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施硅水平对水稻根表铁膜和体内Cd累积分布的影响

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生态环境学报 2024年第5期33卷 781-790页

作者：李林峰徐梓盛陈勇李奇林晓扬李义纯广东省农业科学院农业资源与环境研究所广东广州510640 农业部南方植物营养与肥料重点实验室广东广州510640 广东省养分资源循环利用与耕地保育重点实验室广东广州510640

稻田镉(Cd)污染治理是中国当前亟需解决的重大科学问题;根表铁膜是水稻根系吸收Cd的重要屏障,施硅(Si)调控水稻根系抗氧化酶和乙烯合成酶活性影响根表铁膜对Cd的吸附,并改变水稻体内Cd的累积和分布,但不同施Si水平对水稻根表铁膜和体内C... 详细信息

稻田镉(Cd)污染治理是中国当前亟需解决的重大科学问题;根表铁膜是水稻根系吸收Cd的重要屏障,施硅(Si)调控水稻根系抗氧化酶和乙烯合成酶活性影响根表铁膜对Cd的吸附,并改变水稻体内Cd的累积和分布,但不同施Si水平对水稻根表铁膜和体内Cd累积分布的影响尚未完全清楚。采用水稻盆栽试验,探讨高、低两种施Si水平条件下,水稻成熟期不同组织器官中Cd的含量、分布规律和水稻体内Cd的转运能力,以及抽穗期根表铁膜的Cd含量、形貌特征与根系抗氧化酶和乙烯合成酶基因的表达,试图揭示不同施Si水平对水稻根表铁膜Cd吸附和体内Cd累积分布的影响。结果表明,施Si会减少成熟期水稻茎中Cd的含量,增大根系中Cd的分布比例,而高Si水平(0.66 g·kg^(-1))还会进一步降低茎节和糙米中Cd的含量和分布比例,抑制根系转运Cd至糙米的能力。此外,施Si可以增强抽穗期水稻根系超氧化物歧化酶基因(OsSOD-Cu/Zn和OsSOD-Fe)、过氧化氢酶基因(OsCATa和OsCATb)以及乙烯合成酶基因(OsACS1)的表达,高Si水平(0.66 g·kg^(-1))能够显著增加根表铁膜中的DCB-Fe和DCB-Cd含量,增大根表铁膜的表面粗糙度,并且进一步增强根系OsSOD-Fe和OsACS1的表达。研究结果证实施Si水平是影响水稻根表铁膜和体内Cd累积分布的关键因素,高水平Si能够更显著地促进水稻根系抗氧化酶基因的表达,增强铁膜形成及其对Cd的吸附,并且抑制根系Cd向糙米的转运和茎节中Cd的分布,从而降低糙米中Cd的累积。该研究成果可为解决中国稻田Cd污染治理难题提供理论依据。

关键词：水稻施硅水平镉铁膜累积分布基因表达

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珠三角赤红壤常年菜地土壤肥力质量评价

草业学报 2024年第5期33卷 25-40页

作者：宁建凤李彤曾瑞锟姚建武陈勇梁紫薇广东省农业科学院农业资源与环境研究所农业农村部南方植物营养与肥料重点实验室广东省养分资源循环利用与耕地保育重点实验室广东省农业面源污染监测评估与防控工程技术研究中心广东广州510640

赤红壤是广东省地带性土壤,研究位于该地带性土壤的菜地肥力变化特征,以客观评价耕作施肥管理的科学性,助力耕地质量保护与提升。在广东省珠三角地区广州市、江门市、肇庆市、惠州市惠阳区选取了89个蔬菜常年种植菜地,测定了耕层(0~20 ... 详细信息

赤红壤是广东省地带性土壤,研究位于该地带性土壤的菜地肥力变化特征,以客观评价耕作施肥管理的科学性,助力耕地质量保护与提升。在广东省珠三角地区广州市、江门市、肇庆市、惠州市惠阳区选取了89个蔬菜常年种植菜地,测定了耕层(0~20 cm)土壤理化指标,利用第二次全国土壤普查养分分级标准和内梅罗综合指数法分析评价土壤肥力状况。珠三角赤红壤常年菜地土壤质地以壤土、砂质壤土、粉壤土为主,分别占比46.1%、23.6%和19.1%;pH 5.83,呈微酸性;有机质含量23.83 g·kg-1,为中等水平;阳离子交换量8.67 cmol(+)·kg-1,为中等偏下水平;全氮(N)、全磷(P)、全钾(K)含量分别为1.19、1.47、12.53 g·kg-1,其中全氮和全磷含量均属中等水平,全钾含量为中等偏下水平;有效态养分中碱解氮、有效磷、速效钾含量分别为135.24、120.24、222.48 mg·kg-1,属于丰富(碱解氮和速效钾)和极丰富水平(有效磷)。内梅罗综合指数法评价结果显示,珠三角赤红壤常年菜地土壤综合肥力指数为1.69,属良好等级。相比第二次全国土壤普查广东省赤红壤普查结果,土壤全钾含量不同程度降低,pH值、有机质、全氮、碱解氮含量均不同程度提高,增幅分别为16.6%、23.5%、38.4%和62.5%;阳离子交换量、全磷、有效磷和速效钾含量大幅增加,增幅分别达1.29、6.00、65.80和3.07倍,其中土壤有效磷累积较为普遍。全氮和全磷的年均累积量分别为8.46、32.31 mg·kg-1,碱解氮、有效磷和速效钾年均累积量分别为1.20、3.04、4.30 mg·kg-1。总体上,经过近40年耕种,珠三角赤红壤常年菜地肥力水平不同程度改善,土壤pH由酸性改善为微酸性,阳离子交换性能、有机质、全氮含量提升1个等级,碱解氮和有效钾含量提升2个等级,全磷和有效磷含量分别提升3和5个等级。各肥力指标总体上由原来的极度缺乏至中等偏下状态改善为目前的中等偏下至极丰富水平,总体肥力状况良好。在实施蔬菜有机无机肥配施技术基础上,合理施用氮、钾肥,降低磷肥投入量,可以进一步提升珠三角赤红壤区菜地地力水平,维持土壤资源的可持续利用。

关键词：赤红壤土壤肥力常年菜地阳离子交换量耕地质量

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营养型阻控剂影响菜园土中水稻生长及其Cd吸收

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农业环境科学学报 2024年第2期43卷 331-338页

作者：唐明灯王艳红李林峰尹贻龙徐梓盛陈勇艾绍英广东省农业科学院农业资源与环境研究所广东省养分资源循环利用与耕地保育重点实验室农业农村部南方植物营养与肥料重点实验室广东省农业面源污染监测评估与防控工程技术研究中心广州510640

为了探索以钙硅钾等营养元素为主要成分的土壤调理剂(营养型阻控剂)对镉(Cd)超标菜园土旱改水时水稻(Oryza Sativa L.)生长及其Cd吸收的影响,于2014年下半年在Cd超标菜园土中施用营养型阻控剂,对不同用量(分别为0、1.5、3.0、4.5、6.0 g... 详细信息

为了探索以钙硅钾等营养元素为主要成分的土壤调理剂(营养型阻控剂)对镉(Cd)超标菜园土旱改水时水稻(Oryza Sativa L.)生长及其Cd吸收的影响,于2014年下半年在Cd超标菜园土中施用营养型阻控剂,对不同用量(分别为0、1.5、3.0、4.5、6.0 g·kg^(-1),分别记作CK、T1、T2、T3、T4)营养型阻控剂的水稻盆栽试验开展研究。结果表明:营养型阻控剂对菜园土中水稻生长没有较好的促进作用,没有提高稻谷产量。供试水稻品种黄超占各部位Cd质量分数大小顺序为根>茎叶>稻米>稻壳,且各部位间达到显著差异水平;所有处理稻米Cd质量分数均低于现行的食品安全国家标准中Cd限量指标;与CK相比,营养型阻控剂显著降低糙米、水稻茎叶、水稻根的Cd质量分数,且呈现随营养型阻控剂用量增加而降低效应更佳的剂量效应;与CK相比,处理T4对稻米、水稻茎叶、水稻根三者Cd质量分数的降低效应最佳,降幅分别为32.8%、39.7%、24.4%;营养型阻控剂显著降低水稻根、茎叶和稻谷中Cd的累积量。施用营养型阻控剂显著提高了土壤pH值,提高的最大值为0.3个单位,但对土壤DTPA-Cd质量分数有提高作用(处理T1的DTPA-Cd质量分数显著大于CK、T3)、对土壤有效态硅质量分数有降低效应(处理T2、T3的有效态硅质量分数显著小于CK)。营养型阻控剂可适用于Cd超标菜园土,通过降低根Cd生物富集系数来显著降低水稻根、茎叶和稻米Cd质量分数,本盆栽试验中营养型阻控剂降低稻米Cd质量分数的最佳用量为6.0 g·kg^(-1)。

关键词：调理剂 Cd 水稻土壤重金属钝化

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有机肥与石灰配施对华南酸性土壤的改良效果

农业资源与环境学报 2024年第3期41卷 606-613页

作者：黄建凤吴腾飞叶芳张木逄玉万吴昭云肖勇吴永沛付弘婷李苹广东省农业科学院农业资源与环境研究所/农业农村部南方植物营养与肥料重点实验室/广东省养分资源循环利用与耕地保育重点实验室广州510640 广东省农业环境与耕地质量保护中心广州510500 广东省农业科学院植物保护研究所广州510640

为明确有机肥与石灰对华南酸性土壤的改良效果,采用田间小区试验,研究了有机肥、石灰分别单施与配施对双季稻区酸性土壤的酸化性质、水稻生长及产量的影响。试验包括5个处理:不施肥(CK)、单施控释肥(CF)、控释肥+石灰(LM)、控释肥+有机... 详细信息

为明确有机肥与石灰对华南酸性土壤的改良效果,采用田间小区试验,研究了有机肥、石灰分别单施与配施对双季稻区酸性土壤的酸化性质、水稻生长及产量的影响。试验包括5个处理:不施肥(CK)、单施控释肥(CF)、控释肥+石灰(LM)、控释肥+有机肥(OF)、控释肥+石灰与有机肥配施(CLO),除CK外,各处理养分保持一致,物料均在水稻移栽前一次性施入土壤。结果表明,CLO处理对土壤pH的改良效果最优,其pH提高了0.42个单位,而OF和LM处理的pH分别提升0.27、0.37个单位;OF处理土壤有机质含量最高,达44.46 g·kg^(-1),其次为CLO处理,达37.76 g·kg^(-1);LM、OF及CLO处理均显著降低了土壤交换性酸含量,降幅最高的处理为CLO,达71.4%。相关性分析表明,土壤交换性氢和交换性铝与pH的回归方程斜率绝对值分别为1.3568和0.1560,均呈显著负相关;LM处理的土壤交换性盐基离子总量达7.52 cmol·kg^(-1),显著高于其他处理,其次为CLO处理,达6.92 cmol·kg^(-1)。配施处理能增加灌浆期水稻叶片叶绿素含量,显著高于CK,增产效果最优。研究表明,有机肥与石灰配施较单独施用对华南酸化土壤的改良效果更好。

关键词：华南酸性土壤有机肥石灰双季稻酸化改良

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珠三角赤红壤常年连作菜地土壤磷库特征

草业学报 2024年

作者：宁建凤陈勇姚建武梁紫薇曾瑞锟王荣辉李彤广东省农业科学院农业资源与环境研究所农业部南方植物营养与肥料重点实验室广东省养分资源循环利用与耕地保育重点实验室广东省农业面源污染监测评估与防控工程技术研究中心

磷既是作物营养必需元素也是重要面源污染因子，研究集约化菜地土壤磷库特征，为有针对性地制定菜地磷养分管理措施，降低菜地磷素面源污染风险提供依据。以珠三角地区（广州、江门、肇庆、惠州等地）赤红壤常年菜地系统为研究对象，共... 详细信息

磷既是作物营养必需元素也是重要面源污染因子，研究集约化菜地土壤磷库特征，为有针对性地制定菜地磷养分管理措施，降低菜地磷素面源污染风险提供依据。以珠三角地区（广州、江门、肇庆、惠州等地）赤红壤常年菜地系统为研究对象，共采集89份城郊菜地土壤样品，采用修正的Hedley磷库分级法分析土壤磷组分，探明土壤性质与磷库相关性。赤红壤菜地土壤磷库以无机磷（Pi）为主要赋存形态，无机磷在磷库占比达88%，有机磷（Po）、残余磷在磷库占比均较低，分别为8.1%、3.9%。菜地土壤无机磷含量为1176.78 mg·kg-1，远高于有机磷(109.03 mg·kg-1)和残余磷含量(52.19 mg·kg-1)。无机磷库中，H2O-Pi、NaHCO3-Pi、NaOH-Pi、稀HCl-Pi、浓HCl-Pi含量分别为46.35 mg·kg-1、264.64 mg·kg-1、427.45 mg·kg-1、274.82 mg·kg-1、163.52 mg·kg-1，在总磷中相应占比分别为3.32%、20.74%、31.29%、16.32%、14.13%。有机磷库中，NaHCO3-Po、NaOH-Po、浓HCl-Po含量分别为27.24mg·kg-1、62.35 mg·kg-1、19.44 mg·kg-1，占总磷比例依次为2.33%、5.70%、1.56%。NaOH提取磷（NaOH-P）在菜地无机磷库、有机磷库中均占主导地位。从土壤磷活性角度分析，活性磷、中等活性磷、稳定性磷含量分别为338.23 mg·kg-1、764.62 mg·kg-1、235.15 mg·kg-1，在总磷中相应占比分别为25.3%、57.1%、17.6%。几乎全部89个样点土壤活性磷与中等活性磷之和在总磷库占比均超过50%。土壤有机质、全氮、碱解氮、速效钾、阳离子交换量（CEC）均与活性磷、中等活性磷含量呈显著正相关性，且存在浓度效应。赤红壤菜地土壤总体上磷含量丰富、有效性高。施肥、耕作管理等人为活动及赤红壤特性共同影响土壤磷库形成。考虑到赤红壤区的强降水气候特征，常年菜地磷素面源污染风险大，应注意通过合理施肥降低磷的污染风险。

关键词：赤红壤菜地 Hedley磷库分级法无机磷组分有机磷组分磷有效性

石灰、磷酸盐及硅酸盐对土壤硒有效性及水稻累积硒的影响

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江苏农业学报 2024年第3期40卷 450-456页

作者：谭卓贤杜建军孙星易琼徐培智张木仲恺农业工程学院资源与环境学院广东广州510225 广东省农业科学院农业资源与环境研究所/农业农村部南方植物营养与肥料重点实验室/广东省养分资源循环利用与耕地保育重点实验室广东广州510640

华南地区酸性土壤硒有效性低,本研究旨在探讨石灰、磷酸盐及硅酸盐类土壤改良物质对酸性水稻土硒有效性及水稻吸收硒的影响。结果表明,在施0.25 mg/kg硒基础上,石灰、硅酸钠、磷酸氢二钠以及三者配合施用对水稻单株产量影响不大;对大米... 详细信息

华南地区酸性土壤硒有效性低,本研究旨在探讨石灰、磷酸盐及硅酸盐类土壤改良物质对酸性水稻土硒有效性及水稻吸收硒的影响。结果表明,在施0.25 mg/kg硒基础上,石灰、硅酸钠、磷酸氢二钠以及三者配合施用对水稻单株产量影响不大;对大米硒含量提升效果以石灰、硅酸钠及石灰、硅酸钠、磷酸氢二钠三者配合施用的处理较好;酸性土壤中各形态硒的含量高低依次为有机物/硫化物结合态硒、残渣态硒、铁锰氧化物结合态硒、交换态硒和水溶态硒。石灰、磷酸氢二钠处理显著提升易被植物吸收的水溶态硒及交换态硒含量,显著降低难利用残渣态硒含量;石灰、硅酸钠、磷酸氢二钠三者配合施用的处理显著降低了有机物/硫化物结合态硒的含量。施用石灰以及施用磷酸氢二钠均可有效提升土壤硒的有效性,并促进水稻对硒的吸收,施用硅酸盐对土壤硒有效性影响不大,但能促进水稻对硒的累积。

关键词：硒酸性土壤有效硒石灰磷酸盐硅酸盐

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我国南方稻区镉植物有效性预测模型研究

农业环境科学学报 2024年

作者：佘梓健戴湲李林峰李奇罗伟林李义纯仲恺农业工程学院环境科学与工程学院广东省农业科学院农业资源与环境研究所农业部南方植物营养与肥料重点实验室广东省养分资源循环利用与耕地保育重点实验室广东省兴宁市黄陂镇农业农村服务中心

为明确田间条件下，水稻土中镉（Cd）的植物有效性与铁氧化物的定量关系，在南方Cd污染风险较大的稻田采集178件糙米样品及对应的根际土壤样品，探索铁氧化物形态转化对土壤Cd植物有效性的影响，构建基于铁氧化物的水稻土中Cd植物有效... 详细信息

为明确田间条件下，水稻土中镉（Cd）的植物有效性与铁氧化物的定量关系，在南方Cd污染风险较大的稻田采集178件糙米样品及对应的根际土壤样品，探索铁氧化物形态转化对土壤Cd植物有效性的影响，构建基于铁氧化物的水稻土中Cd植物有效性预测模型。结果表明，研究区水稻土Cd污染大多以中度～重度Cd污染为主，存在较高的潜在生态风险；与稀盐酸提取法、二乙三胺五乙酸（DTPA）提取法和乙酸铵提取法相比，采用氯化钙提取法提取的有效态Cd含量(CaCl2-Cd)与糙米Cd累积量（Cdr）关系最为密切；CaCl2-Cd与土壤中铁全量（Fes）极显著正相关，与铁氧化物的游离度（Fed/Fes）极显著负相关；Cdr与Fes极显著正相关、与游离铁氧化物含量（Fed）和晶形铁氧化物含量（Fec）显著负相关、与铁氧化物的活化度（Feo/Fed）显著正相关和与Fed/Fes极显著负相关；土壤Cd植物有效性预测模型对研究区土壤有效态Cd含量和糙米Cd累积量的预测均达到极显著水平（P<0.001），预测值与实测值间的均方根误差值分别为0.034和0.14。

关键词：水稻土镉植物有效性铁氧化物预测模型

溶磷菌剂对玉米幼苗生长及根际土壤细菌群落结构和磷素形态的影响

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中国土壤与肥料 2024年第2期 80-88页

作者：万水霞李帆王静郭志彬喻颖蒋光月武际安徽省农业科学院土壤肥料研究所(国家土壤质量太和观测实验站) 安徽合肥230031 养分循环与耕地保育安徽省重点实验室安徽合肥230031

以FD11(普瑞斯特氏菌Priestia sp.)和CH07(阿氏芽孢杆菌Bacillus aryabhattai)两种溶磷菌剂为试验材料,进行菌剂灌根盆栽试验,测定溶磷菌剂施用对玉米生长、根际土壤养分、土壤微生物特性及土壤不同形态磷含量的影响。结果表明,施用溶... 详细信息

以FD11(普瑞斯特氏菌Priestia sp.)和CH07(阿氏芽孢杆菌Bacillus aryabhattai)两种溶磷菌剂为试验材料,进行菌剂灌根盆栽试验,测定溶磷菌剂施用对玉米生长、根际土壤养分、土壤微生物特性及土壤不同形态磷含量的影响。结果表明,施用溶磷菌剂可改善根际土壤养分特征和微生物学特性,增加根际土壤的活性磷源含量,对玉米幼苗表现出良好的促生作用。与不施菌剂相比,FD11处理玉米幼苗的株高、茎粗、地上部干重分别增加31.88%、36.39%、104.00%;根际土壤碱解氮、有效磷、速效钾分别增加了21.90%、107.67%、5.77%。施用溶磷菌剂的土壤H_(2)O-Pi(Pi为无机磷)、NaHCO_(3)-P和NaOH-P含量增加,但HCl-Pi和Residual-P含量显著降低。施用溶磷菌剂改变了玉米根际土壤细菌的群落结构,在细菌属分类学水平上,不动杆菌属、假单胞菌属、海洋杆菌属、鞘氨醇单胞菌属、节杆菌属等功能细菌的相对丰度显著增加。综合以上分析,施用溶磷菌剂显著提高了土壤速效养分含量,改变了根际土壤细菌的群落结构,增加了活性磷源的含量,从而改善了土壤肥力,促进玉米根系发育和幼苗生长。此项研究可为新型微生物菌肥的研发提供理论依据。

关键词：溶磷菌土壤肥力根系形态磷素形态微生物群落结构

生物炭影响地带性土壤等温吸附丁草胺的特征及关键机制

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农业环境科学学报 2024年

作者：李翔张纯邓建云许桂莲韦木莲魏岚刘忠珍龙门县农业科学研究所佛山市农业科学研究所龙门县乡村振兴服务中心广东省农业科学院植物保护研究所/广东省植物保护新技术重点实验室广东省农业科学院农业资源与环境研究所/农业农村部南方植物营养与肥料重点实验室/广东省农业资源循环利用与耕地保育重点实验室

为解析土壤理化性质与生物炭添加效果之间的相关性，明确生物炭影响地带性土壤等温吸附丁草胺的特征及关键机制，本研究采用9种不同理化性质地带性土壤，加入系列用量稻壳生物炭，考察了丁草胺在生物炭-土壤混合体中的等温吸附特征。结... 详细信息

为解析土壤理化性质与生物炭添加效果之间的相关性，明确生物炭影响地带性土壤等温吸附丁草胺的特征及关键机制，本研究采用9种不同理化性质地带性土壤，加入系列用量稻壳生物炭，考察了丁草胺在生物炭-土壤混合体中的等温吸附特征。结果表明：在不同生物炭添加剂量条件下，丁草胺在土壤中的吸附等温线均遵循Freundlich吸附模型。生物炭添加显著增加了9种地带性土壤对丁草胺的吸附能力(Kt值增加)，降低了线性吸附的程度(1/n值降低)。生物炭添加剂量越高，丁草胺吸附容量越大。热力学计算结果显示，在0.5%～2%生物炭添加条件下，丁草胺在地带性土壤中的吉布斯自由能为-16.30～-21.67 kJ·mol-1，表明吸附过程是自发且有利的。皮尔森相关性分析结果表明，土壤有机碳与Kt增长率呈显著负相关，说明土壤可溶性有机质抑制生物炭对丁草胺的吸附。多元线性回归方程分析结果显示，当土壤未添加生物炭时，土壤有机碳、pH、黏粒、粉粒4种土壤理化性质对Kt值的解释能力高达99%。而当生物炭添加为0.5%、1%、2%时，土壤有机碳、pH、黏粒、粉粒4种土壤理化性质对Kt值的解释能力分别下降至83%、70%和90%。通径系数研究表明，生物炭添加剂量从0上升至 1%时，土壤黏粒和土壤粉粒对丁草胺吸附的直接作用系数增大，而有机碳和pH对丁草胺吸附的直接作用系数减小。研究表明，生物炭输入改变了丁草胺的吸附特征，土壤黏粒和土壤砂砾等土壤质地因素对丁草胺吸附产生重要影响。

关键词：土壤生物炭丁草胺等温吸附影响因素