Cd对不同品种水稻微量元素累积特性及其相关性的影响

采用土培盆栽试验方法,以东北地区大面积种植的32个水稻品种为试验材料,在土壤中未添加（0mg·kg。Cd）和添加Cd（5mg·kg-Cd）的条件下,研究不同品种水稻籽粒、颖壳、茎叶和根系中Cd、Fe、Mn、Cu、Zn、Si几种微量元素的累积分布特征以及它们之间的相关关系。结果表明,几种微量元素在根系和茎叶中的含量大于籽粒和颖壳,其中Cd、Fe在根系和茎叶中的累积远远高于其他元素。水稻不同部位各微量元素之间大多数表现为正相关关系,加cd处理后元素之间的相关性变得更明显,尤其是籽粒中cd与其他元素之间从未加cd时不相关到加Cd后达到极显著相关水平。从微量元素含量来看,3号品种（越路早生）籽粒中Cd和其他有益微量元素含量相对较低,而8（千重浪-1）和27（吉03-2843）号品种含量较高。从营养价值和食品安全角度综合考虑,在无污染的农田土壤上,宜选择3、8、27号作为理想的水稻品种。     

土壤改良材料对黔中地区水稻Cd累积量的影响初探

通过田间试验探究5种常见土壤改良材料[申祗肥、 钙镁磷肥、 生石灰、 生物炭(玉米)、硅钙肥]与常规肥料的复合搭配对黔中地区水稻栽植土壤pH及水稻籽粒Cd累积量的影响.结果表明,在仅施复合肥的基础上增加生物炭的施用不会改变土壤pH,而增施其他肥料及生石灰可有效提高土壤pH.其中,钙镁磷肥搭配复合肥和生石灰效果最好,对土...     

不同白菜品种吸收累积重金属镉的差异研究

本文采用盆栽土培试验研究了河北省40个白菜栽培品种吸收累积重金属Cd的差异。结果表明,在土壤加入Cd含量为0、1．0~5．0mg／kg的条件下,河北省40个白菜品种地上部的Cd含量变化范围分别为0．009~0．037mg／kg、0．029~0．121mg／kg和0．166~0．684mg／kg。相同土壤Cd含量条件下,白菜早心白、多抗55、新乡小包23比白菜品种新北京三号和北京小杂60地上部的Cd含量高2～3倍,品种间存在明显的差异。在土壤加入Cd含量为5．0mg／kg的条件下,白菜新北京三号和北京小杂60地上部Cd含量均显著低于其他白菜品种,分别为0．166mg／kg和0．196mg／kg。该土壤条件下,白菜新北京三号和北京小杂60地上部Cd富积系数也最低．均为2．51：早心白地上部的Cd富积系数最大,为7．01,其Cd富积系数是白菜新北京三号和北京小杂60的2．8倍。     

菜籽饼堆肥对水稻土壤Cd有效性及Cd在水稻全生育期转运与累积的影响

为研究菜籽饼堆肥对土壤Cd有效性和在水稻体内迁移转运与累积的影响,在Cd污染(Cd=0.72 mg/kg)土壤中施用不同添加量(0.75%,1.5%,3.0%)的菜籽饼堆肥,以未添加菜籽饼堆肥为对照(CK),并进行水稻盆栽种植试验。结果表明:(1)菜籽饼堆肥进入稻田土壤后会显著降低土壤中TCLP提取态Cd含量,在熟化期施用0.75%～3.0%的菜籽饼堆肥,与对照相比土壤TCLP提取态Cd含量下降了45.1%～68.7%。但水稻的种植会影响菜籽饼堆肥对土壤中TCLP提取态Cd含量的降低效果,使其含量随着水稻生育期的延长逐渐上升,但仍低于同时期的对照土壤。(2)施用菜籽饼堆肥能显著提高水稻产量,但同时也增加水稻糙米中Cd含量。与对照相比,施用0.75%～3.0%的菜籽饼堆肥,水稻糙米中Cd含量为0.04～0.14 mg/kg,低于国家食品中污染物限量标准(GB 2762—2012, Cd<0.2 mg/kg)。同时,每株水稻产量分别增加3.6～4.3 g/株,约为1 620～1 935 kg/hm^2。(3)施用菜籽饼堆肥会提高Cd在水稻体内的转运能力,同时显著提高水稻成熟期各部位Cd累积量,特别是地上部分。总体来说,施用菜籽饼堆肥增加水稻糙米中Cd含量,但依然保持在较低水平,满足中轻度Cd污染地区水稻的安全生产。但在Cd污染程度更高或者土壤Cd活性更强的土壤中施用菜籽饼堆肥,种植水稻糙米Cd含量可能高于国家食品中污染物限量标准。因此,在保证稻米安全的前提下对Cd污染稻田应该谨慎施用菜籽饼堆肥。     

不同类型钙化合物对污染土壤水稻吸收累积Cd Pb的影响及机理

以潮泥田和红黄泥为供试土壤,利用盆栽试验研究了施用不同类型钙化合物（CaO、CaCO3、CaSO4）对水稻吸收累积Cd、Pb的影响及机理。结果表明,潮泥田施用CaO和CaCO3后,土壤pH值明显升高。当CaO施用量达到0.36gCa·kg-1时土壤有效态Cd含量显著降低,水稻糙米Cd含量也随之显著下降,降幅达26.3%;施用CaCO（30.24gCa·kg-1）和CaSO（40.24gCa·kg-1）后水稻糙米Cd含量降幅分别为23.7%（P〈0.05）和18.4%（P〈0.05）。红黄泥施用CaO、CaCO3和CaSO4后,土壤pH值变化趋势与潮泥田相同。当CaO施用量达到0.24gCa·kg-1时土壤有效态Cd含量显著降低,但水稻糙米Cd含量反而上升,当CaO施用量达到0.36gCa·kg-1时,与对照相比水稻糙米Cd含量增加34.5%（P〈0.05）;当CaO施用量增至0.48gCa·kg-1时土壤有效态Pb含量明显增加,水稻糙米Pb含量也随之显著增加,增幅达41.7%。在等钙（0.24gCa·kg-1）条件下,潮泥田及红黄泥施用CaO、CaCO3和CaSO4后因pH变幅较小导致水稻糙米Cd、Pb含量无明显差异。综合分析认为,利用钙化合物控制污染土壤上水稻对cd、Pb的吸收累积时,需要根据土壤Cd、Pb含量和pH综合考虑合理的钙化合物类型和用量。     

不同马铃薯品种对Cd、Pb吸收累积的差异

采用田间试验法,以中南地区主要种植的11个马铃薯品种为研究对象,测定马铃薯植株各部位重金属Cd、Pb含量,探讨不同品种的马铃薯对Cd、Pb的吸收累积差异,为马铃薯的安全种植提供实践参考。结果表明:Cd—Pb复合污染下,马铃薯块茎鲜重、茎叶鲜重以及根、茎叶、块茎中Cd、Pb含量在品种间均表现出显著差异。11个马铃薯品种块茎Cd含量范围为0.39～0.67 mg/kg,超标率100%,块茎Pb含量为0.16～0.43 mg/kg,超标率81.8%。马铃薯各部位Cd、Pb含量均呈现根茎叶块茎的分布特点;马铃薯对Cd的富集系数为2.35～5.56,对Pb富集系数为0.11～0.22,马铃薯富集转运Cd的能力大于Pb。尽管复合重金属靶标危险系数(TTHQ)法评价显示,金湘等5种马铃薯的TTHQ值1,对人体健康风险较小,但结合块茎Cd、Pb含量,建议污染区种植的马铃薯作为工业原料使用更安全。     

不同磷肥浓度下土壤-水稻系统重金属的时空累积特征

针对磷肥是水稻田重金属污染的主要来源,采用田间试验与室内分析相结合的研究方法,在吉林省九台市饮马河老稻田区,开展5种磷肥浓度处理对土壤-水稻系统重金属Cd和Pb的时空累积、分布特征研究。结果显示,磷肥中Cd和Pb含量高于土壤背景值,但没有超出国家土壤环境质量（二级）限定范围。磷肥施入土壤后,部分滞留在土壤里,少量向地上部分迁移,水稻根部累积重金属含量较高。随水稻生育期的变化,成熟期重金属在根、叶和籽实累积量最大,茎的重金属累积量在孕穗期达到最大。重金属Cd在水稻各器官的迁移能力为根〉籽粒〉叶〉茎,Pb的迁移能力为根〉叶〉籽粒〉茎,Cd在水稻地上部分的迁移能力要明显强于Pb。磷肥施用量和重金属含量的关系可用线性回归方程来模拟,相关性检验显示重金属累积量与磷肥施用浓度均达到显著相关（P〈0.01）（除根中Cd含量与磷肥浓度达到0.05显著水平）,说明水稻栽培生产中过量使用磷肥,能产生重金属对土壤和稻米的污染,进而导致重金属对人畜健康的潜在威胁。     

不同磷肥品种对苋菜镉累积的影响

采用盆栽试验,以苋菜(Amaranshus mangostanus L)为供试作物,在两种酸性土壤上施用磷酸氢二钾、过磷酸钙、钙镁磷肥、磷矿粉4种不同磷肥,探究其对苋菜生长及其磷、镉累积的影响。结果显示:在两种酸性土壤中施用磷肥显著增加苋菜生物量,降低苋菜地上、地下部镉含量。与其他施磷肥的处理相比较,黄棕壤和赤红壤中钙镁磷肥处理的苋菜地上部镉含量降低幅度最大,分别为58.4%和77.7%。在两种土壤类型上施用不同磷肥苋菜的磷、镉累积量都增加,黄棕壤中,过磷酸钙处理的地上部、钙镁磷肥处理的根部镉累积量增幅最大;赤红壤中,磷酸氢二钾处理地上部、钙镁磷肥处理根部镉积累量最大。结果表明:在两种酸性土壤上分别施用不同种类的磷肥,苋菜对镉、磷的吸收和累积具有差异性。与其他处理相比较,在黄棕壤中施用过磷酸钙,苋菜地上部镉累积效果较好;在赤红壤中施用磷酸氢二钾,苋菜地上部镉累积效果较好。     

外源锌对水稻植株镉的累积差异分析

通过水稻威优46盆栽种植试验,研究了外源Zn施用(0,40,80,160 mg/kg 4个水平)对Cd中度(0.72mg/kg)和重度(5.26mg/kg)污染土壤中Cd生物有效性及水稻Cd累积的差异。结果表明:施Zn对各检测指标存在影响,但土壤Cd总量仍是土壤Cd活性和水稻Cd累积差异变动的主控因素。在Cd中度污染土壤中,施Zn降低了土壤交换态Cd含量1.9%~17.0%,但水稻根表铁膜、根和糙米中Cd含量随Zn施用浓度的增大而增大,糙米Cd含量从0.09mg/kg上升到0.17mg/kg,相关分析显示糙米Cd含量与土壤交换态Zn含量显著正线性相关。在Cd重度污染土壤中,施Zn增大了土壤交换态Cd含量2.1%~4.8%,但降低了水稻各部位中Cd含量,当施Zn浓度超过80mg/kg时,糙米Cd含量可从对照组的0.45mg/kg降低到0.12mg/kg,符合国家食品污染物限量标准(GB 2762-2017)的要求,相关分析显示糙米Cd含量与土壤交换态Zn含量显著负线性相关。对2种Cd污染程度的土壤,施Zn均可增大Cd在水稻地下部的累积率,从而降低水稻地上部Cd的累积率。在Cd重度污染土壤中,可通过施Zn降低糙米Cd含量,施Zn量80mg/kg是试验中最佳施用量;但在Cd中度污染土壤中,施Zn有增大糙米Cd含量的风险。     

不同母质土壤-水稻系统Cd吸收累积特征及差异

通过选取土壤有效态镉(Cd)含量相近、母质不同的水稻土河沙泥(河流冲积物发育)和紫泥田(紫色砂页岩母质发育),添加不同浓度的外源Cd(0,0.5,1,2,5mg/kg)模拟Cd污染稻田土壤进行盆栽试验,研究不同母质稻田土壤Cd胁迫条件下水稻不同生育期对Cd吸收累积的差异,并推算出土壤Cd环境安全临界值。结果表明,水稻生育期2种土壤有效态Cd含量均在分蘖期最高,河沙泥有效态Cd含量平均为0.47mg/kg,紫泥田平均为0.36mg/kg,同一外源Cd水平下,河沙泥土壤有效态Cd含量高于紫泥田。对河沙泥而言,随着外源Cd浓度的增加,水稻总生物量呈现先增加后下降的趋势,当外源Cd浓度为1mg/kg时达到最大生物量,为47.11g/pot;而紫泥田水稻生物量呈现逐渐增加的趋势,但各处理间差异不显著(P0.05)。2种土壤中水稻糙米、谷壳、茎叶、根Cd含量均随外源Cd浓度的增加而增加,整体分布特征为根茎叶谷壳糙米,且河沙泥高于紫泥田;河沙泥水稻平均Cd累积量为51.71μg/pot,紫泥田平均Cd累积量为42.56μg/pot,2种土壤成熟期水稻Cd累积量对比分蘖期分别增加1.45,1.07倍。回归分析表明,河沙泥和紫泥田稻米Cd超标的土壤Cd安全临界值分别为2.03,3.14mg/kg。水稻对Cd的吸收累积特征及土壤Cd安全临界值因土壤母质不同而存在显著差异。     

Influence of Cadmium Toxicity on Growth and Antioxidant Enzyme Activity in Rice Cultivars with Different Grain Cadmium Accumulation

Abstract

The effect of cadmium (Cd) toxicity on growth, lipid peroxidation, and antioxidant enzymes was studied using two rice cultivars, Bing 97252 with low and Xiushui 63 with high grain Cd accumulation. Plants were exposed to 0–5 μ M Cd in hydroponic culture. Cadmium stress inhibited plant height and chlorophyll content and altered melondialdehyde (MDA) content and the activities of superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), and peroxidase (POD). Roots and shoots responded differently to Cd in terms of antioxidant enzyme activity. Generally, the activities of SOD, POD, and CAT decreased with increase in Cd level, while the activity of MDA increased with increase in Cd level. With the increase in Cd concentration in nutrient solution, MDA content in shoots and roots of Xiushui 63 increased at a much higher rate than did that of Bing 97252 at both growth stages. At booting stage, a decrease of 46%–52% in SOD activity was noted in plant roots grown under 5 μ M Cd, while at tillering stage the decrease was 13%–19% compared with the control. A significant decrease in chlorophyll content and plant height was noted under higher Cd treatment (1.0 and 5.0 μ mol) at two stages. The higher MDA and lower chlorophyll content in the cultivar Xiushui 63 showed that it is more sensitive to Cd than the cultivar Bing 97252.     

低镉水稻研究进展

稻米镉污染已成为全球粮食安全的一个重大问题.系统了解水稻体内镉响应基因调控机制及镉代谢的影响因素有助于推动低镉优质水稻新品种的培育.本文重点阐述了镉进入根细胞、镉从根转移至茎、从茎转移至籽粒的三种机制及主要影响因素,同时对目前已知的水稻镉代谢调控相关基因进行了综述,以期为利用分子育种技术选育低镉积累水稻品种提供参考.     

稻米镉关键积累时期研究

探明水稻不同生育期镉积累特征对于稻米安全生产具有重要的科学价值与现实意义,本研究采用水培试验方法,于水稻不同生育期分阶段添加外源镉,分析水稻不同生育期低浓度镉(50μg·L~(-1))胁迫下水稻每个生育期、主要部位镉含量及其内在关联。抽穗期阶段镉胁迫对水稻籽粒镉积累速率影响最为明显,最高达到3.41μg·蔸~(-1)·d~(-1)。孕穗期和抽穗期阶段镉胁迫对稻米镉积累量贡献率较高,中嘉早17号分别为40.51%、31.66%,湘晚籼13号分别为37.97%、35.46%。研究表明,孕穗期、抽穗期是控制镉米形成的关键时期,本结果可为镉超标稻田的安全生产及阻控米镉积累提供支持和科学指导。     

土壤耕作方式对双季稻产量构成与穗镉积累的影响

为比较研究不同土壤耕作方式(翻耕、旋耕、免耕)对南方双季稻区水稻产量构成与稻穗镉积累分配特性的影响,探讨镉污染稻田双季稻最优土壤耕作方式,2015—2017年,以陵两优211与威优46为早、晚稻供试品种,在湖南省湘潭县易俗河镇中度镉污染稻田(全镉含量0.86 mg/kg)开展定位试验,比较研究了双季免耕、双季翻耕、双季旋耕、早旋晚免、早翻晚免5种土壤耕作方式下土壤有效镉含量、双季稻的产量构成与穗镉积累分配情况。结果表明:(1)双季稻产量以双季翻耕处理最高,早翻晚免处理次之,双季旋耕与早旋晚免处理再次之,双季免耕处理最低;翻耕处理产量最高的原因在于其有效穗数与每穗粒数较高。(2)齐穗期至成熟期,穗镉含量一般呈增长趋势;第1年早晚稻齐穗期穗镉含量以免耕处理最高,但免耕能明显降低水稻齐穗至成熟期穗镉含量的增长速率;早晚稻成熟期穗镉含量一般以翻耕处理较高,免耕与旋耕处理较低,免耕与旋耕处理有差异但在不同年份与季别间表现不尽相同。(3)成熟期稻穗各部位镉含量趋势表现为枝梗谷壳糙米;第1年糙米镉含量以免耕处理较高,但第2,3年呈现免耕处理低于翻耕与旋耕处理的趋势。(4)第1年早、晚稻穗镉累积量均以旋耕处理较低,但第2,3年均以免耕处理较低。(5)较其他处理而言,双季免耕明显提高了土壤有效镉含量,双季旋耕则降低了土壤有效镉含量。3年定位试验表明,土壤耕作方式对镉污染稻田土壤有效镉含量、双季稻产量构成与稻穗镉积累分配有明显影响,从保证双季稻产量、降低稻米镉含量与轻简省工的角度出发,早翻晚免是中度镉污染双季稻田的最优土壤耕作方式。     

天津潮间带泥螺（Bullacta exarata）对重金属镉的累积与释放特征

生物对重金属的累积与释放实验对研究生物修复、污染物生态毒性和环境风险评价有着十分重要的意义。通过对天津潮间带底栖生物泥螺进行室内镉累积与释放实验,研究了泥螺体和肝脏对镉的累积与释放特征。整个实验过程分为累积和释放两个阶段,实验样品经冷冻、干燥、研磨、混匀和称量后,采用原子吸收分光光度法进行测定。结果表明,泥螺对镉的累积周期为14 d,其身体和肝脏中镉的质量分数均呈现先升高后降低的趋势,在第7 d达到最大值,其中肝脏的累积能力要大于身体;泥螺对镉的释放周期为12 d,在第9 d趋于稳定。泥螺对镉的累积与释放不仅与其自身的生活习性有关,还与其栖息环境密切相关。在自然环境中,应当严格控制镉的人为输入,尤其是含镉工业废水的排放。     

不同生育阶段间歇灌溉对镉污染稻田双季稻产量构成与镉累积的影响

为给镉污染稻区水稻合理灌溉提供理论与技术参考,通过盆栽试验研究了不同生育阶段间歇灌溉对双季稻产量构成与镉累积的影响。结果表明:(1)2季水稻总产以全生育期淹水灌溉处理最高,其次是全生育期间歇灌溉与齐穗至灌浆中期间歇灌溉处理,孕穗至齐穗期间歇灌溉处理产量显著降低;全生育期淹水灌溉处理有利于提高结实率,而全生育期间歇灌溉与分蘖至孕穗间歇灌溉处理有利于提高有效穗数。(2)灌水方式显著影响水稻各器官成熟期镉含量,其中全生育期间歇灌溉有显著提高效果,而全生育期淹水灌溉有降低效应。孕穗至齐穗、齐穗至灌浆中期间歇灌溉处理早、晚稻籽粒镉含量显著低于其他生育阶段间歇灌溉处理。(3)地上部镉累积量以全生育期淹水灌溉处理最低,全生育期间歇灌溉处理最高;各间歇灌溉处理中,孕穗至齐穗、齐穗至灌浆中期间歇灌溉处理地上部镉累积量相对较低。综上所述,为确保双季稻产量、降低稻米镉含量,镉污染稻区最佳灌溉方式为全生育期淹水灌溉,在水资源较紧张的情况下,齐穗至灌浆中期可采取间歇灌溉方式。     

钙镁水滑石对双季稻产量及稻米镉积累的影响

为研究不同用量钙镁水滑石对镉污染稻田土壤特性、双季稻产量与稻米镉积累的影响,探讨镉污染双季稻田钙镁水滑石的最佳施用方式。2021年,以早稻品种“湘早籼45号”和“陆两优996”,晚稻品种“创两优669”和“玉针香”为试验材料,在湖南省郴州市良田镇重度镉污染稻田(全镉含量1.16 mg/kg)开展大田试验,比较研究钙镁水滑石(0,CK;早稻基施3 000 kg/hm²,T1;早稻基施1 500 kg/hm²,T2;早稻基施750 kg/hm²+晚稻基施750 kg/hm²,T3)4个处理下土壤特性、双季稻产量构成与植株镉积累情况。结果表明：(1)钙镁水滑石可提高土壤pH与碱解氮、速效钾、速效磷含量,早稻成熟期分别提高0～3.06%,4.30%～13.80%,6.67%～40.00%,25.53%～30.47%;晚稻成熟期分别提高1.56%～4.07%,11.79%～14.50%,15.79%～31.58%,3.73%～17.17%;增幅表现为T1>T2>T3。(2)施用钙镁水滑石可降低土壤...     

不同浓度镉水灌溉对土壤及水稻品质的影响

通过桶栽土培水稻试验研究不同浓度(0.04,0.08,0.10,0.12,0.20,0.24mg/L)镉水灌溉对土壤及水稻产量和品质的影响。结果表明,重金属Cd主要累积在5-20cm土层,对水稻的株高有明显的抑制作用,对千粒重也有影响,但对水稻的每穗粒数及单株产量无明显影响。不同浓度镉水灌溉对稻米的外观品质、碾米品质有一定的抑制作用,但均能达绿色大米标准;营养品质则不受影响,6个处理下蛋白质、直链淀粉含量均能达标,且与CK无差异。土壤中的Cd含量随着镉水浓度的增大而增大,稻米中的Cd含量也与镉水浓度成正比。镉水中的大部分Cd残留在土壤中,6个处理下残留量分别为99.3%,73.8%,60.4%,55.5%,37.4%,47.6%,由此可见,镉水浓度越小,土壤对Cd的吸收能力越强,镉水浓度越大,土壤对Cd的吸收能力越弱。当镉水浓度大于0.20mg/L时,精米中的Cd含量达到了限量标准值(0.2mg/kg),说明灌溉水中的重金属Cd的浓度应该控制在0.20mg/L以下。