土壤调理剂对Cd污染农田土壤生物因子、有效态Cd及糙米Cd的影响

选用森美思、CCT01、矿物质和特贝钙4种土壤调理剂,在萍乡市镉(Cd)污染农田开展田间试验,探讨4种调理剂对土壤pH、有机质、微生物数量、酶活性及土壤有效态Cd和糙米Cd的影响。结果表明,与对照相比,施用土壤调理剂提高了土壤pH值(0.82~1.37),降低了土壤有效态Cd(5.21%~34.78%)和糙米Cd(51.39%~68.06%)含量,但对有机质影响不明显。土壤调理剂改变了微生物环境,表现为:森美思减少了细菌、真菌数量和蔗糖酶、酸性磷酸酶活性,增加了放线菌数量、脲酶和过氧化氢酶活性;CCT01减少了细菌、真菌、放线菌数量和蔗糖酶、酸性磷酸酶活性,增加了脲酶和过氧化氢酶活性;矿物质减少了细菌、放线菌数量和蔗糖酶活性,增加了真菌数量和脲酶、过氧化氢酶、酸性磷酸酶活性;特贝钙减少了细菌、真菌数量和脲酶和蔗糖酶活性,增加了放线菌数量和过氧化氢酶、酸性磷酸酶活性。相关性表明,土壤有效态Cd与有机质、细菌和糙米Cd呈显著正相关,而与pH和放线菌呈显著负相关,糙米Cd与细菌呈显著正相关,而与pH呈显著负相关。综上,从土壤、糙米Cd修复效果及对微生物数量和酶活性的影响考虑,特贝钙调理剂效果最好,其次是矿物质和森美思调理剂。

水稻糙米重金属镉(Cd^2＋)含量的QTL定位分析

本研究利用日本晴与泸恢99构建的188个重组自交系群体,根据已构建的遗传连锁图谱,采用混合线性模型方法,在高镉含量环境A和低镉含量环境B进行糙米Cd^(2+)含量的QTL定位分析。在A环境中检测到2个控制糙米Cd^(2+)含量的QTLs,分别位于第7、8染色体,贡献率分别为29.8%、8.87%;在B环境中检测到1个控制糙米Cd^(2+)含量的QTL,位于第7染色体,贡献率为7.35%;A、B两个环境下的增效基因均来自于亲本泸恢99。试验表明:镉浓度对该基因的表达有影响,糙米Cd^(2+)含量QTL基因更易在Cd^(2+)高浓度环境中表达,因此,Cd^(2+)低吸收水稻材料创制及选育应在Cd^(2+)含量较高的土壤中进行。

赤泥对Cd污染稻田水稻生长及吸收累积Cd的影响

采用田间小区试验,研究了不同赤泥施用量对酸性Cd污染稻田(潮泥田)水稻生长及吸收累积Cd的影响。结果表明,赤泥施用量为4948kg·hm-2时水稻产量达到最高,其主要作用是促进了水稻有效穗的形成。同时施用赤泥能显著提高土壤pH,降低土壤有效态Cd含量和减少水稻Cd累积。与不施赤泥的对照相比,施用赤泥3000kg·hm-2的处理水稻增产12.4%(P<0.05),水稻根Cd降低22.0%(P<0.05),糙米Cd(0.14mg·kg-1)降低40.8%(P<0.01),并达到国家粮食卫生标准(GB2715—2005);当赤泥施用量增至9000kg·hm-2时,土壤pH提高12.0%(P<0.01),有效态Cd含量降低24.9%(P<0.05),水稻根系、茎叶和糙米Cd分别降低55.7%(P<0.01)、54.5%(P<0.01)和69.9%(P<0.01)。表明利用赤泥修复中轻度酸性Cd污染土壤是可行的,并能起到改良土壤和促进水稻增产的效果。试验所用赤泥重金属含量很低,不会造成二次污染。但将赤泥大面积应用于酸性Cd污染稻田还需要系统研究应用参数,并采取农机配套和激励机制来鼓励农民自发行动的积极性。

污染稻田水分管理对水稻吸收积累镉的影响及其作用机理

Cd污染稻田通过长期淹水灌溉能显著降低稻米中Cd含量。利用Cd污染水稻土的盆栽试验,结合水稻根表氧化铁膜特征的分析,研究了不同水分管理对水稻吸收积累镉的影响及其作用机理。结果表明,随着稻田淹水程度(时间和水量)的提高,水稻根表氧化铁膜所吸附的还原态Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)显著增加,潮泥田和黄泥田长期淹水灌溉处理的水稻根膜中的Fe(Ⅱ)分别比湿润灌溉处理增加了12.6倍(p<0.01)和8.5倍(p<0.01);不同水分管理的水稻根膜氧化铁(Fe(Ⅲ))含量的变化与根膜Fe(Ⅱ)表现极显著的相关性,但两者均与水稻根膜Cd呈极显著的负相关,其中,2种土壤长期淹水的水稻根膜Fe(Ⅲ)分别比湿润灌溉增加了1.5倍(p<0.01)和1.0倍(p<0.01),根膜吸附的Cd含量分别较湿润灌溉降低了77.9%(p<0.01)和50.3%(p<0.01);长期淹水处理导致水稻根系、茎叶、糙米中的Cd含量均极显著低于相应的湿润灌溉处理,2种土壤长期淹水的糙米平均Cd含量比间歇灌溉的下降了41.3%,比湿润灌溉的下降了70.7%(p<0.01);不同水分管理的水稻糙米Cd含量与根膜Cd含量呈极显著正相关,与根膜Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)呈极显著负相关。综合分析认为,Cd污染酸性稻田在长期淹水的还原条件下Fe2+等金属离子与Cd2+的竞争吸附作用以及S2-和Cd2+的共沉淀作用加强,因而使得土壤中Cd的生物有效性明显降低。

土壤pH·淹水调控与低镉积累品种在水稻大田生产上的降镉效果

[目的]研究土壤pH、淹水调控与低镉积累品种在水稻大田生产上的降镉效果。[方法]通过土壤pH、淹水调控与低镉积累品种等多项镉污染防治措施的应用,探索镉污染稻田水稻安全生产技术模式。[结果]pH<6.5时,VIL、V、IL 3种处理均使土壤有效Cd上升,上升幅度表现为VIL<IL<V,且VIL与V、IL处理有较大差异;当土壤pH>6.5时,VIL、IL处理有降低土壤有效Cd的效果。2种处理均能对水稻糙米Cd积累产生明显的负影响,其影响程度和一致性表现为VIL>V>IL,且VIL、V处理效果远优于IL处理。[结论]在不同环境因素下,单一的淹水管理+土壤pH调控或低镉积累型品种措施,在降低糙米Cd积累效果方面不稳定,多措施的综合应用能取得更好的效果。

基于农田土壤镉污染修复后糙米镉的指标筛选

目前农田土壤镉污染修复以降低糙米镉含量为标准,而忽略了其变化的关键性的土壤物理、化学及生物指标。基于此,采用方差分析、多元回归分析、通径分析、随机森林和结构方程模型等统计方法分析了土壤pH值、有机质、容重、阳离子交换量、速效养分、质地、微团聚体、酶活性、微生物数量等23个土壤指标对土壤有效态Cd和糙米Cd含量重要性排序。结果表明,总体上施用土壤调理剂提高了土壤pH值、容重和阳离子交换量,改变了土壤质地组成,增加了大粒级团聚体,并影响了微生物环境,有效降低了土壤有效态Cd和糙米Cd含量,但抑制了部分酶活性和微生物数量。通过逐步回归分析,表明土壤pH值和放线菌可以解释土壤有效态Cd 64.32%的变化,阳离子交换量、速效钾、有效磷和蔗糖酶可以解释糙米Cd 82.10%的变化;通径分析表明大粒径团聚体、有机质、黏粒、砂粒、放线菌和真菌对土壤有效态Cd和糙米Cd的直接效应较大;随机森林分析表明土壤pH值是影响土壤有效态Cd和糙米Cd含量的主导因素;结构方程模型表明糙米Cd含量主要受土壤pH值、有机质、阳离子交换量和有效磷的影响,土壤有效态Cd主要受土壤酶活性和微生物数量的影响。不同分析方法侧重点不同,总体上对糙米Cd含量影响较大的是pH值、阳离子交换量、有效磷和有机质等,对土壤有效态Cd含量影响较大的是pH值、放线菌和有机质等。