VIP+n技术对重金属污染土壤和稻谷降镉效果研究

早稻以中早39和株两优819为供试品种,晚稻以H优518和金优59为供试品种,在浏阳市北盛镇以镉为主的重金属污染土壤大田里,研究了VIP+n修复技术对土壤和大米的降镉效果。结果表明:VIP+n修复技术对土壤的降镉作用不明显,对稻谷的降镉作用效果显著,是否使用低镉水稻品种无显著差异。在早稻谷降镉表现中,T4、T5、T6、T8、T10处理的降镉效果达极显著水平;在晚稻谷降镉表现中,T6、T8处理降镉效果达到极显著水平。结论:在早稻生产中,施用生石灰可极显著降低稻谷总镉含量;在晚稻生产中,"IP"和"VIP+土壤调理剂"处理,可极显著降低稻谷总镉含量。     

水稻不同生育期施用生石灰对稻米镉含量的影响

为了深入探究镉污染稻田土壤施用生石灰降低稻米镉含量的过程机理,采用盆栽试验,分别在水稻插秧前、分蘖期、孕穗期、灌浆期进行生石灰施加处理,水稻成熟后采集植株样品和土壤样品进行相关指标测定。试验结果显示,在水稻不同生育期施加生石灰均可显著提高土壤pH值,降低土壤有效态镉及根系镉含量,同时显著降低糙米镉含量(P0.05)。分蘖期施加生石灰对糙米镉含量的降低程度最大,其含量比空白对照下降55.2%,显著低于其他处理。在分蘖期施加生石灰后发现,水稻茎秆中的钙含量最高,显著高于其他处理(P0.05),而其茎秆中的镉含量反而最低,显著低于其他处理(P0.05)。多变量主成分分析显示,茎秆钙含量与镉含量显著负相关(P0.05)。综上认为,在水稻分蘖期施用生石灰不仅可以降低土壤有效态镉含量,减少根系对镉的吸收积累,还可以提高水稻茎秆中的钙含量,进而抑制镉由根系向茎秆的转移,表明这两个过程的叠加效应可能是水稻分蘖期施用生石灰降低糙米镉含量的关键因素。     

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。     

生石灰和钙镁磷肥对晚稻生长及稻米镉含量的影响

为研究不同培肥措施对镉污染稻田的修复效果,采用小区试验的方法,研究了生石灰和钙镁磷肥及与化肥、有机肥配施对土壤镉有效性、水稻生长和稻米镉含量的影响。结果表明:施用生石灰、钙镁磷肥可以显著提高土壤pH值,其增幅为10.5%～16.1%,其中耦合石灰、钙镁磷肥和化肥(NPKML)处理增幅最大,达到16.1%,施用生石灰次之、钙镁磷肥增幅最小。有机肥与生石灰、有机肥与化肥和生石灰配施可使土壤有效镉含量降低7.9%～23.5%、使糙米的镉含量降低35.1%～47.5%,其中NPKML对两者的降低效果最佳。施用生石灰、钙镁磷肥等对水稻生长和稻谷品质没有显著影响。研究表明,有机肥、化肥、钙镁磷肥和石灰合理配施,对镉污染稻田修复具有较好的效果。     

生物炭对水稻镉吸收的影响

为明确施用生物炭对水稻镉吸收的影响,研究了不同生物炭施用量(1.5%、3.0%、6.0%)对土壤pH、土壤有效态镉含量、水稻产量、水稻籽粒中镉含量的影响。结果表明:施用生物炭能够显著提高土壤pH,比对照组分别增加0.05,0.11,0.16。施用生物炭能够降低土壤中有效态镉的含量,比对照组分别降低2.4%、3.8%、7.1%。施用生物炭能够增加水稻产量,施用生物炭的3个处理水稻产量均高于对照处理,但差异不显著。施用生物炭能够抑制镉向水稻植株中迁移,显著降低水稻籽粒中镉的含量,比对照组分别降低20.2%、21.5%、25.8%。在镉污染土壤中施用生物炭可显著降低镉的有效性,降低了水稻镉污染的风险,对保障粮食安全具有重要意义。     

施用生石灰对镉污染酸性土壤中水稻镉积累的影响

通过两年的田间小区试验,研究了生石灰基施和追施两种方式,以及375、750和1 125 kg/hm~2的施用量对镉污染酸性土壤中水稻生长和糙米镉含量的影响。结果表明:施用生石灰可使稻谷产量提高20~760 kg/hm~2;显著提高土壤pH值,最大提高幅度达到0.3个单位;并能有效降低糙米中镉的含量,且追施方式的降镉效果优于基施方式,其中追施1 125 kg/hm~2生石灰处理在两年试验中可使糙米镉含量均降低至国家食品卫生标准限值(0.2 mg/kg)以内。因此,在水稻孕穗末期追施1125 kg/hm~2可推荐为镉污染酸性稻田改良措施。     

叶面施用有机硒、有机硅对水稻累积镉、砷的影响

为研究叶面施用有机硒、有机硅处理对不同种水稻品种富集重金属(砷、镉)的影响,选用10个晚稻品种及有机硒(A)、有机硅(B) 2种试剂进行田间试验,测定和分析各处理间水稻各部位砷、镉含量差异。结果表明：水稻各个部位对重金属砷、镉的累积存在明显的差异。镉在水稻中的富集规律为茎>叶>稻米;砷在水稻中的富集规律为叶>茎>稻米。喷施有机硒(A)、有机硅(B)后,水稻稻米砷含量相较于CK处理分别下降了17.0%、29.9%;稻米镉含量分别下降了44.8%、44.2%,均显著低于对照处理。同时,喷施有机硒(A)后水稻叶镉含量相较于CK处理下降了17.3%,喷施有机硅(B)后水稻叶砷含量相较于CK处理下降了17.9%,二者均显著低于CK处理。相较于CK处理,试验所用试剂未对水稻茎砷、镉含量产生显著影响。喷施有机硒(A)、有机硅(B)后,根际土壤pH值及砷、镉含量相较于CK处理差异不显著。研究表明,施用有机硒(A)、有机硅(B)均可以抑制砷、镉重金属在水稻稻米中的富集,且有机硒(A)可以抑制重金属镉在水稻叶的富集,有机硅(B)可以抑制重金属砷在水稻叶的富集。     

成都市岷江流域水稻重金属含量与土壤性质的关系研究

为了解水稻重金属含量与土壤理化性质及土壤重金属含量的关联规律,对成都市岷江流域种植水稻及其对应土壤进行采样测定分析。结果表明:稻谷重金属富集指数CdCuHgAsPbCr,表明水稻是Cd富集作物;稻谷中Cd含量与土壤p H、有机质、全氮、砂粒、粘粒及土壤Cd含量有显著或极显著相关性。其中土壤p H与粘粒含量为主要影响因子,并且土壤p H对稻谷的Cd富集指数具有明显影响;稻谷中Pb含量与土壤砂粒及粘粒含量呈显著或极显著相关性,且粘粒的影响强于砂粒;稻谷中Cu、As含量与有机质与全氮含量呈极显著负相关性;稻谷中Cr、Hg含量与土壤理化指标相关均不显著,但稻谷中Hg含量与土壤Hg含量呈极显著正相关性;土壤有机质与稻谷中多种重金属含量都呈显著负相关关系。因而,生产上可以采用调节土壤理化性质(施用调理剂、有机肥等)、选择低富集镉的水稻品种、控制土壤污染源等措施来防控水稻重金属污染。     

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%。     

生石灰对水稻重金属累积的影响

以生石灰为材料,调节稻田土壤p H值,研究其对土壤中多种重金属元素有效态含量及稻米中重金属积累的影响。结果表明,与未撒石灰的对照大田相比,施用石灰后,土壤p H值上升0.22个单位,土壤汞、砷、镉、铬、铅的有效态含量降低,水稻籽粒中汞、砷、镉、铬、铅含量亦降低,且对水稻产量无不利影响。表明施用生石灰可有效降低水稻籽粒重金属积累,更好保障农产品安全。     

镉低积累品种与调理剂降低黑色岩系农田水稻镉吸收的效果

选择镉中度污染的黑色岩系农田土壤,布置了2个水稻品种与4种调理剂处理组合的盆栽试验,研究了各处理对水稻器官中镉含量的影响。结果表明:镉低积累品种秀水519各器官的镉含量明显低于杂交水稻浙优18的;4种调理剂处理均可提高土壤pH值,促进土壤水溶性镉和交换态镉向碳酸盐结合态镉和残余态镉的转变,从而显著降低土壤有效镉的含量;施用石灰石粉和生物质炭对降低水稻根和茎镉含量的效果较佳,施用石灰石粉+硅肥和石灰石粉对降低叶、稻壳和糙米中镉含量的效果较佳。     

镉低积累品种与调理剂降低黑色岩系农田水稻镉吸收的效果

选择镉中度污染的黑色岩系农田土壤,布置了2个水稻品种与4种调理剂处理组合的盆栽试验,研究了各处理对水稻器官中镉含量的影响。结果表明:镉低积累品种秀水519各器官的镉含量明显低于杂交水稻浙优18的;4种调理剂处理均可提高土壤pH值,促进土壤水溶性镉和交换态镉向碳酸盐结合态镉和残余态镉的转变,从而显著降低土壤有效镉的含量;施用石灰石粉和生物质炭对降低水稻根和茎镉含量的效果较佳,施用石灰石粉+硅肥和石灰石粉对降低叶、稻壳和糙米中镉含量的效果较佳。     

不同调理剂对富硒高镉农田水稻降镉增硒效果研究

为探讨不同修复措施对硒镉高背景区水稻的降镉增硒效果，在田间试验条件下，设置不同土壤调理剂处理进行效果对比，分析其对水稻产量、不同部位镉硒吸收转运、土壤pH、有效态镉含量及镉的化学形态等的影响。结果表明：除单施钙镁磷肥外，其余处理产量均较对照显著增加，增产范围在11.95%~25.98%。不同调理剂均较对照降低籽粒中镉含量以及提升硒含量，各处理下籽粒硒含量均达到《富硒稻谷》标准，除石灰处理外其余各调理剂处理籽粒镉含量均在食品安全国家标准（0.2 mg·kg^-1）以下，其中生物有机肥对水稻籽粒降镉增硒效果最好。相较对照，施用不同调理剂土壤pH值增加0.10~0.61个单位，从而降低了土壤有效态镉的含量，使土壤镉向残渣态转化。其中森美思处理下土壤镉的弱酸提取态降幅最大，达到17.59%；生物有机肥处理下土壤镉的可还原态降幅最大，为40.13%。钙镁磷肥＋硫酸钾、森美思和生物有机肥处理下投入产出比显著高于其余处理，分别为3.39、3.31和3.18。综合来看，在硒镉高背景土壤中安全生产富硒水稻时，施用生物有机肥可以有效降低土壤镉有效性，抑制水稻中镉的迁移转运并促进籽粒对硒的富集，且具有较高的经济效益和可操作性。     

农艺调控措施对水稻镉积累的影响及其机理研究

利用盆栽试验研究了低镉积累品种种植(V)、全生育期淹水灌溉(I)和施用生石灰调节土壤pH值(P)3种农艺调控措施及其组合对河沙泥田中镉植物有效性的影响及其机理。结果表明:不同农艺措施使土壤的pH值提高0.05~0.9个单位,土壤NH₄OAc提取态镉含量降低5.1%~38.4%,水稻地上部镉含量显著降低。这3种措施组合(VIP)降低水稻吸收与累积镉的效果最佳,IP、PV次之;与对照相比,VIP处理糙米镉含量降低了61.5%,稻壳镉含量降低了70.9%。采取农艺调控措施处理不但可以有效降低水稻地上部分镉含量,而且能提高水稻产量,以VIP处理效果最佳,是对照的2.6倍。因子分析结果显示,低镉积累水稻品种种植和土壤pH值提高可有效降低糙米镉的积累,全生育期淹水与土壤pH值提高之间存在显著交互作用。可见,种植低镉积累品种结合土壤pH值调节和淹水灌溉对镉污染稻田的修复治理具有重要意义。     

不同类型土壤下水稻镉的富集特征及与土壤镉含量的关系

选取20个水稻品种在轻度镉污染农田上进行小区试验,统计分析水稻镉富集特征及比较不同类型水稻土下水稻镉吸收与土壤镉含量的关系。结果表明:(1)提高土壤pH值可以降低土壤有效镉含量,而土壤总镉含量是影响土壤有效镉含量的关键因素。(2)不同类型水稻土上稻米的镉富集能力不同。灰棕潮田上镉富集率较低的品种为川作6优177、粳稻、金优284,冲积黄泥田上为金优284、B优840、粳稻,紫潮田上为Ⅱ优498、富优21、粳稻。不同类型水稻土上水稻对镉的吸收能力差异较大,因而生产上要因地制宜选择水稻品种防控稻米的镉污染,粳稻在3种类型的水稻土上均有较低的镉富集率,适用性较强。(3)在镉污染水稻土上,通过土壤全镉含量与有效镉含量均可以有效预测稻米镉含量,其中土壤全镉的预测效果较好。     

钾硅肥施用对水稻吸收铅、镉的影响

为探讨钾硅肥施用对水稻铅、镉吸收及土壤中铅、镉生物有效性的影响,将施肥和重金属钝化修复良好结合在一起提供依据,采用盆栽试验,研究了钾硅肥施用对水稻生物量、钾素积累量、铅/镉含量和土壤中有效态铅/镉含量及其变化的影响。结果表明,钾硅肥施用可以显著提高水稻植株各部位生物量和钾素累积量,与不施钾处理相比,水稻生物量和钾素积累量分别增加了40.4%~47.0%和170.0%~252.0%;钾硅肥的施用显著降低了水稻茎、叶和籽粒中铅和镉的含量,与施用硫酸钾处理相比,水稻茎、叶、籽粒中铅和镉的含量分别降低了23.6%、35.6%、28.7%和15.6%、29.7%、26.8%,且随着钾硅肥用量的增加,水稻地上各部位铅和镉的含量显著降低,但水稻根部重金属含量并无显著差异。土壤中有效态铅、镉经过一季水稻种植后均有不同程度降低,钾硅肥处理和硫酸钾处理土壤有效铅、镉含量并无明显差异。钾硅肥的施用既满足了水稻对钾素的需求,又降低了水稻地上各部位对土壤重金属的吸收。     

不同外源镉对水稻生长和富集镉的影响研究

为了探究不同来源镉对水稻富集镉的影响,通过盆栽种植水稻实验,以外源添加镉方式分别模拟土壤镉污染源、灌溉水镉污染源和大气降水镉污染源,对水稻的生长及其镉的含量和分布特征进行分析。结果表明:与对照相比,三种不同污染源中镉的含量对水稻株高以及稻谷的重量无显著影响(P0.05)。水稻植株各部位的镉含量随着污染源中镉浓度的升高而显著增加(P0.05),其中土壤污染和灌溉水污染处理下水稻植株中镉含量分布为根茎叶谷壳糙米,叶面污染为叶根茎谷壳糙米。无论是在同一污染源不同镉浓度还是不同单一污染源下,糙米中镉的含量与叶面中镉的含量呈显著线性关系(P0.05)。三种污染源对糙米富集镉的贡献顺序为叶面污染源灌溉水污染源土壤污染源。     

孕穗期淹水处理对不同水稻品种镉富集转运特性的影响

以农香42、玖两优黄华占、耘两优玖48、桃优香占为供试水稻品种,在关键的孕穗期探究淹水处理和常规水分管理模式对镉污染耕地中水稻各部位镉富集和转运特性的影响.结果表明:淹水处理可有效阻碍水稻植株对镉吸收,降低根茎叶中的镉含量,与常规水分管理相比,淹水处理根中镉含量降低了28.57％,茎秆镉含量降低了56.25％;淹水处理还可降低水稻植株对镉的富集和转移能力,主要表现为茎秆的镉富集系数显著降低,降幅可达62.10％.另外,研究还发现,耘两优玖48、桃优香占这2个品种对镉的吸收转运能力弱于农香42、玖两优黄华占这2个品种,可在今后加以利用.     

施用复合肥和腐植酸液肥对苋菜重金属富集与转运的影响

【目的】探讨施用复合肥、腐植酸液肥对苋菜重金属富集和转运的影响,以期为蔬菜重金属污染治理提供更多数据支持。【方法】以"红圆叶"苋菜为供试品种,以清水组为对照组,分别用复合肥、腐植酸液肥1号和2号于播种前处理土壤0,1和2次,播种后第7,14和21天分别再施用1次,检测种植前后土壤以及苋菜可食部和根部的铅、镉、汞、砷含量,分别对土壤和苋菜的重金属污染情况进行评价,采用富集系数(BCFs)和转运系数(TFs)评价苋菜富集土壤重金属和重金属由根部向可食部转运的能力。【结果】试验前部分处理土壤铅、砷含量和所有处理土壤镉含量超过国家蔬菜土壤限量标准,试验后各处理土壤镉含量仍超过国家蔬菜土壤限量标准。苋菜整体铅含量仅少数处理符合国家叶菜类限量标准;苋菜可食部和根部镉、无机砷含量均符合国家叶菜类限量标准;在检出限范围内,苋菜中未检出汞。复合肥组、腐植酸液肥1号组、腐植酸液肥2号组苋菜铅BCFs均值分别为0.025±0.016,0.013±0.011,0.006±0.003,苋菜铅TFs均值分别为6.18±1.87,2.22±1.75,0.95±0.40,三者之间均差异显著(P<0.05)。【结论】试验菜地镉元素虽超过土壤限量标准,但未导致苋菜镉含量超过叶菜类限量标准,可能与该苋菜品种类型有关。施用复合肥提高了苋菜富集铅的能力,且铅主要存留于苋菜可食部;施用腐植酸液肥可降低苋菜对铅的富集作用,将部分铅有效地阻滞于根部。     

成都平原农田镉污染情况及油菜镉吸收特征

为了解成都平原农田镉污染现状及油菜对农田土壤镉的吸收特征,在成都平原镉污染农田选取45个样点,通过田间实地取样的方法,研究了32个品种油菜的镉吸收特征及其生长农田土壤镉污染特征。结果表明:45个取样点中有19个样点土壤镉含量超过土壤环境质量标准农业用地二级污染标准,除广汉外,其余各市区农田土壤都存在镉污染威胁,尤以什邡为重;土壤有效镉含量随全镉含量增加而递增,两者呈极显著线性正相关;土壤镉污染生物有效性系数随土壤pH值升高而降低,两者呈极显著线性负相关。试验所用油菜对土壤镉均有一定吸收累积作用,且不同品种差异显著;同一品种油菜镉富集能力主要受土壤镉含量的影响;绿星油99(德阳)、821(绵竹)、德油5号(彭州)和德油4号(什邡)分别为各市区筛选出的具有较强镉富集能力的适栽品种,也是试验中发现的最适合各市区作为农田镉污染修复植物的油菜品种。油菜籽粒镉富集能力主要受茎秆镉含量的影响,且在镉存赋能力的品种差异上均表现为茎秆大于籽粒。