镉污染农田水稻安全生产理论与实践

本书针对农业生产面临的稻田土壤重金属镉污染及稻米镉超标问题，系统阐述我国水稻主产区土壤及稻米镉污染现状、水稻镉吸收积累的生理及分子机制、镉污染稻田水稻安全生产的综合调控技术，是作者团队十余年来开展相关研究的全面总结。机理部分包括水稻对镉的耐性生理特征，根和叶对镉的吸收、滞留和转运，节对镉的再分配，以及水稻材料间的籽粒镉积累差异及遗传特性等；技术部分介绍镉低积累水稻品种选育、镉污染土壤原位钝化材料研制及应用、水稻镉调控叶面镉阻控剂应用、污染稻田水稻安全生产综合技术构建及实践等内容。

设施栽培条件下土壤质量演变与调控关键技术研究及应用，省级科技进步奖三等奖，2016.01，排名第二。 四川省第十批四川省学术和技术带头人后备人选，2013年。

目录
第1章 我国水稻主产区土壤及稻米镉污染概况 1
1.1 我国稻田土壤镉污染现状 1
1.1.1 空间分布 2
1.1.2 时间变化 2
1.2 土壤镉来源 3
1.2.1 成土母质 3
1.2.2 大气干湿沉降 4
1.2.3 污水灌溉 4
1.2.4 施肥 5
1.3 稻田土壤中镉的形态及生物有效性 5
1.3.1 镉的形态 5
1.3.2 镉的生物有效性 6
1.4 稻田土壤中镉迁移转化 7
1.4.1 物理过程 7
1.4.2 化学过程 7
1.4.3 生物过程 8
1.5 稻米镉污染现状及影响因素 9
1.5.1 我国稻米镉污染现状 9
1.5.2 稻米镉污染影响因素 10
参考文献 11
第2章 水稻对镉的生理响应特征 17
2.1 镉胁迫下水稻根系形态变化及响应特征 17
2.1.1 根系生长 17
2.1.2 根系形态 18
2.1.3 根系活力 19
2.1.4 根系氧化还原力 20
2.2 镉胁迫下水稻根系分泌物变化特征 20
2.3 镉胁迫下水稻抗氧化系统变化特征 23
2.3.1 超氧化物歧化酶 24
2.3.2 过氧化物酶 25
2.3.3 过氧化氢酶 26
2.3.4 非酶促抗氧化系统 27
2.4 镉胁迫下水稻渗透调节系统变化特征 27
2.4.1 可溶性蛋白 27
2.4.2 可溶性糖 28
2.4.3 脯氨酸 29
2.4.4 重金属螯合蛋白 29
2.4.5 钙离子调节 30
2.5 镉胁迫下水稻叶片光合特性变化特征 31
2.5.1 光合色素 31
2.5.2 气孔及非气孔因素 33
参考文献 35
第3章 水稻根系对镉的吸收、转运和滞留 39
3.1 水稻根系结构和发育特征 39
3.1.1 根系纵向形态和发育特征 39
3.1.2 根系横向解剖结构和发育特征 41
3.2 水稻根系对镉的吸收 42
3.2.1 吸收方式 42
3.2.2 根系对镉吸收的时间动力学特征 46
3.2.3 根系对镉吸收的浓度动力学特征 48
3.3 水稻根系镉转运 50
3.3.1 短距离运输 51
3.3.2 长距离运输 56
3.4 水稻根系对镉的滞留作用 57
3.4.1 镉在根系亚细胞中的分布 57
3.4.2 细胞壁固持 58
3.4.3 液泡区隔 66
参考文献 69
第4章 水稻叶片对镉的吸收和分配 77
4.1 水稻叶片的形态、结构和功能 77
4.1.1 叶片形态 77
4.1.2 叶片解剖结构和功能 78
4.2 水稻叶片对镉的吸收 79
4.2.1 吸收机制 79
4.2.2 叶片中镉的赋存形态 80
4.2.3 叶片中镉的结合物质特征 81
4.3 水稻叶片中镉的分配 83
4.3.1 不同叶位镉的分配特征 83
4.3.2 叶片中镉的亚细胞分布 86
参考文献 89
第5章 水稻节对镉积累的调节 93
5.1 水稻节的结构 93
5.2 水稻节对镉的分配与转运 94
5.2.1 节对镉的分配 95
5.2.2 转运蛋白对镉的转运 96
5.2.3 非转运蛋白对镉转运的调节作用 96
5.3 水稻节滞留镉的生理机制 98
5.3.1 节对镉的物理滞留 98
5.3.2 节对镉的化学滞留 100
5.4 节对其他元素的分配及转运 103
参考文献 104
第6章 不同水稻材料籽粒镉积累差异及遗传分析 107
6.1 水稻籽粒镉积累的基因型差异 107
6.2 不同水稻材料籽粒镉积累的杂种优势 109
6.2.1 水稻的杂种优势 109
6.2.2 水稻镉含量的杂种负优势 110
6.3 水稻镉积累的数量遗传特征 111
6.3.1 水稻数量性状的遗传效应 111
6.3.2 水稻镉积累数量遗传分析 112
6.4 水稻镉积累相关性状QTL定位及基因挖掘 114
6.4.1 水稻镉积累相关性状QTL定位 114
6.4.2 水稻镉积累相关基因挖掘 117
参考文献 119
第7章 镉低积累水稻选育 122
7.1 镉低积累水稻品种筛选及应用 122
7.2 镉低积累亲本材料筛选及应用 124
7.3 镉低积累水稻种质创制 127
7.3.1 常规育种 128
7.3.2 分子育种 130
参考文献 132
第8章 镉污染稻田土壤原位钝化材料研究及应用 133
8.1 钝化材料的分类 133
8.1.1 无机钝化材料 133
8.1.2 有机钝化材料 134
8.1.3 微生物钝化材料 135
8.1.4 新型钝化材料 135
8.2 钝化材料在Cd污染土壤中的应用效果 136
8.2.1 常规应用 136
8.2.2 复配应用 141
8.2.3 改性应用 145
8.3 钝化材料长期施用后Cd污染土壤质量评价 148
8.3.1 土壤Cd形态及有效性变化 149
8.3.2 水稻产量及稻米Cd含量的变化 150
8.3.3 土壤质量评价 150
参考文献 156
第9章 水稻叶面阻控剂的应用与实践 160
9.1 营养型叶面阻控剂 160
9.1.1 铁基叶面阻控剂 160
9.1.2 锌基叶面阻控剂 160
9.1.3 锰基叶面阻控剂 161
9.1.4 硅基叶面阻控剂 161
9.1.5 硒基叶面阻控剂 162
9.1.6 其他元素类阻控剂（N、P、K、S、Ca、Mg等） 163
9.2 调节型叶面阻控剂 163
9.2.1 激素类叶面阻控剂 164
9.2.2 氨基酸和肽类叶面阻控剂 165
9.2.3 有机酸类叶面阻控剂 166
9.2.4 其他类型 166
9.3 叶面阻控剂在污染土壤水稻降Cd生产中的应用效果 167
9.3.1 不同类型叶面阻控剂的应用效果 167
9.3.2 不同水稻品种对叶面阻控剂的响应 170
9.3.3 叶面阻控剂应用效果的影响因素 173
参考文献 175
第10章 污染稻田水稻籽粒镉安全生产综合技术构建及应用 180
10.1 受污染耕地安全利用基本概述 180
10.1.1 受污染耕地安全利用政策要求 180
10.1.2 农田污染土壤修复的特殊性 182
10.1.3 受污染稻田修复治理工作要求 183
10.1.4 四川省农用地镉污染特征及治理成效 184
10.2 水稻籽粒降镉生产主要调控技术 186
10.2.1 土壤钝化剂施用与水分管理的协同效应 187
10.2.2 土壤钝化叠加叶面阻控的综合效应 192
10.2.3 低积累水稻品种联合叶面阻控剂施用 196
10.2.4 水稻品种与其他技术的组合效应 200
10.3 水稻安全生产典型种植模式 202
10.3.1 稻-麦轮作模式下安全种植技术构建及应用 203
10.3.2 稻-油轮作模式下安全种植技术构建及应用 213
10.3.3 稻-菜轮作体系安全种植关键技术及应用 218
参考文献 227