氮肥对稻田土壤中镉的形态特征及生物有效性影响研究

【目的】农田土壤深受重金属镉的污染,稻田镉污染不仅影响水稻产量、品质及整个农田生态系统功能,并可通过食物链传递而危害人体健康。施肥对重金属生物有效性有显著的影响。氮肥作为农业生产中重要的增产措施之一,在施用氮肥时,适宜的氮肥用量对稻田土壤中镉的生物有效性至关重要。【方法】设置不同的氮肥施用量处理:不施氮(CK)、低氮肥施用量90 kg/hm2 (CF90)、中氮肥施用量150 kg/hm2 (CF150)、高氮肥施用量200 kg/hm2 (CF200),模拟稻田镉污染程度为5 mg/kg,采用盆栽试验研究氮肥对土壤中镉的迁移转化及水稻吸收的影响。【结果】施用氮肥降低了土壤中的pH值,高施氮处理pH值由6.3下降到5.7,高施氮量处理提高了水稻土壤中的Eh值,尤其是在拔节期。高施氮量相比于低施氮处理使土壤中可交换态镉的含量由65%下降到50%,但增加了土壤中可交换态镉的含量(由5%上升到15%)。【结论】施氮量与稻田土壤pH呈负相关,与水稻生育期地上部分镉含量呈正相关,高氮肥施用量提高了水稻中镉向地上部分转移的能力。为通过农艺措施调控镉污染农田实现边修复边利用的原则提供了重要的参考依据。     

潴育型水稻土稻米镉污染VIP控制技术试验初报

2015年,在宁远县潴育型水稻土上开展稻田VIP镉污染控制技术的小区和大田示范试验,分析农艺性状,对试验区域的土壤pH值和糙米镉含量进行比较。结果表明:VIP控制技术对水稻田污染起到一定的控制作用,土壤pH值较试验前有明显提高,土壤镉含量均有一定程度的减少,采用低镉品种加施用生石灰的效果极显著优于施用生物菌肥,早稻稻米含镉量明显低于晚稻稻米含镉量,实现了镉污染农田土壤中生产的稻米镉含量降低61%,达到国家稻米安全生产的目标(镉含量0.2 mg/kg),但对生育期、产量有所影响。     

施用棉秆炭对连作水稻镉吸收的阻控效应

为探寻棉秆炭施用对连作水稻生长及吸收镉的影响,本研究在添加含量为0、1、4、8 mg/kg镉溶液的土壤中施加0%、1.0%、2.5%、5.0%的棉秆生物质炭,待第二年连作水稻收获后,测定水稻生物量和水稻不同器官中的镉含量。结果表明,施用5.0%棉秆炭可以显著降低连作水稻穗的生物量,并显著增加连作水稻根的生物量。施用棉秆炭能够显著降低连作水稻各部位中的镉含量(P0.05),镉在连作水稻各器官中的含量分布规律为:根茎叶糙米稻壳。随土壤中镉浓度的升高,水稻各器官中镉含量增加;在镉污染条件下,随棉秆炭施用量的提高,水稻各器官中镉含量显著降低(P0.05);在4 mg/kg镉污染土壤中施用1.0%～5.0%棉秆炭和在8 mg/kg镉污染土壤中施用2.5%～5.0%棉秆炭,均能有效降低糙米中镉含量(≤0.2 mg/kg)。在镉污染土壤中,施用棉秆炭,连作水稻各器官中根部对镉的吸收量最高,施用棉秆炭抑制了连作水稻地上部分对镉的吸收,对镉由水稻地下部分向地上部分迁移具有阻控作用。     

镉低积累水稻品种筛选及其在镉超标稻田的表现评价

【目的】筛选镉低积累型水稻品种并开展镉超标稻田表现评价研究,为广西中低度镉污染稻田生产安全稻米提供品种和数据参考。【方法】以114份（V1~V114）水稻低镉品种育种材料为试验对象,从中筛选综合性状优良且籽粒表现为镉低积累的目标材料;对目标材料进行大田试验和盆栽试验验证,测定其在广西不同试验点的农艺性状和精米镉含量。【结果】初步筛选试验的114份参试材料中,除V102的精米镉含量低于最低检测值外,其余113份水稻育种材料的精米镉含量范围在0.01~0.35 mg/kg,平均值为0.10 mg/kg,筛选得到综合性状优良且精米镉含量较低的材料V111（审定后名称为桂育12）。桂育12在中低度镉污染区大田验证种植时,精米镉含量（0.01~0.10 mg/kg）未超出国家标准GB 2762—2017《食品安全国家标准食品中污染物限量》规定的限值（0.20 mg/kg）。盆栽试验结果表明,在pH为5.0,土壤镉含量3.0 mg/kg条件下,桂育12精米镉含量（0.34 mg/kg）有超标风险;各试验中土壤镉含量对桂育12部分农艺性状指标影响显著（P<0.05）,但属于品种种植的正常波动范围,对米质和产量的综合影响有限。【结论】从114份水稻材料中筛选出的镉低积累品种桂育12,经多年多点试验验证,在中低度镉污染稻田产出的稻米镉含量不超标,籽粒镉低积累性状较稳定,综合性状表现受土壤镉含量影响较小,可在广西中低度镉污染稻田推广应用。     

镉污染稻田水分调控与石灰耦合的季节性休耕修复效应

以镉(Cd)污染稻田为对象,研究休耕期间采用水分管理和施用石灰组合措施对土壤理化性状,及复耕后水稻产量和稻米Cd含量的影响。结果表明:与干旱处理相比,休耕淹水处理的土壤pH值下降,土壤有机质和阳离子交换量分布提高,并降低了土壤有效态镉和稻米镉含量;干旱或淹水休耕,水稻产量均增加;施用石灰显著降低了稻米镉含量,其作用效果随石灰用量的增加呈线性增加趋势,每施用石灰1 000kg/hm~2,土壤pH值提高0.24个单位、土壤有效态Cd含量降低0.007 5 mg/kg;干旱休耕时,晚稻降低稻米Cd含量效果最佳的石灰施用量为5120 kg/hm~2,稻米Cd含量为0.12 mg/kg;淹水休耕时,晚稻降低稻米Cd含量效果最佳的石灰施用量为4 636 kg/hm~2,稻米Cd含量为0.10 mg/kg。总体结果表明,镉污染稻田采取淹水+石灰的休耕模式更有利于降低复耕后稻米Cd含量。     

镉污染稻田水分调控与石灰耦合的季节性休耕修复效应（英文）

以镉(Cd)污染稻田为对象,研究休耕期间采用水分管理和施用石灰组合措施对土壤理化性状,及复耕后水稻产量和稻米Cd含量的影响。结果表明,与干旱处理相比,休耕淹水处理的土壤p H值下降,土壤有机质和阳离子交换量分布提高了,并降低了土壤有效态镉和稻米镉含量;干旱或淹水休耕,水稻产量均增加;施用石灰显著降低了稻米镉含量,其作用效果随石灰用量的增加呈线性增加趋势,每施用石灰1 000 kg/hm~2的土壤p H值提高0.24个单位、土壤有效态Cd含量降低0.007 5 mg/kg;干旱休耕时,晚稻降低稻米Cd含量效果最佳的石灰施用量为5 120kg/hm~2,稻米Cd含量为0.12 mg/kg;淹水休耕时,晚稻降低稻米Cd含量效果最佳的石灰施用量为4636 kg/hm~2,稻米Cd含量为0.10 mg/kg,总体结果表明,镉污染稻田采取淹水+石灰的休耕模式更有利于降低复耕后稻米Cd含量。     

镉污染农田施用EDTA对水稻生长发育的影响

[目的]探讨镉污染的农田中施用EDTA对水稻生长的影响规律。[方法]以高镉积累型水稻品种秀水63和常规品种Ⅱ优527为试材,在盆栽土壤上施加2．0mmol／LEDTA,研究EDTA（乙二胺四乙酸钠）对在镉污染的土壤中不同镉富集类型水稻品种生长和发育的影响。[结果]在镉污染的土壤上施加EDTA,提高了水稻株高,降低了根长,高镉污染（5．0mg／kg）对水稻生长的影响优于低镉污染（1．0mg／kg）。镉污染对Ⅱ优527有效穗数的影响大于秀水63。EDTA增加了镉污染农田水稻有效穗数、成穗率、穗实粒数和Ⅱ优527的千粒重,降低了受污染水稻的穗长和秀水63的千粒重,相同条件下,Ⅱ优527的有效穗数和成穗率大于秀水63。[结论]该研究为采用改良措施控制水稻对镉的吸收提供科学依据。     

施用生石灰对镉污染酸性土壤中水稻镉积累的影响

通过两年的田间小区试验,研究了生石灰基施和追施两种方式,以及375、750和1 125 kg/hm~2的施用量对镉污染酸性土壤中水稻生长和糙米镉含量的影响。结果表明:施用生石灰可使稻谷产量提高20~760 kg/hm~2;显著提高土壤pH值,最大提高幅度达到0.3个单位;并能有效降低糙米中镉的含量,且追施方式的降镉效果优于基施方式,其中追施1 125 kg/hm~2生石灰处理在两年试验中可使糙米镉含量均降低至国家食品卫生标准限值(0.2 mg/kg)以内。因此,在水稻孕穗末期追施1125 kg/hm~2可推荐为镉污染酸性稻田改良措施。     

高活性土壤调理剂在镉污染酸性稻田中应用

通过田间试验,研究了土壤调理剂对中轻度镉污染稻田土壤的修复效果。结果表明:施用该土壤调理剂可显著提高土壤pH值,提高幅度最高可达0.47个单位,在施用量为1 125和1 500 kg/hm~2条件下,土壤有效态镉平均浓度分别降低了0.114和0.127 mg/kg,精米镉含量分别下降了34.8%和39.2%,稻谷产量分别增加了8.7%和11.6%。该产品可有效改善酸性土壤理化性质、降低土壤镉的可移动性、减少水稻镉吸收、提升稻谷产量,进而提高经济效益。     

广西稻田镉污染状况及硅对稻米镉的消减作用（英文）

[目的]调查广西稻田土壤镉污染现状,开展硅对稻米镉的消减作用研究,为治理广西稻田土壤镉污染提供科学依据。[方法]在广西境内,采集水稻主产区的稻田耕层(0~20 cm)土样157个,分析其镉含量,并采用单因子指数法和Hakanson的潜在生态风险指数法对稻田土壤环境质量和潜在生态风险进行评价;另外,在镉超标稻田上进行不同硅肥处理对稻米镉的消减试验,试验设不施硅肥作对照、土壤中施用硅肥750 kg/hm~2、叶面喷施0.2%纳米硅1 500 L/hm~2和土壤中施用硅肥750 kg/hm~2+叶面喷施纳米硅1 500 L/hm~24个处理,测定各处理的稻米中的镉含量。[结果]采样调查结果表明,广西稻田耕层土壤中全量镉含量为0.02~7.33 mg/kg,平均0.53 mg/kg,其中35.03%土壤样品的镉含量超过国家土壤环境质量标准的Ⅱ级标准,以中、轻度污染为主。硅肥试验结果表明,不同硅肥处理均显著降低了稻米中镉的含量(P0.05),其中土施硅肥750 kg/hm~2+叶面喷施纳米硅1 500 L/hm~2处理效果最好,稻米镉含量比对照处理下降73.45%;喷施纳米硅1 500L/hm~2处理稻米镉含量下降62.07%,土施硅肥750 kg/hm~2处理下降34.48%。[结论]广西稻田土壤中镉的生态风险为中等至高的风险,合理施用硅肥可有效降低稻米镉的含量。     

广西稻田镉污染状况及硅对稻米镉的消减作用

[目的]调查广西稻田土壤镉污染现状,开展硅对稻米镉的消减作用研究,为治理广西稻田土壤镉污染提供科学依据.[方法]在广西境内,采集水稻主产区的稻田耕层(0～20 cm)土样157个,分析其镉含量,并采用单因子指数法和Hakanson的潜在生态风险指数法对稻田土壤环境质量和潜在生态风险进行评价;另外,在镉超标稻田上进行不同硅肥处理对稻米镉的消减试验,试验设不施硅肥作对照、土壤中施用硅肥750 kg/ha、叶面喷施0.2％纳米硅1500L/ha和土壤中施用硅肥750 kg/ha+叶面喷施纳米硅1500 L/ha4个处理,测定各处理的稻米中的镉含量.[结果]采样调查结果表明,广西稻田耕层土壤中全量镉含量为0.02～7.33 mg/kg,平均0.53 mg/kg,其中35.03％土壤样品的镉含量超过国家土壤环境质量标准的Ⅱ级标准,以中、轻度污染为主.硅肥试验结果表明,不同硅肥处理均显著降低了稻米中镉的含量(P＜0.05),其中土施硅肥750 kg/ha+叶面喷施纳米硅1500L/ha处理效果最好,稻米镉含量比对照处理下降73.45％;喷施纳米硅1500L/ha处理稻米镉含量下降62.07％,土施硅肥750 kg/ha处理下降34.48％.[结论]广西稻田土壤中镉的生态风险为中等至高的风险,合理施用硅肥可有效降低稻米镉的含量.     

广西稻田镉污染状况及硅对稻米镉的消减作用

[目的]调查广西稻田土壤镉污染现状,开展硅对稻米镉的消减作用研究,为治理广西稻田土壤镉污染提供科学依据.[方法]在广西境内,采集水稻主产区的稻田耕层(0～20 cm)土样157个,分析其镉含量,并采用单因子指数法和Hakanson的潜在生态风险指数法对稻田土壤环境质量和潜在生态风险进行评价;另外,在镉超标稻田上进行不同硅肥处理对稻米镉的消减试验,试验设不施硅肥作对照、土壤中施用硅肥750 kg/hm2、叶面喷施0.2％纳米硅1 500 L/hm2和土壤中施用硅肥750 kg/hm2+叶面喷施纳米硅1 500 L/hm2 4个处理,测定各处理的稻米中的镉含量.[结果]采样调查结果表明,广西稻田耕层土壤中全量镉含量为0.02～7.33 mg/kg,平均0.53 mg/kg,其中35.03％土壤样品的镉含量超过国家土壤环境质量标准的Ⅱ级标准,以中、轻度污染为主.硅肥试验结果表明,不同硅肥处理均显著降低了稻米中镉的含量(P＜0.05),其中土施硅肥750 kg/hm2+叶面喷施纳米硅1 500 L/hm2处理效果最好,稻米镉含量比对照处理下降73.45％;喷施纳米硅1 500L/hm2处理稻米镉含量下降62.07％,土施硅肥750 kg/hm2处理下降34.48％.[结论]广西稻田土壤中镉的生态风险为中等至高的风险,合理施用硅肥可有效降低稻米镉的含量.     

纳米硒和亚硒酸盐对镉污染土壤中水稻镉积累的影响

【目的】探究外源纳米硒和亚硒酸钠对镉污染土壤中水稻的镉吸收、转运和积累的影响,为镉污染农田水稻的安全生产提供参考。【方法】采用盆栽试验,以不添加外源硒为对照（CK）,设4个外源硒处理,分别为每千克土施用纳米硒0.5和2.5 mg/kg、亚硒酸钠（以硒计）0.5和2.5 mg/kg。于水稻灌浆期测定水稻剑叶叶绿素含量,收获前测定水稻光合指标,收获后测定水稻生物量、产量及水稻根、茎、叶、糙米中镉含量和土壤中镉的形态,计算镉在水稻各部位的分配率和水稻体内镉的迁移率。【结果】与CK相比,纳米硒和亚硒酸钠处理均显著提高收获期水稻剑叶的SPAD值和光合速率（P<0.05,下同）;除0.5 mg/kg纳米硒处理对水稻产量无显著性影响外（P>0.05）,其余处理的水稻产量均显著提高。外源纳米硒和亚硒酸钠处理均降低土壤中可溶可交换态镉的含量,0.5 mg/kg纳米硒处理效果最佳,可溶可交换态镉含量降低16.0%。外源纳米硒和亚硒酸钠处理能降低镉污染土壤中水稻对镉的吸收、运转和积累,2.5 mg/kg纳米硒处理效果最佳,水稻根镉含量降低26.8%,水稻糙米镉含量降低32.7%,镉从根到茎叶的转移率降低42.7%,差异均达显著水平。【结论】在镉污染土壤中施加适量纳米硒和亚硒酸钠可有效降低土壤中镉的有效性,减少水稻对镉的吸收、运转和积累。每千克土施用纳米硒2.5 mg/kg阻控水稻镉积累的效果较佳,可作为镉污染区水稻安全生产的推荐技术。     

镉对土壤微生物的影响及微生物修复镉污染研究进展

随着工业的发展及农业化肥和农资物质的广泛施用,土壤重金属污染越来越严重,其中镉污染问题尤为突出。阐述了土壤中镉污染的现状以及镉污染对土壤微生物的影响。随着土壤中镉浓度的增加,对土壤微生物影响越大,高浓度(1 000 mg/kg)能导致微生物种群数量减少甚至完全消失。在总结已有的研究基础上,提出微生物生物量受到镉抑制临界值(浓度)范围可能分别为:20~40 mg/kg。同时综述了微生物(真菌、细菌和藻类菌体)对土壤中污染镉的修复技术,并对土壤镉污染治理和修复提出问题和展望。     

石灰降低稻米镉含量的效果及其影响因素

为探明施石灰降低镉污染酸性稻田米镉含量的效果及其影响因素,在湘潭市16个不同地点,开展石灰施用试验。以稻米镉含量的降幅为主要评价指标,分析了管理措施和土壤环境条件对施石灰降低稻米镉含量效果的影响。试验结果显示,施用生石灰750~1 800 kg/hm~2,土壤pH值平均提升0.16个单位,稻米镉平均含量由对照的0.29 mg/kg降至0.13 mg/kg。石灰施用量以1 800 kg/hm~2最佳,其稻米平均降幅可达58.3%。土壤本底pH值低于6.5时,随pH值的升高,施石灰降低稻米镉含量的效果增强。而随着土壤有机质含量和CEC的升高,施石灰降低稻米镉含量的效果呈明显的减弱趋势。     

棉杆炭对镉污染土壤小白菜生长及镉迁移的影响

为探索生物质炭对污染土壤-作物体系中镉迁移的钝化效果,本研究以小白菜为对象,采用盆栽试验,在土壤Cd2+水平为0、1、6、12mg/kg和棉杆炭添加量分别为0、10、20、50g/kg处理下,测定土壤pH值、小白菜株高、生物量及小白菜地上部分和地下部分中镉的含量,探究施加棉杆炭对土壤-小白菜体系中镉迁移的影响。结果表明,棉杆炭添加可短期内极显著提高土壤的pH值(P 0.01)。在不同镉污染土壤中,添加棉杆炭可以显著增加小白菜的生物量(P 0.05),尤其是10g/kg棉杆炭添加处理,极显著增加了小白菜的生物量(P 0.01)。添加棉杆炭能够有效提高小白菜的成活率,对株高影响不显著(P0.05)。在1mg/kg土壤镉污染中,转运系数大于1,随棉杆炭量的增加,小白菜地上部分富集系数逐渐减少,地下部分的富集系数逐渐增加,说明镉从植物地下部分向地上部分转移量不断降低。在6mg/kg土壤镉污染浓度下,当棉杆炭添加量为10g/kg时,转运系数大于1,而当棉杆炭添加量大于10g/kg后,转运系数小于1,说明植物地下部分镉含量大于地上部分,棉杆炭的添加有效阻控了镉向植物地上部分的迁移。     

辰溪县稻田“淹灌+施石灰”降镉技术应用试验

为了探索适合辰溪县环境条件的稻田重金属镉污染防治技术,在4个区域开展了"淹灌+施石灰"降镉技术应用试验。试验结果表明,该项技术降镉效果显著、稳定,技术有效率为100%,降镉幅度为24.3%～87.6%(平均53.1%);该技术适合在稻谷镉污染值为0.264 mg/kg以下的区域推广应用,可将稻谷镉污染值降至安全限0.2 mg/kg以下,实现镉污染稻田安全生产的目标。     

双季稻田施用土壤调理剂的生态环境效应初探

通过双季稻田施用不同用量的调理剂试验,研究土壤调理剂对稻田土壤pH值、福寿螺活性、水稻产量以及稻米重金属镉含量的影响。结果表明:(1)随着调理剂用量的增加,土壤pH值呈现上升趋势,稻田土壤pH值上升0.05~0.20个pH值单位;(2)早稻稻田的福寿螺数量高于晚稻稻田,稻田施用调理剂,早、晚稻水稻移栽后的福寿螺活体数量分别比对照减少95.0%和87.5%;(3)稻米镉含量随土壤调理剂用量的增加而降低,早、晚稻稻米镉平均含量分别比对照处理降低19.1%和16.8%;(4)早、晚稻水稻产量分别为5 833~6 056 kg/hm~2和7 153~7 500 kg/hm~2,稻田施用不同用量调理剂,对早、晚稻水稻产量无明显影响。由此可见,施用土壤调理剂能有益于稻田生态环境,是值得推荐的一种土壤调理剂,施用量的推荐值为225.00 kg/hm~2。     

商陆修复镉-锌复合污染土壤的潜力初探

为了解商陆修复镉-锌复合污染土壤的潜力。通过盆栽试验,研究了镉-锌复合污染发生时锌营养条件下镉污染对商陆生长及富集镉、锌能力的影响。商陆在镉-锌复合污染条件下,土壤中镉和锌的最大允许浓度分别建议为150和300 mg/kg。无论镉的单因子污染或是复合污染,商陆中镉的含量均随土壤中镉浓度的增加而增加。在商陆地上部镉-锌之间表现为协同作用,土壤中低浓度镉能促进植株吸收锌,而低浓度锌对植株吸收镉有激发作用。当土壤锌含量小于200 mg/kg时,镉-锌相互作用导致商陆根中镉的积累量随锌浓度增加而增加;大于200 mg/kg时表现为负相关。土壤中锌浓度为0~200 mg/kg时对商陆生长及富集镉总量有一定的促进作用。     

CRA土壤调理剂固定钝化镉离子效应研究

通过盆栽和大田试验,研究了CRA土壤调理剂对污染土壤中镉离子的固定钝化效应。盆栽试验结果表明,在镉污染的两种土壤中施用CRA土壤调理剂,土壤中的镉离子含量比对照下降,水稻糙米和稻草中的镉含量分别比对照平均降低了4475%和5505%;大田试验表明,在镉污染的稻田上施用CRA土壤调理剂后,水稻糙米中的镉含量分别比对照明显降低;当施用量为750 kg·hm-2时,第二季晚稻上的后效作用明显,糙米中的镉含量依然低于对照,且能满足国家食品卫生标准的要求。综上,在镉污染土壤中施用CRA土壤调理剂,对固定钝化镉离子、降低其移动性和生物利用性具有显著综合效应。