调理剂配合紫云英还田降低水稻土镉的生物有效性

【目的】研究紫云英(Astragalus sinicus L.)还田及配施石灰或生物炭等不同土壤调理剂,对镉(Cd)污染水稻土中Cd有效性及水稻吸收转运Cd的影响,以期为我国南方Cd污染稻田的修复和水稻的安全生产提供理论依据和技术支撑。【方法】盆栽试验在湖南省土壤肥料研究所科研实验基地进行,供试土壤为重度污染的水稻土(总镉1.27 mg/kg、有效镉0.15 mg/kg)。以水稻收获后冬闲为对照(CT),设冬季种植并翻压等量紫云英3个处理：紫云英单独还田(GM)、紫云英还田+石灰(GL)、紫云英还田+生物炭(GB)。在水稻分蘖期和成熟期,测定土壤主要理化性质和有效Cd含量,测定水稻各器官吸收和富集Cd量,并于成熟期测定水稻产量。【结果】1) GM处理提高了水稻分蘖期土壤有效Cd含量和水稻根部Cd富集系数,但GM处理降低了分蘖期水稻茎叶Cd含量,对稻米中Cd含量没有显著影响;GM处理对水稻成熟期土壤pH无显著影响,但提高土壤微生物量碳(MBC)的效果最好(P<0.05)。2) GL处理和GB处理均显著提高了土壤pH,降低了土壤Cd活化率和有效Cd含量,两处理分别平均降低了分蘖期水稻...     

品种和土壤对水稻镉吸收的影响及镉生物有效性预测模型研究进展

稻田受重金属镉(Cd)污染后,土壤中的Cd可能被植物吸收通过食物链进入人体,威胁人类健康。而水稻品种和土壤类型对Cd吸收和积累有着深远的影响,因此在进行Cd的农产品安全阈值制定和人体健康风险评价时,需考虑土壤Cd的生物有效性和不同水稻品种对Cd吸收的影响。本文综述了水稻品种和土壤类型对Cd吸收和积累的影响,并重点介绍了目前常用于预测重金属生物有效性的模型,以期为环境风险评价、土壤环境质量标准及农产品安全阈值制定提供有效的工具,并为生产安全(无公害)稻米提供参考。     

湛江水稻生产环境及其稻米中Cd的安全性评价

为研究湛江稻米生产环境及其稻米中Cd的安全性,抽样测定了湛江4个水稻主产区的大田土壤、灌溉水、植株器官和稻米中重金属镉（Cd）的含量。结果表明：早稻与晚稻均表现为,Cd在根中的积累量显著地高于茎、叶和稻米。同时,Cd在稻米中的积累量显著地低于茎、叶,Cd在茎、叶中的含量水平相当,水稻植株器官对Cd的富集水平基本为根〉叶〉茎〉稻米,根系是吸收和积累Cd的主要植株器官;湛江市4个水稻主产区生产的稻米中Cd的含量范围为0．034-0．047mg·kg^-1,符合国家粮食卫生控制标准值（GB2715-2005）,尚不存在Cd暴露的风险。水稻种植区的土壤中Cd含量为0．155-0．180mg·kg^-1,达到国家土壤环境质量一级标准（GB15618-1995）,仍属于自然背景值范围;灌溉水的重金属cd含量的范围为0．0019-0．0049mg·L^-1,均达到国家农田灌溉水标准（GB5084-2005）的要求。因此,湛江市水稻生产的土壤和灌溉水环境是安全的,生产的稻米Cd的安全性高,不会危害消费人群的身体健康。     

不同施用量石灰和生物炭对稻田镉污染钝化的延续效应

为筛选适用于西南地区稻田土壤及农作物Cd污染的修复技术,采用田间小区试验比较了单施石灰、生物炭以及复合施用石灰+生物炭及其不同用量对Cd污染稻田的土壤基本理化性质、稻米Cd含量及其水稻各部位富集转运的影响。结果表明:第1年修复试验中,单施石灰和生物炭以及复合施用均可降低稻米Cd含量以及水稻各部位富集和转运系数,且随着施加量的增加稻米Cd含量呈降低趋势,土壤至水稻根系Cd富集系数呈先降低后增加趋势,复合施用(石灰(1.5 t/hm^2)+生物炭)效果优于单施石灰和生物炭,与对照相比,稻米Cd含量降低57.14%~88.57%,土壤至水稻根系富集系数降低22.06%~32.96%;施用石灰可显著提高土壤pH和降低土壤有效态Cd含量。第2年修复剂施用延续效应试验中,石灰在短时间内降低土壤有效Cd和稻米Cd的效果较好,但其长效性和稳定性不及生物炭,与对照相比,单施石灰和生物炭以及复合施用土壤有效Cd分别降低2.97%~25.19%,13.94%~23.41%,1.93%~21.41%,稻米Cd含量分别降低0.72%~34.87%,12.11%~49.14%,36.55%~51.71%。总体来看,设定试验条件下,复合施用(石灰(1.5 t/hm^2)+生物炭(3.0 t/hm^2)),效果最优。     

基于稻米摄入风险的稻田土壤镉临界值研究:个案研究

研究了浙江富阳某乡土壤Cd的污染,以及水稻对土壤Cd的吸收,并应用基于稻米摄入风险的方法推导了土壤Cd的临界值。结果表明,研究区土壤与稻米Cd污染严重。结合土壤总Cd和土壤pH应用多元回归分析建立了稻米Cd含量的预测模型。应用预测模型计算表明,pH分别为5、6、7、8时土壤Cd的临界值分别为0.42mgkg-1、0.79mgkg-1、1.49mgkg-1和2.81mgkg-1。土壤性质差异使得Cd的临界值具有较大的空间变异。在研究区,有73%地区总Cd含量超过了所对应的临界值,因此需要实施合理的风险管理措施。土壤Cd的临界值推导过程中不确定性来源主要为风险评估模型以及水稻Cd的预测模型,土壤pH是最敏感的参数。     

CO2浓度升高对重金属污染下稻米品质影响的研究进展

目前研究CO2浓度升高对农作物的影响主要集中在光合作用、生理生态反应和产量形成等方面,对重金属污染胁迫下CO2浓度升高对水稻生长发育和品质影响的研究甚少。本文通过详述Cu、Cd等重金属污染条件下,CO2浓度升高对水稻生长发育及稻米品质的影响,揭示重金属污染条件下CO2浓度升高影响Cu、Cd在土壤-水稻系统中的运移状况及其稻米营养品质方面的相关机制,为CO2浓度持续升高背景下复合污染农田风险评估、农产品安全调控提供科学依据,也对于预测未来气候条件下人类稻米品质变化及水稻品种的选育意义重大。     

东北地区不同水稻品种对Cd的累积特性研究

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,在土壤中未添加和添加Cd（5mg.kg-1Cd）的条件下,研究水稻生长、籽粒产量和Cd在水稻植株不同部位的分配规律。结果表明,土壤中添加Cd后,多数水稻籽粒产量和植株总生物量下降,只有少数品种籽粒产量和生物量有所上升。Cd在水稻植株中的含量遵循根系〉茎叶〉颖壳〉籽粒的规律,但从分配比例来看,土壤中未添加Cd时根系中Cd的分配比例较高,添加Cd后茎叶中Cd的分配比例明显增加。从稻米产量和质量安全角度综合考虑,认为越路早生（3号）品种为农业生产中较理想的种植品种,沈农265（1号）、农林315（30号）、屉锦（31号）、沈稻12（32号）品种可以在中轻度污染的农田土壤条件下种植,而千重浪-1（8号）、辽盐2（14号）、辽盐283（17号）、辽恢190（19号）以及吉03-2843（27号）品种尽量避免在污染土壤上种植。研究结果对东北地区镉污染稻田选择水稻品种,保障稻米安全具有重要意义。     

稻田土壤和稻米中重金属潜在污染风险评估与来源解析

该文选择贵州省典型城市(都匀市)周边水稻种植区为研究区,系统采集了稻田土壤和稻米样品各110个,测定土壤和稻米中Cd、Hg、As、Pb和Cr含量,基于多元统计分析和污染风险评价等分析方法,揭示了研究区稻田土壤重金属污染的主要来源及土壤和稻米中重金属存在的潜在风险。结果表明,与贵州土壤重金属背景值相比,稻田土壤中Cd、Hg、As、Pb和Cr超标率分别为14.55%、40.00%、16.36%、22.72%和13.64%,主要以Hg污染问题最为突出。稻米中只存在3.64%Cd超标,Hg、As、Pb和Cr平均含量均低于国家食品安全标准限定值(GB 2762-2017),说明当地居民食用稻米存在最大的潜在威胁为Cd污染稻米。稻田土壤重金属来源分析结果表明,稻田土壤中Cd、Hg、As和Pb之间呈显著正相关关系,说明土壤中Cd、Hg、As和Pb具有相同的来源,主要来源于当地铅锌矿冶炼、火电厂等污染点源排放的污染物;Cr与其他元素相关性不显著,主要来源于成土母质,为自然来源元素。     

滇东地质高背景区土壤镉的伴矿景天修复及其对后茬水稻的影响

云南是我国典型的重金属元素地球化学高背景区,超积累植物能否有效修复镉（Cd）地质高背景土壤,从而实现农产品安全生产,尚鲜见报道。以云南石林、富源和罗平等三地的典型Cd地质高背景农田土壤为对象,开展温室盆栽试验,探究Cd、锌（Zn）超积累植物伴矿景天对土壤Cd的吸取修复效果,及对后茬水稻生长和Cd吸收的作用。结果表明,种植三季伴矿景天使三地土壤全量Cd分别下降24.8%、30.9%和58.8%;伴矿景天在富源玄武岩风化物母质发育的土壤上长势最好,与富源土壤肥力相对最高有关;伴矿景天在罗平石灰岩风化物发育的土壤上重金属吸取修复效果最佳,与罗平土壤呈中性、酸化作用更为明显有关,这些差异由土壤母质、养分与重金属有效性等综合影响所致。经伴矿景天吸取修复三季后,全生育期淹水种稻,其糙米和秸秆Cd浓度均大幅降低,可实现糙米Cd安全生产。未经植物吸取修复,旱作处理下水稻糙米Cd存在超标风险。植物吸取修复后种植水稻,再结合水分管理措施,可进一步降低稻米中Cd浓度,实现稻米安全生产,为Cd地质高背景区土壤的农作物安全生产提供理论依据和技术支撑。     

我国稻田土壤镉污染现状及安全生产新措施

水稻是我国重要的粮食作物,由于受重金属污染威胁日益增大,其安全生产问题备受关注。通过综述我国稻田土壤及稻米镉污染现状、镉污染土壤改良剂研究进展以及稻米对镉富集的品种间差异,认为在土壤中镉的去除修复技术无法在短时间内实现的前提下,镉排异型水稻品种的筛选与利用是实现其安全生产的一个新的有效措施。在此基础上,配合一些污染土壤改良剂的使用,会进一步增强其安全生产水平。     

轻度污染农田土壤对稻米重金属污染的风险评价

为掌握湖南省某地区轻度污染农田土壤对稻米中重金属累积特征、生态风险评估、污染源及贡献率等基础研究数据,本研究采集了该地区农田中对应的土壤及水稻样品,分析了Pb、 Cd、 Cr、 Cu、 Zn、 Ni、 As、 Hg 8种重金属含量及相应的理化性质,采用地累积指数法和潜在生态风险评价法对土壤中潜在生态风险进行评价;结合主成分分析法探讨了土壤中重金属的可能来源;运用回归方程建立了水稻中重金属含量的最优经验预测方程。结果表明,该轻度污染区稻田土壤中Cd是首要污染物,对区域潜在生态风险的贡献率为45.96%, Hg次之,综合贡献率为38.79%,其余元素不构成主要污染风险。稻米中Cd的平均值为0.25 mg/kg,超过限值,其余7种重金属平均值均低于限值。稻米中重金属累积主要与土壤有效态重金属含量和土壤理化性质有关。主成分分析结果表明,土壤Cr、 Ni、 Cu、 Zn等重金属主要源于背景因素,同时也与矿产资源开采及农业活动有关;As、 Hg污染主要源于居民活动及养殖废水排放;Pb主要与交通活动有关;Cd污染来源复杂,是由多种因素综合作用的结果。本研究将对指导该区域耕地质量提升、保障农产品质量安全及人体健康、制定精细化的风险管控策略等提供数据支撑和科学依据。     

湘北某镇农田土壤―水稻系统重金属累积和稻米食用安全研究

为研究采矿炼矿活动对农田和稻谷重金属累积的影响,评估其对人体健康的潜在风险,对湖南北部某镇一硫铁矿附近典型污染稻田土壤—水稻系统8种重金属(锰(Mn)、铜(Cu)、锌(Zn)、钴(Co)、镍(Ni)、铬(Cr)、镉(Cd)和铅(Pb))含量进行监测。结果表明:该冶炼厂附近稻田土壤Cd污染最严重,单因素污染指数达12.85,为重度污染;Cu、Zn、Co和Ni为轻度污染。土壤重金属综合污染指数达重度污染。重金属生物富集因子的研究表明:Cd和Mn极易从土壤中被水稻根系吸收,尤其Cd被水稻根系吸收的能力远超其他重金属元素;而Cu、Pb、Co、Cr、Zn和Ni相对不易被水稻根系吸收。重金属在植株组织的分配也表现出差异:Pb、Co、Cu、Cd和Cr被水稻根吸收后,主要蓄积于根部,在根部的浓度百分比分别为82.5%、70.6%、64.8%、59.4%和57.5%;Mn、Zn和Ni被根系吸收后,会迅速向地上部组织迁移。研究区稻田出产的糙米Cd污染严重,Cd的超标率达100%,"镉米"的产出率达53.3%。糙米Cu和Ni的超标率也分别达到了40%和86.7%。若居民食用研究区稻米,每人每日摄入Cd量高于FAO/WHO推荐的标准限值5.9倍,表明研究区稻米存在很大安全风险。     

石灰组配土壤改良剂抑制污染农田水稻镉吸收

为达有效地调控污染稻田水稻糙米对Cd吸收,该研究选取湖南省长株潭地区的湘潭、醴陵和株洲3处不同Cd污染程度田块,研究石灰配施海泡石、钙镁磷肥、有机肥对水稻Cd吸收和累积的影响。结果表明,施用石灰及其组配改良剂均可明显提高土壤pH值,有效降低土壤中酸提取态Cd含量和水稻中Cd含量。与不施用改良剂相比,石灰配施海泡石或有机肥、配施海泡石和有机肥,Cd污染稻田土壤pH值平均升高1.08,0.96和0.93个单位,酸提取态Cd质量分数分别平均降低20.6%,15.6%和21.2%。石灰配施海泡石、有机肥或钙镁磷肥处理下在轻度Cd污染田块中糙米Cd含量较对照分别显著降低了48.3%,46.7%和34.2%,石灰配施有机肥、钙镁磷肥或钙镁磷肥和有机肥处理下在中度Cd污染田块中糙米Cd含量较对照分别显著降低了52.8%,47.8%和37.5%,石灰配施钙镁磷肥和有机肥、有机肥或海泡石处理下在重度Cd污染田块中糙米Cd含量较对照分别显著降低了51.2%,44.6%和42.5%,均低于食品安全国家标准中糙米限量值0.2 mg/kg(GB2762-2017)。相关分析表明,土壤中酸提取态Cd含量与水稻根、茎叶和糙米中Cd含量呈显著正相关关系(P0.05),说明土壤酸提取态Cd含量是影响糙米对Cd吸收的关键因素之一。上述结果说明,石灰配施海泡石、有机肥或钙镁磷肥+有机肥可有效调控污染稻田土壤中Cd进入水稻,实现水稻安全生产。     

水稻对镉的吸收与转运规律研究进展

农田土壤重金属污染导致稻米重金属超标已成为我国粮食安全生产的最主要威胁,其中以镉大米超标最为严重。基于此,主要从根部吸收、木质部转运、跨维管束运输及韧皮部迁移4个方面,综述了水稻对Cd的吸收与迁移转运规律,以期为研究生理阻隔、低累积品种筛选等降Cd技术提供一些参考。     

江西省贵溪市污灌水田重金属污染状况评价研究

通过对贵溪市污灌水田土壤及水稻植株的重金属含量进行研究，初步发现该区土壤已受到严重污染，特别是Cu、Cd含量全部超标，其中Cu的污染是引起水稻减产的主要原因，而Cd污染则使得该区稻米品质迅速下降。     

硒与黄腐酸组配对水稻镉吸收的影响

以Cd污染水稻土为研究对象,采用盆栽试验研究不同用量Se(0.5,1.0 mg/kg)与黄腐酸(0.6,1.2 g/kg)组配对水稻吸收积累镉的影响,并探讨其作用机理,以期为Cd污染稻田的安全利用提供科学依据。结果表明:单施Se可使土壤pH提高0.08～0.23个单位,土壤CaCl_2提取态Cd含量降低8.6%～20.9%,水稻地上部各器官Cd含量显著降低29.4%～39.5%,单施Se能有效降低水稻吸收Cd,并阻控Cd向地上部以及籽实中的转运。单施黄腐酸能显著降低土壤pH,但对土壤CaCl_2—Cd含量、水稻各器官Cd和Se含量(除低量黄腐酸处理叶片和糙米Cd含量外)及水稻各器官Cd的分配无显著影响。Se与黄腐酸组配对土壤pH的影响取决于二者的用量,黄腐酸与高量Se组配处理显著降低CaCl_2提取态Cd 16.5%～21.9%。Se与黄腐酸组配处理能显著减少水稻Cd的吸收及向地上部和籽粒的转运,更为有效地降低稻米Cd含量,高量Se与黄腐酸组配的2个处理与对照相比,稻米Cd含量分别降低38.1%和50.2%。总体来看,施Se能有效降低稻米Cd含量,而Se与黄腐酸配合施用降Cd效果更佳。     

网络版摘要

<正>崂山区茶园土壤镉、铅安全质量评价胡维军,赵明,蔡葵,赵征宇(青岛市农业科学研究院,山东青岛266100)对崂山区4个产茶街道茶园土壤Cd、Pb含量分析及安全质量评价。结果表明,3个街道茶园土壤Cd平均含量符合无公害茶叶产地环境标准,其中王哥庄街道茶园土壤Cd平均含量达到有机茶产地环境标准。各街道茶园土壤Pb平均含量全部符合有机茶产地环境标准。Newmerow污染指数法评价结果表明,按无公害茶叶产地环境标准评价,只有1个街道茶园土壤     

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。     

不同钝化剂组合对水稻各部位吸收积累Cd及产量的影响

为筛选出能有效抑制水稻各部位吸收积累Cd及提高产量的有机和无机材料钝化剂组合,选取贵州存在稻米镉超标的水稻土,以水稻盆栽试验研究15种钝化剂组合对土壤中可交换态Cd、水稻各部位吸收积累Cd及稻谷产量的影响。结果表明:施用15种钝化剂组合使土壤pH上升0.25～1.04,土壤阳离子交换量增加2.65%～50.96%,土壤有机质上升0.22%～17.20%,土壤可交换态Cd含量降低5.21%～20.56%;水稻根系、秸秆、稻壳和糙米中Cd含量分别降低6.66%～45.58%、12.88%～49.76%、27.15%～59.79%和12.85%～68.62%,稻谷产量增加20.59%～62.14%,水稻根、秸秆、稻壳和糙米富集系数范围分别为1.01～1.67、0.16～0.28、0.12～0.22和0.09～0.24,根系对Cd的富集能力最大。施用生石灰+钝化剂1+鸡粪、生石灰+钝化剂2+鸡粪、生石灰+钝化剂3+鸡粪和生石灰+钝化剂4+鸡粪4种钝化剂具有较好的降Cd效果,均使糙米中Cd含量低于0.2 mg·kg~(-1),符合国家食品污染物限量标准,且其增产作用又明显。该结果可为贵州山区稻田Cd污染土壤改良及安全利用提供科学依据。     

城市郊区水稻土重金属污染状况调查与评价——以湘潭市郊响水乡为例

城市郊区农田重金属污染已成为人们关注的焦点,本研究对湘潭市郊响水乡稻田重金属污染现状进行调查,结果表明：该乡稻田土壤重金属污染面积占水田总面积的68．84％,稻田Cd的空间分布与距工厂或湘江的距离关系密切;在黄泥田中,重金属分布具有表聚性特征,主要以难溶性形态存在;水稻对重金属有一定富集作用,稻草富集重金属的能力大于稻米,一般稻草对重金属Cd、Hg、As、Pb的富集系数是稻米的1．8倍以上,土壤Cd污染导致水稻产量和品质下降。总之,响水乡稻田土壤重金属污染较为严重,其中Cd污染较为严重,Hg污染较轻,且存在Cd、As复合污染。