不同品种玉米镉的积累特性

以8个玉米品种为材料，在2个地区开展田间试验，研究在不同土壤镉浓度下成熟期玉米各器官(根、茎、叶及籽粒)吸收镉(Cd)的特性，比较各器官的Cd含量差异，并对各器官的Cd含量进行相关性分析。在浏阳基地，不同品种玉米的根、茎、叶和籽粒Cd的富集系数分别为0.85～1.09、0.44～0.86、0.64～1.36和0.04～0.25；茎、叶、籽粒Cd的转运系数分别为0.42～0.91、0.59～1.44和0.05～0.27；相关性分析结果表明，茎秆与叶片的Cd含量呈极显著正相关。在湖南农业大学耘园基地，不同品种玉米的根、茎、叶、籽粒的富集系数分别为3.00～4.12、1.93～3.20、2.18～3.96和0.16～0.94；茎、叶和籽粒Cd的转运系数分别为0.63～0.86、0.61～1.30和0.04～0.24；相关性分析结果表明，茎与叶、籽粒的Cd含量呈极显著正相关。各器官Cd积累情况分为2种，一种为叶、根、茎、籽粒的Cd含量依次降低，另一种是根、叶、茎、籽粒的Cd含量依次降低。在浏阳基地种植的湘农玉22号籽粒的Cd含量超过食品安全的国家标准，而在耘园基地种植的湘农玉22号籽粒的Cd含...     

不同玉米品种Cd、Pb积累特性及先玉335与大丰30对比研究

通过田间试验,研究22个玉米品种在镉(Cd)、铅(Pb)复合污染土壤条件下,植株各部位对Cd、Pb的富集和转运特性,并探讨土壤镉铅全量和离子交换态含量与玉米植株不同部位镉铅含量的相关性。结果表明：玉米植株Cd含量分布规律为根>茎叶>籽粒、茎叶>根>籽粒2种情况,而Pb含量分布规律为根>茎叶>籽粒,Zn含量分布规律为茎叶>根>籽粒,玉米植株各部位镉铅富集和转运系数的大小与各部位积累量高低基本保持一致,籽粒Cd和Pb积累量的差异主要取决于土壤中Cd和Pb的生物活性,以及茎叶部富集和向上转运的程度,地上部Zn含量较高主要取决于植物生长的元素需求。土壤中镉铅全量和离子交换态含量与玉米植株、地上部以及各部位镉铅含量总体呈显著正相关(P<0.05)或极显著正相关(P<0.01),且土壤中镉铅全量和离子交换态含量与茎叶部的相关性明显高于根部,同时茎叶与籽粒的相关性明显高于根与籽粒,表明玉米籽粒镉铅的积累与茎叶部的富集和转运密切相关,且地上部镉铅含量的差异是由镉铅在植株内的转运和分配不同引起的,而非吸收差异所致。通过22个玉米品种植株Cd和P...     

不同基因型玉米品种对Pb的富集特征

为了研究不同基因型玉米品种对Pb的富集特征,选用2个Pb低富集玉米品种(曲辰11号、曲辰3号)和2个Pb高富集玉米品种(靖丰8号、旭玉1446),开展Pb胁迫(2000mg·kg^-1)下的大田试验,研究了玉米植株生物量的变化、各部位Pb含量、Pb总吸收量、富集与转运规律、土壤pH值及有效态Pb含量。结果表明:(1)与对照相比,Pb胁迫导致4个玉米品种根、茎、叶和籽粒生物量不同程度的下降,总生物量下降9.65%~20.46%,但低富集玉米品种生物量的下降程度小于高富集玉米品种;(2)玉米各部位的Pb含量分配规律为根> 叶> 茎> 籽粒,分别为95.39~121.02、25.56~43.21、14.06~25.41、2.52~5.38mg·kg^-1;低富集玉米品种根的Pb含量高于高富集玉米品种,而茎、叶和籽粒的Pb含量低于高富集玉米品种;玉米植株对Pb的总吸收量为4.46~7.94mg·株^-1,低富集玉米品种植株的Pb总吸收量显著低于高富集玉米品种;(3)不同基因型玉米品种对Pb的富集系数和转运系数均小于1,表现为低富集玉米品种低于高富集玉米品种;(4)不同基因型玉米品种土壤pH值为6.60~6.82,且低富集玉米品种显著高于高富集玉米品种,土壤有效态Pb含量范围为969.86~1116.15mg·kg^-1。     

不同玉米(Zea mays)品种对镉锌积累与转运的差异研究

选取20个玉米(Zea mays)品种作试验材料,通过田间试验研究了镉-锌(Cd-Zn)复合胁迫下玉米的生长发育及其积累和转运Cd、Zn的差异,以期筛选出Cd、Zn低积累的玉米品种。结果表明,Cd-Zn复合胁迫下,玉米的株高、叶面积、生物量、产量以及玉米根、茎叶和籽粒中Cd、Zn含量在品种间均表现出显著差异。有2个品种籽粒的Cd含量超过国家食品卫生标准(≤0.2 mg·kg-1),13个品种茎叶的Cd含量超过国家饲料卫生标准(≤0.5 mg·kg-1),所有品种籽粒和茎叶的Zn含量均符合国家食品卫生标准(≤50mg·kg-1);有7个品种的Cd富集系数1,13个品种茎叶转运系数1,所有品种籽粒转运系数均1;20个玉米品种Zn的富集系数均1,有18个品种茎叶转运系数1,6个品种籽粒转运系数1。根据玉米生物量、产量、籽粒Cd和Zn含量、富集系数、转运系数等指标进行评价,认为红单6号、红育1号、云优78、平单2号、屏单2号5个品种可作为Cd低积累玉米品种,雅玉98可作为Zn低积累玉米品种,可分别在个旧地区Cd、Zn中、轻度污染土壤上推广种植。     

长株潭地区低镉积累玉米品种的筛选

以18个玉米品种为材料,通过田间试验,研究不同品种对土壤中镉(Cd)元素累积和富集的差异,以期筛选出适宜长株潭地区种植的低积累Cd玉米品种。结果表明：18个玉米品种茎叶Cd含量存在显著差异,其中15个玉米品种茎叶的Cd含量超过了《饲料卫生标准》(GB13078—2017)要求,超标率为83.33%;籽粒Cd含量存在极显著差异,其中有5个玉米品种(先达901、庆农13、祥玉88、祥玉10号、新中玉801)的籽粒Cd含量超过了《食品安全国家标准食品中污染物限量》要求,不能食用,占供试品种的27.78%;18个玉米品种茎叶Cd的富集系数为0.28～2.72,籽粒Cd的富集系数为0.03～0.30,籽粒Cd的转运系数为0.03～0.28,均小于1,说明玉米对土壤Cd有一定的吸附能力,但茎叶向籽粒转运Cd的能力较弱,导致玉米籽粒对Cd的富集能力较低。根据玉米产量、田间倒伏以及籽粒Cd积累情况,初步筛选出3个适宜长株潭地区种植的低积累Cd玉米品种豫丰玉88、福科07、大天1号。     

不同玉米品种对土壤重金属镉吸收富集特性研究

在大田作物常规管理情况下,研究30个不同玉米品种对土壤重金属镉的吸收富集特性。结果表明,在土壤镉含量为1.16 mg·kg-1的背景条件下种植玉米,玉米籽粒中镉含量在0.004～0.045mg·kg-1之间,且玉米籽粒镉富集能力表现不同。明玉268、状元985等对镉富集能力较强,富集系数为0.04;而丹玉311、沈农T100、联达169、东单6531、辽单575和沈试991富集能力较弱,富集系数均小于0.01。丹玉311、沈农T100、联达169、东单6531和辽单575对镉的积累量小,富集能力弱,可以在中、轻度镉污染土壤上推广种植。     

不同玉米品种对土壤镉富集和转运的差异性

为进一步验证前期筛选出的6个镉(Cadmium, Cd)高、低积累玉米品种对土壤Cd富集和转运的差异性,通过田间试验,研究了6个不同玉米(Zea mays)品种对重金属Cd富集系数(Bio-concentration coefficient, BCF)和转运系数(Transfer coefficient, TF)的差异。结果表明:6个玉米品种在抽丝期和成熟期的根部及地上部生物量、根部、茎叶及籽粒Cd含量、富集系数、积累量和总富集量均存在显著的种间差异(P0.05)。华彩糯3号和广红糯8号的成熟期茎叶Cd含量分别为16.38 mg·kg~(-1)和13.64 mg·kg~(-1),茎叶Cd富集系数分别为7.45和6.20,Cd转运系数分别为1.88和3.02;籽粒Cd含量分别为0.65 mg·kg~(-1)和0.63 mg·kg~(-1),超过了食品安全国家标准(GB 2762—2017)和饲料卫生标准(GB 13078—2017)限值。粤彩糯2号、华玉8号和广紫糯6号茎叶富集系数分别为2.07、1.39和1.85,籽粒Cd含量分别为0.19、0.17 mg·kg~(-1)和0.15 mg·kg~(-1),高于GB 2762—2017但低于GB 13078—2017限值。仲糯1号茎叶和籽粒富集系数分别为1.85和0.032,玉米籽粒Cd含量为0.07 mg·kg~(-1),符合GB 2762—2017。华彩糯3号和广红糯8号可作为Cd高富集玉米品种,不可用作粮食或饲料;仲糯1号可作为Cd低累积玉米品种,可用作粮食或饲料。     

广西某铅锌矿区土壤镉、铅、砷形态分布对水稻重金属的影响

【目的】探讨铅锌矿区周边土壤镉、铅和砷形态分布对水稻重金属影响,为当地土壤重金属修复治理提供参考。【方法】采集广西某铅锌矿区周边农田土壤和水稻根、茎、叶、籽粒等样品,分析土壤镉、铅和砷的全量和形态分布水稻重金属含量,通过单因素污染指数方法评价土壤重金属污染状况,通过富集系数评价水稻根、茎、叶、糙米对土壤重金属富集能力。【结果】水稻田土壤镉、铅和砷污染严重,土壤镉含量变化为0.42~2.68 mg/kg,平均值为1.52 mg/kg;铅含量变化为118~1180 mg/kg,平均值为472.59 mg/kg;砷含量为11.6~351.0 mg/kg,平均值为109.81 mg/kg。其中土壤镉主要以交换态和碳酸盐结合态为主;土壤铅以铁锰氧化结合态和有机物结合态为主;土壤砷以残余晶格态为主。土壤重金属的主要富集水稻根部位,其中水稻根富集土壤镉系数均大于1、富集铅系数介于0.38~3.53、富集砷系数均小于1,糙米镉和铅含量超标,砷未超标。【结论】铅锌矿区的周边土壤镉、铅、砷含量严重超标;水稻田土壤镉对农作物有一定风险;铅对农作物铅超标存在潜在危害;土壤砷主要残余晶格态为主;水稻籽粒镉全部超标、铅部分超标、砷不超标。     

不同燕麦品种籽粒镉富集特征及安全风险评价

为揭示影响燕麦籽粒镉（Cd）含量的关键因素，以18个燕麦品种为研究对象，分别于2020年和2021年开展连续2期大田试验，研究燕麦不同器官间Cd富集转运对籽粒Cd含量的影响，并通过聚类分析、THQ值进行低Cd积累品种筛选和安全风险评价；通过相关性分析和主成分分析评估影响籽粒Cd含量的关键器官和关键过程。结果表明：坝燕7号、201229-1-1、200919-7-1、坝莜14号、坝燕6号、白燕9号等13个品种为籽粒Cd低积累型品种，坝燕4号、燕科2号、蒙燕2号、白燕17号为籽粒Cd高积累型品种，分别占供试品种的72.22%和22.22%；燕麦籽粒Cd含量与茎中Cd富集系数及Cd从根到籽粒、茎到籽粒、叶到籽粒的转运系数呈极显著正相关；在主成分分析中，茎中Cd的富集系数及Cd从根到籽粒、茎到籽粒、叶到籽粒的转运系数对区分高、低Cd积累燕麦品种贡献较大。因此，茎是影响燕麦籽粒Cd含量差异的关键器官，Cd从根到籽粒、茎到籽粒、叶到籽粒的转运过程是造成燕麦籽粒Cd含量差异的关键转运过程。     

不同玉米品种镉积累及运移差异性研究

为筛选出低积累镉(Cd)的玉米品种,选取25个玉米品种,在Cd污染耕地上进行田间试验,研究Cd在不同玉米品种植株内的积累、转运和富集差异性。结果表明,21个玉米品种籽粒Cd含量符合GB 2715—2005《粮食卫生标准》(≤0.1 mg/kg),但只有济单7号、农华101、郑单136、郑韩358、郑单958、蠡玉37、蠡玉13、先玉335八个品种符合NY 861—2004《粮食及制品中铅、铬、镉、汞、硒、砷、铜、锌等8种元素限量》(≤0.05 mg/kg)。玉米不同器官Cd含量由高到低依次为根、茎叶、籽粒。玉米对重金属的运移及积累研究结果进一步证实,籽粒Cd积累的品种差异主要在于Cd从茎叶向籽粒中转移的能力。8个Cd低积累特性品种从根系向籽粒的Cd转运系数平均为0.002 9,籽粒对土壤中Cd的富集系数平均为0.007 1。其中,济单7号和农华101具有成为Cd低积累特性品种的潜力。     

不同水分管理模式对水稻生长及重金属迁移特性的影响

通过水泥池小区试验,研究了淹水(CF)和干湿交替(IF)两种水分管理模式对常规稻(C)与杂交稻(H)生长及重金属Pb、Cr、Cd富集的影响。结果表明,干湿交替(IF)处理能显著提高水稻的生物量及产量,增强了Pb、Cr、Cd在土壤-水稻系统中的迁移能力,并显著促进水稻根系对Cd的富集,提高米粒中Cr的含量。研究结果还表明,水分管理对Cr在水稻体内的迁移特性的影响明显不同于Pb和Cd。Pb、Cd在水稻体内含量呈现根茎叶米粒,而Cr则为米粒/茎叶根,且不同水分管理模式对常规稻(C)米粒富集Cr的影响较杂交稻(H)大。可见,干湿交替模式虽能促进水稻生长和增产,同时却显著提高了Cd和Cr的生物有效性。因此,在采取相应水分管理模式降低重金属生物有效性时应充分考虑水稻对不同重金属类型的响应差异,才能更有效地控制当前农田环境的重金属污染。     

不同类型水稻镉富集与转运能力的差异分析

选取84个水稻品种在镉(Cd)中轻度污染农田上进行原位小区试验,通过统计分析水稻Cd富集系数及转运系数,探索具有相似产量与Cd富集能力的水稻品种各器官Cd的富集及Cd在土壤-水稻系统中转移特征,比较不同类型水稻Cd富集与转运的差异。结果表明:水稻糙米Cd富集系数范围为0.10~0.78,小区产量范围为8.20~11.50 kg(以小区面积3.5 m×3.5 m计),不同水稻品种产量与糙米Cd富集能力不存在显著相关性。以产量和糙米Cd富集系数为指标将所有水稻品种进行聚类分为高产高Cd(组1)、低产高Cd(组2)、高产低Cd(组3)和低产低Cd(组4)四组。水稻各器官Cd富集规律均为根系茎叶糙米,Cd由根系向上传递过程中,含量越来越低。不同产量和富集能力的水稻类型的差异,主要在于茎和叶的富集与转移。高产或高Cd品种有较强的将Cd从根转运到茎和从茎、叶转运到米的能力。低Cd水稻无论产量高低,对各器官的Cd转运能力无显著影响。筛选、培育适合在中轻度污染区种植的高产低Cd水稻品种是可行的。在种植过程中控制茎的吸收与转运将对保障粮食安全生产具有重要意义。     

Tiller fertility is critical for improving grain yield,photosynthesis, and nitrogen efficiency in wheat

Genetic improvement has promoted wheat’s grain yield and nitrogen use efficiency (NUE) during the past decades. Therefore, the current wheat cultivars exhibit higher grain yield and NUE than previous cultivars in the Yangtze River Basin, China since the 2000s. However, the critical traits and mechanisms of the increased grain yield and NUE remain unknown. This study explores the mechanisms underlying these new cultivars’ increased grain yield and NUE by studying 21 local cultivars cultivated for three growing seasons from 2016 to 2019. Significantly positive correlations were observed between grain yield and NUE in the three years. The cultivars were grouped into high (HH), medium (MM), and low (LL) grain yield and NUE groups. The HH group exhibited significantly high grain yield and NUE. High grain yield was attributed to more effective ears by high tiller fertility and greater single-spike yield by increasing post-anthesis single-stem biomass. Compared to other groups, the HH group demonstrated a longer leaf stay-green ability and a greater flag leaf photosynthetic rate after anthesis. It also showed higher N accumulation at pre-anthesis, which contributed to increasing N accumulation per stem, including stem and leaf sheath, leaf blade, and unit leaf area at pre-anthesis, and promoting N uptake efficiency, the main contribution of high NUE. Moreover, tiller fertility was positively related to N accumulation per stem, N accumulation per unit leaf area, leaf stay-green ability, and flag leaf photosynthetic rate, which indicates that improving tiller fertility promoted N uptake, leaf N accumulation, and photosynthetic ability, thereby achieving synchronous improvements in grain yield and NUE. Therefore, tiller fertility is proposed as an important kernel indicator that can be used in the breeding and management of cultivars to improve agricultural efficiency and sustainability.     

土壤中铅镉的作物效应研究

研究了有效铅、镉与玉米根、茎、叶的吸收相关性,及有效镉与水稻生长发育和产量的相关性,通过玉米根、茎、叶的伤流、蒸腾等试验,探讨了玉米对铅、镉的吸收和运输机制。水稻体内对镉的积累与分布规律为根＞茎叶＞籽粒,当镉质量比为３２ｍｇ／ｋｇ时,水稻糙米里镉质量比超标,测出了褐土有效镉临界质量比：水稻为５９４ｍｇ／ｋｇ。     

Cd对叶菜生长和产量的影响及其在叶菜体内的积累

选取广东省菜薹、芥菜、叶用莴苣、蕹菜和苋菜等几种主要的叶类蔬菜,在水培条件下进行Cd在不同浓度下对叶菜生长、产量及其在叶菜体内积累的影响研究。结果表明,培养液中Cd的添加浓度为0.01、0.1、0.5mg·kg-1时,其对叶菜生长、产量及其在叶菜体内积累都有明显的影响,且因Cd浓度和叶菜种类的不同而有很大差异。随着培养液中Cd浓度的增大,各种类叶菜的受害症状加重,减产幅度增大,可食用部位Cd含量和Cd累积量都极显著增加,且它们分别与培养液中的Cd浓度呈显著或极显著的正相关(前者r=0.987￣0.999,P<0.01,N=4;后者r=0.967￣0.999,P<0.05,N=4)。各叶菜产量受影响程度的顺序为:叶用莴苣>苋菜、芥菜>菜薹>蕹菜。可食用部位富集Cd量的顺序为:苋菜>菜薹>叶用莴苣>芥菜、蕹菜。     

生物质炭、有机肥和钙镁磷肥对三七(Panax Notoginseng) Cd含量的影响

选择生物质炭、钙镁磷肥、有机肥三种改良剂,在云南三七主产区进行田间试验,比较不同改良剂对降低五加科人参属三七(Panax Notoginseng)Cd含量的效果。结果表明,生物质炭和钙镁磷肥处理均显著降低了三七主根、剪口、茎、叶的Cd含量,降低幅度分别为25.4%~43.6%、40.2%~40.9%、34.3%~51.2%和33.0%~33.5%,且生物质炭、钙镁磷肥处理下三七主根干重较对照分别显著提高48.7%和50.4%;生物质炭和钙镁磷肥处理土壤有效Cd含量分别减少56.1%和58.1%,表明生物质炭和钙镁磷肥能有效降低土壤Cd生物有效性、抑制三七Cd吸收。这与生物质炭和钙镁磷肥处理通过降低土壤酸性、提高土壤CEC及有机质含量有关。有机肥处理三七植株生物量和三七各部位Cd含量与对照相比均无显著差异。此外,生物质炭和钙镁磷肥处理显著降低了三七主根、剪口、茎、叶Cd的富集系数(Accumulation coefficient,AF),对三七Cd转移系数(Transfer coefficient,TF)影响则不显著,而有机肥处理对三七Cd的AF与TF均无影响;各处理三七须根Cd的AF在2.84~4.64之间,显著高于其他部位,而三七主根、剪口、茎、叶等部位Cd的AF和TF均小于1,表明三七须根对土壤Cd富集能力较强而转移能力较差,Cd易集中于三七地下部,Cd污染土壤中施用生物质炭与钙镁磷肥能有效降低Cd在三七体内的富集。