稻田土壤和稻米镉含量关系的研究进展

稻田土壤镉造成的稻米镉污染已成为危害人类健康的制约因子,摸清稻田土壤和稻米镉的含量关系,可以为稻米安全生产和维护人类健康作出重要贡献。通过从稻田土壤和稻米镉污染现状,稻田土壤和稻米镉的含量关系,土壤pH值、有机质对稻米镉含量的影响等方面总结稻田土壤和稻米镉含量关系的研究进展,并进行展望。我国稻田土壤和稻米镉污染现象形势严峻,主要体现在稻田土壤镉污染逐年增加、稻米超标率高等方面;稻田土壤和稻米镉含量关系复杂,因外界环境的不同,存在正相关性和非正相关性;土壤pH值、有机质对稻米镉含量具有显著性影响,增加或降低土壤pH值和有机质均可改变稻米对镉的吸收与累积。下一步可通过大量的调查研究,有针对性、全面地对稻田土壤和稻米镉含量的关系开展协同调查,建立不同环境条件下稻田土壤和稻米镉含量的耦合关系,以期为稻米安全生产和镉污染土壤修复治理提供科学依据。     

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。     

"大三元"土壤调理剂各组分对酸性镉污染稻田的修复效果

为研究"大三元"土壤调理剂各组分对土壤镉、pH和稻米镉影响,选取中度镉污染土壤开展水稻田间试验。试验结果表明:"大三元"土壤调理剂各组分能够提高土壤pH值,降低土壤有效镉和稻米镉含量,提高水稻产量;其中复合微生物肥料能够降低早晚稻米镉含量29%和28%,降低早晚稻土壤有效镉36%和35%,全年两季水稻累计增产5.1%。复合微生物肥料的施用可以降低土壤有效镉和稻米镉,增加水稻产量。     

4种土壤调理剂对镉污染稻田修复效果

在湖南省湘潭县典型镉污染稻区开展田间小区试验,研究4种天然矿物类土壤调理剂对农田土壤和水稻中镉、铅含量的影响。结果表明:与对照(不施用调理剂)相比,施用天然矿物类土壤调理剂的4个处理,土壤pH值提高0.31～0.63,土壤有效镉含量降低6.5%～15.9%,稻米镉含量降低34.5%～55.2%,稻米降镉效果顺序为:土壤调理剂A2土壤调理剂A3土壤调理剂A1土壤调理剂A4。施用4种调理剂对土壤总铅、稻米铅含量、水稻产量、产值及产投比的影响均不明显。     

连续施用镉砷同步钝化剂的稻米镉砷含量降低效果分析

选择湖南典型镉砷复合污染稻田，通过2018—2020年连续3 a的大田定位试验对10个镉砷同步钝化产品进行效果验证，为镉砷同步钝化产品连续施用的持续效果及镉砷复合污染稻田产品的选择提供参考。结果表明：10个钝化剂产品均具有同步降低稻米镉砷含量的效果，但不同钝化剂的稻米降镉、降砷效果不同，稻米降镉效果最好的是T9处理，3 a平均稻米降镉率为52.42%；其次是T4和T3,3 a平均稻米降镉率分别为42.62%和40.96%；稻米降砷效果较好的为T7和T4处理，3 a平均稻米降砷率分别为34.15%和33.32%；整体上，钝化剂降低稻米镉含量的效果高于降砷的效果，且钝化剂的连续施用对稻米降镉和降砷皆具有一定的累加效应；另外，连续施用3 a钝化剂在一定程度上提升了土壤的pH值，且2018—2020年稻米镉含量皆与土壤pH值呈显著负相关，表明施用钝化剂提升了土壤pH值，并抑制了水稻对镉的吸收积累。综合考虑认为，T4、T8、T7和T10处理的钝化剂产品适用于镉砷复合污染土壤的修复治理，T9等其他处理的钝化剂产品适用于单镉污染耕地的修复治理。     

镉污染“VIP技术”修复治理措施示范研究

茶陵县是重金属镉中、轻污染区。2015年进行了稻田重金属Cd污染"VIP技术"修复治理小区、示范试验。结果表明:稻田重金属Cd污染"VIP技术"修复治理稻米有明显的降Cd效果,采用低Cd品种,施用适量生石灰,既环保又有效;对稻田土壤降Cd没有明显效果。中、轻度稻田重金属Cd污染区早稻收割期土样全Cd和有效Cd含量都明显高于晚稻收割期土样的全Cd和有效Cd含量,早稻稻米含Cd量又明显低于晚稻稻米含Cd量。     

不同生石灰施用量对酸性土壤与稻米镉含量的影响

为探索生石灰对酸性土壤和稻米镉含量的影响,进行了不同生石灰用量对土壤和稻米镉含量的影响研究。结果表明,施用生石灰后,可显著提高土壤pH值,显著降低(P<0.05)土壤有效镉的含量;稻米镉含量均有所降低,但下降不明显。生石灰不同用量处理之间,土壤有效镉、稻米镉含量无显著差异,从经济和安全方面考虑,施用生石灰1 125 kg/hm~2对于提高土壤pH值、降低土壤和稻米中镉含量的效果最佳。     

VIP+n技术在轻度酸性镉污染农田的应用

[目的]研究VIP+n技术对攸县轻度酸性镉污染农田早晚两季的修复效果。[方法]对攸县约33.33 hm~2示范项目进行布点采样、结果分析与实施监管。[结果]采用VIP+n技术能明显提高酸性土壤pH,缓解土壤酸化,降低土壤中有效态镉含量(降低幅度为44.50%～81.33%),且对土壤有机质含量不产生明显影响;同时降低稻米镉含量,使种植示范区水稻稻米中的镉含量均达到我国《食物中污染物限量》,不减少水稻产量。[结论]VIP+n技术成本相对较低,降镉效果明显,具有复制和推广的意义。     

凤凰县稻米镉污染VIP控制技术的研究与应用

研究镉污染VIP控制技术对稻米镉含量的效果,结果表明:低镉品种加施生石灰的降镉效果较好,下降幅度可达44%。     

秸秆炭化后还田对不同镉污染农田土壤中镉生物有效性和赋存形态的影响

通过土壤培养试验和生物盆栽试验,研究不同镉污染土壤上作物秸秆炭化后还田对不同镉污染土壤中镉的赋存形态和生物有效性影响,结果表明:在碱性的镉污染土壤上,秸秆炭化后还田降低了玉米地上部生物量,但对玉米地上部镉含量和镉吸收量无显著影响;在酸性的模拟镉污染土壤上秸秆炭化后还田对玉米生长无影响,但还田含镉的油菜秸秆黑炭显著增加了玉米地上部镉含量和镉吸收量;还田不含镉的玉米秸秆黑炭对镉污染土壤中DTPA提取态镉含量没有明显影响,但还田含镉的油菜秸秆黑炭显著增加了镉污染土壤中DTPA提取态镉含量;施用含镉的油菜秸秆黑炭增加了镉污染土壤中水溶和交换态镉含量;施用玉米和油菜秸秆黑炭均显著降低了模拟镉污染土壤中水溶和交换态镉含量;增加了松有机结合态、碳酸盐结合态和紧有机结合态镉含量;模拟镉污染土壤施用玉米和油菜秸秆黑炭6个月后土壤中水溶和交换态镉仍然是土壤镉的主要赋存形态,水溶和交换态镉占土壤全镉的70％以上.综合以上结果可知,秸秆黑炭不能降低污染土壤中镉的生物有效性和植物对土壤镉的吸收量.     

施用石灰降低污染稻田上双季稻镉积累的效果

【目的】研究在不同镉（Cd）污染程度稻田上施用石灰（CaO）的效果以及双季稻稻米Cd积累的差异,为早、晚稻季下不同污染程度稻田上的稻米安全生产提供参考。【方法】在湖南省选取43个县（区）的典型Cd污染稻田作为试验点,以常规栽培作为对照,研究施用石灰（1 200 kg·hm^-2）后,轻度污染（土壤有效镉≤0.2 mg·kg^-1）、中度污染（0.2 mg·kg^-1土壤有效镉≤0.4 mg·kg^-1）、重度污染（0.4 mg·kg^-1土壤有效镉≤0.6 mg·kg^-1）和严重污染（土壤有效镉>0.6 mg·kg^-1）稻田土壤pH、土壤有效镉含量、稻米Cd含量以及稻米富集系数的变化。【结果】（1）从Cd污染稻田整体的角度分析,相比常规栽培,施用石灰能够极显著降低早、晚稻米Cd含量均值,降幅分别为31.0%和28.6%。（2）从不同稻季下不同污染程度稻田的角度分析,相比常规栽培,施用石灰能够降低早稻季中度、重度和严重污染稻田的稻米Cd含量均值,降幅分别为37.0%、38.7%（P＜0.05）和22.6%;施用石灰能够降低晚稻季轻度、中度、重度和严重污染稻田的稻米Cd含量均值,降幅分别为2.0%、31.3%（P＜0.05）、31.8%和22.9%。不同污染程度稻田施用石灰后能够提高土壤pH,降低土壤有效镉含量,使稻米Cd富集系数明显下降,实现对稻米Cd含量的调控。【结论】施用石灰能够有效调控早稻季的轻度、中度、重度以及晚稻季的轻度Cd污染稻田的稻米Cd含量均值,降至限量标准（0.2 mg·kg^-1）以下。因此,以石灰施用为基础,结合其他降Cd措施,实施“分稻季分污染程度”和“晚稻优先于早稻”的治理思路,能提高大田生产上稻米Cd含量调控的稳定性并降低治理成本。     

治理式休耕对“长株潭”镉污染稻田土壤理化特性及镉含量的影响

为探索治理式休耕对镉污染稻田的治理效果，在湖南“长株潭”镉污染稻田区域设置29个监测点，探讨对照（正常耕种）、一般休耕和治理式休耕对土壤理化性质、土壤养分状况、总镉及有效态镉含量的影响。结果表明：治理式休耕较不休耕对照土壤有效镉含量显著降低了20.60%，而不休耕对照和一般休耕处理间差异不显著。治理式休耕较不休耕对照土壤pH值显著提高了0.31个单位，并显著提高土壤交换性钙、镁含量15.34%和14.46%；治理式休耕还分别提高了土壤有机质、有效硫和有效硅含量15.45%、15.28%和10.44%。相关性分析表明，土壤有效态镉含量与土壤有机质含量和土壤pH值存在显著负相关关系。研究表明，治理式休耕可以有效治理酸性稻田镉污染，并能显著改善土壤酸化，调节土壤肥力，达到改土培肥的效果。     

镉污染对稻田土壤真菌群落结构及多样性的影响

【目的】探究镉胁迫对稻田土壤真菌群落结构及其多样性的影响,为阐释镉胁迫对稻田土壤微生物多样性的影响机制提供科学依据。【方法】以湖南某镉矿周边3个镉污染程度（高、中和低）的稻田土壤为研究对象,采集土壤样品,测定土壤养分含量,利用Illumina MiSeq高通量测序技术探究土壤真菌群落结构,对比分析不同镉污染组土壤真菌群落多样性和群落结构差异。【结果】稻田土壤的真菌α多样性随着镉污染水平升高逐渐降低,高镉组（总镉含量>3.0 mg/kg）α多样性显著低于中镉组（总镉含量0.3～3.0 mg/kg）和低镉组（总镉含量<3.0 mg/kg）(P<0.05,下同),但中镉组和低镉组之间的差异较小。高镉组与中、低镉组土壤样品间真菌群落具有显著差异。在门水平上,子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）和被孢霉门（Mortierellomycota）在所有样品组中均属优势菌门,相对丰度在51.09%～81.93%。韧伞属（Hypholoma）、篮状菌属（Talaromyces）、Meliniomyces属在高镉组的相对丰度显著高于中镉组和低镉组,可能...     

稻田镉砷污染阻控原理与技术应用

我国农田土壤重金属污染治理已成为重大国家需求;水稻是重金属超标最为严重的粮食作物;镉/砷污染稻田是农田重金属污染治理的重点与难点。以农产品安全为目标,以定向调控重金属的活性、阻隔其转移的阻控技术,是农田重金属污染治理的新思路,对解决稻田重金属污染治理难题具有重大意义。铁是稻田中最为重要的活性元素,稻田铁循环是连接养分循环与镉/砷行为的枢纽;调控铁与碳/氮循环的耦合过程,可降低土壤中镉/砷向水稻根系迁移的活性,从而减少水稻植株吸收积累镉/砷。硅与硒等营养元素与水稻镉/砷吸收转运密切相关,外源施加硅/硒养分可降低水稻吸收、转运镉/砷的功能基因表达,提高其解毒功能基因表达,从而抑制镉/砷从水稻根系向籽粒的转运。基于以上原理研发了硅/硒营养调控的生理阻隔技术、铁循环调控的钝化技术,并研制了相应的产品。大田试验结果表明,生理阻隔和土壤钝化技术单独应用或组合应用,均可有效降低稻米中镉/砷含量,从而提高稻米的安全性,具有广阔的应用前景。     

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。     

土壤调理剂和复合微生物肥对农田土壤和水稻镉、铅的影响

以湖南省重金属污染耕地修复综合治理试点区中标土壤调理剂产品和复合微生物肥产品为试材,在长沙县和湘乡市典型稻区开展田间试验,研究土壤调理剂、复合微生物肥对农田土壤和水稻中镉、铅含量的影响。结果表明:施用土壤调理剂能明显提高土壤的pH值,复合微生物肥对土壤的pH值无明显影响;施用土壤调理剂和复合微生物肥均能降低土壤有效镉含量及稻米和稻草中总镉、总铅含量,但土壤调理剂的降低效果要明显优于复合微生物肥,二者对土壤总镉、总铅含量没有明显的影响。     

我国稻田镉污染现状·危害·来源及其生产措施

介绍了我国稻田镉污染的现状,综述了稻田镉污染的危害及其来源,并从选择镉低积累的水稻品种、合理施用肥料、水分调控、控制稻田镉污染和选择非镉污染稻田等方面提出了降低稻田镉污染的生产措施.     

森美思纳米材料在Cd、Cu复合污染稻田施用效果研究

森美思(SAMMNS)是一种应用于“三废”污染治理的纳米多孔复合材料。为验证森美思纳米材料在稻田重金属Cd污染的治理效果,在土壤Cd、Cu复污染稻田开展了森美思纳米材料不同用量的正规田间试验。试验显示,施用化肥会使土壤酸化,使糙米Cd量降低和糙米Cu量上升。水稻对Cd具有很强的富集效应,对Cu只是一般吸收。结果表明,施用森美思纳米材料能显著提升土壤pH值,有效降低土壤有效Cd量和糙米Cd量,土壤有效Cd量与糙米Cd量之间存在正相关性。施用3000 kg/hm²森美思纳米材料糙米Cd量均值比空白对照和施肥对照分别下降40.54%和30.62%,处理差异达到显著水平。施用森美思纳米材料对降低糙米Cu量也有一定作用,但不及降低糙米Cd量效果。施用森美思纳米材料对水稻有小幅增产效果。