)籽粒中Cd和其他有益微量元素含量相对较低,而8(千重浪-1)和27(吉03-2843)号品种含量较高.从营养价值和食品安全角度综合考虑,在无污染的农田土壤上,宜选择3、8、27号作为理想的水稻品种.     

蚯蚓粪对镉在土壤-水稻系统中迁移转化影响

为降低稻米中镉(Cd)含量,探究了牛粪源蚯蚓粪对水稻不同时期Cd吸收积累的影响。选取中性水稻土,采用盆栽试验,对牛粪源蚯蚓粪添加下水稻生长过程中土壤氧化还原电位(Eh)、pH和土壤Cd形态的变化规律及水稻重金属Cd积累量进行测定分析。结果表明:相较于对照(不添加蚯蚓粪),施加蚯蚓粪使水稻土壤Eh显著降低,显著降低水稻分蘖期土壤pH值,进入抽穗扬花期后无显著影响;蚯蚓粪的添加改变了土壤Cd的赋存形态,在分蘖期除低添加量6.3 g C·kg~(-1)土外均显著降低环境活性态Cd含量,且添加量越大降幅越大,在水稻抽穗扬花期仅高添加量41.3 g C·kg~(-1)土有显著降低效果,在完熟期各处理组均显著降低其含量;施加蚯蚓粪能显著降低水稻糙米中Cd的含量,蚯蚓粪施用量6.3 g C·kg~(-1)土下糙米Cd含量降低48.08%,施用量达16.3 g C·kg~(-1)土时糙米Cd含量降至0.157 mg·kg~(-1),符合国家稻米Cd控制标准,继续增加施用量后糙米Cd含量无显著差异。对于水稻植株,蚯蚓粪在41.3 g C·kg~(-1)土下可显著降低全生育期各部位Cd含量,除抽穗扬花期茎部无明显规律外,其余各时期水稻根、茎及叶Cd含量均表现为蚯蚓粪添加量越大降低效果越明显。研究表明,蚯蚓粪在全生育期可通过降低土壤Eh影响土壤可交换态Cd含量从而降低水稻对Cd的吸收量。     

三种有机物料组成性质及其对土壤Cd形态与水稻Cd含量的影响

为探讨有机物料对土壤Cd形态和水稻Cd含量的影响,于2017年5月至2017年9月在温室大棚进行水稻盆栽试验,在不同外源Cd浓度处理下,通过分析对照组(CK)及施加猪粪堆肥(PM)、腐殖土(HM)、污泥堆肥(CS)对水稻Cd含量的影响,探究有机物料活性组分差异与水稻Cd含量的关联性。结果表明:三种有机物料含氧官能团含量和极性大小顺序均为HMCSPM。施加三种有机物料都有利于缓解土壤Cd污染对水稻的生长毒害作用。外源Cd浓度为2 mg·kg~(-1)时,施用PM、HM和CS后的水稻籽粒Cd浓度较对照分别降低17.24%、32.41%和17.93%。且施用HM后,水稻籽粒Cd最高浓度为0.19 mg·kg~(-1),满足《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762—2017)要求。而在外源Cd浓度达到10 mg·kg~(-1)时,仅施加PM可使水稻籽粒Cd浓度降低,但仍不能达到食品安全标准要求。水稻籽粒Cd含量与土壤可交换态Cd及铁锰氧化物结合态Cd含量呈显著正相关关系,与水稻根Cd含量呈极显著正相关,含氧官能团丰富、极性大的HM降低土壤可交换态镉含量效果最好。有机物料主要通过改变土壤Cd赋存形态,降低水稻根系对土壤Cd的吸收富集,抑制Cd向籽粒转运,进而影响Cd在水稻体内含量。     

江汉平原水稻中重金属元素累积效应及迁移运转特征

以江汉平原潜江市、天门市、钟祥市、仙桃市调查区水稻根系、茎叶、稻米及其配套根系土为研究对象,分析了研究区水稻中重金属元素的累积效应和不同部位的迁移运转规律。结果表明,重金属元素在水稻中的富集程度差异较大,Zn、Cd、Cu在水稻中明显富集;稻米中Cd与Zn、Ni对水稻籽实吸收重金属的影响较大;土壤pH与水稻Cd、Zn、Ni的富集有一定的负相关关系。水稻重金属元素均在根系中最富集,茎叶次之,籽实最低,其中Zn元素在根系、茎叶、籽实中含量最为稳定,而As元素在水稻各部位中变差最大。大米中Cd元素从茎叶内吸收的比例超过100%,水稻的根系在吸收过程中As和Cd容易迁移到体内,在其根部富集,出现根部重金属含量超富集的现象,表明As、Cd等元素在研究区内是影响水稻安全的主要因素。     

水稻土中土著细菌群落对重金属Cd的响应

为探究不同镉(Cd)浓度对水稻土中细菌群落分布的影响,设置不同Cd²⁺浓度梯度(0、20、40、80、160 mg/kg)的盆栽水稻土,采集水稻成熟期的根际土与非根际土,测定土壤样品的pH值、总氮(TN)、总有机碳(TOC)、铵态氮(NH⁺₄-N)与硝态氮(NO^-₃-N),并利用基于16S rRNA基因的高通量测序技术研究水稻土样品中的细菌群落结构以及细菌群落结构与Cd含量等理化因子的潜在关系。结果显示,不同Cd含量的水稻土样品中原核微生物主要为细菌界(Bacteria),共有35个门94个纲,变形菌门(Proteobacteria)和γ-变形菌纲(γ-Protebacteria)细菌在不同Cd含量的水稻土样品中均表现出优势。研究表明,水稻土中Cd和NO^-₃-N含量显著影响水稻土中纲水平细菌群落丰度。     

安徽沿淮粮产区小麦与根系土重金属含量特征及影响因素

【目的】为地方耕地质量保护、小麦安全生产及农业种植结构调整提供依据。【方法】通过系统采集小麦籽实与根系土样品,分析根系土中重金属含量特征、赋存形态与小麦籽实重金属富集特征。【结果】小麦籽实与根系土中重金属含量低于食品与土壤中污染物含量的安全限值。根系土中As、Pb以残渣态为主,Hg以腐殖酸态、残渣态及强有机结合态为主。土壤中铁锰氧化态与残渣态Pb、腐殖酸态与残渣态Hg、残渣态As及铁锰氧化态Cd均与其全量呈正相关。离子交换态Pb、强有机结合态Hg及腐殖酸态As均与土壤pH值呈负相关。离子交换态As、碳酸盐结合态Cd均与土壤pH值呈正相关。全量Pb、Cd及Hg、腐殖酸态As与Hg均与土壤有机质呈正相关。小麦籽实对不同重金属的富集能力差异显著,其中以富集Zn的能力最强。小麦籽实中Zn含量受土壤Zn全量制约明显,Cd含量明显受土壤pH值与有效态Cd控制,Hg、Cr受土壤有机质是影响显著。【结论】研究区土壤和小麦籽实中重金属含量低于土壤与食品中污染物含量的安全限值。土壤中As、Pb以残渣态为主,Hg以腐殖酸态、残渣态及强有机态为主。土壤中各形态重金属含量明显受土壤pH值、有机质及其全量制约。小麦籽实从土壤中吸收富集不同重金属的能力差异显著,其中以富集Zn的能力最强,Zn的吸收富集强度明显受土壤Zn全量控制。     

不同磷、钾肥对水稻产量和吸收镉的影响研究

采用盆栽试验,研究了在受镉污染的土壤上,不同磷、钾肥品种和用量对水稻秸秆和籽粒产量及对镉(Cd)吸收量的影响.结果表明,水稻产量在淹水条件下,氮、磷、钾肥配合施用比单施磷肥或钾肥都显著增加了水稻产量,但不同磷肥品种和用量对水稻产量的影响不明显,但钾肥的影响则非常显著.其中,KCl处理水稻籽粒和秸秆产量最高,K2SO4处理次之,KNO3处理最低.3个磷肥处理对水稻吸收Cd的影响与磷肥中的NH+4含量呈正相关,即两个含NH+4磷肥((NH4)2HPO4和NH4H2PO4)比含Ca2+磷肥(Ca(H2PO4)2)显著提高水稻对镉的吸收,(NH4)2HPO4比NH4H2PO4处理明显促进水稻对Cd的吸收.3种钾肥中,KNO3和KCl处理水稻对Cd的吸收量最高,但两者差异不明显;而K2SO4处理水稻对Cd的吸收量最低,表现出明显的抑制作用.不同磷、钾肥用量对水稻吸收镉的差异均不明显.研究表明,在受Cd污染的水稻土上,采用抗Cd污染的水稻品种和优化肥、水管理措施,可以使稻米中Cd含量低于国家无公害大米的限量指标(0.2 mg·Cd kg-1).     

土壤PbCd污染的植物效应Ⅱ——Cd污染对水稻生长和Cd含量的影响

采用盆栽试验方法,研究了3种不同类型的人为污染土,即草甸棕壤(辽宁)、红壤(湖北)、灰色石灰土(广西)中不同Cd的含量对水稻生长和吸收Cd的影响。结果表明,除了辽宁土壤中10mgCd·kg-1处理使稻谷产量与对照相比减产约17%外,其余处理对稻草和稻谷产量均无明显影响。水稻吸收的Cd与土壤中的总量Cd(实测值)和DTPA可提取Cd含量之间均有着极显著的相关性,并由此计算了Cd的表观临界含量,其中湖北土壤对Cd的污染十分敏感(表观临界含量为0.22mgCd·kg-1)。     

水稻品种镉积累特征及相关性研究

选取22个早稻和15个晚稻品种进行大田试验,研究了不同水稻品种对Cd的积累特征及相关性。结果表明:成熟期水稻不同部位Cd积累量大小依次为根系茎叶稻壳糙米,Cd主要集中在水稻的根部。水稻糙米Cd含量与稻壳的Cd含量相关性不显著,与根系、茎叶中的Cd含量相关性可能与水稻生长环境因素有关。与早稻相比,晚稻对环境Cd具有更强的吸收积累能力,且晚稻所有供试品种的糙米Cd含量均超过食品安全国家标准。     

水稻籽粒中镉的来源

【目的】深入探讨水稻籽粒中镉(Cd)的来源及其与生长环境中Cd供应强度的关系,为稻米Cd污染防控选用恰当的农艺措施和实施时间提供科学依据。【方法】在水稻齐穗期,从Cd污染稻田选取长势一致的水稻植株,分别移入含不同Cd浓度(0、0.2、0.5 mg·L-1)的营养液盆钵中培养,成熟期分别收获各器官测定生物产量和Cd含量;在大田自然条件下生长的水稻分别在齐穗期、灌浆期、腊熟期和成熟期采集长势均匀一致的植株样本测定生物产量和Cd含量。【结果】在营养液中不含Cd(Cd 0处理)的条件下,籽粒中累积的Cd主要来自于根系和茎秆在齐穗前累积的Cd。在齐穗后的生长环境中存在较低有效镉的情况下(即Cd污染稻田自然生长的植株),籽粒中的Cd则同时来自水稻齐穗前各器官累积的Cd和根系从土壤吸收与直接运输的Cd;水稻叶片和谷壳是水稻齐穗后向籽粒净转移Cd的器官,茎秆和根系既是籽粒Cd的源,也是Cd的净累积器官。而在生长介质有效镉含量丰富的情况下(即Cd培养试验处理中的Cd 0.2和Cd 0.5处理),籽粒中的Cd则主要来自生长介质,少部分来自水稻各器官的转移。【结论】籽粒中的Cd来自齐穗前各器官储存Cd的转移和土壤/介质中Cd的吸收和直接运输,土壤/介质中的可利用Cd含量越高,籽粒含Cd量也越高;只有当土壤/介质中不存在可利用Cd时,水稻各器官中储存的Cd才是籽粒中Cd的唯一来源;水稻各器官中,茎秆和根系是体内Cd的主要储存和输出场所。结合水稻生长早期降Cd措施的基础上,在水稻抽穗-成熟期采取恰当的农艺措施降低土壤中Cd的有效性以及根系吸收和向籽粒的直接运输量,就能有效降低稻米中的Cd含量。     

安康地区水稻和玉米硒含量与土壤硒相关性研究

以陕西安康地区主要农作物水稻、玉米及其根系土为研究对象,检测根系土pH、总硒和各形态硒含量及农作物硒含量等,比较水稻和玉米根系土各形态硒的比例差异,并进行相关性及主成分分析。结果表明,研究区土壤总硒含量较高,有效硒含量较低,残渣态硒、腐殖酸结合态硒和强有机结合态硒是研究区土壤硒的主要形态。水稻和玉米均达到食品安全标准,水稻的富硒能力强于玉米。水稻根系土pH、总硒和各形态硒含量之间均存在不同程度的相关性,玉米根系土总硒仅与残渣态硒含量呈显著正相关(P<0.001)。     

水稻土镉形态分布特征及其生物效应研究

作物籽粒中镉来源于土壤,土壤中镉形态的含量与作物吸收量密切相关。本文旨在找出作物籽粒中镉与土壤镉形态之间的相关性,探究小麦/水稻籽粒中镉的来源,为阻断镉吸收提供理论依据。采用调查采样方法,对成都平原镉污染区冲积性水稻土耕作层土壤镉形态及对应的作物秸秆和籽粒镉含量进行了测试分析,研究镉超标水稻土不同形态镉的分布特征及其生物效应。结果表明:水稻土不同形态镉的平均含量高低排序为:铁锰氧化物结合态残留态水溶交换态有机质结合态碳酸盐结合态,各形态分布极不均衡,生物可利用形态所占比例较大。铁锰氧化物结合态镉与土壤pH值呈极显著正相关(r=0.712**,P0.01)。小麦、水稻籽粒与秸秆中镉含量均呈极显著正相关,相关系数分别为0.854**(P0.01)和0.872**(P0.01)。小麦秸秆和籽粒中镉含量与土壤中水溶交换态镉呈极显著正相关(r=0.677**和0.867**,P0.01),与其他形态相关性不显著;水稻籽粒中镉含量仅与土壤中水溶态镉含量呈显著正相关(r=0.573*,P0.05),与其他形态相关性不显著。镉污染区水稻土种植水稻和小麦农产品的镉含量超标风险较大。     

水稻品种镉积累特征及相关性研究

选取22个早稻和15个晚稻品种进行大田试验,研究了不同水稻品种对Cd的积累特征及相关性。结果表明:成熟期水稻不同部位Cd积累量大小依次为根系>茎叶>稻壳>糙米,Cd主要集中在水稻的根部。水稻糙米Cd含量与稻壳的Cd含量相关性不显著,与根系、茎叶中的Cd含量相关性可能与水稻生长环境因素有关。与早稻相比,晚稻对环境Cd具有更强的吸收积累能力,且晚稻所有供试品种的糙米Cd含量均超过食品安全国家标准。     

不同水稻品种的镉吸收特性

选取浙江省绍兴、宁海、温岭三地,通过镉胁迫试验,研究4个水稻品种甬优538、春优84、嘉禾218和秀水134镉吸收积累特性。结果表明:4个水稻品种均表现出Cd低积累的特性,甬优538、春优84、嘉禾218、秀水134稻米Cd含量开始超标时所对应的处理中土壤Cd浓度分别为>1.41、1.41、0.91、0.52 mg·kg^-1。4个水稻品种稻米中的Cd含量与土壤Cd全量之间的关系可用直线回归方程拟合。不同水稻品种安全生产的土壤Cd临界值表现为甬优538>春优84>嘉禾218>秀水134,按土壤类型表现为黏质脱潜水稻土>涂泥渗育水稻土>涂泥潴育水稻土。试验所得水稻安全生产土壤Cd临界值略高于现行的土壤环境质量标准(GB 15618—1995)。     

不同镉浓度对寒地水稻根系活力和籽粒品质的影响

[目的]研究不同镉浓度对寒地水稻根系活力和籽粒品质的影响。[方法]采用盆栽试验方法,研究不同镉浓度对水稻不同生育期根系活力、成熟期水稻植株和籽粒中镉含量、籽粒品质的影响。[结果]随着镉浓度的增加,水稻根系明显下降,植株中镉含量增加,糙米中蛋白质含量降低。[结论]土壤镉污染降低水稻根系活力和稻米营养品质。     

湖北省不同区域土壤与农作物硒相关性研究

[目的]探究不同区域3种农作物水稻、玉米和小麦籽实硒含量与其根系土硒含量的相关性。[方法]通过收集湖北省"金土地"工程土壤及农作物数据,根据区域地貌特征划分为鄂西山区、鄂北岗地和沿江平原,研究不同区域3种农作物硒含量与其土壤硒含量的相关性。[结果]不同区域的土壤硒背景值为:鄂西山区0.88 mg/kg,鄂北岗地0.33 mg/kg,沿江平原0.34 mg/kg。鄂西山区农作物的籽实硒含量与其根系土硒含量相关性最好,鄂北岗地次之,沿江平原相关性最弱甚至不相关。[结论]鄂西地区富硒土壤最多,最易生产出富硒农作物,沿江平原富硒土壤广泛分布,在适宜条件下也易生产出富硒农作物。