科研产出
水稻镉砷累积的基因型和环境互作效应分析
《农业环境科学学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：筛选稳定的低镉低砷水稻品种是促进稻米安全生产的有效手段。通过研究不同环境对9个主推水稻品种稻米镉和砷含量的影响，以期获得稳定的镉、砷低积累水稻品种，并提供筛选鉴定方法。结果表明，水稻对镉、砷的吸收富集受到基因型和环境的双重影响，且环境异质性对稻米镉、砷吸收累积的影响均大于水稻自身基因型的作用。环境基因互作分别解析了稻米镉含量99.91%和稻米砷含量79.70%的贡献，其中环境异质性对稻米镉、砷含量的贡献率分别达83.46%和56.56%。GGE双标图分析结合产量分数评价能有效筛选出高产且较稳定的低重金属累积水稻品种，其中V1（隆两优华占），V4（隆两优1988）,V9(Y两优9918)为产能较高的低砷累积品种，V7(C两优87)为产能较高的低镉累积品种；同时还筛选出2个镉低积累水稻品种筛选试验点（S1、S2）、4个砷低积累水稻品种筛选试验点（S1、S2、S3、S6）。GGE双标图与产量质量分数结合为镉、砷低积累水稻品种筛选试验点的选择、可推广的镉、砷低积累水稻品种筛选提供了一种经济可行的新方法。
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不同籼稻品种对总砷和无机砷转运积累特征研究
《西南农业学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：【目的】比较不同籼稻品种中各器官的砷含量，筛选出适用于实际生产应用的低砷品种，探究不同形态无机砷在籼稻砷转运积累过程的差异，为砷污染农田中安全生产低砷含量的籼型杂交水稻提供科学依据。【方法】2022年在湖南醴陵砷污染农用耕地选用8个籼型杂交水稻品种进行田间试验。基于LSD多重比较法解析品种间砷积累差异显著性，结合多器官转运系数量化砷转运路径，通过相关性分析揭示关键转运节点对籽粒砷积累的效应。【结果】对8个籼型杂交水稻品种根、地上部、谷壳和糙米进行砷含量检测，荃优737（QY737）品种地上部砷含量显著高于其他品种，晶两优534（JLY534）品种糙米中砷含量低，深优9586（SY9586）品种糙米中砷含量最高;对供试品种地上部茎、茎节、叶、叶鞘等器官的砷含量检测发现，QY737品种在茎节Ⅲ（J3）、茎节Ⅳ（J4）、茎Ⅰ（S1）、茎Ⅱ（S2）、茎Ⅲ（S3）、叶Ⅲ（L3）、叶鞘Ⅰ（E1）和叶鞘Ⅱ（E2）部位的砷含量均显著高于JLY534品种，而QY737品种的J3、J4、S1、S3、E1和E2部位的砷含量均显著高于SY9586品种。通过对器官间转运系数计算和相关性分析发现，茎节Ⅱ（J2）、J4、S2、S3和叶Ⅰ（L1） 5个部位是影响水稻中砷含量的关键器官，砷从J2向S2转运是影响水稻中砷含量的关键运输过程。对水稻地上部秸秆部分砷的形态及含量分布分析发现，无机砷以5价砷酸盐As（Ⅴ）为主，并且在各个器官中均有分布，有机砷以二甲基砷酸[DMA,As（CH3）2O（OH）]为主，主要分布在叶中，茎和茎节几乎不积累。【结论】QY737品种地上部砷含量显著高于其他品种，可作为砷污染水稻种植区理想的植物修复品种;而JLY534品种糙米中砷含量低，可作为砷污染水稻种植区的理想的籽粒低砷积累品种。在籼型杂交水稻中明确影响籽粒砷积累的关键器官和关键转运过程，砷在植株中的分布和籽粒的积累受到特定器官（J2、J4、S2、S3和L1）以及J2向S2转运过程的显著影响，为籼型杂交水稻低砷品种的培育提供科学依据。
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薏苡的重金属累积特征及替代种植潜力研究
《湖南生态科学学报 》 2025
摘要：【目的】采用田间小区试验，研究薏苡（Coix lacryma-jobi L.）的重金属吸收累积特征和重金属移除减量潜力，为南方重金属污染耕地的种植结构调整提供依据。【方法】以21个薏苡品种为研究对象，测定薏苡产量及地上部生物量，分析其重金属含量及累积特征。【结果】不同薏苡品种产量范围为3.11～3.66 t/hm2,平均3.40 t/hm2;薏苡籽粒中镉（Cd）、铅（Pb）、砷（As）平均含量分别为0.04、0.08、0.07 mg/kg,秸秆中则分别为0.48、1.18、0.25 mg/kg;籽粒中Cd、Pb、As平均累积量分别为0.16、0.28、0.23 g/hm2,秸秆中则分别为14.30、34.49、7.31 g/hm2;地上部Cd、Pb、As平均总累积量分别为14.46、34.77、7.54 g/hm2,最大分别为37.46、60.38、14.11 g/hm2。不同薏苡品种的Cd、Pb、As含量皆处于安全阈值范围内，而Cd、Pb、As主要累积在秸秆中；秸秆离田对土壤重金属的移除效果表现为Cd>As>Pb,且Cd从土壤向籽粒富集能力高于As和Pb, Cd和Pb从秸秆转移至籽粒能力较As弱。【结论】薏苡是一种适合中轻度Cd污染土壤的替代种植作物，可在实现薏苡安全生产和秸秆离田资源化利用的同时净化土壤重金属，但其净化效率有待提升。
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硅-钙土壤调理剂阻控复合污染稻米镉砷积累的研究
《湖南农业科学 》 2024
摘要：为探究硅-钙土壤调理剂(Ca-Si)对镉砷复合污染水稻积累镉砷(Cd、As)的影响研究，以“泰优390”为试验品种，采用随机区组试验设计，选取3处(浏阳LY、临武LW和慈利CL)镉砷复合污染耕地开展田间试验。结果表明：硅-钙土壤调理剂施用下的水稻产量略有增幅(4.18%～11.26%)；能有效阻控水稻对Cd、As积累，显著降低稻米中Cd、As的含量，通过镉砷同步钝化综合效果评价，LY、LW和CL的Cd、As降幅分别为40.63%、21.62%和41.67%，及29.51%、25.20%和15.38%；通过镉砷同步钝化综合效果评价，LY、LW和CL的Cd-As同步降低效果分别为33.40%、23.95%和24.58%，效果显著。因此，硅-钙土壤调理剂在镉砷复合污染耕地上能同步降低稻米的镉砷含量。
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连续施用镉砷同步钝化剂的稻米镉砷含量降低效果分析(英文)
《农业科学与技术(英文版) 》 2023
摘要：选择湖南典型镉砷复合污染稻田，通过2018—2020年连续3 a的大田定位试验对10个镉砷同步钝化产品进行效果验证，为镉砷同步钝化产品连续施用的持续效果及镉砷复合污染稻田产品的选择提供参考。结果表明：10个钝化剂产品均具有同步降低稻米镉砷含量的效果，但不同钝化剂的稻米降镉、降砷效果不同，稻米降镉效果最好的是T9处理，3 a平均稻米降镉率为52.42%；其次是T4和T3,3a平均稻米降镉率分别为42.62%和40.96%；稻米降砷效果最好的为T7和T4处理，3 a平均稻米降砷率分别为34.15%和33.32%；整体上，钝化剂降低稻米镉含量的效果高于降砷的效果，且钝化剂的连续施用对稻米降镉和降砷皆具有一定的累加效应；另外，连续施用3 a钝化剂在一定程度上提升了土壤的p H值，且2018—2020年稻米镉含量皆与土壤p H值呈显著负相关，表明施用钝化剂提升了土壤p H值，并抑制了水稻对镉的吸收积累。综合考虑认为，T4、T8、T7和T10处理的钝化剂产品适用于镉砷复合污染土壤的修复治理，T9等其他处理的钝化剂产品适用于单镉污染耕地的修复治理。
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钝化材料组合对酸性土壤镉铅砷和中微量元素有效性的影响
《中国农学通报 》 2023 CSCD
摘要：采用土壤培养试验的方法，研究了在同等剂量下（6 g/kg土）海泡石（S）、铁锰矿粉（F）和生物炭（B）及其组合对酸性土壤镉（Cd）、铅（Pb）、砷（As）、锌（Zn）、铁（Fe）、锰（Mn）有效性的影响，以期筛选出同步钝化酸性土壤镉铅砷且对中微量元素锌铁锰有效性影响小的钝化材料组合。结果表明：海泡石、铁锰矿粉、生物炭及其组合均在一定程度上提高了土壤pH，降低了土壤中Cd、Pb和As的有效态含量，组合处理降低了土壤Cd、Pb和As有效性的效果均优于单施处理。3种钝化材料及其组合在一定程度上降低了土壤中Zn的有效态性，3种钝化材料及其大多数组合降低了土壤Fe和Mn有效性。S5F1B0组合同步钝化土壤Cd、Pb和As效率均较高，该处理土壤有效态Cd、有效态Pb、有效态As和有效态Zn含量比CK分别降低了30.9%、84.5%、60.2%和32.5%，有效态Mn含量上升了19.9%。土壤中有效态Cd、Pb、Zn和Mn含量与pH均显著负相关。S5F1B0组合同步钝化复合污染土壤Cd、Pb、As的效率均较高，可适当提高土壤Mn的有效性，应用时需适当补充Zn元素。
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水稻积累及耐受镉和砷的分子机制与育种实践
《植物遗传资源学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：近些年来，我国农田镉、砷污染日益严重，导致稻米镉、砷超标事件时有发生。稻米是全球约一半人口的主粮，也是人体从食物中摄入镉和砷的主要来源，土壤中的镉和砷被水稻吸收后，通过食物链的富集作用在人体内积累，进而危害人体健康。因此，减少镉、砷在稻米中的积累成为保障我国粮食质量安全和促进水稻产业发展亟待解决的重要问题。研究水稻对镉和砷的累积机制，在此基础上培育镉、砷低积累水稻品种，是解决稻米镉和砷超标最经济的方法，对实现污染农田的稻米安全生产具有重要意义。本研究主要综述了农田镉和砷的存在形态及生物有效性，阐述了水稻吸收、转运镉和砷的分子机制，以及镉、砷耐受机制，概述了镉、砷低积累水稻育种进展，并对未来的发展方向进行了展望，旨在为减少水稻籽粒镉、砷含量的研究提供一些参考。
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不同镉砷同步钝化剂对复合污染农田的修复效果研究（英文）
《Agricultural Science & Technology 》 2023
摘要：为筛选出适合镉砷复合污染稻田的同步钝化剂，采取大田试验对15个镉砷同步钝化剂修复效果进行对比分析。结果表明，大部分钝化剂有增产效果，其中T5和T13较CK增幅显著，分别增产11.63%和11.17%；钝化剂的稻米降镉效果整体上优于降砷效果，除T3和T14外，其它13个产品的稻米降镉效果明显，降幅在11.74%–60.32%之间；T5、T7、T8、T9、T10、T15等产品的稻米降砷效果明显，降幅在17.95%–23.87%之间；聚类分析表明15个产品可分为3类，即高效降镉并可同步降砷的产品、对稻米降镉、降砷均没有显著效果的产品和具有一定降砷或降镉效果的产品。综合考虑稻米降镉和降砷及增产效果，T4、T5、T13要优于其他12个产品，可在本区域镉砷复合污染稻田进行推广应用。
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基于BCF的砷低积累水稻品种筛选
《湖南生态科学学报 》 2022
摘要：【目的】筛选出适合张家界市推广种植的砷低积累水稻品种，为该区域砷污染稻田的安全利用提供品种支撑，并建立砷低积累水稻品种筛选评价方法提供参考。【方法】采用田间小区试验，比较分析2019—2021年不同水稻品种砷吸收积累、转运及富集系数的差异。【结果】水稻稻米及茎叶砷含量均存在显著的品种间和年份间差异，水稻砷转运系数TFAs（糙米砷含量/稻草砷含量）和富集系数BCFAs-T（稻米砷含量/土壤总砷含量）也均存在显著的品种间和年份间差异，而富集系数BCFAs-A（稻米砷含量/土壤有效态砷含量）仅存在显著的品种间差异；稻米砷含量受环境影响明显，以富集系数BCFAs-A作为筛选指标可有效降低环境因素引起的误差。【结论】基于BCF的BCFAs-A是砷低积累水稻品种的较优筛选指标，通过该指标筛选出P5、P14、P21、P24、P26、P28、P35和P38共8个砷低积累水稻品种。
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基于风险管理的镉砷污染稻田修复治理案例分析
《湖南农业科学 》 2022
摘要：基于稻米镉砷污染风险，构建了农田重金属污染风险分级体系，并依据土壤污染特征建立了石灰、土壤调理剂、镉砷同步钝化剂为主体的修复技术体系，在祁阳市肖家镇和白水镇504 hm~2典型重金属污染稻田进行修复治理示范。结果表明：4个基于稻米镉砷污染风险分级的分区治理模式在6个项目村修复效果明显。经过2 a的实施，石灰+镉钝化剂、石灰+镉砷同步钝化剂的技术模式皆显著提升了土壤pH值，降低了土壤有效态镉含量和稻米镉含量，显著提升了稻米镉达标率，土壤pH值增加了0.76～1.31，土壤有效态镉含量下降了18.18%～21.43%，稻米镉含量下降了31.03%～90.32%，稻米镉达标率增加了47.57～84.70个百分点；石灰+镉砷同步钝化剂的技术模式实施2 a后，对土壤有效态砷含量无显著变化，但稻米砷含量降低了22.22%～36.36%，稻米砷达标率达到了100%。结果还表明，针对大面积稻米镉砷超标区域，以优先降镉、协同控砷的策略可逐步实现污染农田安全利用，但应根据稻米镉砷超标风险程度和土壤镉砷污染特征进行技术优化。
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