基施与叶面施硒肥对富硒镉污染农田水稻降镉增硒的效应

为探讨基施硒肥和叶面施硒肥在轻度镉污染的富硒土壤中对水稻降镉增硒的效果,在田间试验条件下,通过设置基施硒肥、叶面施硒肥和基施硒肥+叶面施硒肥3个处理,以常规施肥作为对照,对成熟期水稻产量、各部位镉和硒含量、富集与转运系数以及土壤中镉的形态进行测定分析。结果表明:叶面施硒肥能显著提高水稻产量。基施硒肥后,土壤pH提高了0.19个单位,提高率为3.01%,同时降低了土壤中镉的弱酸提取态含量,降低率为2.96%,促进了镉从弱酸提取态向可氧化态和残渣态转变,从而降低了土壤中镉的有效性。而叶面施硒肥能显著降低水稻对镉转运特别是秸秆到糙米的转运系数,降低率达15.13%,同时提高水稻对硒的转运特别是根到秸秆的转运系数,提高率达18.69%。不同硒肥处理下,糙米中镉含量为0.159~0.183 mg·kg^(-1),硒含量为0.216~0.244 mg·kg^(-1),不同硒肥处理均能使糙米达到降镉增硒的效果,且叶面施硒肥处理相较于基施硒肥处理的效果更好,并在基施硒肥和叶面施硒肥同时使用下的效果最佳,其对糙米中镉含量的降低率达26.39%,硒含量的提升率达41.50%。综上,在轻度镉污染的富硒土壤中,基施硒肥或叶面施硒肥均能有效降低水稻籽粒中镉含量并提高稻米对硒的富集,且基施硒肥+叶面施硒肥处理是降低糙米镉含量与提高糙米硒含量综合效果最好的一种措施。

水稻低亲和性阳离子转运蛋白基因OsLCT3的克隆与功能研究

【目的】部分稻米镉超标严重影响我国粮食质量安全,本研究旨在鉴定对稻米镉积累有调控作用的基因,为阻控稻米镉积累提供新的基因资源。【方法】通过逆转录PCR和RACE技术,克隆了水稻低亲和性阳离子转运蛋白基因家族的一个新成员OsLCT3。通过生物信息学方法对OsLCT3的自然变异进行分析,对OsLCT3蛋白的理化性质进行预测;利用实时荧光定量PCR分析其全生育期表达模式及对镉、锰、铁胁迫的响应;采用融合报告基因定位法探究OsLCT3的亚细胞定位。通过苗期镉胁迫水培以及镉污染土壤的成熟期植株各部位的镉及二价矿质金属元素测定,分析敲除OsLCT3对水稻二价阳离子运输的影响。此外,通过酵母细胞的异源功能互补验证OsLCT3对酵母镉耐受性的影响。【结果】OsLCT3仅存在于部分水稻品种中,编码区全长1263 bp,根据编码区变异其氨基酸序列可划分为5个单倍型,编码的蛋白具有12个跨膜结构域,与小麦、节节麦的LCT亲缘关系较近,与水稻OsLCT_(2)的同源性仅52%,与籼稻、粳稻两个亚种OsLCT_(1)的同源性分别为49%、47%。OsLCT3在生长发育的各时期均在根部高表达,在扬花期的表达最高,且在根部的表达受镉胁迫及过量铁、锰的抑制,蛋白定位于质膜。与野生型相比,oslct3敲除系苗期株高降低,地上部的镉、铁、锌含量降低,根部铁含量升高,其他元素含量不变;根部镉、铁、锌向地上部的转运率降低。大田条件下,oslct3敲除系成熟期的茎叶和糙米镉含量较野生型均显著下降,稻草和糙米锰、铜、铁、锌含量较对照无显著差异。表达OsLCT3导致酵母对镉胁迫更敏感。【结论】OsLCT3参与根部的镉、铁、锌向地上部的运输,正调控稻米镉积累。

镉胁迫下不同地方品种粉葛的镉积累特性及产量差异

为探究在镉胁迫下不同粉葛品种对镉吸收转运及产量的影响,在镉地质高背景农田土壤中,以粉葛不同品种为对象,采用田间试验,研究7个地方品种粉葛的镉积累特性和产量差异。结果表明,在土壤镉胁迫下,不同品种不同部位镉含量表现为芦头>主藤>叶片>块根皮>块根;芦头和块根皮的品种间差异总体大于其他部位,不同品种的块根镉含量最小,为0.24 mg/kg,均超过国家块根类蔬菜规定的限量值(0.10 mg/kg);合水粉葛芦头和主藤较易于富集镉,细叶粉葛块根皮对镉的阻隔积蓄能力最强,桂粉葛1号和细叶粉葛块根积累镉的含量相对较低且种植经济效益也优于其他品种。

不同钝化剂对镉污染小麦镉富集及产量的影响

为实现河套灌区轻中度Cd污染农田的修复与安全利用,在河套灌区轻中度Cd污染农田开展了为期两年不同钝化剂处理的大田试验,7种钝化剂分别为生物炭(BC)、海泡石(SEP)、膨润土(BE)、坡缕石(PA)、腐植酸(HA)、硅酸钠(SS)、硫酸锰(MN),以不施用钝化剂为对照(CK),分析了不同处理下小麦产量、生物量、各器官Cd富集系数和转运系数,比较了不同钝化剂的钝化效果。结果表明,2020-2021年,SEP和SS处理较CK增产显著,增幅为11.09%~81.49%,各器官生物量均有不同程度的增加,其中籽粒及根增加显著;SS处理显著降低叶部Cd含量,降幅为26.75%,SEP处理显著降低籽粒Cd含量,降幅达47.62%。钝化剂处理下,各部位Cd富集系数均<1,根部到叶部Cd最高。小麦籽粒Cd含量与茎中Cd富集系数呈极显著的正相关,与茎向叶部、根向穗部的Cd转运系数呈显著的正相关;2年茎的Cd富集系数对籽粒Cd富集系数均有显著正效应,穗到籽粒、茎到叶的Cd转运系数对籽粒Cd富集系数影响最大。海泡石和硅酸钠处理增加了小麦产量,降低了植株Cd含量,抑制了Cd在植株体内的转运富集;内蒙古河套灌区轻中度Cd污染农田,推荐施用硅酸钠和海泡石进行小麦安全生产。

不同有机肥配施对小麦和燕麦镉积累、分配及转运的影响

【目的】农田土壤镉污染严重威胁农产品质量安全,探讨化肥减量同时配施不同有机肥条件下小麦和燕麦各器官镉积累、分配及转运特征,对于指导作物合理施肥、保证农产品安全具有重要意义。【方法】在化肥施用减量20%基础上,设厩肥30000 kg/hm^(2)(AM)、生物有机肥600 kg/hm^(2)(BF)、厩肥30000 kg/hm^(2)+生物有机肥600 kg/hm^(2)(AM+BF)及化肥正常施用量(CK)4个施肥处理,研究不同有机肥处理对小麦和燕麦镉积累、分配、转运特征的影响。【结果】(1)与CK相比,不同有机肥配施处理可使小麦和燕麦生物量增加6.78%~11.00%;同时可使各器官镉含量总体降低,其中籽粒镉含量降低11.76%~47.06%。(2)各有机肥配施处理使各器官镉富集系数总体降低,籽粒富集系数降低0~38.46%;BF、AM+BF处理根、茎、叶、穗镉向籽粒的转运系数分别降低16.67%~42.86%、15.79%~42.03%、0~56.10%、6.82%~22.06%。(3)燕麦灌浆期后茎秆镉含量下降伴随着籽粒镉含量上升;燕麦抽穗期后各器官镉向籽粒的转移量、转移率、贡献率均以茎秆为最高。【结论】化肥减量配施有机肥可降低作物籽粒镉含量、富集系数和转运系数,且对燕麦籽粒降镉效果优于小麦;燕麦抽穗期后茎秆转运的镉是籽粒镉积累的主要来源。

矿质型叶面阻隔剂对春小麦镉吸收转运的阻控效果

为研究喷施不同叶面阻隔剂对北方田间春小麦镉的阻控效果,以‘永良4号’为材料,采用田间试验研究方法,于分蘖期、孕穗期向小麦喷施4种不同矿质元素型叶面阻隔剂,分别为混合型(MAC)、锰锌元素型(MZ)、硫元素型(S)、硅元素型(Si),同时设置清水喷施为对照,通过测定小麦各器官镉含量分析不同叶面阻隔剂对小麦镉的阻控效果。结果表明:(1)与清水对照相比较,4种不同矿质元素型叶面阻隔剂均有效降低小麦籽粒中的镉含量,其中,MZ、S处理使籽粒降镉效果显著,4种叶面阻隔剂的降镉能力为MZ>S>Si>MAC,籽粒镉含量分别降低了47.7%、40.1%、33.3%和26.5%。(2)小麦各器官镉富集系数的表现为根>茎>叶>颖壳>籽粒,叶面喷施4种矿质元素型阻隔剂后均抑制了小麦籽粒的富集能力,而MAC和MZ处理增加了小麦根部的富集能力,抑制了叶片中镉的累积。(3)MAC和MZ处理阻隔剂抑制了镉从根至茎部的转移,S和Si处理主要抑制叶至籽粒部的镉转运。因此,在通过叶面喷施阻隔剂阻隔小麦镉的污染方面,可以选取喷施MZ型和S型叶面阻隔剂。

大豆GmALMT33基因在镉胁迫应答中的功能分析

由于工业发展以及生活废弃物污染的不断加剧,作物中的重金属浓度超标,严重威胁人体的健康。铝激活苹果酸转运体编码一类阴离子通道蛋白,在植物有机酸的跨膜转运中发挥重要的作用。为研究GmALMT33基因在大豆应对镉胁迫中的功能,本研究以大豆黑农48的叶片cDNA为模板,利用RT-PCR克隆得到GmALMT33基因。该基因CDS区全长1622 bp,编码553个氨基酸,含有1个ALMT结构域。qRT-PCR结果表明,GmALMT33在大豆根部的表达水平最高;镉胁迫后,该基因表达量呈现先升高后降低的趋势。构建植物表达载体pCPB-GmALMT33并对烟草、大豆毛状根进行遗传转化,转基因植株抗逆表型与生理指标分析表明,镉(66μmol/L CdCl_(2))胁迫下,转基因烟草叶片黄化、褪绿,边缘褐化程度明显低于野生型烟草。转基因大豆毛状根复合体植株茎秆和叶脉呈现的红褐色毒害症状程度明显弱于转空载体植株。在镉胁迫处理7 d后,转基因烟草叶片的超氧化物歧化酶、抗坏血酸过氧化物酶活性及可溶性糖含量均高于野生型对照,丙二醛含量均低于对照。在镉胁迫处理0 d、1 d、3 d后,转基因大豆毛状根复合体根和叶的超氧化物歧化酶、抗坏血酸过氧化物酶活性、可溶性糖含量均高于转空载体对照,丙二醛含量均低于对照,表明GmALMT33基因提高了植株的耐镉能力。本研究为进一步探讨GmALMT33基因的作用机制提供了依据,并为大豆抗逆育种提供了新的基因。

番茄HMA基因家族的鉴定及SlHMA1镉转运功能研究

【目的】Heavy metal ATPase(HMA)基因家族广泛参与植物对金属元素的吸收和转运,系统鉴定番茄HMA基因家族成员及其特征,并研究其在应对镉胁迫过程中的功能,为解析番茄重金属转运机制及番茄低镉积累种质创新提供理论依据。【方法】通过生物信息学鉴定番茄HMA基因家族成员,并分析其系统进化树、蛋白理化性质、基因结构、顺式作用元件、基因表达模式等,通过酵母功能互补试验研究SlHMA1的镉转运活性。【结果】番茄基因组中存在8个SlHMAs,分属2个亚组。在基因结构方面,各SlHMAs间及与拟南芥和水稻的同源基因之间都存在显著差异。SlHMAs成员启动子区域含有较多逆境响应相关的顺式作用元件,RT-qPCR结果也揭示大多数SlHMAs表达对镉胁迫有不同程度的组织特异性响应。酵母功能互补试验表明SlHMA1蛋白具有镉转运活性,进化分析表明HMA1广泛存在于植物界,且其ATP水解酶活性相关的氨基酸保守基序DKTGT也在植物界高度保守。【结论】番茄SlHMAs具有HMA家族基因的典型特征,同时也存在功能多样性。SlHMAs及其氨基酸保守基序DKTGT与金属离子转运及镉胁迫响应密切相关,在低镉作物育种方面具有重要应用潜力。

番茄糖基转移酶基因SlUDP提高拟南芥镉胁迫耐性的作用研究

镉(Cd)胁迫严重限制植物生长,因此鉴定与植物镉胁迫耐受性相关的基因尤为重要。课题组前期通过转录组数据筛选获得番茄UDP-糖基转移酶基因(SlUDP)响应植株镉胁迫反应。本研究克隆SlUDP基因编码区全长序列,该基因在叶片和果实中表达量较高,受镉胁迫诱导上调表达。酵母耐镉性分析表明,转入SlUDP基因提高了酵母镉胁迫的耐受性。进一步获得SlUDP过表达拟南芥株系,CdCl_(2)胁迫下(40、60、80μmol/L),与野生型相比,过表达拟南芥株系的子叶失绿程度下降;发芽率、根长和种子存活率提高,而丙二醛含量下降,可溶性糖含量、超氧化物歧化酶活性、过氧化物酶活性增加,且金属离子转运蛋白基因ZIP1、IRT1、CSD1和COPT2的表达水平显著高于野生型。结果表明,SlUDP过表达株系通过调节抗氧化酶系统,提高植株清除活性氧能力,降低膜脂过氧化程度,提高金属离子转运等方面提高植株耐镉性。本研究为糖基转移酶基因在植物耐受镉胁迫中的作用研究提供一定的理论依据,并为园艺植物抗性分子育种提供了候选基因。

猪粪源溶解性有机质对锰矿区耕地土壤中镉迁移的影响

镉(Cd)是迁移潜力最大的重金属元素之一。土壤中Cd迁移过程及影响因素的研究对于土-水生态系统中Cd的环境风险评估及修复治理有重要意义。为探求外源富碳有机质对金属矿区污染耕地土壤中Cd迁移的影响,开展原状土柱淋洗试验,考察猪粪源溶解性有机质(DOM)的引入(232 mg/L)对胶体结合态Cd(C-Cd)和水溶态Cd(D-Cd)迁移过程的差异及影响机制。结果表明:①猪粪DOM引入前,土壤胶体是Cd迁移的主要载体,胶体浓度是影响总镉(T-Cd)和C-Cd浓度动态变化的主要因素;猪粪DOM引入后,原状土柱淋洗过程中T-Cd和C-Cd的迁移量分别是对照阶段的1.8倍和2.2倍,pH成为影响Cd迁移的关键因素。②猪粪DOM的引入主要通过提升溶液pH,促进土壤胶体的迁移(迁移量较对照阶段增加了68.4%)进而增加C-Cd的迁移量(较对照阶段增加了124.4%)。同时,pH的增加也抑制了Cd^(2+)的解吸,导致D-Cd迁移量较对照阶段减少了41.2%。③猪粪DOM引入后的淋洗过程中,DOM通过提升土壤胶体Cd富集系数(由32.6mg/kg增至43.4mg/kg),进一步提升了土壤胶体对Cd迁移的支配作用,T-Cd中C-Cd的占比高达90.1%。因此,在农用地Cd污染土壤或场地污染土壤修复过程中涉及外源富碳有机质(如畜禽粪便、城市污泥、堆肥/生物质炭)应用时,应重点关注外源DOM促进胶体结合态Cd迁移进入浅层地下水的环境风险。

叶面喷施氨基酸对水稻Cd转运特性和稻米氨基酸含量的影响

为了探讨氨基酸叶面肥的降Cd潜力,在湖南水稻开花期喷施6种氨基酸,对水稻Cd转运特性及其稻米Ca、Fe、Mn、Zn和氨基酸含量的变化进行了分析。试验结果表明:喷施2次10 mmol·L^(-1)苯丙氨酸(Phe)、甘氨酸(Gly)、异亮氨酸(Ile)、丝氨酸(Ser)、蛋氨酸(Met)和0.02 mmol·L^(-1)的色氨酸(Trp),能使稻米、穗颈、穗下节中的Cd含量显著下降,稻米中的Cd平均含量从0.63 mg·kg^(-1)分别下降至0.27~0.48 mg·kg^(-1)。其中喷施Ser、Trp和Met的降Cd幅度高达51.1%~57.3%,而Phe和Gly的降Cd幅度仅为24.7%~35.1%。与此同时,水稻各器官中Ca和Fe的含量显著上升,Mn的含量显著下降,Zn的含量无显著变化。喷施氨基酸对Cd在水稻器官间的转移系数无显著影响,但显著降低了稻米、穗颈和穗下节中Cd含量与Ca、Fe、Mn含量的比率。喷施Ser和Met使稻米中的必需氨基酸含量分别增加7.5%和10.5%、非必需氨基酸分别增加13.9%和5.5%;喷施6种氨基酸都能显著增加稻米谷氨酸(Glu)、亮氨酸(Leu)和半胱氨酸(Cys)的含量。稻米Cd含量与Cd∶Ca、Cd∶Fe、Cd∶Mn的含量比率呈极显著正相关,与Glu和Ca含量呈极显著负相关。综上所述,喷施Ser、Trp和Met能显著促进Ca、Fe转运和Glu合成,提高Ca、Fe、Mn离子通道对Cd的拦截能力,从而有效降低稻米、穗颈和穗下节中的Cd含量。

土壤钝化材料及叶面阻控对镉污染农田修复效果研究

研究旨在评估2种不同的钝化剂材料结合叶面阻控技术在修复中轻度镉污染农田方面的效果,并筛选出有效的农田修复材料。研究在一个典型的中轻度镉污染农田进行,采用2种不同的钝化剂材料配合叶面阻控技术,分析了它们对土壤pH、有效态Cd含量及水稻各部位(根系、茎叶和糙米)中Cd含量的影响。结果显示,与对照(CK)相比,不同处理的pH均有一定程度的增加(0.5%~12.5%)。SF1和SF2处理中土壤有效态Cd含量分别降低23.4%~36.7%和15.1%~30.8%;水稻根系中Cd含量分别降低70.5%~79.4%和65.2%~72.6%,茎叶中Cd含量分别降低36.7%~50.0%、18.8%~38.4%,糙米中Cd含量分别降低60.1%~74.4%、47.4%~72.2%;由此可见,2种钝化剂均能有效降低土壤有效态Cd含量,影响水稻各部位对Cd的富集,叶面阻控能进一步抑制Cd在水稻植株中的转运,从而降低Cd在稻米中的积累。

镉胁迫对紫丁香种子萌发及幼苗生长的影响

本研究以紫丁香种子和幼苗为研究对象,分析了不同浓度(0、5 mg/L、10 mg/L、20 mg/L、30 mg/L、40 mg/L)镉胁迫对种子萌发、幼苗生长生理特性及镉积累特性的影响。结果表明,随着镉胁迫浓度升高,种子各项发芽指标呈先升高后降低的趋势,在胁迫浓度为5 mg/L时发芽率最高。异常发芽率在胁迫浓度大于10 mg/L时显著升高(p<0.05)。由回归分析可知,镉胁迫对种子萌发的半致死浓度为29.95 mg/L,极限浓度为50.41 mg/L。镉胁迫对胚根生长的抑制作用要高于胚芽。随着镉胁迫浓度升高,幼苗地上、地下部干重及根冠比呈降低趋势,根系活力、抗氧化酶活性及渗透调节物质含量呈先升后降的趋势,并在胁迫浓度为10 mg/L时最高,MDA含量、质膜透性呈升高趋势,但在胁迫浓度小于10 mg/L时较对照无显著差异;镉转运系数在胁迫浓度为10 mg/L时最高,为0.54,积累量为1.25 mg/g。说明在镉胁迫浓度低于10 mg/L时,紫丁香幼苗能通过自身调节来维持正常生长,对镉胁迫具有一定耐性。

土壤施用钝化剂与复合微生物肥对冬小麦镉积累的影响

【目的】研究土壤施用钝化剂与复合微生物肥对豫北轻度镉污染弱碱性农田土壤中镉活性的钝化效果,及其对冬小麦品种不同器官间镉积累转运和产量的影响特征,旨在筛选出高效修复镉污染土壤、降低冬小麦籽粒镉含量的修复材料及低镉积累小麦品种,为豫北镉轻度污染弱碱性农田的小麦安全高效生产提供技术支撑。【方法】于2020—2022年连续两个冬小麦生长季,在豫北镉污染弱碱性农田设置不同土壤修复材料(CK:不进行土壤修复处理,CMF:复合微生物肥单施处理,GP:土壤钝化剂单施处理,CMF+GP:复合微生物肥和土壤钝化剂等量配施处理)和6个冬小麦品种(鑫华麦818、漯麦163、郑麦9023、鑫麦296、郑麦136、郑麦7698)的两因素裂区田间大区对比试验,研究土壤有效态镉、冬小麦地上部各器官镉含量、富集系数(BCF)、转运系数(TF)及其相关性、冬小麦产量及其构成因素的变化。【结果】(1)在连续两年冬小麦生长季,与CK相比,钝化剂和复合微生物肥的单施和等量配施均可降低土壤有效态镉含量,CMF+GP处理的效果最好,可使6个供试品种的根系表层土壤有效态镉含量显著降低17.6%—22.4%。土壤有效态镉含量降低与冬小麦地上部各器官镉含量的变化具有相关性,且不同品种的同一器官间也存在一定差异。(2)土壤钝化剂和复合微生物肥单施和等量配施可使鑫华麦818、漯麦163、郑麦9023降低TF茎鞘—叶、TF茎鞘—籽粒,增大TF茎鞘—(穗轴+颖壳)、TF叶—(穗轴+颖壳),使BCF茎鞘、BCF叶降低、使小麦体内镉含量向穗轴+颖壳转移,以减小BCF籽粒,与之不同的是,未能有效降低鑫麦296的TF茎鞘—叶、BCF茎鞘,增大了郑麦136、郑麦7698的BCF茎鞘。(3)土壤施用钝化剂和复合微生物肥可综合调控冬小麦穗数、穗粒数、千粒重,提高冬小麦产量,但土壤修复处理与品种的方差分析结果表明两者的交互作用主要是通过调控穗数实现增产。CMF+GP处理中郑麦136连续两个冬小麦生长季的产量均为当季所有处理最高值,分别为7317.17和10485.32 kg·hm^(-2)。【结论】施用复合微生物肥和土壤钝化剂可降低豫北弱碱性轻度镉污染麦田冬小麦根际土壤有效态镉含量,调控冬小麦各器官对土壤镉的富集系数及各器官转运系数。复合微生物肥和土壤钝化剂等量配施处理优于单施处理,可最大程度降低冬小麦籽粒镉含量,并显著提高参试冬小麦品种产量,且与本试验筛选出的低镉积累高产品种郑麦136搭配种植模式,可实现豫北弱碱性镉污染农田冬小麦的高产栽培与安全生产。

不同Cd质量分数处理下两玉米品种植株Cd分布、富集和转运特性

【目的】明确不同质量分数镉(Cd)胁迫对玉米Cd积累过程的影响效应,揭示玉米种植于Cd污染土壤的生产适用性。【方法】采用田间微区试验设置6个Cd质量分数处理(CK(0.16 mg/kg)、T1(1.70 mg/kg)、T2(4.35 mg/kg)、T3(6.71 mg/kg)、T4(9.78 mg/kg)、T5(15.76 mg/kg)),分别测定郑单985(ZD)和先玉335(XY)玉米在不同质量分数Cd处理下玉米植株中Cd的组织分布特征及各器官含Cd量,分析各组织器官对Cd的富集和转运能力,并建立Cd处理质量分数梯度和玉米各组织器官含Cd量之间的相关性分析。【结果】在Cd污染处理下,Cd量的分布主要集中于根系、叶和苞叶之中,其次为茎/穗轴,籽粒中Cd量占比最少,仅为0.08%~5.12%;ZD籽粒中Cd量随着Cd处理质量分数的增大而增大,XY籽粒中Cd量则在T3处理下达到最大值0.26 mg/kg。对比ZD和XY,ZD籽粒中Cd量均高于XY,且在T4处理和T5处理下品种间差异显著(P<0.05);富集和转运分析显示,ZD和XY植株根系富集能力最强,籽粒富集能力最弱,茎、叶和苞叶富集能力受Cd胁迫质量分数和品种差异影响波动。同一Cd质量分数处理下,根-叶和根-苞叶的转运能力最强,但存在品种差异和质量分数效应;Cd质量分数梯度与植株根系、茎、叶、苞叶、穗轴和籽粒中Cd量均呈极显著相关关系(P<0.01),其中与根系、茎、叶的相关系数分别达到0.973、0.961和0.963。【结论】玉米植株中Cd的分布、富集和转运均受Cd胁迫的质量分数影响,且存在品种差异。在1.70~15.76 mg/kg的Cd污染土壤上ZD和XY仅可作为饲料安全种植,相比较于ZD仅适用于1.70~6.71mg/kg的Cd污染质量分数范围,XY具有更好的生产适用性。

盐城市典型地块周边土壤重金属污染及环境质量风险评价

评估工业园区、交通要道、城镇郊区及港口区等典型地块周边土壤重(类)金属污染风险,可为其周边土壤农业利用提供依据。以盐城市域西部复垦地块、老204国道-城镇工业园典型区块以及沿海港口区周边农用地74个点位及所种植物(小麦、大麦与芦苇)为对象,进行锌(Zn)、铜(Cu)、镉(Cd)、铬(Cr)、镍(Ni)、铅(Pb)、汞(Hg)、砷(As)的检测及其环境质量风险评价。结果表明,所测点位土壤8种元素均超出江苏省土壤元素地球化学基准值,超出点位在30%以上的元素分别是Cd(100.00%)、Cu(75.68%)、Zn(60.81%)、As(51.39%)、Hg(36.00%);参照GB 15618—2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》中的筛选值,Cd、As超标,超标率分别为66.67%、4.00%;以管制值为参照,仅Cd超标,超标率为20.27%。单项污染指数与综合污染指数结果表明,老204国道-城镇工业园典型区块及以西土壤Cd中重度污染点位多,环境质量风险较高;以东点位为Cd轻度污染,风险较低。对8种重(类)金属有效态含量及植物中相应元素检测,结果显示,这8种元素含量均低于植物元素限量标准值,尚未对所测植物的生长发育产生明显影响,体现了重金属在土壤-植物系统间复杂的迁移转化特性。

不同类型水稻对镉(Cd)吸收、转运与富集的差异分析

重金属镉污染日益严重,影响了水稻生长,进而威胁人类健康。旨在分析粳籼亚种水稻镉吸收、转运与富集的差异,探究降低稻米镉含量的方法,提高稻米品质的同时保障粮食安全。而降低稻米镉含量的首要前提就是要了解籼粳亚种水稻对镉吸收、转运以及积累的生理机制。本文综述了籼粳稻亚种镉吸收转运和富集的差异及生理机制等方面的研究进展。结果表明,籼粳稻品种对重金属镉吸收转运和积累的差异显著,一般为:籼稻>粳稻,超级稻>杂交稻>常规稻;品种各器官间镉含量一般为:根>茎叶>籽粒。不同的粳籼水稻亚种之间也存在显著差异,这些差异可能是由于籼粳亚种水稻品种间不同时期的镉富集能力、分配比例以及转移系数这三方面的不同造成的。因此,在探索并掌握水稻籼粳亚种品种的差异以及生理机制的基础上,进一步协调“基因-品种-栽培技术”综合理论,构建水稻高效生产技术体系,才能够更好地保障粮食的安全。

镉胁迫诱导的杞柳组织离子组变异及其对镉运输的影响

【目的】探究杞柳4个栽培品种在重金属镉(Cd)胁迫下的离子组响应特征,为选育高Cd富集型杞柳、提高杞柳对重金属污染土壤的修复效率提供理论依据。【方法】采用水培试验,分析杞柳4个品种‘大红头’、‘大青皮’、‘黄皮柳’、‘庄坞柳’在0、10、50μmol·L-1的Cd(NO3)2处理下根、插条、新枝和叶组织Cd、大量元素(N、P、K、Ca、Mg)、微量元素(Fe、Zn、Cu、Mn、Mo、Se)含量变化,结合主成分分析、相关性分析以及偏最小二乘回归分析,明确Cd胁迫下杞柳不同组织离子组变异的元素贡献以及影响杞柳Cd积累和转运的主要元素。【结果】1)大量元素特别是N的变异系数明显小于其他元素,叶片Cd变异系数明显高于其他组织;Mn、Zn和Fe等二价阳离子在Cd胁迫下的变异系数均较高。2)杞柳离子组总变异的78.3%由组织类型的差异导致,其中Zn、Fe、Cu、Mn和Mo是杞柳离子组变异的重要组成部分。3)Cd胁迫对不同组织离子组干扰程度为:根>叶>新枝>插条。4)相关性分析发现,叶片Cd含量与Fe和Mg呈显著正相关;新枝和插条Cd含量与N和Se呈显著正相关;根部Cd含量与Ca、Cu和Se呈显著正相关。聚类分析和偏最小二乘回归确定N、P、Ca、K、Mn、Fe、Mg和Mo等元素在杞柳转运Cd的过程中起重要作用。【结论】Cd胁迫导致的杞柳离子组变异,主要来源于组织类型的差异;同一组织中,离子组的变异主要来源于Cd胁迫,不同组织中引起离子组变异的主要元素各不相同。Cd在杞柳体内的转运受离子组变异影响,其中的大量元素N、P、K、Ca、Mg,微量元素Mn、Fe和Mo在杞柳转运Cd的过程中起重要作用。

不同品种玉米镉的积累特性

以8个玉米品种为材料,在2个地区开展田间试验,研究在不同土壤镉浓度下成熟期玉米各器官(根、茎、叶及籽粒)吸收镉(Cd)的特性,比较各器官的Cd含量差异,并对各器官的Cd含量进行相关性分析。在浏阳基地,不同品种玉米的根、茎、叶和籽粒Cd的富集系数分别为0.85~1.09、0.44~0.86、0.64~1.36和0.04~0.25;茎、叶、籽粒Cd的转运系数分别为0.42~0.91、0.59~1.44和0.05~0.27;相关性分析结果表明,茎秆与叶片的Cd含量呈极显著正相关。在湖南农业大学耘园基地,不同品种玉米的根、茎、叶、籽粒的富集系数分别为3.00~4.12、1.93~3.20、2.18~3.96和0.16~0.94;茎、叶和籽粒Cd的转运系数分别为0.63~0.86、0.61~1.30和0.04~0.24;相关性分析结果表明,茎与叶、籽粒的Cd含量呈极显著正相关。各器官Cd积累情况分为2种,一种为叶、根、茎、籽粒的Cd含量依次降低,另一种是根、叶、茎、籽粒的Cd含量依次降低。在浏阳基地种植的湘农玉22号籽粒的Cd含量超过食品安全的国家标准,而在耘园基地种植的湘农玉22号籽粒的Cd含量未超标,其余7个品种在2个地区种植均未超过国家标准。

施加钝化剂及叶面肥对大田小麦-玉米轮作Cd吸收转运的影响

为研究施加钝化剂、叶面肥对大田小麦-玉米轮作Cd吸收转运的影响,实现安全利用类耕地农作物的安全生产,通过大田轮作试验的方式,选用小麦秸秆生物炭、钙镁磷肥为土壤钝化剂,叶面硒肥为叶面阻隔剂,在田间共设置6个处理:小麦和玉米常规种植(CK)、基施生物炭(B)、基施钙镁磷肥(P)、叶面喷施硒肥(F)、叶面喷施硒肥的同时基施生物炭(BF)、叶面喷施硒肥的同时基施钙镁磷肥(PF)。小麦和玉米成熟后对其籽粒、秸秆、根系3部分的Cd含量进行检测,并对耕地土壤的pH值、有效态Cd、全量Cd进行测定。结果表明:与CK处理相比,小麦和玉米各处理土壤pH值有不同程度的升高,其中B处理和BF处理会显著提升土壤pH值;小麦和玉米各处理土壤中全量Cd无明显变化;P处理和PF处理可显著降低土壤有效态Cd含量。与CK处理相比,各处理农作物籽粒中Cd含量均有不同程度的降低,且叶面阻隔联合土壤钝化技术(BF、PF)的效果更好。较CK处理,PF处理小麦和玉米籽粒Cd含量下降最明显,降幅分别为39.91%、43.51%,BF处理小麦和玉米籽粒Cd含量分别下降了22.58%、33.53%,F、B处理和P处理变化较小,降低效果表现为B处理<F处理<P处理。较CK处理,PF处理小麦和玉米秸秆到籽粒的Cd转运系数分别下降了38.81%、38.40%,而B处理小麦和玉米秸秆到籽粒的Cd转运系数仅分别下降了13.37%、17.52%。研究表明,叶面阻隔联合土壤钝化技术,尤其是叶面喷施硒肥联合基施钙镁磷肥能更有效地降低Cd向小麦和玉米籽粒的吸收转运,该技术可在中轻度Cd污染的小麦-玉米轮作区农田土壤上推广应用。