缺磷对水稻根表铁膜形成的影响

以红良优166和Ⅱ优3027为试验材料,采用水培方法,研究了缺磷诱导根表铁膜的形成过程。结果表明:在缺磷处理下,两个基因型水稻的总根长增加,根表面积增大,根系增粗,根系活力升高;在缺磷处理下,两个基因型水稻的根表铁膜Fe含量随着处理时间的增加而增大,均在第7 d时达到最大,且Ⅱ优3027的根系铁膜Fe含量及其增加速度均高于红良优166的。表明Ⅱ优3027具有较高的根系氧化力,使其根表有更好的铁膜形成能力。     

缺磷对水稻根表铁膜形成的影响

以红良优166和Ⅱ优3027为试验材料,采用水培方法,研究了缺磷诱导根表铁膜的形成过程。结果表明:在缺磷处理下,两个基因型水稻的总根长增加,根表面积增大,根系增粗,根系活力升高;在缺磷处理下,两个基因型水稻的根表铁膜Fe含量随着处理时间的增加而增大,均在第7 d时达到最大,且Ⅱ优3027的根系铁膜Fe含量及其增加速度均高于红良优166的。表明Ⅱ优3027具有较高的根系氧化力,使其根表有更好的铁膜形成能力。     

水稻根表及其自由空间的铁氧化物对吸收镉的影响

本试验采用水培和琼脂两种培养方式，模拟在不同铁浓度条件下，水稻稻根表铁氧化物积累或铁胶膜厚度对吸收镉的影响。结果表明，在铁度约４０ｍｇ．Ｌ＾－１（１０＾－５ｍｏｌ．Ｌ＾－１）时，水稻根表累积铁氧化物和所形成的铁胶膜的厚度使水稻地上部分和根中镉的含量均最高。铁浓度下降时，镉含量呈下降趋势。     

水稻根表及其自由空间的铁氧化物对吸收镉的影响

本试验采用水培和琼脂两种培养方式,模拟在不同铁浓度条件下,水稻根表铁氧化物积累或铁胶膜厚度对吸收镉的影响。结果表明,在铁浓度约40 mg·L~(-1)(10~(-5)mol·L~(-1))时,水稻根表累积铁氧化物和所形成的铁胶膜的厚度使水稻地上部分和根中镉的含量均最高。铁浓度下降时,镉含量呈下降趋势。     

柠檬酸对纳米氧化铁诱导水稻根表铁膜形成及对水稻铁吸收转运的影响

本研究利用水培模拟实验探讨了柠檬酸对纳米氧化铁(NPs,γFe_2O_3)诱导水稻根表铁膜的影响,同时研究了其对铁(Fe)在植株体内吸收转运的影响。结果表明,低浓度柠檬酸包被和未包被处理NPs能够显著增加水稻根生物量,但对水稻地上部生物量影响不显著。NPs能够诱导根表铁膜形成,然而铁膜量随着柠檬酸浓度增加而下降,可能是由于柠檬酸降低NPs的Fe2+释放量造成的;但是2.10 mg·L~(-1)柠檬酸包被NPs能显著提高根表铁膜量。根表铁膜主要以无定型为主(除柠檬酸包被处理外),晶格态仅占铁膜总量的24.88%~48.12%;其中,由于根表铁膜的晶格构造与NPs类似,可能晶格态铁膜主要来源于NPs的直接吸附沉淀。柠檬酸的加入显著降低Fe在根表和根中累积,但是增加了Fe在地上部的累积;然而,柠檬酸包被NPs处理能够增加Fe在根表和植株地上部的累积,但降低Fe在根系中的累积。2.10 mg·L~(-1)柠檬酸(包被和未包被NPs处理)能够减弱Fe从根表向根内的转移,但是增强了Fe从根向地上部的转移。不同NPs处理条件下,Fe在水稻植株不同部位均存在富集现象,根表和地上部的富集系数显著高于根内。     

土壤施硒对水稻根表铁膜形成和汞吸收的影响

采用土—砂根际袋联合培养,研究控制条件下土壤施硒对水稻根表铁膜形成,水稻生长以及对硒、汞吸收的 影响.结果表明:土壤中施加低质量分数硒(1.0mg/kg)能促进根表铁膜形成,施加高质量分数硒(8.0mg/kg)反 而抑制了根表铁膜的形成.无论施汞与否,硒对水稻生长都没有显著影响,说明施硒对水稻的生长没有产生毒害作 用.硒能抑制水稻根表铁膜对汞的吸附,能显著降低水稻对汞的吸收和累积,随着硒处理浓度的增加,水稻根部、 茎、叶、稻壳和稻米中汞的含量均显著下降.     

水稻根系通气组织与根表铁膜关系的研究

采用土培试验研究了嘉花1号这种基因型水稻根系通气组织对其根表铁膜形成的影响。结果表明,这种基因型水稻在不同的水分条件下根系通气组织的大小和根表铁膜的形成情况均不同：淹水条件下根系形成的通气组织和根表铁膜均高于湿润条件。在不同的土壤条件下根系形成的通气组织和根表铁膜数也不同：加有机质的土壤水稻根系形成的通气组织多,铁膜数也多,加硫的土壤也呈此趋势,都高于对照。     

不同时期施铁对水稻根表铁胶膜中铁镉含量及根系含镉量的影响

采用镉污染土壤-河砂-营养液联合培养的方法,研究了不同时期施铁对水稻根表铁胶膜中铁、镉含量的影响。选择水稻的分蘖、拔节、孕穗和灌浆4个时期,进行分期和各生育时期都施加铁的处理,在每个处理时期,设4个亚铁(Fe2 )水平分别为0、30、50和70mg·L-1,研究根表施铁浓度与水稻根表铁胶膜数量和吸附镉量之间的关系。结果表明,生长过程中取样测定的水稻根表铁胶膜铁含量,除个别处理外,都表现为施加铁的根表铁胶膜铁含量高于未施加铁的根表铁胶膜铁含量,尤其是孕穗期,随着施铁量的增加根表铁胶膜铁含量增加。成熟时测定,灌浆期处理的水稻根表铁胶膜铁的含量变化比较大,分蘖期和拔节期变化比较小。各生育时期都处理的根表铁胶膜铁含量以施加Fe2 50mg·L-1最高。水稻根系的含镉量,生长期间测定的结果是前期处理高于后期处理,而收获时测定的结果是前期和后期处理的根系含镉量趋于一致。各生育期都处理的根系含镉量以施加Fe2 50mg·L-1最高,与根表铁胶膜中含铁量相符。     

不同生育期水稻根表铁膜的形成及其对水稻吸收和转运Cd的影响

采用盆栽试验,研究不同生育期水稻根表铁膜的形成及其对水稻吸收和转运Cd的影响.结果表明,水稻根表铁膜的形成受到不同品种和不同生育期影响.随着生育期的延长,两种水稻(YD6和NK57)根表铁膜形成量均呈下降趋势.与分蘖期相比,YD6和NK57根表铁膜量孕穗期分别减少82.9％和44.4％,成熟期分别减少85.2％和82.52％.两种水稻根系和茎叶Cd含量随着水稻生育期的延长而增加.YD6籽粒Cd含量显著高于NK57.Cd在水稻植株的富集系数和分配比率随着不同品种和生育期产生较大变化.YD6品种从根表铁膜和根系向籽粒转运Cd的能力显著大于NK57.水稻成熟期,根表铁膜量与茎叶和籽粒Cd含量呈极显著的负相关(P＜0.01),说明根表铁膜形成可抑制Cd向水稻地上部转运.研究结果暗示可通过不同生育期的管理调节水稻根表铁膜的形成,减少Cd向稻谷中转运,从而降低Cd对人体健康的危害.     

硫酸亚铁诱导根表铁膜形成对水稻吸收和转运铜锌的影响

通过水培条件下添加硫酸亚铁诱导水稻根表铁膜的形成,利用连二亚硫酸钠-柠檬酸钠-碳酸氢钠(DCB)溶液对根表铁膜进行提取后测定,采用扫描电镜-能谱仪(SEM-EDS)和X射线衍射仪(XRD)等手段对硫酸亚铁诱导产生的根表铁膜进行表征,并分析根表铁膜对水稻吸收铜锌的影响。结果表明,添加硫酸亚铁可以诱导根表铁膜在水稻根系表面产生,未处理的水稻根表Fe含量为731 mg·kg~(-1),80 mg·kg~(-1) Fe~(2+)处理下水稻根表Fe含量为53 562 mg·kg~(-1);SEM-EDS和XRD分析发现大量颗粒状含铁化合物附着于水稻根表。与未经硫酸亚铁处理相比,有根表铁膜水稻的铁膜中,其Cu含量最高增加73.16%,Zn含量最高增加112.10%;水稻根系Cu含量最高降低31.15%,Zn含量最高降低13.02%;水稻茎叶Cu含量最高降低19.50%,Zn含量最高降低25.56%。土壤添加硫酸亚铁可以显著降低水稻对Cu和Zn的吸收与积累。     

氮肥对双季稻根表铁膜形成及双季稻镉积累的影响

为探究淹水条件下氮肥比例对水稻根表铁膜形成量及对镉吸收转运的影响,开展大田试验,选取早稻株两优819（低镉品种）、陆两优996（高镉品种）和晚稻湘晚籼12号（低镉品种）、玉针香（高镉品种）为试验材料,以水稻全生育期施氮量为180 kg·hm^-2,设3个氮肥比例,基肥：蘖肥：穗肥：粒肥分别为4：4：2：0（T1）、8：0：2：0（T2）、6：0：2：2（T3）及不施氮处理（CK）。水稻分蘖期和乳熟期,整株采集水稻,测定植株各部位镉含量和根膜铁、镉含量;成熟期测定根、茎叶、糙米镉含量。结果表明,不同稻季低镉品种根膜铁含量为分蘖期>乳熟期,高镉品种根膜铁含量及镉吸附量为乳熟期>分蘖期。株两优819、陆两优996和玉针香乳熟期根膜镉含量以T1、T2处理时较CK有所降低,T3处理时最高,湘晚籼12号以不施氮情况下最高,T2处理下最低。高镉品种陆两优996不同时期根膜铁含量与根膜镉含量显著正相关（P<0.05）,高镉品种玉针香分蘖期根膜铁含量与根膜镉含量显著正相关（P<0.05）,乳熟期根膜铁含量与叶、穗镉含量显著负相关（P<0.05）。水稻根和茎、叶镉含量随生育期的延长而增加,施氮可降低早稻成熟期各部位镉含量,提高晚稻根和茎、叶镉含量。不同稻季糙米镉含量在氮处理下显著降低,施氮量一致情况下,改变氮肥比例对低镉品种株两优819和湘晚籼12号糙米镉含量无明显影响,高镉品种陆两优996和玉针香糙米镉含量以T3处理降低最明显,较CK分别降低52.72%和74.13%。由此可知,淹水条件下,可依据水稻品种,结合水稻镉积累关键生育期,制定合理的氮肥比例以降低糙米镉含量。     

铁膜和磷作用对水稻根尖细胞壁耐铝性的影响

试验以铝耐性有显著差异的2个水稻基因型(菲优多系1号与红良优166)为材料,采用水培法,研究铝毒胁迫下铁膜(IP)和3个水平的磷(0、15、30 mg·L~(-1))对水稻生长、根尖细胞壁多糖含量的影响。结果显示,与对照相比,50μmol·L~(-1)铝(Al)处理显著降低水稻根系和地上部干质量,增加根尖Al含量和细胞壁果胶、半纤维素1以及半纤维素2含量,且红良优166的变化幅度大于菲优多系1号。IP+Al处理下菲优多系1号与红良优166的根系干质量分别比Al处理增加27.7%和12.3%,根尖Al的含量分别降低15.6%和33.3%,果胶含量减少了22.6%和29.9%,半纤维素1和半纤维素2的含量也显著降低,而根表Fe含量增加434.5%和265.5%。表明根表铁膜形成降低了根尖细胞壁的果胶、半纤维素1和半纤维素2的含量,减轻铝毒对水稻生长的抑制。与IP+Al处理相比,加磷处理进一步降低根尖细胞壁的果胶、半纤维素1和半纤维素2的含量,当浓度达30 mg·L~(-1)时根伸长受抑程度明显减轻,菲优多系1号的根尖Al含量显著降低。说明磷作用于覆铁膜水稻时,磷诱导水稻根系果胶和半纤维素1、半纤维素2含量降低,进而减少了Al在根尖的积累,缓解铝毒带来的损伤。研究表明外源磷能够强化覆铁膜水稻对铝毒的缓解效应,为提高细胞壁的耐铝作用提供了依据。     

3种有机物料对土壤镉有效性及水稻镉吸收转运的影响

种植绿肥、秸秆还田和施用有机肥是稻田土壤有机质提升的主要途径,明确其对土壤镉（Cd）有效性及水稻吸收积累Cd的影响,对于我国南方Cd污染稻田的安全利用具有重要指导意义。采用田间小区试验,设置等量（2 250 kg·hm^-2,干质量）紫云英、油菜秆和有机肥施用处理,通过测定二乙烯三胺五乙酸提取态Cd （DTPA-Cd）、根表铁膜Cd含量和水稻各部位Cd含量,结合土壤理化指标和酶活性变化,对比分析3种有机物料对Cd在土壤-水稻系统迁移转运的影响并探讨其机理。结果表明： 3种有机物料提高了土壤溶解性有机碳（DOC）、有机质含量和水稻产量,增强了土壤过氧化氢酶和纤维素酶活性,在一定程度上增加了根表铁膜量及其Cd吸附量。与CK相比,紫云英、油菜秆和有机肥处理水稻根对Cd的吸收分别增加4.22%、16.99%和38.27%（P<0.05）,Cd由水稻根向稻谷的转运系数和叶向稻谷的转运系数均明显提高,水稻稻谷Cd含量分别显著增加32.67%、39.60%和54.46%（P<0.05）。在Cd污染土壤上施用有机物料虽能提升土壤肥力,但会促进水稻根系对Cd的吸收和向稻谷的转运。因此在南方Cd污染稻田应谨慎施用有机物料,防止由此导致的稻米Cd积累风险。     

湿地植物根表铁膜在污水磷去除中的作用

通过室内小型人工湿地装置,研究湿地植物根表铁膜在2种磷进水质量浓度条件下对磷去除效率的影响,并通过对铁膜上磷含量、植株根系和地上部吸磷等的研究,阐明根表铁膜在污水磷去除中的主要作用机制.结果表明:在小型人工湿地的整个运行过程中,根表富集铁膜的植物系统和无铁膜植物系统在低磷质量浓度进水时,磷平均去除效率分别为85%和55%;在高磷质量浓度进水时,前12 d内磷去除效率分别为76%和1.7%,富集铁膜的植物系统对磷的去除效率高于无铁膜植物系统;运行结束后,铁膜上磷含量比运行前铁膜上磷含量少,低磷、高磷质量浓度进水的铁膜上磷含量沿水流方向依次减少51%、55%和23%、27%;同时,运行结束后低磷和高磷质量浓度进水的植物根系和地上部磷累积量均比运行前高,沿水流方向根系磷累积量依次增加31%、16%和28%、25%,地上部磷累积量依次增加65%、65%和73%、73%.根表铁膜增加了植物根系磷累积量和植物地上部的磷累积量,这表明富集在湿地植物根表的铁膜在湿地植物对磷的吸收和污水磷的去除中起到了重要作用.     

不同铁肥及其施用方法对水稻籽粒镉吸收的影响

针对四川省稻田生态系统中镉(Cd)污染突出的问题,以轻度Cd超标稻田治理为目标,开展阻控稻米积累Cd的施肥技术研究。通过大田试验采用裂区设计,研究不同铁肥种类及施用方法对水稻籽粒Cd吸收的影响。结果表明,不同铁肥处理均增加了四个不同类型水稻品种的产量,其中硫酸亚铁追肥喷施显著增加了Y两优的产量(6.67%,P0.05),EDDHA-Fe底肥土施及追肥喷施显著增加了德粳1号的产量(13.33%～14.32%,P0.05)。不同铁肥施用方式中,EDDHA-Fe喷施处理对四个水稻品种的稻米Cd含量降低幅度最大(20.87%,P0.05)。不同时期喷施铁肥结果来看,以孕穗期、扬花期和灌浆期各喷施一次EDDHA-Fe处理的稻米Cd含量最低。四个水稻品种的秸秆Fe含量与稻米Cd含量呈直线性负相关。扬花期喷施铁肥稻米中Fe含量增加最多,稻米/秸秆Fe含量比值远高于稻米/秸秆Cd含量比值,这表明水稻中Fe由植株向稻米转移的速率远高于Cd。水稻稻米Fe含量与稻米Cd含量呈二元函数关系(P0.05),在较低含量时,水稻籽粒中Cd的含量随着Fe含量的上升而上升,当到达一定程度时,水稻籽粒中Cd的含量随着Fe含量的上升而下降。研究表明,水稻籽粒中的Cd受秸秆中Cd和铁肥施用方式和类型的影响,通过合理施用铁肥可以降低镉轻度污染土壤中稻米Cd含量。     

硅铁施用对水稻生长及磷吸收的影响

为探讨硅铁施用对水稻生长和磷吸收的影响,指导合理施肥、提高磷素利用率,利用水培试验研究了不同浓度铁（0、0.5、1、2 mmol·L^-1）预处理下施加不同浓度硅（0、1、4 mmol·L^-1）对水稻生长及磷吸收的影响。结果表明,低浓度的铁预处理对水稻SPAD、株高、根长和地上部干质量无显著影响,而高浓度的铁预处理下,这些指标则显著降低（P<0.05）。中低浓度铁处理下施硅在一定程度上增加了水稻株高、根长和地上部干质量,但未达到显著水平（P>0.05）。铁预处理显著增加了水稻根表铁膜的厚度及根表铁膜中的磷含量（P<0.05）,施硅则显著降低了0.5 mmol·L^-1和1 mmol·L^-1铁预处理的水稻根表铁膜的厚度（P<0.05）。铁预处理对水稻根部的磷含量无显著影响,但显著降低了地上部磷的含量（P<0.05）。施硅对水稻根和地上部的磷含量无显著影响。研究表明,施铁处理显著诱导了根表铁膜的出现,增加了铁膜中的磷含量并且显著降低了地上部的磷含量;施硅在一定程度上缓解了水稻生长中的铁毒害现象,并且能够改变根表铁膜厚度,减少根冠比,从而影响水稻磷的吸收转运。     

Zn对水稻吸收转运Cd的影响

通过探究锌(Zn)对水稻吸收、积累镉(Cd)的影响,为揭示水稻体内Zn、Cd互作机制提供理论依据。通过水培实验,研究Cd胁迫下施加Zn对水稻生物量、Cd含量、Cd积累量、根表铁膜成分、细胞壁组分及吸附解析动力学特征的影响。结果表明:与单Cd处理相比,Cd+Zn处理地上部生物量显著下降;根及地上部Cd含量、积累量显著提高;根表铁膜中Fe含量及Cd含量分别提高18.70%和29.99%;比较单Cd与Cd+Zn的细胞壁组分发现,Zn显著降低了水稻根细胞壁中的果胶及半纤维素1(HCl)成分,导致Cd+Zn处理细胞壁吸附能力下降而解吸能力增强。研究表明,Zn促进Cd在根表铁膜中Cd积累量,降低细胞壁的阻隔作用,进而促进水稻对Cd的吸收及转运。     

叶面喷施阻控剂对常淹水稻田水稻吸收转运镉的影响

为探明叶面喷施阻控剂对常淹水镉（Cd）污染稻田水稻吸收转运Cd的影响,采用田间试验,研究CK（无喷施）、ZK1（锰和锌）、ZK2（壳聚糖硒和二氧化硅溶胶）、ZK3（水溶性硅）、ZK4（螯合铁）和ZK5（二氧化硅溶胶）6个处理对水稻吸收转运Cd的影响。结果表明,常淹水条件下,与CK相比：ZK1、ZK2、ZK4处理下,水稻产量显著（P<0.05）提高,增幅在13.08%~44.19%;ZK1~ZK5处理均能显著（P<0.05）提高灌浆期时水稻叶片的相对叶绿素含量,增幅在13.18%~24.42%;ZK1~ZK4处理均能显著（P<0.05）降低糙米中Cd的富集系数,降幅在42.31%~57.69%;ZK1~ZK5处理均能显著（P<0.05）降低Cd从叶到糙米和茎到糙米的转运系数,降幅分别在26.63%~71.28%和26.93%~65.87%;ZK1、ZK2、ZK3处理均能显著（P<0.05）降低糙米中的Cd含量,降幅分别为55.88%、20.59%、17.65%。由此可知,常淹水条件下,叶面喷施含有锰和锌成分的阻控剂,或是含有壳聚糖硒和二氧化硅溶胶成分的阻控剂不但有利于提高水稻产量,还能有效降低糙米中的Cd含量。     

田间条件下不同钝化剂对水稻镉吸收累积的影响及其时效性

为明确田间条件下不同钝化材料及其复配组合处理对水稻Cd吸收累积的影响及其时效性差异,采用大田试验,研究了桑树枝杆生物炭、贝壳粉、膨润土、蚕沙4种钝化材料及其3个复配组合处理对土壤pH、土壤有效态Cd含量和水稻植株各部位Cd含量的影响,并分析了不同钝化剂的作用时效性。结果表明：钝化剂处理提升了土壤pH,其中贝壳粉(O)处理升幅最大;土壤有效态Cd含量显著(P<0.05)降低,4种材料中贝壳粉效果最好,不同钝化剂处理中桑树枝杆生物炭配合贝壳粉和蚕沙组合(MOS)处理降幅最大,3季分别降低了38.25%、34.24%和14.60%;水稻根、秸秆、谷壳、糙米中的Cd含量明显降低,其中,MOS处理糙米Cd含量显著低于其他处理,3季分别降低了49.04%、54.31%和25.22%,但仍未达到国家食品安全Cd含量在0.2 mg·kg^-1以下的标准要求;水稻根、秸秆、谷壳、糙米的Cd富集系数明显降低;Cd由根到秸秆的转运系数(TF_秸秆/根)和由谷壳到糙米的转运系数(TF_{糙米/谷壳})明显降低,其中MOS处理降低效果最佳;随着钝化剂...