我国稻田系统镉污染风险与阻控

过去30年的工业化和环保措施不到位导致我国部分地区农田土壤Cd污染较为严重。南方部分地区稻米Cd含量超标严重,危害农产品安全和人体健康。农田Cd不断输入、土壤酸化以及种植Cd积累能力较强的籼稻品种是部分地区稻米Cd含量超标的主要原因。我国人群Cd平均摄入量在过去30年里增加了一倍。本文综述了人体Cd摄入量的安全阈值,鉴于食用大米是我国人群Cd摄入的主要来源,重点介绍稻田系统控制稻米Cd积累的主要生物地球化学过程以及水稻Cd吸收积累与转运的分子遗传机制,在此基础上还建议了稻米Cd积累阻控的农艺和育种措施。     

稻田养鸭生态系统及高产养殖技术

稻田养鸭是把水土资源优势变成经济优势的一种主体开发的三高农业开发项目 ,投资少、成本低 ,只要水源条件好 ,排灌方便 ,阳光充足的稻田均可养鸭。近年来 ,随着黑龙江垦区水稻面积的增加 ,利用稻田地养鸭发展很快 ,现就有关问题做如下介绍。1　稻鸭高产田的生态系统稻鸭高产田     

稻田生态系统退化的研究进展

在阐述了稻田生态系统退化概念及其评价标准的基础上,分析了稻田生态系统健康退化的主要原因,并提出了现阶段改善稻田生态系统的研究重点.     

紫色土稻田生态系统钾素平衡研究

在国家紫色土肥力与肥料效益监测基地上，研究了稻麦轮作制度下紫色土稻田生态系统中钾素的平衡状况。结果表明。施肥是钾素输入系统的主要途径，作物收获是钾素输出的主要途径，渗满损失也是钾素输出的一个不可忽视的重要途径。除有机肥配施化学肥料处理(MNPK)在一个稻麦轮作周期后，土壤钾素有所盈余外，其余各处理钾素均不同程度的亏损。因此每年每公顷7500kg秸秆还田并配施140kgK2O是维持紫色土钾素肥力的必要手段。不同施肥处理钾素残留率均在10％左右。有机肥配施化学肥料处理残留量最高(23．146kg K2Ohm^2a^-1)．对照最低(9．27kg K20hm2a^-1)；施钾处理钾素残留量高于不施钾处理。     

稻田生态系统多功能价值评估研究

稻田生态系统是农业生态系统的重要组成部分之一,为了实现其可持续经营,保障粮食安全,笔者以湖南省稻田生态系统为例,详细阐述了稻田生态系统具有粮食生产、蓄水防洪、涵养水源、调节气温、净化水质、水土保持、保护生物多样性等生态服务功能;简要说明了稻田生态系统存在如大量使用的农药化肥、排放温室气体和消耗水资源等副作用;提出了稻田生态系统多功能价值的评估方式以及评估体系中存在的问题。     

稻田生态系统多功能价值评估研究

稻田生态系统是农业生态系统的重要组成部分之一,为了实现其可持续经营,保障粮食安全,笔者以湖南省稻田生态系统为例,详细阐述了稻田生态系统具有粮食生产、蓄水防洪、涵养水源、调节气温、净化水质、水土保持、保护生物多样性等生态服务功能;简要说明了稻田生态系统存在如大量使用的农药化肥、排放温室气体和消耗水资源等副作用;提出了稻田...     

秸秆还田对镉污染农田土壤中镉生物有效性的影响

通过温室盆栽试验和土壤培养试验,研究了重金属镉污染水稻土和人为模拟镉污染土壤上不同种类和不同量的作物秸秆还田后,土壤中可提取态镉的动态变化规律以及对白菜生长和吸收重金属镉的影响.结果表明,秸秆还田显著提高了2 种镉污染土壤的pH值.镉污染水稻土上还田玉米和菜豆秸秆显著提高了土壤中醋酸铵提取态镉和DTPA 提取态镉含量,秸秆还田后2 周时醋酸铵提取态镉含量增加了17%～33%,随时间延长,土壤中可提取态镉增加变的不明显.模拟镉污染土壤上还田玉米和菜豆秸秆对土壤中醋酸铵提取态镉和DTPA 提取态镉含量影响不明显.镉污染水稻土上秸秆还田量2%时显著降低了白菜体内镉含量,还田菜豆秸秆和玉米秸秆白菜体内镉含量分别降低了18%和27%.还田玉米秸秆影响了白菜生长,降低了白菜的产量;模拟镉污染土壤上还田菜豆秸秆对白菜生长和镉含量影响不明显,但还田2%玉米秸秆降低了白菜生物量,增加了白菜镉含量.     

镉的食物链迁移及其污染防治对策研究

分析了我国镉的土壤污染现状,将其与世界一些国家和地区土壤中镉的最大允许浓度作了比较。阐述了目前镉污染修复的几种途径,为镉的污染治理提供一定的参考。     

土壤PbCd污染的植物效应Ⅱ——Cd污染对水稻生长和Cd含量的影响

采用盆栽试验方法,研究了3种不同类型的人为污染土,即草甸棕壤(辽宁)、红壤(湖北)、灰色石灰土(广西)中不同Cd的含量对水稻生长和吸收Cd的影响。结果表明,除了辽宁土壤中10mgCd·kg-1处理使稻谷产量与对照相比减产约17%外,其余处理对稻草和稻谷产量均无明显影响。水稻吸收的Cd与土壤中的总量Cd(实测值)和DTPA可提取Cd含量之间均有着极显著的相关性,并由此计算了Cd的表观临界含量,其中湖北土壤对Cd的污染十分敏感(表观临界含量为0.22mgCd·kg-1)。     

水稻土镉污染与水稻镉含量相关性研究

采用盆栽试验的方法,考察了水稻土中重金属镉(Cd)的浓度对水稻生长及Cd富集的影响以及Cd在水稻植株的分布情况,并进一步研究了糙米(可食部位)对Cd的富集量与土壤中Cd总量的关系.结果表明,在各个浓度Cd胁迫下,根、茎叶、稻壳、糙米相比,2个品种水稻都是根累积的Cd含量要高于茎叶和稻壳、糙米,即根>茎叶>稻壳>糙米;在水稻的茎叶细胞中,Cd主要分布在细胞壁,细胞可溶性成分,细胞器Cd的分布量较少,即细胞壁>可溶性部分>细胞器及膜部分;随Cd浓度增加,茎叶中的Cd积累量极显著增加,各细胞组分中的Cd含量均显著增加;根据国标GB 2762-2005对大米中Cd的限最标准(≤0.2 mg·kg~(-1)),水稻土土壤总Cd临界值分别为2.0mg·kg~(-1)(博优225)、3.1 mg·kg~(-1)(矮糯).因此,在污染土壤上宜选种食用部位重金属积累低的水稻品种,以减少人类吸收重金属的风险.     

福建省稻米镉含量及其健康风险

为评价福建省稻米中重金属镉所引起的健康风险,于2013年在全省区域共采集1458份稻米样品,采用石墨炉原子吸收光谱法(GF-AAS)检测稻米中镉含量,应用单因子污染指数法进行稻米镉超标评价,并用非参数概率法对稻米中镉的膳食风险进行评估。结果表明,所检稻米的重金属镉含量为0.001~1.158 mg·kg-1,仅有5%左右的样品超出了我国食品卫生标准值(0.2 mg·kg-1);稻米中镉的风险熵(HQ)在95%、97.5%和99.5%高暴露位点分别为1.34、1.87和3.56,均大于1,潜在风险较大,并且晚稻对镉的吸收能力高于中稻和早稻。表明通过食用稻米途径,福建部分地区居民存在重金属镉过量积累的风险,应引起重视并对稻米中的镉含量进行追踪监测。     

石灰降低稻米镉含量的效果及其影响因素

为探明施石灰降低镉污染酸性稻田米镉含量的效果及其影响因素,在湘潭市16个不同地点,开展石灰施用试验。以稻米镉含量的降幅为主要评价指标,分析了管理措施和土壤环境条件对施石灰降低稻米镉含量效果的影响。试验结果显示,施用生石灰750~1 800 kg/hm~2,土壤pH值平均提升0.16个单位,稻米镉平均含量由对照的0.29 mg/kg降至0.13 mg/kg。石灰施用量以1 800 kg/hm~2最佳,其稻米平均降幅可达58.3%。土壤本底pH值低于6.5时,随pH值的升高,施石灰降低稻米镉含量的效果增强。而随着土壤有机质含量和CEC的升高,施石灰降低稻米镉含量的效果呈明显的减弱趋势。     

镉在水稻根际的生物有效性

综合介绍了水稻根际土壤中的 pH值、Eh值、有机质和微生物、其它金属元素及根分泌物等因素同镉的生物有效性之间的关系。提出水稻根系具有泌氧能力 ,使其根际微环境呈氧化状态。因而 ,土壤溶液中一些还原性物质被氧化 ,如Fe2 、Mn2 形成的氧化物在根表沉积成胶膜。胶膜及其根际环境对水稻吸收镉都有一定的影响。     

茶叶镉含量状况与风险评估

土壤镉污染已成为制约我国农产品卫生质量安全的重要因素。茶叶作为传统饮品一直以来广受消费者喜爱,为了防止镉污染事件的发生,加强对茶叶镉含量的监管与控制是保障茶叶食品安全的重要举措。因此综述了我国茶叶镉污染状况,包括茶园土壤及茶叶的镉含量水平及茶叶镉的浸出特征,阐述了风险评估在镉等重金属安全评价中的研究与应用,包括风险评估对制定、修订食品安全标准的重要意义,并在此基础上提出了尽快制定茶叶镉含量最大限量指标的建议,以保障饮茶安全。     

农田生态系统的氮素环境风险评价研究进展

综述了农田生态系统氮素损失的主要途径及影响因素,以及衣田生态系统的氯素环境风险评价方法,以期为今后的相关研究提供参考。     

不同品种水稻对土壤中镉的富集特征及敏感性分布（SSD）

【目的】研究不同水稻品种对土壤中镉（Cd）毒害的敏感性分布规律,测定基于保护95%水稻品种的土壤中Cd对不同水稻毒害的生态风险阈值HC5,为中国水稻Cd污染防治提供理论依据。【方法】利用中国南方具有代表性的两种水稻土,通过外源添加Cd制备成0、1.2、4.8、10、40、120 mg•kg-1的Cd污染土壤,以中国水稻主产区18个常规不同水稻品种为试材,通过温室盆栽试验测定不同Cd污染土壤对不同品种水稻的生物量、植株Cd含量及不同水稻Cd吸收的生物富集系数（BCF）影响。通过国际最新的累积概率分布函数逻辑斯蒂克分布模型（Log-logistic distribution）对不同水稻基于生物量的Cd毒性的剂量-效应关系进行拟合,利用物种敏感性分布模型 Burr-III 构建出Cd对不同水稻毒性的物种敏感度分布频次曲线（SSD）,并基于此推导出不同水稻Cd毒性的物种敏感性分布频次和基于保护95%水稻品种的Cd毒性阈值HC5,并测定不同水稻Cd吸收BCF值与土壤中Cd有效态含量变化的定量关系。【结果】在酸性祁阳红壤中,不同品种水稻随着Cd处理浓度的增加,生物量明显下降,对Cd最为敏感的品种X-42,生物量降低86%,而对Cd耐性较强的品种Z-120生物量降低51%。当添加浓度为4.8 mg•kg-1时,JY-253、J-463、Z-611、J-899、T-15、X-6、T-167品种水稻的生物量达到最大,其余品种均在1.2 mg•kg-1处理下达到最高。与对照相比,不同品种水稻的生物量增加了4%-56%,说明低剂量Cd对水稻生长有一定的刺激效应。在中碱性广州水稻土中,不同品种水稻随着Cd处理浓度的增加,生物量没有显著性差异。在两种土壤中,生物富集系数（BCF）随着Cd处理浓度的增加而降低,在低镉（1.2 mg•kg-1）条件下,红壤水稻BCF的变化范围为0.0056（S-974）-0.0133（T-15）,相差2.38倍;而广州水稻土的变化范围则为0.0018（L-42, LY-28）-0.0034（J-899）,相差1.89倍。但是对于相同Cd浓度处理下,红壤中水稻的BCF大于广州水稻土,两者相差2-14倍,这可能与两种土壤的性质差异有关。祁阳红壤是酸性土壤,有机质匮乏,测得Cd有效态含量高,对水稻的毒害强,生物量降低的多;广州的水稻土则相反,高pH和有机质丰富的土壤对Cd吸附容量和固持力增加,对水稻毒害减弱,生物量变化不明显。土壤中Cd对以上18种水稻的毒性阈值浓度（EC50）变化范围为4.30-61.611 mg•kg-1,最高的为水稻X-45,最低的是水稻X-42,不同水稻品种之间EC50差别为1.0-4.32倍。【结论】不同水稻品种对土壤中Cd毒性胁迫有显著性差异,虽然Cd属于非必需元素,但不同水稻品种对低剂量Cd表现出不同的刺激效应;基于物种敏感性分布模型（Burr-III）测定结果表明,18种不同水稻具有明显的分布频次差异,其中,水稻X-42毒性阈值最小,对Cd胁迫最为敏感,水稻X-45则相反,表现出较强耐性。经过Burr-III模型的计算得到基于保护95%水稻品种的土壤中Cd50%抑制浓度值（HC550%）为4.93 mg•kg-1。     

施用石灰降低污染稻田上双季稻镉积累的效果

【目的】研究在不同镉（Cd）污染程度稻田上施用石灰（CaO）的效果以及双季稻稻米Cd积累的差异,为早、晚稻季下不同污染程度稻田上的稻米安全生产提供参考。【方法】在湖南省选取43个县（区）的典型Cd污染稻田作为试验点,以常规栽培作为对照,研究施用石灰（1 200 kg·hm^-2）后,轻度污染（土壤有效镉≤0.2 mg·kg^-1）、中度污染（0.2 mg·kg^-1土壤有效镉≤0.4 mg·kg^-1）、重度污染（0.4 mg·kg^-1土壤有效镉≤0.6 mg·kg^-1）和严重污染（土壤有效镉>0.6 mg·kg^-1）稻田土壤pH、土壤有效镉含量、稻米Cd含量以及稻米富集系数的变化。【结果】（1）从Cd污染稻田整体的角度分析,相比常规栽培,施用石灰能够极显著降低早、晚稻米Cd含量均值,降幅分别为31.0%和28.6%。（2）从不同稻季下不同污染程度稻田的角度分析,相比常规栽培,施用石灰能够降低早稻季中度、重度和严重污染稻田的稻米Cd含量均值,降幅分别为37.0%、38.7%（P＜0.05）和22.6%;施用石灰能够降低晚稻季轻度、中度、重度和严重污染稻田的稻米Cd含量均值,降幅分别为2.0%、31.3%（P＜0.05）、31.8%和22.9%。不同污染程度稻田施用石灰后能够提高土壤pH,降低土壤有效镉含量,使稻米Cd富集系数明显下降,实现对稻米Cd含量的调控。【结论】施用石灰能够有效调控早稻季的轻度、中度、重度以及晚稻季的轻度Cd污染稻田的稻米Cd含量均值,降至限量标准（0.2 mg·kg^-1）以下。因此,以石灰施用为基础,结合其他降Cd措施,实施“分稻季分污染程度”和“晚稻优先于早稻”的治理思路,能提高大田生产上稻米Cd含量调控的稳定性并降低治理成本。