不同水稻品种在土壤钝化修复下对镉的吸收研究
土壤重金属污染问题日益凸显，已经严重影响到我国粮食安全生产。本研究在湖南某酸性镉污染农田开展了大田试验，设置3个钝化处理，种植5个水稻品种，研究钝化剂对土壤PH、Cd有效态的影响，以及不同水稻品种Cd吸收的差异。结果表明，钝化剂施加显著提高了土壤PH、降低了土壤提取态Cd浓度；不同水稻品种Cd吸收性差异明显，MY12084和KC100籽粒Cd积累性较高，而MY12085、MY12086、IRA7190籽粒Cd积累性较低；对照处理5个品种籽粒Cd浓度超标3.0~13.6倍，钝化剂低处理下MY12085、MY12086、IRA7190籽粒Cd低于0.2 mg kg-1，钝化剂高处理下MY12084也达标，但KC100始终未达标；钝化剂对不同品种水稻秸秆向籽粒的Cd转移系数产生影响，从低到高的钝化处理下，MY12084的转移系数逐渐降低，在低浓度钝化处理下KC100的转移系数有显著升高，其他三个品种的转移系数无明显变化。
目录
摘要 1
Abstract 1
引言 2
1 材料与方法 3
1.1 材料 3
1.2 实验设计 3
1.3 样品采集与处理 3
1.4 样品分析与测定 3
1.5 数据处理 4
2 结果与分析 4
2.1 钝化修复对土壤理化性质的影响 4
2.2 不同品种水稻秸秆Cd吸收受钝化修复的影响 5
2.3 不同品种水稻籽粒Cd吸收受钝化修复的影响 5
3 讨论 6
3.1 施加钝化剂对土壤Cd含量的影响 6
3.2 施加钝化剂对水稻Cd吸收的影响 7
3.3 不同水稻品种间对Cd吸收转运的差异 7
4 结论 7
致谢 7
参考文献 8
不同水稻品种在土壤钝化修复下对镉的吸收研究
引言
引言
我国是世界上最大的水稻生产和消费国，水稻也是我国的第一大粮食作物，我国常年水稻产量约占粮食总产量的40%，年产稻米1.85亿t，占世界总产量的1/3。因此水稻的安全生产在全国乃至全世界都有极其重
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要的意义[1]。而近年来随着我国工业化进程的加速和社会经济的发展，工业“三废”、废水灌溉、大气沉降、固体废弃物等多种形式将重金属带入农田生态系统，使得大面积的农田土壤受到了重金属的污染。环境污染和生态破坏使农田肥力和作物产量降低，造成了巨大的生态和经济损失，并危及食品安全和人类的健康。重金属生物毒性显著主要有汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)以及类金属砷(As)。Cd在化学周期表中排第48位，容易在人体内积累，尤其是肾脏和骨头，被国际癌症研究学会归为第一类致癌物[2]。
镉在人体内的半衰期可达30年，会在人体肝、肾内不断积累可以造成人和动物各大组织器官以及生理系统的毒性损伤。被日本政府认定的第一个公害病的“痛痛病”就是由于当地人们饮用了被镉污染的水，食用了被镉污染的大米。“痛痛病”让人非常痛苦，最初是尿多、尿频、便秘，接着无法站立、肌肉力量降低，甚至连呼吸时会感觉肋骨痛，骨骼极度脆弱易骨折[3]。据报道，广西阳朔县思的村，由于土壤被镉污染且稻米镉严重超标，已有不少村民出现了“痛痛病”的初期症状。通常情况下，人体中的镉有两大来源，一是大米；二是烟草。相关研究显示，大米中的Cd主要来自水稻种植过程中对土壤Cd的吸收，此外，谷物加工过程中也有可能出现镉污染。
联合国食品准则委员会规定大米中镉含量的标准是不超过0.4 mg kg1，欧盟的标准是不超过0.2 mg kg1，中国的相关标准和欧盟标准一致。
以往的研究报告中不同的学者根据不同地区的稻田土壤及稻米镉污染情况进行了相关研究。有报道表明1989年，我国遭受Cd污染农田面积达12 000 hm2。沈阳张士灌区一闸严重污染区土壤镉含量高达5~7 mgkg1，稻米Cd 含量也达1~2mgkg1，严重超过了我国无公害稻米中重金属含量标准[4]。王凯荣的研究显示在中国有16个工矿污染区农田受Cd的污染已经相当严重[5]。Sun等的研究以湖南省凤凰县受污染农田为研究样本，指出当地农田Cd污染严重，稻米中的Cd含量严重超标的问题[6]，肖俊清等的研究表明长江三角洲作为工矿企业密集地区水稻普遍遭遇了重金属元素污染[7] 。我国大田作物每年生产Cd超标的农产品达14.6亿kg，Cd 污染农田面积约27.86万hm2[8]。我国稻米重金属Cd含量的限量标准是0.2 mg kg1（GB15201294），但是一些Cd污染地区的稻米含Cd量高达 0.4 ~ 1.0 mg kg1，远远超过我国谷物中Cd的最高许可含量标准，威胁到人体健康[8]。因此，如何减少谷物中Cd的吸收积累便成为现今研究的重点。
目前关于Cd污染的研究主要分为土壤修复和品种选育筛选两大部分。土壤修复又可分为钝化修复和植物吸附修复两类，钝化修复主要是通过施入1种或多种改良剂、抑制剂等化学物质来改变污染物的土壤化学行为，利用调节土壤理化性质及对重金属的一系列物理化学作用（如吸附、沉淀、络合、氧化还原），改变重金属在土壤中的存在形态，降低其生物有效性和迁移性，从而降低重金属的植物毒性，达到修复重金属污染土壤的目的[9]。王林等研究表明，钝化剂处理都显著降低了稻谷Cd的质量分数，其中海泡石和磷酸盐复配处理效果最佳，稻谷Cd质量分数降低34.4%[10]。孙约兵等研究发现与对照相比，施加海泡石水稻糙米中 Cd含量最大可降低55.2%[11]。植物修复是美国科学家Chaney等在1983年提出的，即通过植物的吸收、降解、稳定、挥发等功能来降低土壤中的重金属污染物，甚至将土壤重金属污染物移出环境的污染治理技术，植物修复也称绿色修复或生物修复[12]。这种方法效果比较慢但是吸附较彻底可以直接降低土壤中的Cd全量且不破坏土壤本身结构，可以用于长期土壤修复，但是在修复过程中随着植物对Cd的吸收植物根系可能会活化土壤中的Cd所以在修复多次后反而会出现土壤中的可提取态Cd升高的现象。这是由于植物修复过程中由于根际分泌物、根际微生物、植物根系等对土壤重金属的作用，超积累植物根际土壤重金属形态和有效性不同于非根际土壤[13]。同时Long等研究表明，超积累型东南景天根际土壤水提取态Zn、Cd和Pb浓度显著高于非根际土壤[14]。品种选育则是通过这个植物实验培育或者筛选合适的品种。大量研究表明，不同水稻品种受遗传基因调控对稻田Cd的吸收存在很大差异[15~18]。李正文等的研究指出，不同水稻品种对同一土壤中Cd的吸收及其在籽粒中的积累存在有显著的差异[19]。仲维功等通过在土壤中添加重金属元素Pb、Cd、Hg、As，研究43个不同类型水稻品种(系)成熟后不同器官重金属元素的含量差异。得出较为系统的结论：四种重金属元素在水稻植株内的富集量依次是：根系>茎叶>精米（稻谷）[18]。
目录
摘要 1
Abstract 1
引言 2
1 材料与方法 3
1.1 材料 3
1.2 实验设计 3
1.3 样品采集与处理 3
1.4 样品分析与测定 3
1.5 数据处理 4
2 结果与分析 4
2.1 钝化修复对土壤理化性质的影响 4
2.2 不同品种水稻秸秆Cd吸收受钝化修复的影响 5
2.3 不同品种水稻籽粒Cd吸收受钝化修复的影响 5
3 讨论 6
3.1 施加钝化剂对土壤Cd含量的影响 6
3.2 施加钝化剂对水稻Cd吸收的影响 7
3.3 不同水稻品种间对Cd吸收转运的差异 7
4 结论 7
致谢 7
参考文献 8
不同水稻品种在土壤钝化修复下对镉的吸收研究
引言
引言
我国是世界上最大的水稻生产和消费国，水稻也是我国的第一大粮食作物，我国常年水稻产量约占粮食总产量的40%，年产稻米1.85亿t，占世界总产量的1/3。因此水稻的安全生产在全国乃至全世界都有极其重
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要的意义[1]。而近年来随着我国工业化进程的加速和社会经济的发展，工业“三废”、废水灌溉、大气沉降、固体废弃物等多种形式将重金属带入农田生态系统，使得大面积的农田土壤受到了重金属的污染。环境污染和生态破坏使农田肥力和作物产量降低，造成了巨大的生态和经济损失，并危及食品安全和人类的健康。重金属生物毒性显著主要有汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)以及类金属砷(As)。Cd在化学周期表中排第48位，容易在人体内积累，尤其是肾脏和骨头，被国际癌症研究学会归为第一类致癌物[2]。
镉在人体内的半衰期可达30年，会在人体肝、肾内不断积累可以造成人和动物各大组织器官以及生理系统的毒性损伤。被日本政府认定的第一个公害病的“痛痛病”就是由于当地人们饮用了被镉污染的水，食用了被镉污染的大米。“痛痛病”让人非常痛苦，最初是尿多、尿频、便秘，接着无法站立、肌肉力量降低，甚至连呼吸时会感觉肋骨痛，骨骼极度脆弱易骨折[3]。据报道，广西阳朔县思的村，由于土壤被镉污染且稻米镉严重超标，已有不少村民出现了“痛痛病”的初期症状。通常情况下，人体中的镉有两大来源，一是大米；二是烟草。相关研究显示，大米中的Cd主要来自水稻种植过程中对土壤Cd的吸收，此外，谷物加工过程中也有可能出现镉污染。
联合国食品准则委员会规定大米中镉含量的标准是不超过0.4 mg kg1，欧盟的标准是不超过0.2 mg kg1，中国的相关标准和欧盟标准一致。
以往的研究报告中不同的学者根据不同地区的稻田土壤及稻米镉污染情况进行了相关研究。有报道表明1989年，我国遭受Cd污染农田面积达12 000 hm2。沈阳张士灌区一闸严重污染区土壤镉含量高达5~7 mgkg1，稻米Cd 含量也达1~2mgkg1，严重超过了我国无公害稻米中重金属含量标准[4]。王凯荣的研究显示在中国有16个工矿污染区农田受Cd的污染已经相当严重[5]。Sun等的研究以湖南省凤凰县受污染农田为研究样本，指出当地农田Cd污染严重，稻米中的Cd含量严重超标的问题[6]，肖俊清等的研究表明长江三角洲作为工矿企业密集地区水稻普遍遭遇了重金属元素污染[7] 。我国大田作物每年生产Cd超标的农产品达14.6亿kg，Cd 污染农田面积约27.86万hm2[8]。我国稻米重金属Cd含量的限量标准是0.2 mg kg1（GB15201294），但是一些Cd污染地区的稻米含Cd量高达 0.4 ~ 1.0 mg kg1，远远超过我国谷物中Cd的最高许可含量标准，威胁到人体健康[8]。因此，如何减少谷物中Cd的吸收积累便成为现今研究的重点。
目前关于Cd污染的研究主要分为土壤修复和品种选育筛选两大部分。土壤修复又可分为钝化修复和植物吸附修复两类，钝化修复主要是通过施入1种或多种改良剂、抑制剂等化学物质来改变污染物的土壤化学行为，利用调节土壤理化性质及对重金属的一系列物理化学作用（如吸附、沉淀、络合、氧化还原），改变重金属在土壤中的存在形态，降低其生物有效性和迁移性，从而降低重金属的植物毒性，达到修复重金属污染土壤的目的[9]。王林等研究表明，钝化剂处理都显著降低了稻谷Cd的质量分数，其中海泡石和磷酸盐复配处理效果最佳，稻谷Cd质量分数降低34.4%[10]。孙约兵等研究发现与对照相比，施加海泡石水稻糙米中 Cd含量最大可降低55.2%[11]。植物修复是美国科学家Chaney等在1983年提出的，即通过植物的吸收、降解、稳定、挥发等功能来降低土壤中的重金属污染物，甚至将土壤重金属污染物移出环境的污染治理技术，植物修复也称绿色修复或生物修复[12]。这种方法效果比较慢但是吸附较彻底可以直接降低土壤中的Cd全量且不破坏土壤本身结构，可以用于长期土壤修复，但是在修复过程中随着植物对Cd的吸收植物根系可能会活化土壤中的Cd所以在修复多次后反而会出现土壤中的可提取态Cd升高的现象。这是由于植物修复过程中由于根际分泌物、根际微生物、植物根系等对土壤重金属的作用，超积累植物根际土壤重金属形态和有效性不同于非根际土壤[13]。同时Long等研究表明，超积累型东南景天根际土壤水提取态Zn、Cd和Pb浓度显著高于非根际土壤[14]。品种选育则是通过这个植物实验培育或者筛选合适的品种。大量研究表明，不同水稻品种受遗传基因调控对稻田Cd的吸收存在很大差异[15~18]。李正文等的研究指出，不同水稻品种对同一土壤中Cd的吸收及其在籽粒中的积累存在有显著的差异[19]。仲维功等通过在土壤中添加重金属元素Pb、Cd、Hg、As，研究43个不同类型水稻品种(系)成熟后不同器官重金属元素的含量差异。得出较为系统的结论：四种重金属元素在水稻植株内的富集量依次是：根系>茎叶>精米（稻谷）[18]。
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