镉胁迫对花生籽实品质的影响及响应机制

采用盆栽试验,研究了重金属镉(Cd)对花生籽实品质安全性的影响及花生籽实对镉胁迫的响应机制。结果表明:在供试镉处理范围内(≤10mg.kg-1),镉胁迫对花生籽实脂肪和蛋白质含量均有显著影响,但品种间存在差异;花生籽实中的镉含量随外源镉含量的增加而显著增加(P<0.05),且在土壤低镉浓度(≤1mg.kg-1)下籽实更易富集镉;受镉污染的花生籽实,其蛋白质是络合镉的主要营养部位,且其镉含量远高于食品中镉的限量值,而脂肪中镉的含量甚微,因此供试花生籽实不能作为人体植物蛋白来源,但可以作为人体食用油脂来源。     

水稻土施硅对土壤-水稻系统中镉的降低效果

水稻中镉的积累造成人类健康的风险,增加水稻硅素能减轻镉中毒症状,降低稻米镉积累,但是硅对重金属的作用机理尚不清楚。主要研究了在中度和高度镉污染的土壤中,通过施用固态和液态的富硅物质对土壤-水稻系统中镉的吸收和转运的影响,探明决定镉和硅在根与芽的质外体和共质体中的作用机理。试验结果表明:(1)在中度和高度污染的土壤中,镉在土壤-作物系统中的转移和积累情况是不同的,可以通过富硅物质中的单硅酸与镉离子的相互作用,增加镉在硅物质表面的吸附来减少镉在土壤中的流动;(2)富硅物质可以降低水稻根和芽中镉的积累,在高度镉污染的情况下,施用硅可以使镉大量积累在水稻根及其共质体中,并降低根及其共质体中镉的转换和积累;(3)新鲜土壤中水萃取态的单硅酸含量与镉在土壤-作物系统中的流动性、转运以及积累等主要参数密切相关。     

土壤中镉、铅、锌及其相互作用对作物的影响

通过作物盆栽模拟试验(砂壤质褐土、pH值8.2)揭示：土壤中分别施入镉(CdCl2)、铅[Pb(CH3COO)2]或锌(ZnSO4)其影响表现为,植物各器官镉的含量超过对照植物的数倍至500倍。土壤镉浓度<5ppm和<10ppm分别造成某些蔬菜和水稻的污染。铅主要积累在植物根部,土壤铅污染对作物的影响较小。锌主要积累在植物叶片和根部,对水稻产生生长抑制的土壤锌浓度临界值不大于200ppm,此浓度对旱作无影响。土壤中同时施入镉和铅,植物对镉的吸收增加。而土壤中镉的增加却减少了植物体内铅的含量。土壤中由于镉、锌或铅、锌相互作用的结果,水稻对它们的吸收都有增加。在旱地土壤锌浓度的增高,降低了植物对镉、铅的吸收。镉、铅、锌同时施入土壤由于相互作用的结果,除锌之外,植物对镉、铅的吸收有明显下降。评价土壤重金属污染,不仅要看它们的含量及其存在形态,而且要分析它们之间的相互作用(促进或拮抗)特点。     

磷肥对土壤中镉的植物有效性影响及其机理

为寻求保障镉污染农田稻米质量安全的有效措施,采用盆栽方法研究了低镉磷肥(Cd＜0.2 mg·kg^-1)及不同施磷量(0.10、0.20 g P₂O₅·kg^-1)对污染稻田土壤中(潮泥田)镉的植物有效性影响,并探讨了相关机理.结果表明： 在0.10 g·kg^-1磷剂量水平下,与对照(无磷肥)相比,钙镁磷和磷酸二氢钾处理显著提高了土壤pH和降低了土壤镉活性,钙镁磷和过磷酸钙处理显著降低了水稻对镉的吸收累积;当施磷量增至0.20 g·kg^-1时,磷酸氢钙处理显著提高了土壤pH和降低了土壤镉活性,钙镁磷、磷酸二氢钾和磷酸氢钙处理下DTPA提取态镉含量降低11.8%、9.8%和11.8%,NH₄OAc提取态镉含量降低9.5%、7.1%和7.1%;5种磷肥处理均显著降低了水稻茎叶中镉含量(降幅24.9%～50.8%),除磷酸氢钙处理外,糙米镉含量的降幅均达到显著水平,钙镁磷和过磷酸钙处理下糙米镉含量接近国家粮食卫生标准(GB 2715-2005).5种供试磷肥中,能提高土壤pH的磷肥(钙镁磷、磷酸二氢钾和磷酸氢钙)降低土壤镉有效性的效果显著,含钙磷肥(钙镁磷和过磷酸钙)降低水稻镉积累的效果较好.磷肥化学性质的差异可能是影响其效果的主要原因,选择碱性含钙磷肥对控制污染农田中作物吸收累积镉更有效.     

磷肥对土壤中镉的植物有效性影响及其机理

为寻求保障镉污染农田稻米质量安全的有效措施,采用盆栽方法研究了低镉磷肥(Cd＜0.2 mg·kg-1)及不同施磷量(0.10、0.20 g P2O5·kg-1)对污染稻田土壤中(潮泥田)镉的植物有效性影响,并探讨了相关机理.结果表明:在0.10 g·kg-1磷剂量水平下,与对照(无磷肥)相比,钙镁磷和磷酸二氢钾处理显著提高了土壤pH和降低了土壤镉活性,钙镁磷和过磷酸钙处理显著降低了水稻对镉的吸收累积;当施磷量增至0.20 g·kg-1时,磷酸氢钙处理显著提高了土壤pH和降低了土壤镉活性,钙镁磷、磷酸二氢钾和磷酸氢钙处理下DTPA提取态镉含量降低11.8％、9.8％和11.8％,NH4OAc提取态镉含量降低9.5％、7.1％和7.1％;5种磷肥处理均显著降低了水稻茎叶中镉含量(降幅24.9％ ～ 50.8％),除磷酸氢钙处理外,糙米镉含量的降幅均达到显著水平,钙镁磷和过磷酸钙处理下糙米镉含量接近国家粮食卫生标准(GB 2715-2005).5种供试磷肥中,能提高土壤pH的磷肥(钙镁磷、磷酸二氢钾和磷酸氢钙)降低土壤镉有效性的效果显著,含钙磷肥(钙镁磷和过磷酸钙)降低水稻镉积累的效果较好.磷肥化学性质的差异可能是影响其效果的主要原因,选择碱性含钙磷肥对控制污染农田中作物吸收累积镉更有效.     

污水灌溉中砷对作物的影响

用低浓度(1毫克/升以下)含砷污水灌溉农田,作物生长发育正常,作物和土壤中含砷量与清水灌溉的相似。当砷的灌溉浓度为5、20毫克/升时,可使小麦、水稻产量下降。浓度5毫克/升的砷溶液,使水稻体内含砷量显著增高。该浓度可作为作物的危害浓度。土壤中加入一定量的 Feso_4,有降低水稻对砷的吸收作用。     

三种农作物中镉积累与全硫含量的关系

采用田间试验方法,研究了土壤中镉浓度分别为2和5 mg·kg^-1时,向日葵(Helianthus annuus)、玉米(Zea mays)和大豆(Glycine max)从苗期至成熟期各生长阶段茎叶中镉积累与全硫含量的关系。结果表明,玉米和向日葵各生长时期茎中镉含量与其全硫含量呈极显著相关,叶片中镉含量与硫含量没有相关性,说明硫在植物镉的运输过程中发挥着重要的作用。土壤中镉浓度为2 mg·kg^-1时,籽实中镉含量从高到低的顺序是：向日葵＞大豆＞玉米;土壤中镉浓度为5 mg·kg^-1时,籽实中镉含量从高到低的顺序是：大豆＞向日葵＞玉米,与籽实中硫含量的高低顺序一致;玉米籽实中镉含量最低,在2个镉浓度处理下平均值仅为0.01和0.03 mg·kg^-1,低于国家标准食品中镉限量值。     

土壤类型与作物基因型对花生籽实镉积累的影响

以花生主产区的棕壤和潮土为供试土壤,以种植面积最大的白沙1016、花育22和湛油27基因型花生(Arachis hypogaea)为供试作物,采用不添加Cd(对照)和添加Cd(1.5 mg· kg-1)处理进行盆栽试验,研究土壤类型和作物基因型对花生籽实Cd积累的影响.结果表明:两种土壤对照处理的3种基因型花生籽实Cd含量均低于国家食品安全标准,而Cd处理下均高于食品安全标准.同种土壤Cd处理3种基因型花生籽实Cd含量显著高于对照,不同基因型间表现为湛油27＞白沙1016＞花育22,棕壤花生籽实Cd含量及总量均高于潮土.对照处理3种基因型花生籽实Cd生物富集系数均大于1.0,Cd处理下多小于1.0,表明花生籽实对土壤中Cd的累积能力较强,土壤Cd含量进一步增加时,其生物富集能力降低.     

土壤类型与作物基因型对花生籽实镉积累的影响

以花生主产区的棕壤和潮土为供试土壤,以种植面积最大的白沙1016、花育22和湛油27基因型花生(Arachis hypogaea)为供试作物,采用不添加Cd(对照)和添加Cd(1.5 mg·kg^-1)处理进行盆栽试验,研究土壤类型和作物基因型对花生籽实Cd积累的影响.结果表明：两种土壤对照处理的3种基因型花生籽实Cd含量均低于国家食品安全标准,而Cd处理下均高于食品安全标准. 同种土壤Cd处理3种基因型花生籽实Cd含量显著高于对照,不同基因型间表现为湛油27＞白沙1016＞花育22,棕壤花生籽实Cd含量及总量均高于潮土. 对照处理3种基因型花生籽实Cd生物富集系数均大于1.0,Cd处理下多小于1.0,表明花生籽实对土壤中Cd的累积能力较强,土壤Cd含量进一步增加时,其生物富集能力降低.     

水稻中重金属的含量及其富集因素的探讨

采集我国12种土壤,进行盆栽水稻试验,结果表明:不同土壤上盆栽水稻糙米中镉、铜、锌、镍和铬的平均含量分别为0.035ppm、4.82ppm、23.45ppm、1.09ppm和0.102ppm,铅在糙米中未检出。 按自然地带划分,不同土壤上生长的糙米中6种元素除铬外,均以热带、亚热带湿润地区含量高。 不同土壤投加6种元素后种植水稻,以有机质含量高,pH适中的土壤上水稻生长较好,但各类土壤上生长的水稻均表现出受害症状。重金属在糙米中的累积随土壤pH升高而降低,随土壤有机质含量增高而减少。与土壤中<0.01毫米和<0.005毫米粒径含量呈负相关。     

生活污水尾水灌溉对麦秸还田水稻幼苗及土壤环境的影响

通过盆栽试验研究了麦秸还田下生活污水尾水灌溉对水稻幼苗和土壤环境的影响.测定了不同处理水稻幼苗根系形态、根系活力、分蘖、株高、干物质累积量、土壤亚铁、有机酸、酶活性.结果表明: 与自来水灌溉相比,不施化肥氮时,生活污水尾水灌溉显著提高了水稻移栽后41 d的分蘖数和根系活力;正常施氮肥时,生活污水尾水灌溉显著促进了水稻根系和植株生长,根长、根表面积、根体积、根系活力、水稻分蘖数和干物质累积量均显著高于自来水灌溉处理.生活污水尾水灌溉处理显著降低了土壤Fe²⁺和有机酸含量,土壤脲酶、过氧化氢酶活性等显著提高.生活污水尾水灌溉和施氮耦合能有效缓解秸秆还田初期对水稻幼苗生长的不利影响,改善水稻生长状况,提升土壤肥力和质量.     

不同镉污染土壤下水稻镉富集与转运效率

选取适合湖南种植的48个水稻品种(系)在中轻度和重度镉污染土壤上进行盆栽试验,通过分析水稻籽粒产量、各器官富集系数、转运系数及植株净化效率,探明不同镉污染土壤对水稻镉富集、转运及净化效率的影响。结果表明:中轻度和重度镉污染土壤下糙米Cd含量、籽粒产量分别为0.010~0.048 mg·kg~(-1)、96.63~152.55 g·盆~(-1)和0.105~0.476mg·kg~(-1)、101.10~165.12 g·盆~(-1),重度镉污染土壤明显促进糙米镉含量增加,但对籽粒产量影响不大;中轻度和重度镉污染土壤下糙米镉富集效率和产量均不存在显著相关性;依据产量和糙米镉富集效率进行聚类分析,将所有品种在中轻度镉污染土壤下分为低镉低产组、低镉高产组;重度镉污染土壤分为高镉低产组、高镉高产组;两种镉污染土壤水稻各器官镉富集大小顺序均为糙米叶茎秆根系,转运效率则为土-根茎-叶茎-糙米根-茎,土壤镉主要转运至根部并富集于根部;水稻镉富集及转运效率受产量因素影响较小,但受土壤镉浓度影响较大;重度镉污染土壤明显增强水稻各器官镉富集和根-糙米各环节镉转运效率,较中轻度镉污染土壤增幅显著;水稻根部的净化效率远高于地上部分。     

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。     

镉不同积累型作物品种对镉吸收、转运和积累特性的研究进展

农田土壤镉污染问题日趋严重, 利用可食部位低积累镉的农作物品种成为保障食品安全的有效策略之一。镉在作物可食部位的累积与镉的吸收转运有关。分析了根系对镉的吸收、镉向地上部的运输和分配及镉在细胞内的分布和结合形态与作物积累镉的关系, 指出作物品种间的镉积累差异受以上多种因素的调控, 但不同作物之间影响镉积累的主要因素存在差异。同时提出在对低镉积累作物品种的筛选和机制研究方面还有很多工作需要开展。     

曼陀罗和苍耳对污染土壤中镉的吸收与富集

目的:研究曼陀罗和苍耳对重金属镉的吸收与富集特征.方法:室外盆栽试验和室内原子吸收测定曼陀罗和苍耳体内的镉含量.结果:土壤中的镉刺激了植物的生长,曼陀罗和苍耳的生物量都比对照有所增加;曼陀罗和苍耳体内的镉含量随土壤中镉浓度的增加而增加;当土壤中镉浓度为100mg·kg-1时,曼陀罗地上部分富集系数为1.15,大于1,而在其它测试浓度下均小于1;苍耳地上部分的富集系数在所有测试浓度下都小于1.结论:曼陀罗和苍耳都不属于镉的超富集植物.     

碱性土壤盐化过程中阴离子对土壤中镉有效态和植物吸收镉的影响

镉是土壤环境中对土壤质量有着极其重要影响的污染物之一,低含量下就能对人体和动物产生危害.镉在土壤中的有效态既决定了它的生物有效性及对环境的危害程度,又是人们对受污染土壤进行治理和修复的基础.作为盐化土壤中的典型组分,无机盐不可避免对镉的有效态及生物有效性等地球化学行为产生明显影响.研究了碱性土壤盐化过程中无机盐阴离子对土壤中镉有效态和植物吸收镉影响.研究方法为:以钠盐为例,实验研究了碱性土壤盐化过程中无机盐阴离子对土壤中镉有效态的影响;通过油菜种植试验,分析了无机盐阴离子对土壤中镉生物有效性的影响.研究结果表明,土壤盐化过程中,土壤溶液中Cl-浓度较低时,土壤中镉的有效态含量随Cl-浓度增加而增大,但当土壤中Cl-/Cd的比值大于100∶1时,土壤中镉的有效态含量达到最大值.土壤溶液中SO42-含量对土壤中镉有效态含量的影响不明显;随着土壤溶液中HCO3-含量的增加,土壤中镉的有效态含量明显减少.由于Cl-、SO42-是土壤溶液中的主要成分,随着盐度的增加,镉的有效态含量增加.油菜种植试验显示,当土壤中Cl-的含量增加时,土壤中镉的有效态含量增加,有利于植物对镉的吸收,因此油菜中镉的含量随土壤中Cl-的含量增加而增加,但当土壤有效态含量超过2 mg/kg后,油菜吸收镉已经达到最大.随着土壤溶液中SO42-浓度的增加,油菜中镉含量基本不变;土壤溶液中HCO3-的含量增加,植物中镉的含量随土壤中HCO3-含量增加而减少.这些特征与土壤镉有效态变化相吻合.通过各种措施控制土壤盐度和调节阴离子类型和含量,有利于降低土壤中镉的有效态含量,减轻镉的活化;农业生产中适当调整无机肥料的种类,可以减少农作物对镉的吸收.     

北京东郊作物土壤系统中重金属的迁移、分布、积累

 本文研究了北京东郊污灌区重金属在作物—土壤中的迁移、分布、积累规律,证实本区蔬菜中汞含量比粮食作物约大3—15倍,比水果约大6—200倍。麦粒、糙米中的Cu、Hg、Cd、Pb、Ni的含量与土壤含量相关性不显著。架豆中重金属含量与土壤中重金属含量的相关性,只有Zn,Pb达显著水平。白菜土有机质含量与重金属含量相关性达显著水平,而白菜的重金属含量与土壤的重金属含量相关性却不显著。说明除了土壤中重金属的总量外,有效态含量的多少,是影响本区作物吸收积累重金属的主要因素。 本区施污泥的土壤和生长的作物Cd／Zn大部小于1%、盆栽试验证明：施用本区污泥污水对水稻生长发育的影响比施污泥灌清水的影响大些,因此,施用含重金属污泥时,最好不要超过5000斤／亩。大田和室内模拟试验证明：重金属从土壤中迁移到植物,由植物带走输出的量极少,其中以带走输出的Hg、Cd,As相对较多,带走输出的Pb、Cr相对的少些。     

南瓜对镉的吸收积累特性研究

对南瓜进行盆栽试验,通过加入不同含量的镉、CaCO₃和草炭土,研究南瓜对镉的吸收积累特性,利用火焰原子吸收法测定。结果表明,南瓜植株对镉的富集量主要集中在茎、根中;当土壤镉含量小于5mg·kg^-1时,对南瓜根的生长有促进作用,当土壤镉含量大于5mg·kg^-1时,开始对根的生长产生抑制作用,抑制作用随镉含量的增大而加强;在土壤中施CaCO₃,能降低南瓜对镉的吸收;在土壤中加入草炭土,在一定范围内,它能促进南瓜对镉的吸收。     

三种观赏植物对土壤中镉的富集特征研究

以3种观赏植物海芋、肾蕨和蟛蜞菊为试材进行盆栽试验,研究其对土壤重金属镉的富集特征。结果表明：3种观赏植物对镉有不同的富集能力,其地上部和地下部富集的镉与土壤的镉含量呈显著正相关（r＞0.9）。蟛蜞菊地上部吸收富集能力最大,其次是海芋,肾蕨最弱;而海芋地下部镉含量最高,其次是肾蕨,蟛蜞菊最少。当土壤镉含量在0～120 mg/kg范围内,三种观赏植物根的富集系数都大于1,说明3种观赏植物根系对镉具有富集能力。3种植物中只有蟛蜞菊地上部和地下部的富集系数都大于1,说明其具有超积累植物的富集系数特征。因此,蟛蜞菊对重金属镉污染的土壤修复有一定的应用潜力。     

铅、镉在蔬菜中的累积特性及对蔬菜生长的影响

采用不同浓度原位污染土盆栽试验,研究铅(Pb)、镉(Cd)在8种蔬菜中的累积规律及对蔬菜生长的影响,揭示蔬菜-土壤铅、镉含量相关关系,提出8种蔬菜的土壤铅、镉安全临界值。结果表明:油菜、甘蓝长势均好,生长未受抑制,其他几种蔬菜随铅、镉浓度的增加,生长受到不同程度抑制;铅、镉复合污染对8种蔬菜的生长抑制程度为芹菜莴苣胡萝卜豇豆辣椒番茄甘蓝、油菜,与蔬菜累积铅、镉能力一致;芹菜-土壤铅、镉含量呈显著线性相关(R2=0.923,0.956);土壤铅安全临界值为叶菜类(甘蓝、油菜)根茎类(莴苣、胡萝卜)豆类(豇豆)芹菜和辣椒,番茄土壤铅安全临界值待定;8种蔬菜土壤镉安全临界值相同。