不同土壤钝化剂对土壤镉生物有效性的影响

[目的]寻找有效控制Cd污染土壤上小白菜对重金属Cd吸收的技术方法。[方法]2015年进行小白菜盆栽试验,选取生物质炭、凹凸棒石、石灰石作为土壤Cd钝化剂。于小白菜收获时,取样分析小白菜产量、株高,以及小白菜和土壤中Cd含量。[结果]施用3种钝化剂均增加土壤速效钾含量,提高土壤pH,促进小白菜生长;施用3种钝化剂可显著增加土壤对Cd的吸持固定,降低土壤生物有效性Cd含量,显著降低小白菜地上部Cd含量和小白菜对Cd的富集系数;3种钝化剂对Cd污染土壤的治理效果表现为:石灰石凹凸棒石生物质炭。[结论]该研究可为污染土壤上农作物的安全生产提供参考。     

施用凹凸棒石对Cd污染农田土壤养分的影响

为研究凹凸棒石黏土矿物对Cd污染农田土壤的影响,以及对植物吸收Cd的阻控作用,通过大田试验,以凹凸棒石作为化学修复剂,以Cd污染土壤为研究对象,研究了凹凸棒石修复Cd污染土壤的效果以及对作物吸收Cd的影响。结果表明:适量添加凹凸棒石对土壤速效养分无显著影响,但过量施用时(1.25 kg·m~(-2)),导致土壤碱解氮、有效磷含量分别降低6.76 mg·kg~(-1)和7.34mg·kg~(-1);添加凹凸棒石会显著提高土壤pH和CEC含量,凹凸棒石添加1.25 kg·m~(-2)时,土壤pH最高可增加0.51个单位、CEC升高6.29 cmol·kg~(-1);添加凹凸棒石会显著降低土壤有效态Cd含量,随其添加量的增加有效态Cd含量最高可降低27.66%(添加量1.25kg·m~(-2));添加凹凸棒石能显著降低作物籽粒中Cd含量,添加量为1.25 kg·m-2时,油菜籽粒中Cd含量可降低35.19%,小麦籽粒中Cd含量可降低37.29%。由于凹凸棒石的过量施用会导致土壤肥力下降,因此,在耕种农田上利用凹凸棒石进行Cd污染的化学修复,一定要控制施用量和施用频次,在修复的同时尽量不要使土壤肥力水平降低。     

土壤改良剂对Cd污染石灰性稻田土壤Cd形态与水稻Cd积累的影响

【目的】镉(Cd)是一种有毒重金属，稻田Cd污染和稻米中Cd的积累已严重影响了现代农业高质量发展。研究不同土壤改良剂对南方Cd污染石灰性稻田中土壤Cd化学形态变化及水稻吸收积累Cd的影响，为选择适合修复南方石灰性稻田Cd污染的钝化材料和保障粮食安全生产提供理论依据。【方法】研究以Cd污染石灰性稻田为研究对象，通过大田原位修复试验，在等量氮磷钾养分投入条件下，研究了添加土壤调理剂(AF)、炭基微生物菌剂(CMF)和复合微生物肥+RBM微生物液体菌剂(RBM)对Cd污染稻田土壤化学性质、Cd形态含量变化以及水稻各部位Cd富集与转移的影响。【结果】施用土壤改良剂在一定程度上能保证水稻产量。与单施化肥处理相比，添加炭基微生物菌剂可以提高土壤有机碳含量，增幅为13.19%，而且施用土壤改良剂的处理均能增加土壤CEC，同时降低水稻成熟期土壤DTPA有效态Cd含量和土壤酸可提取态Cd含量，其中AF和CMF处理土壤酸可提取态Cd含量显著降低了8.84%和8.37%，促进了土壤Cd由活性强的形态向稳定态转化；通过BCR法分析土壤中Cd的4种化学形态发现，各处理土壤化学形态Cd含量大小均表现为残渣态>...     

几种矿物材料对Cd污染土壤中Cd形态分布及植物有效性的影响

采用盆栽试验,研究了海泡石、钙基膨润土、钠基膨润土、汉白玉和石灰5种矿物材料不同添加量对Cd污染土壤p H、有效Cd、Cd形态分布及小白菜生物量、Cd含量的影响。结果表明:几种矿物材料均可显著提高土壤p H,并显著降低土壤有效态Cd含量,且降低幅度随添加量的增加而增大。与对照相比,添加矿物材料后土壤p H提高0.1~0.7个单位,有效Cd含量降低9.19%~18.92%。几种矿物材料对土壤Cd形态的影响均以酸提取态和残渣态的变化较为明显,酸提取态Cd比例降低3.27%~8.68%,残渣态Cd比例升高1.35%~4.75%,添加海泡石和钠基膨润土处理的变化更为突出。小白菜地上部和根部Cd含量随矿物材料用量的增加而降低,分别较对照降低16.03%~42.95%和20.69%~50.34%,海泡石、钠基膨润土和石灰的降低效果更好。值得注意的是,除海泡石和钙基膨润土外,施用钠基膨润土、汉白玉和石灰在降低小白菜Cd含量的同时亦可造成其地上部生物量的显著降低。     

潮褐土重金属Cd污染对小白菜营养品质指标的影响

采用盆栽试验方法,研究了Cd对小白菜各营养品质指标的影响。结果表明,重金属Cd对小白菜在0～5mg·kg-1处理条件下呈增产趋势,在大于5mg·kg-1处理条件下呈减产趋势;随着Cd添加量的增大,小白菜吸收Cd量呈极显著线性增大趋势。同时Cd还极显著影响小白菜各营养品质指标的含量,其中随土壤中添加Cd量的增加小白菜叶绿素、还原糖和Vc的含量呈逐渐下降之势;粗纤维含量随土壤中Cd添加量的增加呈逐渐增加之势;粗蛋白在添加Cd浓度小于25mg·kg-1条件下呈逐渐下降趋势;添加Cd浓度大于25mg·kg-1时则呈逐渐增加趋势。明确了在该土壤类型区条件下,以土壤重金属Cd总量和小白菜吸收Cd量作为评价土壤污染对作物系统影响的评价指标都是可行的。     

Cd、Zn污染对小白菜营养品质的影响

针对潮褐土区域土壤重金属Cd、Zn污染的特点,采用盆栽的试验方法,研究了Cd、Zn对小白菜营养品质指标的影响,结果表明：小白菜在Cd、Zn单因素处理条件下,其营养品质指标叶绿素、还原糖和Vc都随添加重金属浓度的增加呈逐渐下降之势;粗蛋白含量表现出低浓度处理降低,高浓度处理升高的趋势;粗纤维含量随土壤中Cd添加浓度的增加呈逐渐增加之势,随土壤中Zn添加浓度的增加呈先降后升的趋势,当小白菜在Cd、Zn复合处理条件下时,重金属Cd、Zn对粗蛋白的影响表现出协同正效应,对还原糖、叶绿素和Vc的影响表现出协同负效应,对粗纤维的影响表现为拮抗作用。     

不同改良剂对Cd污染红壤土上小白菜生长和Cd吸收的影响

通过盆栽试验,研究施用不同改良剂[石灰(L)、鸡粪(F)、泥炭(T)、鸡粪+石灰(FL)和泥炭+石灰(TL)]对Cd污染湖南红壤土壤上小白菜生物量、土壤有效Cd质量分数、小白菜地上部分Cd吸收量和土壤pH的影响。结果表明:石灰、鸡粪、泥炭单施或配施均可显著增加小白菜生物量,且配施处理较单施处理好,各处理间增产顺序为FL≈TLFTL。与不施改良剂(对照,CK)相比,无论是改良剂单施还是配施,土壤有效Cd质量分数和小白菜Cd质量分数均显著降低,且改良效果顺序为FL≈TLFL≈T≈L。不同改良剂处理的土壤有效Cd与小白菜地上部分Cd质量分数呈正相关(R2=0.99),改良剂是通过降低土壤中Cd的有效性达到降低小白菜地上部分Cd质量分数的效果。除T处理对供试土壤pH影响不显著外,其他处理均可显著提高土壤pH,且各处理对pH的影响顺序为FL≈TL≈LFT。     

土壤改良剂对Cd污染土壤的修复效果研究

[目的]探究试配的土壤改良剂对Cd污染土壤的修复效果及最佳施用比例。[方法]利用盆栽试验向Cd污染土壤中添加不同比例的土壤改良剂,通过指示植物小麦的发芽率、株高及小麦植株SOD活性、MDA含量、Cd富集量等统计学指标,分析不同土壤改良剂对Cd污染土壤种植小麦的影响;通过土壤中不同形态Cd含量的变化,分析不同土壤改良剂对土壤重金属Cd的钝化效果的影响。[结果]随土壤改良剂添加比例的增加,小麦发芽率呈先增后减的趋势;随土壤改良剂添加比例的增加,小麦株高呈先升高后下降的趋势,添加比例为5%时最高;小麦植株内SOD活性、MDA含量和Cd富集量呈先下降后升高的趋势,在添加比例为5%时最低;添加5%土壤改良剂1(泥炭∶膨润土∶生物炭∶微生物=14∶7∶10∶1)的处理组中小麦植株Cd富集量较对照组降低了30.24%;土壤改良剂的添加显著降低了Cd污染土壤中酸溶态Cd的含量,使Cd的迁移性减弱,其中添加5%土壤改良剂1的处理组效果最佳,90 d土壤中酸溶态Cd含量由31.40%降低至9.72%,相较于空白对照组降低了65.43%。[结论]5%土壤改良剂1的施加可有效修复重金属Cd污染土壤。     

小白菜富集Cd能力及对土壤Cd污染修复的能力研究

采用盆栽土培试验方法,以小白菜为供试材料,研究了其吸收积累Cd能力的品种差异,探讨了小白菜对土壤Cd的净化能力。结果表明,所选4个品种中,植株Cd含量随Cd浓度增大而显著增加,吸Cd量也迅速增加。小白菜“翠宝”有相对较强的富Cd能力,呈现出相对较强的耐受性。相关分析显示,小白菜总吸Cd量与DTPA-Cd呈显著正相关。土壤Cd分析显示,种植小白菜可以减缓土壤Cd的固定,“翠宝”和其余供试品种间差异达到了显著水平,其对土壤Cd的净化率最高。     

小白菜富集Cd能力及对土壤Cd污染修复的能力研究

采用盆栽土培试验方法,以小白菜为供试材料,研究了其吸收积累Cd能力的品种差异,探讨了小白菜对土壤Cd的净化能力。结果表明,所选4个品种中,植株Cd含量随Cd浓度增大而显著增加,吸Cd量也迅速增加。小白菜“翠宝”有相对较强的富Cd能力,呈现出相对较强的耐受性。相关分析显示,小白菜总吸Cd量与DTPA-Cd呈显著正相关。土壤Cd分析显示,种植小白菜可以减缓土壤Cd的固定,“翠宝”和其余供试品种间差异达到了显著水平,其对土壤Cd的净化率最高。     

镉处理对水稻镉安全材料的镉积累及转移特性的影响

采用土培试验,以前期筛选出的水稻Cd安全材料D62B为试验材料,普通材料Luhui17为对照材料,研究水稻Cd安全材料对Cd的转移特性以及不同叶位对Cd的积累差异。结果表明:在不同Cd处理浓度下,D62B生长受到了一定程度的抑制,且各器官生物量均随Cd处理浓度的增加而显著降低。在分蘖期、抽穗期和成熟期,当Cd处理浓度为8 mg·kg~(-1)时,D62B生物量分别较1mg·kg~(-1)Cd处理降低了43.74%、45.72%和40.24%。D62B地上部各器官Cd含量在不同生育期均显著低于Luhui17,且成熟期穗部Cd含量仅为Luhui17的44.52%~54.59%;D62B根系对Cd的滞留率在不同生育期均大于Luhui17,茎叶-穗的转移系数显著低于Luhui17。抽穗期,D62B上部3片功能叶(简称3片功能叶)的Cd含量在不同Cd处理下均显著低于普通材料Luhui17,其积累量则在4 mg·kg~(-1)和8 mg·kg~(-1)Cd处理浓度下显著低于Luhui17,分别为Luhui17的72.10%和78.00%,且倒2叶Cd积累量差异最大。据此认为,D62B根系对Cd较强的固持作用以及抽穗期3片功能叶低Cd积累量是其籽粒Cd含量较低的主要因素之一,这为后期水稻Cd低积累品种的培育及推广应用提供理论依据。     

水稻镉安全亲本材料对镉的吸收分配特性

【目的】筛选获得水稻镉（Cd）安全亲本材料,研究水稻Cd安全亲本材料对Cd的吸收分配特性,为稻米安全生产提供优良的种质资源。【方法】以56份水稻亲本材料为研究对象,在Cd污染农田土壤上进行大田试验,以糙米Cd含量为筛选指标,通过聚类分析筛选出水稻Cd安全亲本材料,并分析其在不同生育时期对Cd的吸收及分配特性。【结果】（1）当大田土壤Cd含量为13.89 mg·kg^-1时,56份水稻亲本材料地上部Cd含量和积累量在分蘖期（CV=44.05%和CV=50.21%）、孕穗期（CV=23.57%和CV=28.62%）和成熟期（CV=44.98%和CV=44.69%）材料间均存在极显著差异。糙米Cd含量的变幅为0.15―1.77 mg·kg^-1,最大值与最小值相差达11.80倍,其中Cd含量最低为0.15 mg·kg^-1,低于食品安全国家标准0.2 mg·kg^-1。（2）以糙米Cd含量为筛选指标将供试材料划分为安全材料、普通材料和高积累材料3类,其中安全材料的糙米Cd含量平均为0.20 mg·kg^-1,显著低于普通材料（0.65 mg·kg^-1）和高积累材料（1.57 mg·kg^-1）,且谷壳中的Cd含量以及籽粒分配系数也以安全材料为最低。（3）3类材料地上部Cd含量均随着生育时期的推进显著降低,且安全材料地上部Cd含量在分蘖期、孕穗期和成熟期均显著低于普通材料和高积累材料,特别是成熟期普通材料和高积累材料较安全材料高1.35和3.39倍。（4）安全材料地上部Cd积累量在3个生育时期均显著低于普通材料和高积累材料。其中安全材料在成熟期地上部的平均Cd积累量与普通材料相差2.23倍,与高积累材料相差3.86倍,成熟期材料间差异在3个生育时期为最大。且其地上部的Cd阶段性积累量在分蘖期―孕穗期积累能力最强,孕穗期―成熟期最弱。但普通材料和高积累材料则在3个生育时期阶段性积累量差异不显著。（5）安全材料糙米中Cd含量较低,与其向籽粒中较低的Cd分配转移能力有关。安全材料糙米中Cd的分配量仅占地上部Cd积累总量的8.11%,而普通材料和高积累材料糙米Cd积累量占地上部Cd积累总量的11.60%和17.59%。【结论】通过筛选获得的安全材料D62B、IRBN95-90和GRlu 17/ai TTP//lu 17_2在大田试验中其糙米Cd含量均低于食品安全国家标准（0.20 mg·kg^-1）,这3份材料可作为Cd安全亲本材料,为中轻度Cd污染农田水稻生产提供Cd安全种质资源。     

污泥中镉的形态分析及蚯蚓对镉的富集探讨

利用BCR三步分级提取法研究了污泥中镉的形态,并利用饲养法研究了蚯蚓对污泥中金属镉的富集效应。研究结果表明:各种污泥中Cd的含量并不高,工业污泥中Cd主要以迁移性较强的可还原态和酸溶态形态存在,而市政污泥中Cd主要以残渣态存在。蚯蚓对Cd有较强的富集能力,富集程度随污泥中Cd浓度的增加而增加,富集系数甚至高达16。蚯蚓对金属镉有一定的耐受性,当蚯蚓体内达到一定量的镉浓度后,金属镉会通过粪便排出体外。     

Cd胁迫对不同品种紫花苜蓿生长及Cd累积的影响

[目的]筛选耐Cd品种且Cd高累积的苜蓿品种。[方法]通过盆栽试验,研究Cd胁迫下20个紫花苜蓿品种生物量、株高及植株体内Cd含量和Cd累积量的差异。[结果]20个紫花苜蓿品种生长对Cd的响应存在显著差异,Cd胁迫下,品种德钦的株高最高,为35.71 cm,最低的品种是草原1号,为17.56 cm;Cd胁迫下生物量最高的品种是金黄后,为3.52 g/株,最低的品种是草原1号,为1.07 g/株;不同品种对Cd的累积能力存在显著差异,Cd累积量最高的品种是中苜1号,为33.576 mg/kg,Cd累积量最低的品种是陕北,为3.620 mg/kg。[结论]通过株高、生物量和Cd累积量分析得出,对Cd耐性较高的品种有3个,Cd高积累的品种有3个;综合分析,最终筛选出甘农1号为耐Cd品种且Cd高累积品种。     

Cd胁迫下小麦的形态生理响应及Cd积累分布特征

以Cd抗性不同的四个小麦品种为试验材料,设置0、25 mg·kg~(-1)和50 mg·kg~(-1)三个CdCl2添加浓度进行盆栽试验。通过对小麦成熟期形态指标、多个生育时期生理指标、成熟期各器官中总Cd含量及各化学结合形态Cd占比的研究,旨在探讨小麦对Cd胁迫的形态和生理响应、小麦Cd吸收积累特性以及抗Cd机理。结果表明,株高、叶面积对Cd胁迫敏感程度低,25 mg·kg~(-1)Cd处理下对M1019的株高和西农20、许农186和M1019叶面积有促进作用;而同化物质的积累对Cd胁迫敏感,叶片干质量最为敏感,50 mg·kg~(-1)Cd处理下下降20%以上;高浓度Cd处理对小麦各生长指标均表现为抑制。25 mg·kg~(-1)Cd胁迫下能提高叶片POD酶活性,而50 mg·kg~(-1)Cd胁迫下POD酶活性降低,随胁迫时间增加POD酶活性降低;叶片SOD酶活性随着胁迫浓度和时间的增加而降低;脯氨酸含量则随着胁迫浓度和时间的增加而升高;叶绿素含量随胁迫浓度的增加而降低。随Cd处理浓度的增加小麦各器官Cd含量增加,各器官积累量表现为:根叶片茎秆籽粒,许农186和M1019整株Cd含量低于西农20和漯麦0603。50 mg·kg~(-1)Cd处理下漯麦0603叶片和籽粒的Cd转运系数最低,分别是21.2%和2.2%;叶片Cd转运系数最高的品种是西农20,系数为26.4%;籽粒Cd转运系数最高的是许农186,转运系数为3.0%。各化学结合形态中以氯化钠提取态和醋酸提取态占比最大,随Cd处理浓度增加而增加,活跃态Cd含量占比以许农186和M1019较低。结果表明不同形态和生理指标对Cd胁迫的响应不同,不同小麦对Cd的吸收积累特征有共性也存在品种间的差异,抗性品种与敏感型品种相比Cd的吸收积累量较低,活性高的Cd占比较少。     

硅对镉胁迫下水稻生物量及镉的化学形态的影响

采用盆栽实验,研究外源添加硅对水稻生物量及镉的化学形态的影响.选取对镉积累不同的水稻品种:‘沈稻18’和‘沈农315’,外源添加0、0.5 mg/kg镉及0、0.1、0.5g/kg硅,灌浆期收获.结果表明,外源添加硅对2种水稻根和茎叶的干物质重均有影响,茎叶的干物质重随着硅含量的增大而增加;镉含量为0.5 mg/kg时,随硅含量的增大根干物质量先增大后降低;供试水稻根和茎叶中,氯化钠提取态镉所占比例最大,其次分别是醋酸提取态镉、离子水提取态镉、乙醇提取态镉,盐酸提取态镉含量最低.与‘沈农315’相比,‘沈稻18’中迁移性较强的去离子水提取态和乙醇提取态镉的比例较高,醋酸提取态和盐酸提取态比例较低;硅使水稻中迁移性较强的乙醇提取态和去离子水提取态的镉的含量降低,使难迁移的醋酸提取态和盐酸提取态的镉的含量升高,因此降低了水稻中镉的毒害作用.     

短期Cd胁迫对水稻幼苗Cd吸收及理化性质的影响

为探讨短期Cd胁迫对水稻各部位营养元素(Zn、Mg、Cu)、叶绿素以及抗氧化酶活性的影响,从而为控制稻米Cd含量提供理论依据,本研究采用水培试验,探讨了在不同Cd浓度(0、1.25、2.5、5μmol/L)和不同处理时间(0、6、12、24、36、48、72 h)下水稻各部位Cd含量及其吸收速率,以及短期(72 h)Cd胁迫对水稻各部位营养元素、叶绿素以及抗氧化酶活性的影响。结果表明:幼苗期水稻根系Cd含量远远大于茎和叶,各部位对Cd的吸收速率均随着处理时间的增加而下降。Cd由根部向地上部分的转运呈现"低促高抑"的现象,处理72 h后低浓度(1.25μmol/L)胁迫下Cd的转移系数是高浓度(5μmol/L)的2.05倍。在5μmol/L Cd胁迫72 h后水稻叶中叶绿素a和叶绿素b的含量分别下降23.5%、33.3%,CAT和ApX活性分别上升19.11%、28.07%。说明Cd胁迫会抑制水稻对营养元素Zn、Mg、Cu的吸收,抑制叶绿素的合成,引起CAT和ApX活性升高。     

纳米羟基磷灰石对土壤镉化学形态 和水稻镉吸收的影响

采用吸附等温试验和盆栽试验,研究了nano-HAP 对镉的吸附行为和对土壤镉化学形态及水稻Cd 吸 收的影响。吸附等温试验结果表明,nano-HAP 对镉离子有很高的吸附能力,且其吸附行为可用Langumir 方程和 Freundlich 方程很好地描述;盆栽试验结果表明,nano-HAP 明显提高了土壤溶液中pH 值,显著降低了土壤Cd 的生 物有效性,0.5%、1%和2%施用量的nano-HAP 处理下生物有效态Cd 含量分别下降63.21%、80.62%和92.32%。nano- HAP 对Cd 污染下的盆载水稻生长也有一定的促进作用,并显著降低了盆栽水稻籽粒中Cd 的含量,且全部达到国家 规定的可食用标准。     

作物吸收Cd的影响因素分析及籽实Cd含量的预测

我国许多大的江河流域冲积平原土壤普遍存在重金属Cd异常,食用生长在其上的粮食是人体摄入Cd的一个主要途径。作物吸收Cd量受很多土壤因素的控制,为了确定影响作物籽实Cd含量的土壤理化指标,采用多元线性回归分析对采自江苏省南京、扬州和苏州郊区的水稻和小麦籽实及相对应的土壤样品进行了研究。结果表明,土壤总Cd含量和pH值是影响农作物籽实Cd含量的两个主要因子,虽然其他土壤理化性质指标对作物吸收Cd量也有一定的影响,但是影响程度均没有达到极显著水平,在忽略这些因子的情况下,水稻和小麦籽实的Cd含量、土壤总Cd含量和土壤pH值之间具有以下相关关系：log（水稻Cd）=-0．369—0．068pH＋0．153log（土壤Cd）;log（小麦Cd）=0．624—0．164pH＋0．421 log（土壤Cd）。这两个模型对水稻和小麦籽实Cd含量的预测能力均达到了极显著水平。     

土壤水分对Cd污染土壤蔬菜产量和Cd积累的影响

取韶关矿区典型Cd污染菜地土壤,采用盆栽试验研究不同田间持水量(40%和80%)对菜心和蕹菜产量及Cd吸收积累的影响,结果表明:提高土壤田间持水量能显著提高土壤p H值和蔬菜产量,降低蔬菜中的Cd含量。在2种Cd水平(土壤Cd含量4.00 mg/kg、8.00 mg/kg)下土壤田间持水量80%的处理比土壤田间持水量40%的处理,菜心分别增产60.0%和101.8%,菜体Cd含量分别降低23.0%和168.4%;蕹菜分别增产148.0%和137.8%,菜体Cd含量分别降低136.4%和214.8%。在2种Cd水平下,蔬菜的Cd含量均与土壤p H值呈极显著负相关。