植保无人机喷施锌锰型水稻降Cd叶面阻控剂的飞行参数研究

应用植保无人机喷施叶面阻控剂有利于提高喷施均匀度、减少劳动力成本、提升作业效率。为规范植保无人机喷施叶面阻控剂田间作业,确保作业技术效果,本研究以大疆T16植保无人机为作业机,研究了喷施"美鑫隆"锌锰型叶面阻控剂以降低水稻Cd积累的最佳飞行高度、飞行速度和喷雾剂量等参数。结果表明,喷施锌锰型叶面阻控剂最佳降镉(Cd)效果的植保无人机作业参数分别为:喷施叶面阻控剂质量分数为12%,喷头总流量为3.6 L·min~(-1),飞行高度3 m,飞行速度5 m·s~(-1)。第二年在最佳参数下喷施叶面阻控剂,黄华占和湘晚籼13号的糙米Cd含量分别比对照下降了0.24 mg·kg~(-1)和0.12 mg·kg~(-1),降Cd率分别达到52.7%和62.1%(P0.01)。     

镉胁迫对不同水稻基因型植株生长和抗氧化酶系统的影响

 以籽粒镉积累水平不同的两种品种（丙97252，低积累型；秀水63，高积累型）为材料，研究了镉胁迫对水稻植株生长和抗氧化酶系统的影响。采用水培试验，镉处理设0.0、0.1、1.0和5.0 μmol/L 4个水平。结果表明，镉胁迫抑制植株生长和叶绿素合成，改变植株丙二醛（MDA）含量和超氧物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）活性。在抗氧化酶活性上，根和地上部对镉胁迫的反应存在着差异。总体上，SOD、CAT和POD活性随镉水平的提高而减少，而MDA含量则表现相反。根和地上部MDA含量随着培养液中镉浓度提高而增加，且增加幅度秀水63明显大于丙97252。与对照相比，生长在5.0 μmol/L Cd处理下的植株， SOD活性在孕穗期下降46%~52%，在分蘖期仅下降13%~19%。高浓度镉胁迫下，两品种在MDA含量的增加幅度和叶绿素含量的降低幅度上表现不同，显示出它们对镉的耐性存在着差异。     

Development and application of fluorescence in situ hybridization (FISH) method for simple and rapid identification of the toxic dinoflagellates Alexandrium tamarense and Alexandrium catenella in cultured and natural seawater

ABSTRACT:   The toxic dinoflagellates Alexandrium tamarense (Lebour) Balech and A. catenella (Whedon and Kofoid) Balech produce potent neurotoxins, such as saxitoxin and gonyautoxin and have been mainly responsible for paralytic shellfish poisoning (PSP) in Japan. To prevent a negative effect on the fishery industry, it is necessary to identify these toxic species precisely and rapidly before and during the bloom. In this paper, a rapid and simple protocol of a fluorescence in situ hybridization (FISH) method using ribosomal RNA (rRNA)-targeted probes has been established for identifying the cultured strains and natural cells of A. tamarense and A. catenella . Using the FISH method established in this study, it was possible to identify these toxic species species-specifically and rapidly, within 30 min. The procedure of detection constituted three steps: (i) fixation/dehydration; (ii) hybridization; and (iii) washing; this made the identification simple. Moreover, this method did not require either special techniques or equipment, and the cost for detection was low. The specificity, rapidity, and simplicity of the developed method suggest that it might be useful for routine monitoring of these toxic microalgae.     

Phenotypic variations of wheat cultivars from the North China Plain in response to cadmium stress and associated single nucleotide polymorphisms identified by a genome-wide association study

Understanding the genetic mechanisms for cadmium(Cd) uptake and translocation in common wheat(Triticum aestivum) is of significance in food Cd contamination control. In this study, a diverse panel of 132 wheat cultivars was collected from the North China Plain. The cultivars were evaluated in terms of their phenotypic variations in response to Cd stress and subjected to a genome-wide association study(GWAS) to identify single nucleotide polymorphisms(SNPs) associated with the phenotypic variatio...     

生物炭对水稻-再生稻体系吸收土壤中Cd和Pb的影响

以矿区周边Cd—Pb复合污染的农田土壤为供试材料,设置0,2.5%和5%(w/w)3个生物炭添加处理,通过盆栽试验探讨生物炭对再生稻吸收土壤中Cd和Pb的影响。结果表明,生物炭施加提高土壤pH和有机质含量,使Cd和Pb从移动性较强的弱酸提取态转化为较稳定的可还原态,且土壤CaCl2提取的有效态Cd和Pb含量分别降低33.23%~53.23%和66.52%~91.45%。同时,生物炭抑制Cd在头季和再生季水稻叶到糙米中的迁移,降低Pb从茎到叶和糙米的迁移,从而减少Cd和Pb在糙米中的累积;在5%生物炭处理下,再生季糙米Cd含量为0.15mg/kg,低于食品安全国家标准限量值(0.2mg/kg);Pb含量比对照处理降低68.18%。此外,再生季糙米中Cd和Pb含量低于头季稻糙米中相应的含量。因此,生物炭可以抑制Cd和Pb在再生稻体内的累积,降低糙米的重金属污染风险。     

不同钾肥对再生水灌溉条件下土壤-作物系统Cd的影响

为了探明再生水灌溉条件下不同施钾肥处理对土壤-作物系统Cd的影响及差异性,通过田间微区试验研究了不同施钾肥处理对再生水灌溉番茄植株、果实以及根际土与非根际土Cd含量的影响。结果表明:再生水灌溉条件下,施钾肥处理可提高番茄果实产量,施加KCl较K2SO4增产效果明显,分别较不施肥处理可增产6.10%～24.00%和1.36%～13.16%;不施钾肥较不施肥处理番茄果实Cd含量降低,但降低幅度小于施加钾肥处理,施加KCl较K2SO4处理番茄果实Cd含量较低,Cd含量分别较不施钾肥处理分别减少58.33%和8.33%,且各处理均未超0.05mg/kg的限值标准;不施钾肥处理较不施肥处理土壤pH、Cd含量有所降低,降低幅度小于施钾肥处理,有效态Cd有所增加,施加KCl和K2SO4较不施肥处理有效态Cd降低,施加KCl和K2SO4较不施钾肥处理根际土和非根际土pH、Cd含量和有效态Cd含量均有所降低,其中施加KCl根际土和非根际土Cd含量分别降低2.96%～3.11%和5.75%～14.22%,施加K2SO4分别降低4.14%～5.90%和8.10%～8.29%;施加KCl根际土和非根际土有效态Cd含量分别降低10.75%～16.19%和13.98%～28.74%,施加K2SO4分别降低15.97%～20.55%和19.91%～24.70%。因此,再生水灌溉条件下,可通过选择施加适宜的钾肥种类,调控重金属Cd在土壤-作物系统的分布及其生物有效性,施加K2SO4较KCl相比,可一定程度降低土壤Cd全量及有效态Cd含量。     

高镉累积水稻对镉污染农田的修复潜力

为探究高镉累积水稻品种扬稻6号和玉珍香对镉污染农田土壤的修复潜力,通过大田小区试验,测定6个不同生育期(返青、分蘖、孕穗、齐穗、蜡熟、完熟)5个部位(根、茎0～10 cm、茎10～20 cm、茎20 cm以上和谷)稻草的镉含量,开展高镉累积水稻镉累积规律、移除时间和移除高度研究。结果表明,水稻扬稻6号和玉珍香各部位镉含量随生育期的延长而增加,孕穗期增幅最大,完熟期达到最大值,在同一时期不同部位镉含量分布随株高呈递减趋势;完熟期,水稻品种扬稻6号和玉珍香的根、茎0～10 cm、茎10～20 cm、茎20 cm以上部分和谷中镉含量分别为19.3、11.8、9.4、8.1和3.9mg/kg与19.5、16.3、14.3、9.7和3.7 mg/kg,其对应的镉富集系数均大于1,对镉表现出高积累特性;稻草镉的移除含量在全育期均表现从大到小依次为整株收割、地上部全收割、离地10 cm收割、离地20 cm收割,完熟期整株移除情况下,扬稻6号稻草镉累积移除含量达1 652.11μg/株,玉珍香稻草镉累积移除含量达1 547.70μg/株;一年种植一季水稻扬稻6号和玉珍香,整株移除情况下土壤镉移除效率分别为9.1%和8.5%,地上部全移除情况下土壤镉移除效率分别为7.2%和7.1%。因此为兼顾水稻移除修复效果和可操作性,建议稻草在完熟后按地上部全收割的方式移除。研究结果可为镉污染稻田的植物修复治理提供新的思路。     

田间条件下施用石灰石及调理剂降低土壤镉可提取性的效应

原位钝化是镉污染稻田土壤修复的主要方法之一,钝化剂的选择对修复效果十分关键。通过3个田间试验和示范区对比调查研究了施用石灰石及主要调理剂对稻田土壤镉的钝化效应,并提出有效的技术措施。结果表明,施用足量石灰石(≥3.75 t/hm~2,试验Ⅰ)、钙镁磷肥(3.75 t/hm~2,试验III)和生物质炭(9.00 t/hm~2,试验II;7.50 t/hm~2,试验III)、石灰(3.00 t/hm~2,试验III)碱性调理剂均能显著提高土壤pH,降低土壤Cd提取率(P0.05);施用硅藻土(8.25 t/hm~2)和羟基磷灰石(3.75 t/hm~2)也能降低土壤Cd提取率。其中施用石灰石11.25 t/hm~2能使Cd提取率降低21个百分点;施用硅藻土8.25 t/hm~2(试验Ⅱ)、生物质炭9.00 t/hm~2(试验Ⅱ)可以显著降低土壤Cd提取率(P0.05),分别降低10,19个百分点。试验Ⅲ中与对照相比,施用石灰3.00 t/hm~2、钙镁磷肥3.75 t/hm~2、生物质炭7.50 t/hm~2处理的土壤pH显著提高(P0.05),石灰、钙镁磷肥、生物质炭、羟基磷灰石3.75 t/hm~2处理的土壤Cd提取率显著降低(P0.05);同时发现,石灰处理土壤pH显著高于钙镁磷肥、生物质炭、羟基磷灰石3个处理,而土壤Cd提取率则显著小于后三者。对比调查的相关性分析结果表明,Cd提取率与土壤pH呈显著负相关,与土壤有效态Cd含量呈显著正相关(P0.05)。聚类分析得出,可将不同调理剂对土壤镉的钝化效应分为5类,钝化效应较大的为石灰6.00,9.00 t/hm~2和GSA-4 6.00,9.00 t/hm~2,可优先用于实际的钝化修复,而钝化效应不显著的有海泡石4.50 t/hm~2、沸石4.50 t/hm~2、腐殖质4.50 t/hm~2和羟基磷灰3.00 t/hm~2,则不予以推荐。     

单次污水灌溉后长期污灌土壤镉的垂向分布特征

以河南省新乡市娘娘庙污灌区一块约328 m2的田块为研究区,采用均值、变异系数、半方差函数及分维数等相结合的方法,分析一次污水灌溉前后10 d内东西向剖面A、B、C和D(南北向每相距10.5 m设置1个剖面,由北至南依次编号为A、B、C和D)的土壤有效镉的垂向空间变异及其分布特征,为田块土壤中有效态镉分布与土壤植物修复相结合的研究思路提供基础性探讨。结果表明:灌水后,土壤有效镉含量在剖面A、B、C和D的均值分别减少0.06 mg?kg?1、0.11 mg?kg?1、0.14 mg?kg?1和0.23 mg?kg?1,呈现中等离散程度;在0.393~1.308 m变程范围内,块基比C0/(C0+C)25%,土壤有效镉剖面总体表现出由随机性引发的变异较小,空间相关性较强;剖面A、C和D土壤有效态镉的分维数降低,空间变异程度减弱。Kriging插值结果表明该区有效镉呈条带状分布格局,且在0~15 cm土层呈现累积现象;沿灌水方向,土壤有效镉含量剖面等值线分布由密集到稀疏。相关分析表明,土壤有效镉含量与土壤有机质含量呈正相关,与土壤含水率呈中等程度相关,与p H呈现强负相关,表现为土壤有机质含量越高土壤有效镉含量越大,p H越高土壤有效镉含量越小;污水灌溉对土壤有效镉、土壤含水率、土壤p H和土壤有机质的影响显著,同时会削弱有效镉与各影响因子间的相关关系。伴随着污水灌溉动态的有效镉分布和变异特征可以为应用植物吸附进行土壤重金属污染修复方面的研究提供基础数据。     

施用生物炭和零价铁粉对土壤中镉形态变化的影响

通过施用生物碳和还原性铁粉,研究其对土壤镉形态变化的影响.结果表明:生物碳或还原性铁粉单施及二者配施均极显著改变土壤镉形态.其中生物炭、还原性铁粉二者配施效果优于单施;单施生物炭主要对交换态镉的降低效果显著,同时对碳酸盐结合态镉、有机结合态镉及残渣态镉的形成起显著作用;而单施还原性铁粉对铁锰氧化结合态镉的形成起显著作用.另外,镉的活性指数从4.36降到0.97,不同形态镉含量的最大变化为,交换态镉比例从81.04％降到49.16％;碳酸盐结合态镉从9.44％升到17.93％;铁锰氧化结合态镉从2.95％升到10.88％;有机结合态镉从2.66％升到11.33％;残渣态镉从3.91％升到14.42％.在16个处理中,I3B2(铁粉0.045 g/kg土和生物炭3.0 g/kg土)处理为最佳组合.