科研产出
纤维素基水凝胶的辐射合成及其对水体中Cd2+吸附性能研究
《应用化工 》 2022 CSCD
摘要：采用丙烯酸、丙烯酰胺为主要单体，通过60 Co-γ射线辐射引发纤维素接枝，制备纤维素基重金属吸附材料。考察了纤维素种类、添加量及溶液pH对重金属Cd2+的吸附容量及去除率的影响。结果表明，最佳合成条件为：辐照剂量5 kGy,剂量率2 kGy/h,丙烯酰胺∶丙烯酸=3∶1,纤维素占固含量的重量百分比为17.85%。在该条件下得到自制纤维素（17.85%SMC）及微晶纤维素（17.85%MCC）接枝聚合物，在Cd2+溶液pH=7时，吸附容量分别为44.29 mg/g, 42.09 mg/g。17.85%SMC经5次循环，Cd2+吸附容量＞40 mg/g,去除率＞80%。FTIR、SEM-EDS、TGA分析表明，主要单体成功接枝到纤维素上并形成酯基，纤维素添加量为17.85%时纤维素接枝聚合物保持良好的热稳定性，其Cd2+吸附效果最佳。
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纤维素基水凝胶的辐射合成及其对水体中Cd2+吸附性能研究
《应用化工 》 2022 CSCD
摘要：采用丙烯酸、丙烯酰胺为主要单体,通过60 Co-γ 射线辐射引发纤维素接枝,制备纤维素基重金属吸附材料.考察了纤维素种类、添加量及溶液pH对重金属Cd2+的吸附容量及去除率的影响.结果表明,最佳合成条件为:辐照剂量5 kGy,剂量率2 kGy/h,丙烯酰胺∶丙烯酸=3∶1,纤维素占固含量的重量百分比为17.85%.在该条件下得到自制纤维素(17.85%SMC)及微晶纤维素(17.85%MCC)接枝聚合物,在Cd2+溶液pH =7 时,吸附容量分别为44.29 mg/g,42.09 mg/g.17.85%SMC经 5 次循环,Cd2+吸附容量>40 mg/g,去除率>80%.FTIR、SEM-EDS、TGA分析表明,主要单体成功接枝到纤维素上并形成酯基,纤维素添加量为17.85%时纤维素接枝聚合物保持良好的热稳定性,其Cd2+吸附效果最佳.
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连续施硅对双季稻镉硅累积效应的影响
《环境科学 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：为研究硅肥对土壤镉生物有效性以及双季稻对镉硅积累的影响,在稻田土壤镉较高[ω(总Cd)为1.03 mg·kg-1]污染条件下,开展双季稻连续基施硅肥180 kg·hm-2(以SiO2计)的田间定位试验.结果表明,双季稻田连续施用硅肥能够增加土壤有效硅含量,增幅为108.1%~275.0%,同时提高土壤1.15~1.33个pH单位,施用硅肥早、晚稻土壤DTPA-Cd含量降幅分别为12.3%和15.9%,差异达显著水平;施硅促进了土壤镉向稳定形态的转化,土壤可交换态EXC-Cd含量降幅为2.6%~5.1%,QW处理降低达显著水平;施硅肥处理,碳酸盐结合态CAR-Cd含量降低,降幅为8.6%~24.9%,显著增加了铁锰氧化态FMO-Cd含量,增加了 土壤有机结合态OR-Cd含量,增幅为2.3%~12.8%,残渣态RES-Cd含量增幅为2.3%~6.0%;连续施硅肥降低了水稻对镉的积累,早稻根、茎叶和稻米平均降幅分别为38.4%、49.7%和50.9%,晚稻根、茎叶和稻米平均降幅分别为30.6%、34.4%和39.2%;硅处理显著降低了水稻根吸收系数(AF土/根),降幅为25.5%~49.6%,同时降低了水稻根向茎叶的转运系数(T根/茎叶),降幅为13.5%~52.6%,差异显著,早、晚稻稻米镉富集系数(BAF)分别平均降低6.0%和8.0%,其中粉末状硅肥对降低水稻镉吸收效果最佳.综上表明硅肥能够降低水稻对镉的吸收积累,然而硅肥持续性降镉效应不明显.
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基于风险的农田镉污染综合管理实践与思考
《湖南农业科学 》 2022
摘要：依托世行贷款湖南省农田污染综合管理项目,对湖南开展的大面积农田土壤修复治理项目的整体效果及实施过程进行了系统梳理,阐明了大面积镉污染农田修复治理中稻米镉达标率与土壤pH值及土壤有效态镉含量的关系.结果表明:调理土壤pH值至中性是提升稻米镉达标率的重要途径,且土壤pH值越低时调理效果越好;钝化土壤镉活性也是提升稻米镉达标率的重要途径,但在土壤有效态镉含量较低(<0.29 mg/kg)时存在报酬递减效应,而在土壤有效态镉含量较高(>0.29 mg/kg)时,通过钝化土壤镉活性提升稻米镉含量达标率的效果更理想.最后,从以人为本的先进管理理念、基于污染风险的项目管理手段、对症查因对靶施策的精准治理方案、以大户为主体的实施方式、多层次技术指导和第三方交叉监督过程等方面系统梳理了项目实施的管理经验,可为湖南乃至南方大面积镉污染耕地的安全利用提供经验参考.
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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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基于风险分级的镉砷污染稻田修复治理
《湖南农业科学 》 2021
摘要：研究基于稻米镉砷含量构建了农田重金属污染5级风险分级分区体系,并结合土壤镉砷含量及pH值等理化性质制定了以石灰质复合材料和镉钝化剂或镉砷同步钝化产品为核心的4个组合修复模式,在祁阳市肖家镇和白水镇开展了重金属污染耕地修复治理示范。结果表明:基于稻米镉砷污染风险分级分区治理的4个耕地修复模式使土壤pH值提升了0.68～1.29个单位,土壤有效态镉含量降低了12.50%～29.63%,稻米镉含量降低了20.00%～87.30%,皆达显著差异水平;而4个模式对土壤有效态砷含量、有机质、阳离子交换量等均无显著影响,且降低稻米砷含量的效果也不理想。
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不同温度下水稻各生育期对镉累积效应研究
《种子 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：通过水培对晚稻品种玉针香和湘晚籼12号在4个生育时期的3个温度环境持续6 d的镉处理,取植株的根系、茎鞘和叶片进行镉含量检测。结果发现,两个供试品种吸镉趋势一致,品种之间的镉浓度趋势为玉针香>湘晚籼12号;随着时间的延长,水稻植株的根系、茎鞘和叶片中的镉含量均增加,各个器官之间的镉浓度表现为根系>茎鞘>叶片;温度梯度之间镉浓度趋势为高温（30～35℃）>中温（22～27℃）>低温（15～20℃）;各个生长发育时期的镉浓度趋势基本表现为苗期>分蘖期>孕穗期>灌浆期。
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利用CRISPR/Cas9技术创制镉低积累香型水稻
《杂交水稻 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：尝试利用CRISPR/Cas9基因编辑技术对镉吸收转运基因OsNramp5和香味基因OsBadh2同时进行编辑,培育出后代性状稳定的优质低镉水稻品种。选用华南地区推广面积较大的常规稻华航31为受体材料,通过CRISPR/Cas9技术创制OsNramp5和OsBadh2双基因敲除植株,在镉污染土壤中种植并测定野生型和双基因敲除植株糙米的镉、锰、铁元素含量以及香味物质2-乙酰-1-吡咯啉（2-AP）的含量,并考察野生型与双基因敲除植株的农艺性状。成功获得了5种类型的华航31双基因敲除植株。与野生型华航31相比,大部分双基因敲除植株的镉和锰含量显著下降,铁含量有一定程度的升高;所有双基因敲除植株中的香味物质2-AP含量均显著提高;大部分双基因敲除植株的株高、每穗实粒数显著下降;全部双基因敲除植株的单株有效穗数、每穗总粒数、结实率均无显著变化。通过CRISPR/Cas9技术可快速创制具有镉低积累和香味的水稻种质,有利于加快优质、安全水稻品种的育种进程。
关键词： 水稻 镉 香味 基因编辑 CRISPR/Cas9技术 育种
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镉积累差异水稻品种生长发育对清除NO的响应
《植物营养与肥料学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：[目的]研究一氧化氮（NO）对镉（Cd）胁迫下水稻苗期生理生化及氮代谢响应的调节作用,探讨通过清除NO提高水稻耐Cd能力的措施。[方法]以Cd高积累（TN1）和Cd低积累（春江06）品种为材料,进行了Cd胁迫（40μmol/L）水培试验。以Cd胁迫营养液为对照,在对照基础上设置添加硝普钠（Cd+SNP）、添加NO清除剂CPTIO （Cd+CPTIO）、添加硝酸还原酶抑制剂钨酸钠（Cd+TU）处理,共4个处理。处理后12天,测定不同处理对水稻幼苗生长、NO3--N分配、根系特性及光合特性的影响。[结果]NO对高Cd和低Cd积累水稻品种的影响不同。与对照相比,Cd+SNP处理降低高Cd积累水稻品种幼苗地上部和地下部NO3--N含量,但对幼苗生物量和氮素吸收没有显著抑制效果;Cd+CPTIO处理会提高幼苗生长、氮素积累量及氮效率（P<0.05）;增加或清除NO处理均显著降低了地上部和地下部的Cd含量。对于低Cd积累水稻品种,Cd+SNP、Cd+CPTIO、Cd+TU处理间幼苗生物量、氮素吸收量均无显著差异。[结论]品种基因型对NO信号的调节敏感度不同,高Cd积累品种清除NO处理可以显著抑制Cd的吸收和向地上部的运转,促进幼苗的生长和对氮素的吸收利用,抑制硝酸还原酶活性处理缓解Cd胁迫促进幼苗生长的效果不稳定。而对于低Cd积累水稻品种,清除NO处理也有一定的缓解Cd吸收和向地上运转的效果,但其重要性不如基因本身的拒Cd能力。因此,Cd胁迫下,高Cd积累水稻品种采用清除NO的措施可有效缓解Cd胁迫,促进水稻的生长,但对于低Cd积累水稻品种,清除NO也可以进一步降低Cd的向上运输,但是对水稻幼苗生长和氮素利用的影响不显著。
关键词： 水稻基因型 镉胁迫 NO信号 NO清除剂 NR还原酶抑制剂
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不同类型土壤镉含量对香芋镉吸收的影响
《生态环境学报 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：为探明香芋(Colocasia esculenta)镉(Cd)超标的关键原因,在湖南临武香芋主产区分别选择紫色页岩和第四纪红壤发育的Cd污染水稻土,研究土壤Cd含量、Cd活性及土壤基本理化性质对香芋Cd吸收的影响,以期为香芋的安全种植提供技术支撑.结果表明,两个试验点所有香芋Cd质量分数皆超过食品安全国家标准(0.1 mg·kg?1),且各试验点内田块间土壤Cd含量、pH差异显著,而土壤有机质和阳离子交换量变异较小;紫色页岩发育的中碱性水稻土壤Cd活性、Cd在土壤-香芋系统中的转移系数(TFstem/taro、TFtaro/soil)皆低于第四纪红壤发育的酸性水稻土;紫色页岩发育的中碱性水稻土中,香芋Cd含量主要受土壤全Cd、TFtaro/soil的正调控;而第四纪红壤发育的酸性水稻土壤中,香芋Cd含量既受土壤全Cd、DTPA-Cd、TFtaro/soil的正调控,还受土壤pH的负调控.为实现香芋的安全生产,紫色页岩发育的中碱性水稻土中,应优先选择Cd吸收能力较低的香芋品种,或选择土壤全Cd低于0.65 mg·kg?1的土壤进行种植;而在第四纪红壤发育的酸性水稻土壤中,则可优先选择Cd吸收能力较低的香芋品种,或选择土壤全Cd含量低于0.41 mg·kg?1的土壤,或调理土壤pH至6.26以上,以及钝化土壤DTPA-Cd至0.19 mg·kg?1以下的技术措施,抑制土壤Cd向香芋的迁移转运.
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