矿物调理剂对稻田土壤镉形态和水稻镉吸收的影响

【目的】探索施用调理剂对稻田土壤镉形态和水稻镉吸收的影响,为调理剂的田间应用提供指导。【方法】选取一种碱性矿物源复合材料作为供试调理剂,采用水稻盆栽试验动态取样方法,研究调理剂对不同生育时期稻田土壤镉形态及镉在植株体内迁移的影响。【结果】矿物调理剂有效提高土壤pH,降低土壤有效态镉（DTPA-Cd）含量,促进土壤镉的可利用态持续向难利用态或残渣态转化。矿物调理剂显著降低水稻根系、茎叶、谷壳和糙米镉含量,且其用量分别与水稻根系、茎叶、谷壳、糙米镉含量呈显著负相关。水稻各部位镉含量与土壤DTPA-Cd、返青期土壤可交换态镉和孕穗期土壤可交换态镉呈极显著正相关,与返青期土壤可氧化态镉和孕穗期土壤可还原态镉呈极显著负相关。不同生育时期水稻根系和茎叶中镉含量的显著不同,对照处理（CK）不同生育时期根系镉含量的大小顺序为：成熟期≈返青期＞拔节期＞分蘖期＞孕穗期;茎叶镉含量的大小顺序为：返青期＞成熟期＞分蘖期＞拔节期＞孕穗期;成熟期时,与对照相比,矿物调理剂对水稻根系、茎叶、谷壳和糙米镉含量的最大降幅依次为92.0%、94.1%、86.3%、80.6%;当调理剂用量达到5 g·kg^-1土时,糙米镉含量低于食品安全国家标准（0.2 mg·kg^-1）。水稻各部位镉含量顺序为根系＞＞茎叶＞＞糙米＞谷壳。由不同生育时期镉从根系向茎叶的转运系数可知,矿物调理剂对水稻生育前期镉的阻控效果优于生育后期。【结论】该调理剂可促进土壤中高活性镉向低活性转化,抑制水稻各器官对镉的吸收富集。     

基施与叶面施硒肥对富硒镉污染农田水稻降镉增硒的效应

为探讨基施硒肥和叶面施硒肥在轻度镉污染的富硒土壤中对水稻降镉增硒的效果,在田间试验条件下,通过设置基施硒肥、叶面施硒肥和基施硒肥+叶面施硒肥3个处理,以常规施肥作为对照,对成熟期水稻产量、各部位镉和硒含量、富集与转运系数以及土壤中镉的形态进行测定分析。结果表明：叶面施硒肥能显著提高水稻产量。基施硒肥后,土壤pH提高了0.19个单位,提高率为3.01%,同时降低了土壤中镉的弱酸提取态含量,降低率为2.96%,促进了镉从弱酸提取态向可氧化态和残渣态转变,从而降低了土壤中镉的有效性。而叶面施硒肥能显著降低水稻对镉转运特别是秸秆到糙米的转运系数,降低率达15.13%,同时提高水稻对硒的转运特别是根到秸秆的转运系数,提高率达18.69%。不同硒肥处理下,糙米中镉含量为0.159~0.183 mg·kg^-1,硒含量为0.216~0.244 mg·kg^-1,不同硒肥处理均能使糙米达到降镉增硒的效果,且叶面施硒肥处理相较于基施硒肥处理的效果更好,并在基施硒肥和叶面施硒肥同时使用下的效果最佳,其对糙米中镉含量的降低率达26.39%,硒含量的提升率达41.50%。综上,在轻度镉污染的富硒土壤中,基施硒肥或叶面施硒肥均能有效降低水稻籽粒中镉含量并提高稻米对硒的富集,且基施硒肥+叶面施硒肥处理是降低糙米镉含量与提高糙米硒含量综合效果最好的一种措施。     

不同调理剂组合对酸性土壤改良及稻谷降镉的效果研究

在2个不同成土母岩母质发育的水稻土试验点,通过正规的田间小区试验,研究"益欣荣Ⅱ""益欣荣Ⅱ+谷乐丰""益欣荣Ⅱ+氨糖可力"3种不同土壤调理剂组合对酸性水稻土的改良、土壤有效镉的钝化、水稻的增产增收以及控制水稻对镉的吸收等方面的效果.结果表明,3种组合对水稻增产效果显著,并有一定的经济效益,增收稻谷550～974 kg/hm2,增幅为8.85％～15.23％,净收益600～1725元/hm2;对酸性水稻土改良效果较好,可抑制酸化土壤pH进一步下降、提高酸性土壤pH,酸化土壤交换性铝上升幅度得到控制、酸性土壤交换性铝明显下降,明显降低了土壤有效锰含量,提高了土壤盐基饱和度;对土壤有效镉有一定的固化作用,有效控制了水稻对镉的吸收,大幅度降低了稻谷中镉含量.综合比较水稻增产增收、酸性土壤改良、土壤固镉及稻谷降镉等方面效果,"益欣荣Ⅱ+氨糖可力"最优,"益欣荣Ⅱ+谷乐丰"次之,单施"益欣荣Ⅱ"最差.     

不同配方含硒叶面肥对水稻富硒降镉的影响

[目的]探索不同配方含硒叶面肥对水稻的富硒降镉效应及适宜施用环境,为富硒降镉型叶面肥开发和利用提供参考.[方法]以喷施清水为对照(CK),配制4种配方的含硒叶面肥,分别在低硒中低度镉污染和富硒高镉污染的稻田中施用,水稻成熟后测定水稻精米中的硒含量和镉含量.[结果]在低硒中低度镉污染稻田中,不同配方含硒叶面肥对水稻精米均有富硒降镉效果,配方1~4处理水稻精米中的硒含量分别比CK增加57.3%、83.4%、27.1%和108.6%,镉含量分别比CK显著降低62.5%、88.6%、88.9%和86.1%(P<0.05,下同).在富硒高镉污染稻田中,配方1~4处理水稻精米中的硒含量分别比CK显著提高280.1%、422.1%、152.7%和503.2%,但不同配方含硒叶面肥处理水稻精米镉含量与CK无显著差异(P>0.05).[结论]在有氮、磷、钾营养元素存在且叶面肥呈酸性的条件下,含硒叶面肥对水稻精米的富硒效果最佳,而硫酸锌和硫酸镁的存在可能降低其富硒效率.在低硒中低度镉污染的稻田中施用含硒叶面肥能显著降低水稻精米中的镉含量,但在富硒高镉污染的稻田中施用并无降镉效果.     

土壤调理剂对农田土壤和水稻镉和铅的影响

为了解土壤调理剂在降低土壤中重金属镉和铅的活性,减少重金属镉和铅在水稻体内的吸收和积累等方面的作用,2021年7月至10月间,我们在晚稻采用土壤调理剂“镉康”及“酸易克”进行田间试验,并对施用前后土壤、谷粒和秸秆中镉、铅含量进行分析对比。结果表明,在酸性水稻土中,施用土壤调理剂“镉康”在一定程度上能提高水稻产量;两种土壤调理剂都能显著地抑制谷粒对镉元素的吸收,降低镉在土壤中的积累,增加镉在谷杆内的吸收;土壤调理剂“酸易克”可降低土壤中重金属镉和铅的活性,减少重金属镉和铅在水稻体内的吸收和积累方面较土壤调理剂“镉康”明显。     

不同土壤调理剂对土壤及水稻重金属含量的影响

为贵州省重金属污染土壤耕地生产障碍修复提供基础数据支撑,以不施用土壤调理剂为空白对照,研究不同土壤调理剂施用对酸性稻田土的水稻重金属含量的影响。结果表明：在pH≤5.50的酸性土壤环境,施用楚戈土壤调理剂、海泡石粉和特贝钙土壤调理剂后,各处理间水稻籽粒重金属的含量无显著差异,但可一定程度降低水稻籽粒重金属镉和铬含量,镉含量降幅为1.49%～29.15%,铬含量降幅为20.00%;各处理间土壤重金属含量无显著差异,但可降低汞含量,降幅为13.69%～23.40%;3种土壤调理剂对水稻产量均无明显影响,且各处理间无显著差异;施用特贝钙土壤调理剂后,水稻籽粒对重金属镉、汞、砷、铅和铬的富集系数均低于1,且对镉的富集系数最大,为0.931 9。该区域主要为水稻籽粒镉超标,海泡石粉和特贝钙土壤调理剂均可使水稻籽粒镉降低至限量值以下,且以特贝钙土壤调理剂表现最优,降幅为43.56%。     

不同土壤调理剂对Cd污染稻田修复效果

为验证不同土壤调理剂在轻度Cd污染稻田的修复效果,本研究于2021年和2022年在湖北大冶连续开展田间小区试验,研究了20种土壤调理剂对水稻产量、糙米Cd含量、土壤pH、土壤有效态Cd含量的影响,并选取2021年试验中具有代表性的4种调理剂（有机类：P3、P4,无机类：P11、P12）,探究其对Cd在土壤-植株中转运累积和在土壤中5种赋存形态转化的影响。两年的结果表明：与对照组相比,各调理剂处理后水稻产量变化幅度为-9.80%~20.09%,糙米 Cd 降幅为 8.05%~79.57%,土壤 pH 提高了-0.01~1.13个单位,有效态Cd含量降低了4.79%~25.00%,且连续两年土壤pH值与有效态Cd含量均呈显著负相关关系。2021年试验中4种调理剂处理均能显著降低Cd从土壤到水稻根系的转运系数,且无机类调理剂（P11、P12）效果显著优于有机类（P3、P4）;各类调理剂（P3、P4、P11、P12）处理使土壤中可交换态Cd和碳酸盐结合态Cd占比分别降低5.91~17.77个百分点和6.33~8.88个百分点;使土壤中Fe-Mn结合态Cd、有机结合态Cd和残渣态Cd占比分别增加3.47~16.31、0.80~6.50个百分点和4.82~7.05个百分点。有机类调理剂（P3、P4）倾向于将土壤中Cd向有机结合态Cd转化,无机类调理剂（P11、P12）则更倾向将土壤中Cd向Fe-Mn结合态Cd转化。研究表明,选取适宜的调理剂能够实现Cd污染耕地安全利用,推荐无机类P12调理剂（主要成分CaO≥28%）作为湖北大冶轻度Cd污染修复调理剂。     

不同土壤调理剂对黔中地区水稻Cd积累转运和产量的影响

为验证土壤调理剂在黔中酸性Cd污染稻田上的应用效果,通过田间小区试验,分析不同土壤调理剂对土壤pH值、总Cd、有效Cd、水稻各部位Cd积累量和水稻产量的影响。结果表明:相对于空白对照,施用石灰和11种调理剂使土壤pH值显著(P<0.05)提高0.25~1.02个单位,土壤有效态Cd含量显著(P<0.05)降低8.90%~22.14%。施用石灰和11种调理剂均可有效降低水稻各部位Cd含量和Cd富集系数,其中,糙米中的Cd含量显著(P<0.05)降低19.09%~85.45%,根、茎、叶、糙米中的Cd富集系数分别显著(P<0.05)降低16.62%~69.90%、18.40%~94.18%、25.82%~78.02%、18.02%~85.46%。石灰和11种调理剂均能显著(P<0.05)降低Cd从叶到穗轴和从稻壳到糙米的转运。应用11种调理剂的经济成本均高于石灰,其中,特贝钙土壤调理剂的经济成本最低,为7 200元·hm^-2。综合分析降Cd效果和成本因素,试验条件下,以特贝钙土壤调理剂的效果最佳,可在黔中地区推荐使用。     

不同土壤调理剂对镉污染水稻田控镉效应研究

选用森美思纳米陶瓷材料、楚戈、袁梦牌土壤调理剂、土调1号、改性海泡石五种土壤重金属调理剂,分别在湖南湘潭、湖北大冶、广东韶关、广西河池受重金属镉(Cd)污染水稻田开展大田控镉试验,探讨五种调理剂对不同类型土壤中Cd有效态含量、土壤p H值及稻米Cd含量的影响,结果表明:Cd污染稻田土加入不同土壤调理剂后,土壤p H值提高了0.54~2.06个单位,土壤有效态Cd含量显著降低(P0.05),与对照处理相比,有效态Cd含量下降11.4%~31.8%;施用土壤调理剂,可有效降低稻米Cd含量,与对照相比,森美思纳米陶瓷材料处理中稻米Cd降低了17.1%~44.2%,楚戈处理中降低了14.3%~66.1%,袁梦牌土壤调理剂处理中降低了43.6%~76.8%,土调1号处理中降低了18.2%~80.8%,改性海泡石处理中降低了72.2%~82.7%;施用五种土壤调理剂后水稻产量均未显著减少。     

施硒对不同镉污染土壤当季及后茬水稻镉吸收转运的影响

为探讨施硒对当季和后茬水稻镉吸收转运的影响,本研究选取基本性质相似的中、重度镉污染稻田土壤为对象,采取盆栽试验的方法,研究不同施硒量(0.5、1.0、2.0、4.0 mg·kg^-1)对当季及后茬水稻各部位镉与硒含量的影响,并探讨其作用机理。结果表明：中度镉污染稻田土壤仅施硒2.0 mg·kg^-1处理使当季稻米镉含量降低28.6%(P<0.05);施硒对重度镉污染土壤当季稻米镉含量均有降低作用,其中施硒1.0 mg·kg^-1处理的降镉效果显著,镉含量降低36.1%(P<0.05);施硒处理使两种土壤后茬稻米镉含量显著降低30.9%～50.7%(P<0.05)。适量施硒(1.0、2.0 mg·kg^-1)使当季水稻镉TF_茎/根降低21.5%～28.3%(P<0.05),而对后茬水稻镉转运则无显著影响。中、重度镉污染土壤施硒,可增加当季和后茬水稻植株各部位硒含量,硒含量增幅随施硒量增加而增加。稻米镉富集系数随稻米硒含量增加呈自然对数降低(P<0.05)。中...     

酸性土壤背景下不同品种水稻对镉的吸收差异分析

以池州市贵池区某一矿山周围遭受到镉（Cd）污染的酸性土壤为背景,选用24种水稻进行大田试验,比较分析不同品种水稻对Cd吸收累积的差异,以期筛选出适合当地种植的Cd低积累水稻品种,为农用地安全利用提供品种依据。结果表明：1）不同水稻之间的根部、茎叶和籽粒的Cd含量差异显著,但每个品种的Cd含量分布均呈现出根部>茎叶>籽粒的规律;2）运用系统聚类分析发现荆占一号、隆稻3号、鄂中6号、荃早优406和梦两优丝苗这5种水稻与其他水稻相比,对Cd的吸收能力最弱;通过内梅罗综合污染指数分析发现,梦两优丝苗的污染指数显著低于其他品种,位于农产品安全警戒线内,对Cd的累积能力最弱;3）通过比较24种水稻对Cd的富集系数、转运系数和相关性分析发现,水稻籽粒Cd含量与籽粒富集系数、茎叶向籽粒转运系数显著正相关,与根部向地上部转运系数相关性不显著,梦两优丝苗的茎叶向籽粒的Cd转运系数以及籽粒富集系数均显著低于其他品种,呈现出Cd积累特性。综上,发现籼型两系杂交水稻梦两优丝苗可以作为本区域Cd低积累水稻品种进行种植。     

生物炭与水分管理耦合对晚稻镉迁移与积累的影响

选择中度镉污染稻田,以晚稻品种H优518为试验材料,采用前干后淹(W1)、前淹后干(W2)、长期淹水(W3)、常规水分管理(W4)4种水分管理方式为主处理,施用4个水平(C1-5 t·hm~(-2)、C2-7.5 t·hm~(-2)、C3-10 t·hm~(-2)、C4-0 t·hm~(-2))的生物炭为副处理,通过大田裂区试验研究生物炭与水分管理耦合对土壤pH以及晚稻镉吸收、迁移与积累的影响。结果表明:16个处理的pH均有上升,上升幅度在0.65～1.37个单位,W3-C3上升幅度最大,达到1.37个单位;各处理中,W3-C3对糙米镉含量降低效果最为明显,与对照(W4-C4)相比,糙米中镉含量降低了59.10%,含量为0.18 mg·kg~(-1),同一主处理中,各器官镉含量均呈现随着施炭量增加而下降的趋势;各处理均能够减弱镉在水稻器官间的转运能力,与对照相比,水稻吸收的镉由根部向糙米、由茎叶向糙米的转运系数下降最多的处理分别为W3-C3、W3-C2,下降幅度分别为38.48%、27.03%;经过处理,糙米镉积累量显著降低,积累量最低的处理为W3-C3,与对照相比,下降幅度为53.44%。综上,长期淹水与生物炭耦合能有效抑制晚稻对镉的吸收、迁移与积累,在长期淹水条件下,生物炭施用量为10 t·hm~(-2)时降镉效果最为明显。     

不同粒径贝壳粉对水稻吸收镉与硒的影响

为明确不同粒径贝壳粉对土壤镉、硒有效性及水稻吸收累积镉与硒的影响差异,采用田间试验,设置等量不同粒径贝壳粉施用处理,通过测定水稻植株各部位镉和硒含量,结合土壤pH、土壤有效态镉和有效态硒及其价态含量,对比分析不同粒径贝壳粉对水稻吸收累积镉和硒的影响。结果表明:施用贝壳粉可显著提高稻田土壤pH,降低土壤有效态镉含量,且贝壳粉粒径越小,效果越显著,10、60、200目贝壳粉处理的土壤有效态镉含量分别比对照(常规种植)降低8.68%、10.84%和17.50%,同时稻田土壤有效态硒含量得以提高,并以交换态硒为主,贝壳粉粒径越小,越利于交换态硒向+6价硒转化;施用贝壳粉可促进水稻降镉富硒,糙米镉含量比对照降低9.62%～49.02%,硒含量提高4.31～5.58倍,且水稻体内镉含量与硒含量呈显著的负相关性,其中60目和200目贝壳粉处理的糙米镉含量均符合《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762—2017)的要求。研究表明,在实际生产中可选用粒径60目以上的贝壳粉作为镉污染农田稻米降镉富硒的修复材料。     

Soil conditioners improve Cd-contaminated farmland soil microbial communities to inhibit Cd accumulation in rice

The addition of silicon (Si) and organic fertilizers to soil conditioners can inhibit the transfer of heavy metal ions from soil to crops. However, it is not clear how Si and organic fertilizers affect soil properties and the micro-ecological environment and thereby reduce cadmium (Cd) accumulation in rice. In this study, the effects of L-type soil conditioners containing Si and organic fertilizers on bacterial and fungal community diversity, soil pH, organic matter, and available Si were analyzed with field experiments at two sites in Liuzhou City and Hezhou City, respectively, in Guangxi, China. With the increase of Si and organic fertilizer content in soil conditioner, rice yield respectively increased by 16.8–25.8 and 6.8–13.1%, and rice Cd content decreased significantly by 8.2–21.1 and 10.8–40.6%, respectively, at the two experimental sites. Soil microbiome analysis showed that the increase in abundance of Firmicutes and Actinobacteriota bacteria associated with Cd adsorption and sequestration, and Basidiomycota fungal populations associated with degradation of macromolecules favored the inhibition of soil Cd activity (soil exchangeable Cd decreased by 14.4–14.8 and 18.1–20.6%). This was associated with an increase in organic matter and Si content caused by applying soil conditioners. In conclusion, L-type soil conditioners, rich in Si and organic fertilizer, can reduce soil Cd bioavailability by regulating the dominant Cd passivating flora in the soil and ultimately reduce Cd accumulation in rice.     

土壤调理剂对生姜硒镉积累和品质安全的影响

为明确土壤调理剂对重金属污染土壤上生姜的营养品质和安全性的影响及作用机制,采用生姜土壤盆栽试验,比较研究了3种土壤调理剂（硅酸钾、麦饭石、贝壳粉）对土壤硒镉有效性以及生姜硒镉积累、生长发育和营养品质的影响。试验结果表明：3种土壤调理剂均能显著提高生姜硒含量,同时显著降低镉含量。与对照（不添加土壤调理剂）相比,施用0.2%硅酸钾调理剂效果最佳,分别使生姜地上部位和姜块硒含量提高了165.01%和111.36%,镉含量降低了71.96%和65.15%;另外,施用3种土壤调理剂可显著提高姜块产量、品质及养分吸收。与对照相比,产量提高了23.93%~67.67%,可溶性糖、可溶性蛋白和姜黄素含量分别提高了2.34%~6.00%、154.72%~602.83%和11.05%~33.43%,氮、磷、钾养分含量分别提高了10.28%~14.42%、24.62%~34.87%、28.81%~29.01%;施用3种土壤调理剂还可提高姜块过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性,降低丙二醛（MDA）含量;与对照相比,3种土壤调理剂增加土壤pH 0.35~0.53个单位,土壤有效态镉含量降低了16.92%~22.76%,有效态硒含量增加了3.60%~10.99%。研究表明,施用土壤调理剂能够降低土壤有效态镉含量、活化土壤有效态硒,从而降低生姜镉含量并提高硒含量和姜块营养品质,可实现镉污染土壤安全利用,保障生姜优质安全生产。