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。     

设施菜地土壤镉钝化剂筛选及应用效果研究

针对设施农田土壤重金属污染与农产品累积风险日趋严重的问题,以设施农田镉污染土壤(0.4~0.8 mg·kg-1)为研究对象,在室内钝化剂筛选实验的基础上,通过田间效果验证,重点探究炭基、磷基、硅酸盐、黏土矿物等钝化材料施加浓度和磷基-炭基钝化材料复合配施对土壤镉修复效果及对植物生长的影响。结果表明:施加生物质炭、羟基磷灰石、蒙脱石等钝化剂可明显降低土壤有效态镉含量,其中羟基磷灰石+生物质炭配施效果最好,土壤有效态镉含量降低46.52%~58.11%。与对照相比,施加钝化剂均能抑制油菜对镉的吸收和根部向地上可食部分转移,使油菜地上部镉的含量较CK降低3.9%~51.2%,全部低于《食品安全国家标准》(GB 2762—2016)食品中污染物限量。考虑生产成本、材料来源等因素,推荐羟基磷灰石(225 kg·hm-2)与0.6%生物炭复合添加配施为优选钝化剂组合。田间效果分析也表明,土壤EC与土壤有效态镉含量呈显著正相关,进一步证明污染设施菜地中施加钝化剂降低土壤镉的生物有效性,是实现设施菜地安全生产的可行措施。     

不同土壤调理剂对镉污染水稻田控镉效应研究

选用森美思纳米陶瓷材料、楚戈、袁梦牌土壤调理剂、土调1号、改性海泡石五种土壤重金属调理剂,分别在湖南湘潭、湖北大冶、广东韶关、广西河池受重金属镉(Cd)污染水稻田开展大田控镉试验,探讨五种调理剂对不同类型土壤中Cd有效态含量、土壤p H值及稻米Cd含量的影响,结果表明:Cd污染稻田土加入不同土壤调理剂后,土壤p H值提高了0.54~2.06个单位,土壤有效态Cd含量显著降低(P0.05),与对照处理相比,有效态Cd含量下降11.4%~31.8%;施用土壤调理剂,可有效降低稻米Cd含量,与对照相比,森美思纳米陶瓷材料处理中稻米Cd降低了17.1%~44.2%,楚戈处理中降低了14.3%~66.1%,袁梦牌土壤调理剂处理中降低了43.6%~76.8%,土调1号处理中降低了18.2%~80.8%,改性海泡石处理中降低了72.2%~82.7%;施用五种土壤调理剂后水稻产量均未显著减少。     

施硒对水稻外观品质及籽粒硒、镉和砷含量的影响

喷施叶面硒肥是提高水稻籽粒硒含量的有效措施。通过对杂交水稻隆两优华占在孕穗期施用不同浓度的硒叶面肥,研究了施硒对水稻外观品质及籽粒硒、镉和砷含量的影响。结果表明:①施硒能显著提高水稻的整精米率,降低垩白度,当施用量为23 g/hm~2复合硒叶面肥+20 g/hm~2亚硒酸钠时,整精米率达到最高值65.67%,垩白度达到最低值0.65%;②增施硒肥能增加水稻精米和糙米的硒含量,当施用量为23 g/hm~2硒叶面肥+30 g/hm~2亚硒酸钠时,水稻精米和糙米硒含量分别达到最大值为0.784 3 mg/kg和0.816 7 mg/kg,糙米积累硒的能力高于精米;③增施硒肥对水稻精米和糙米中镉和砷含量均没有显著影响,表明籽粒对硒与镉和砷的吸收没有协同作用。同一处理下糙米镉含量均高于精米镉含量,但差异不显著,糙米对重金属砷的累积效果均显著高于精米。     

嗜麦芽窄食单胞菌去除水中芘-镉复合污染的特性

考察了嗜麦芽窄食单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia)对芘的降解及对镉(Cd)的吸附,并初步探讨了其修复芘、Cd单一污染和复合污染的机理.结果表明,随着芘浓度的升高,S.maltophilia对芘的降解率先上升后下降,在浓度为2mg· L-1时,降解率最高,经4d达到65.74％.复合污染情况下,低浓度Cd(浓度小于0.5 mg· L-1)对菌降解芘没有显著的影响,当Cd浓度为5、10 mg·L-1时,则会抑制S.maltophilia降解芘,且不利于Cd的去除.扫描电镜(SEM)结果显示,S.maltophilia在各污染体系中基本能保持完整形态,芘、Cd复合污染体系对菌体毒性作用最强,可导致菌体表面凹陷,少量菌体出现胀破现象.傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析表明,随时间延长以及降解/吸附,芘-Cd会对S.maltophilia细胞表面基团产生影响.     

氯化镉对雄性小鼠繁殖性能及其后代的影响

研究不同浓度氯化镉对雄性小鼠繁殖性能的影响,设4个剂量处理组,按每千克体重分别皮下注射0.5、1.0、1.5、2.0mg的氯化镉,对照组皮下注射等量的生理盐水.在适宜环境下饲养35 d后,按照1:2的比例与母鼠交配,检测母鼠的妊娠率、分娩率、后代产仔数、后代初生重和后代性别比例等指标,判断镉对雄性小鼠繁殖能力的影响.结果发现,在2.0 mg剂量的氯化镉影响下,雄性小鼠的体重和睾丸重显著性下降,配种后的母鼠妊娠率、分娩率和后代产仔数也显著性下降,但是观察后代的生长发育与对照组相比并无任何异常.试验结果表明,镉对雄性小鼠的繁殖性能有严重损害作用,但对所繁殖出来的后代的生长发育并没有影响.     

蚯蚓-甜高梁复合系统对土壤镉污染的修复作用及机理初探

为了有效地修复土壤镉污染,解决植物修复的二次污染问题,本试验以北京西南郊衙门口污灌土(土壤全镉含量为3.45mg·kg-1)为供试土壤,采用蚯蚓-甜高粱复合系统对土壤镉污染的修复作用及机理进行了研究.试验设置对照、种植甜高梁(每盆5株)、接种蚯蚓(每盆12条)和种植甜高粱并接种蚯蚓4个处理,研究了杜拉蚓对能源植物甜高粱在镉污染土壤修复中的调控作用.结果表明;杜拉蚓能显著增加甜高粱的生物量,45 d时添加蚯蚓较未加蚯蚓的处理,地上部与地下部干重生物量分别增加了16.02%和31.52%;投加蚯蚓的处理提高了甜高粱对Cd的吸收量,45 d时添加蚯蚓较未加蚯蚓的处理,地上部与地下部总镉含量平均每盆分别提高了8.89和43.18×10-3 mg;蚯蚓处理提高了土壤中NH4Ac-Cd的含量,加蚯蚓较未加蚯蚓的处理45 d后使土壤有效镉提高了9.8%.此研究对植物修复重金属污染土壤有重要意义.     

外源钙对镉胁迫下芥菜型油菜幼苗生长和生理特性的影响

通过水培试验研究5、10mmol·L-1Ca2+搠寸不同水平镉处理下的油菜幼苗生物量、根长、丙二醛(MDA)和H2O2含量以及抗氧化酶活性的影响,利用HPLC分析外源钙对油菜幼苗镉胁迫下还原型谷胱甘肽(GSH)含量的变化情况.结果表明,镉处理浓度为150、300、450μmol·L-1时,5和10mmol·L-1Ca2+均能有效增加植株的生物量和根长,5 mmol·L-1Ca2+能显著减少油菜幼苗中MDA和过氧化氢(H2O2)含量,增强超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽还原酶(GR)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)和谷胱甘肽转移酶(GST)的活性及GSH的含量.镉胁迫浓度为600 μmol·L-1时,施钙后油菜幼苗出现生物量低、MDA含量高、抗氧化酶活性和GSH含量均下降,与CK相比差异不显著(P＞0.05).镉处理浓度≤450 μmol·L-1时,5 mmol·L-1Ca2+能明显缓解芥菜型油菜生长和生理所受胁迫,外源钙可作为减轻镉胁迫对油菜毒害的保护剂.     

腐殖酸和水旱轮作对镉污染土壤种植的稻糙米品质的影响

为了解腐殖酸和水旱轮作共同作用对镉污染土壤中种植的水稻稻糙米品质的影响,采用随机组合设计进行了土壤盆栽试验,在水旱轮作的两种土壤（稻田土和菜田土）中添加0、0.1、1.0和10.0 g/m2的腐殖酸,测定糙米中重金属镉元素以及微量营养元素铁、锌、镁和钙的含量。结果表明,在稻田土和菜田土中分别添加10.0和1.0 g/m2腐殖酸时,糙米中镉含量分别比空白对照降低了40%和14.8%;添加腐殖酸处理的水稻,其糙米中必需元素Fe、Zn、Mg和Ca的含量均比未添加腐植酸处理的高,且差异显著;尤其是当腐殖酸添加量为1.0 g/m2时,糙米中Mg含量增加了50.42~72.60 mg/kg;另外,水旱轮作降低了糙米中的镉元素含量,也提高了微量营养元素的含量。这说明腐殖酸和水旱轮作共同作用有利于提高水稻糙米的品质。     

淹水对湖南3种典型水稻土镉的形态分级影响

以湖南外源镉(约1.0 mg/kg)污染的3种典型水稻土即红黄泥、河沙泥和灰泥为研究对象,通过淹水培养试验,研究了淹水前后土壤镉的各级形态变化。结果表明,淹水前,红黄泥田镉主要赋存形态为交换态(35.42%)、有机结合态(31.42%)和残渣态(28.08%);河沙泥田以残渣态为主(41.24%),其次是交换态(29.12%)和有机结合态(26.17%);灰泥田主要形态为有机结合态(68.78%)。淹水后,3种水稻土总体上呈现出交换态镉含量下降,而残渣态镉等升高的规律,交换态镉降幅表现为河沙泥田(60.00%)红黄泥田(45.71%)灰泥田(35.29%),残渣态镉增幅为灰泥田(142.86%)河沙泥田(58.00%)红黄泥田(42.86%),其他形态镉变化不明显。