水分管理对水稻镉砷吸收积累的影响研究

在稻田重金属污染治理措施中,水分调控由于无二次污染、可操作性强、无附加经济投入、有效性高等多种优点而备受关注。为了探明不同水分管理模式下水稻对镉、砷吸收转运的影响差异,采用盆栽试验,研究了长期淹水灌溉(W1)、湿润灌溉(W2)、阶段性湿润灌溉(W3)3种灌溉模式对水稻植株及亚细胞镉、砷吸收的影响。主要试验结果如下:长期淹水灌溉处理显著降低了水稻植株及亚细胞镉含量,处理后两品种糙米镉质量分数分别为0.03、0.04 mg·kg^−1,降低了54.5%-62.8%,达到了国家安全标准;砷含量以长期淹水灌溉处理最高,阶段性湿润灌溉处理下糙米中砷含量最低,处理后两品种砷质量分数分别为0.47、0.29 mg·kg^−1,虽然未达到国家安全标准,但对糙米中砷含量有显著的降低效果;镉、砷含量在根部亚细胞组分间的分布依次为细胞壁>细胞液>细胞器,而在茎叶部亚细胞组分间的分布为细胞液>细胞壁>细胞器。由此可见,镉、砷污染土壤的水分管理过程中,应充分考虑不同元素的吸收而制定适当的水分管理策略以降低糙米镉、砷含量。在镉污染稻田中可采用长期淹水灌溉来降低水稻籽粒镉含量;在砷污染稻田中可采用阶段性湿润灌溉来降低水稻籽粒砷含量;而对于镉砷复合污染稻田,则可采用湿润灌溉来降低水稻籽粒镉砷含量。

蘖肥运筹对水稻镉吸收的影响

为初步探究蘖肥施用时间对水稻Cd(镉)吸收的影响及其机制,以不施氮肥(F1)处理为对照,并设置1个氮肥均作基肥处理(F5),研究蘖肥施用时间[移栽后7 d(F2)、14 d(F3)和21 d(F4)]对水稻品种株两优819、陆两优996 Cd含量、Cd的亚细胞分布以及铁锰氧化物膜形成量的影响。结果表明,与对照相比,施用蘖肥总体能显著降低水稻分蘖期以及成熟期各部位Cd含量;与F5处理相比,施用蘖肥总体上可降低成熟期各部位Cd含量,就糙米而言,施用蘖肥处理Cd含量分别较F1和F5处理降低25%～46%和7%～33%,F3、F4处理降低Cd含量效果较好;水稻产量以F3处理最高,F2、F4处理也较高,三者间差异不显著。从根表铁锰氧化物膜形成量来看,与F1和F5处理相比,施用蘖肥总体上能明显增加水稻根表铁锰氧化物膜形成量,同时也提高了根表铁锰氧化物膜表面吸附的Cd含量,且2个品种均以F3、F4处理较高;铁锰氧化物膜形成量的增加使得分蘖期进入水稻各亚细胞组分的Cd含量均较F1处理明显降低。综合考虑,水稻生产中应根据品种特性,于移栽后14～21 d施用分蘖肥,以达到降低糙米Cd含量、提高水稻产量的目的。

粒肥施用时期对水稻镉积累的影响初探

探索生育后期氮肥施用对水稻镉积累的影响,为稻米镉消减提供技术支持。采用大田小区试验,以杂交稻株两优819(早稻)和常规稻湘晚籼12号(晚稻)为试验材料,设粒肥用量占总氮20%的不同生育期施粒肥处理,分别为始穗期施粒肥(F1)、齐穗期施粒肥(F2)、灌浆期施粒肥(F3)及不施粒肥处理(CK)。试验结果表明,合理施用粒肥可显著提高晚稻籽粒生物量,齐穗期和灌浆期施用粒肥显著提高了早稻籽粒生物量。不同生育期施粒肥对降低籽粒富集系数、镉在植株内转运系数存在显著差异;不同生育期施粒肥水稻成熟期各部位镉含量不同,施粒肥提高了早稻根系和茎叶的镉含量,但显著降低了籽粒镉含量,其值表现为CK>F1>F3>F2;晚稻的根系镉含量在始穗期施粒肥处理显著提高,茎叶镉含量均显著大于CK,灌浆期施粒肥处理的籽粒镉含量有小幅度降低;与CK相比,早晚稻籽粒镉含量最大降幅分别为44.87%,22.31%。可知,不同生育期施粒肥对早晚稻籽粒的镉含量影响有差异,齐穗期施粒肥可显著降低早稻籽粒的镉含量,灌浆期施粒肥能降低晚稻籽粒的镉含量。

水分管理对水稻镉吸收的影响

以晚稻品种玉针香和湘晚籼12号为供试材料,研究了3种水分灌溉方式(W1,长期淹水灌溉;W2,湿润灌溉;W3,阶段性湿润灌溉)对水稻糙米镉含量的影响。结果表明,在水稻生长的3个关键时期(分蘖期、灌浆期、成熟期),各部位镉含量、富集系数均以W3处理最高,W1处理最低;玉针香糙米镉含量W1处理分别比W2、W3处理低56.52%和66.67%,且W1处理与W3处理间存在显著差异;湘晚籼12号糙米镉含量W1处理分别比W2、W3处理低65.22%和52.94%,但各处理间差异不显著。可见,长期淹水灌溉是一项能够有效降低糙米镉含量的农艺措施。

一种土壤改良剂对土壤有效态镉及糙米镉含量的影响初探

为探明改良剂纽翠绿良田宝C系列生态基肥在镉(Cd)污染稻田中的应用效果,于2017年开展盆栽试验和大田试验,研究了这种改良剂对土壤有效镉和糙米镉含量的影响。盆栽试验结果表明,与对照相比,添加改良剂后土壤pH值显著提高0.28~0.68个单位,土壤有效态Cd含量、茎叶中Cd的含量和穗中Cd的含量分别下降13.71%~30.07%、20.51%~48.72%和2.82%~73.50%,改良剂用量越大降镉效果越好。大田试验结果表明,与不施用改良剂的对照相比,施用改良剂能有效降低糙米的Cd含量,降幅为28.02%~36.35%。可见,在镉污染稻田中施用纽翠绿良田宝C系列生态基肥能有效提高土壤pH值和降低土壤Cd的有效性,从而降低水稻植株和糙米Cd的含量。

不同类型高粱对重金属镉吸收积累的动态变化

为了探寻利用高粱修复镉污染土壤的可行性和有效方法,为快速高效修复土壤重金属污染提供理论依据和经验,本研究在湖南农业大学浏阳市综合教学实验基地和湘阴农科所2个环境下分析了4个高粱品种在5个生育期间植株中镉吸收积累特性和动态变化。方差分析表明成熟期高粱根部的镉含量和镉积累量主要受土壤的影响,品种间差异较小;地上部分镉含量和镉积累量在品种间达到极显著水平。4个高粱品种苗期地上和根系部分的镉含量分别为3.75 mg/kg和7.60 mg/kg,都显著高于其它生长阶段。高粱地上部分镉积累量在抽穗期达到最高值,2个生物质高粱地上部分镉积累量都超过65 g/hm2,是甜高粱的2～4倍。但成熟期4个品种地上部分镉积累量为23.35～33.39 g/hm2,差异较小。上述研究显示,通过筛选镉积累量高的生物质高粱品种并适时收获,同时提高高粱复种指数对有效、快速修复镉污染土壤具有积极意义。