镉污染区棉花替代种植技术研究

在湖南长沙、株洲、湘潭三市重度镉污染区农田开展棉花多品种（系）多点试验，通过种植前后土壤镉含量测定及不同品种棉株镉含量测定和产量分析，筛选镉高积累棉花品种（系）；通过测定棉花不同部位（根、茎、叶、铃壳、种子、纤维）中镉含量，分析棉花吸收镉的效率和能力，探明在镉污染土壤条件下镉在棉株内的累积、迁移与分布规律；同时开展镉高积累棉花配套栽培技术研究，逐步形成镉污染区棉花生产技术体系，并在重度污染区逐步推广。研究结果表明，通过棉花对镉的高吸收、高积累实现镉污染区土壤修复，同时有效利用镉污染土壤创造经济价值是可行的。     

不同镉浓度对棉苗生长及其体内镉积累的影响

在漂浮育苗条件下,研究了不同浓度镉胁迫对棉花幼苗生长及各器官镉的积累分配和转移特性。结果表明,随Cd浓度升高,棉苗株高、鲜重、根系体积和干重均降低,降低的大小表现为株高单株干重根系体积单株鲜重,茎干重降低最多,达到42.8%,叶鲜重降低最少,为19.5%。在1.0 mmol/L和2.0 mmol/L镉浓度处理时,4、5、10和11号品种的茎干重下降幅度较大,受镉影响程度较明显,而6、21和22号品种则受镉影响较小。棉苗镉含量随着镉胁迫浓度的增加而增加,Cd在根、茎和叶中的分配表现为根茎叶片(含叶柄),但品种间差异极显著。茎的转运能力大于叶的转运能力,随着Cd浓度的增加,转运率(TE)则降低。     

镉铜污染土壤上转Bt基因棉与其亲本的耐受性比较

采用温室盆栽的方法研究了土壤镉铜污染对转Bt基因棉及其亲本生长的影响。结果表明,土壤镉铜污染均显著抑制了两种棉花的生长,与非污染土壤相比,棉花的株高、地上部干重和根系干重都显著降低。两种棉花的株高、地上部干重和根系干重均随着土壤镉污染程度的提高而降低。在同一镉污染水平的土壤上,两种棉花的各指标间无显著差异。在无污染土壤上的两种棉花地上部干重无差异。而且,两种铜污染土壤上,无论是转基因棉花还是亲本,同种棉花之间地上部干重无差异。在两种镉污染土壤上,两个棉花品种之间地上部干重差异显著。亲本在铜污染100mg.kg-1和150mg.kg-1土壤上的地上部干重显著高于转Bt基因棉。同样,在根系干重上得到了相似的结果。这表明,外来Bt基因降低了棉花对铜污染土壤的耐受性。     

水稻植株镉积累分配的差异

采用盆栽土培法，研究了高镉型与低镉型水稻品种植株镉积累、分布的差异。研究表明，两类型水稻品种根系与茎鞘镉含量差异不显著，糙米镉含量差异最大，达极显著水平。低积累型品种根系、叶片镉积累小于高镉型品种，但差异不显著，而其茎鞘镉积累量、茎鞘镉与植株镉总量比值都大于高镉型水稻品种。这可能是低镉型水稻品种糙米锅吉量极显著小于高镉型品种的主要原因。     

不同吸镉能力油菜各器官累积镉的差异

对筛选出的高吸镉能力和低吸镉能力油菜品种进行全生育期土培盆栽实验,研究两个油菜品种各器官吸收累积镉特征及体内镉分配差异。试验结果表明,两个不同吸镉能力油菜品种全生育期地上部总吸镉量与苗期地上部吸镉量高低一致,地上部不同器官累积镉量两个品种存在显著差异。随土壤镉含量的增加,高吸镉能力油菜朱苍花籽地上部吸收的镉主要转运至叶中,而低吸镉能力油菜川油Ⅱ—93则主要转运至茎中。在土壤镉含量大于1 mg.kg-1时,高吸镉能力油菜籽粒中镉含量显著高于低吸镉能力油菜,当土壤镉含量小于1mg.kg-1时则相反。两个油菜品种地上部吸收的镉主要累积在茎和叶中,各器官中镉含量两品种均表现为叶>茎>角果壳>籽粒。     

江华县重金属镉污染农田控制技术初探

试验于2018年在江华县桥头铺镇下蒋村进行,早稻以低镉品种株两优819、株两优189及当地主栽品种株两优08为供试材料,晚稻以低镉品种金优59、湘晚籼12号和当地主栽品种五优103为供试材料,研究不同降镉技术对重金属镉污染农田稻米镉含量的控制效果。结果表明:种植低镉水稻品种可以降低稻米镉含量,成本较低;采用“低镉品种+优化水分管理+施用生石灰”处理、“低镉品种+优化水分管理+施用生石灰+土壤钝化剂/叶面阻隔剂”处理可以明显降低稻米镉含量50%~80%。说明“低镉品种+优化水分管理+施用生石灰”控制技术能够有效降低稻米中镉的含量。     

秩次分析法在低镉水稻品种筛选中的应用

以参加湖南省低镉水稻品种筛选试验的31个早稻品种为材料,将这些品种种在15个盆栽试验环境点,获得稻米镉含量数据,使用非参数统计方法-秩次分析法,对参试品种的稻米镉含量及其稳定性进行综合分析与评价,以筛选具有稳定低镉性状的早稻品种。结果表明,品种v20(两优早17)和v23(株两优706)属于稻米低镉性能和镉含量稳定性均较好的品种,适合一般污染区大面积种植;秩次分析法适用于低镉水稻筛选试验中品种低镉性能和镉含量稳定性评价,是一种实用、可行的数据处理方法。     

不同镉积累型水稻品种苗期镉积累及转运变化特征

稻米镉污染成为国家和社会广泛关注的问题,为了解不同水稻品种对土壤中镉离子的吸附特性,本研究通过水培试验分析了不同镉积累型水稻品种(高镉积累品种:玉针香、天优华占;低镉积累品种:湘晚籼12号、金优59)在苗期的镉吸收及转运时间动力学特征。结果表明,4个品种苗期根系和地上部的镉积累时间动力学特征均符合米氏方程,根系和地上部分的α值均表现为高镉积累品种大于低镉积累品种;镉胁迫72 h之后各品种镉总累积量表现为玉针香金优59天优华占湘晚籼12号,其中高镉积累品种天优华占苗期累计量未达到饱和状态。4个品种镉转运速率随着胁迫时间延长均呈显著下降趋势,72 h后表现为高镉积累品种大于低镉积累品种。相关分析表明,参试品种根系镉含量、地上部分镉含量及根部向地上部的镉转运速率三者之间均呈显著正相关关系。可见,水稻高、低镉积累特性的显现具有一定的时限性,其中,以湘晚籼12号等为代表的低吸收、低转运品种类型在镉污染田块种植具有较高应用价值。     

水稻对镉的吸收和转运的分子机理

日益严重的稻田镉污染威胁着中国生态安全和食品安全,培育低镉积累品种以降低稻米镉含量或者培育耐镉品种以用于植物修复是治理稻田镉污染的理想手段,阐明植物对镉的吸收和转运的分子机理是培育低镉品种和耐镉品种的前提。综述了水稻等植物对镉的吸收和转运的生理机制以及镉吸收、转运、隔离及外排过程中参与的各种镉诱导转运蛋白功能的研究进展有利于低镉积累水稻品种的培育,并促进水稻作为植物修复模式植物在降低土壤镉污染的生态治理中的应用。     

镉胁迫对不同品种甘蔗生长及各器官镉积累的影响

为了研究土壤镉胁迫对甘蔗生长及镉积累、转移的影响,以4个不同品种甘蔗为材料,通过土壤盆栽的方法,分析镉胁迫下不同甘蔗株高、茎径、生物量、镉含量、积累量、转移系数及分配系数的变化。结果显示:镉胁迫下甘蔗的株高,茎径显著下降,耐镉性品种YT666根系和茎的生物量分别是镉敏感品种ROC22的3.23和2.92倍;在正常土壤生长的甘蔗植株各器官的镉含量与积累量均没有显著差异,但在镉胁迫下,各器官镉含量和积累量显著增加,其中各器官镉含量表现为根老叶茎新叶,而镉积累量为根茎老叶新叶;耐镉性品种YT666总镉积累量最高,镉在根系中的分配系数最高,而敏感品种ROC22总镉积累量较低,但在根系中的分配系数低。由此可见,镉胁迫下耐镉的甘蔗品种保持较高的生长量可能是通过降低镉向地上部分转移来降低镉对甘蔗生长的影响。