有机酸、EDTA对Cd污染土壤上水稻产量、品质的影响

【摘要】：稻田镉(Cd)污染日趋严重，已经成为限制水稻产量品质的土壤主要重金属的污染源之一，极大地影响了水稻安全生产及农业的可持续发展。本项研究采用土壤盆栽试验方法，探讨了外源有机酸、EDTA等化学改良剂对镉污染土壤上不同镉富集水稻品种生长、发育状况以及水稻产量构成因子的影响，评价在水稻开花期施用外源有机酸、EDTA等化学改良剂对镉污染土壤水稻生长、养分吸收、镉积累以及产量、品质等的影响。取得如下主要结论： (1) 在镉污染的土壤上，施加外源有机酸、EDTA提高了水稻株高，增加了镉污染土壤上水稻有效穗数和成穗率、穗实粒数、谷草比以及常规品种Ⅱ优527的千粒重。有机酸、EDTA对水稻生长、产量的影响效果以高镉污染(5.0mg／kg土)大于低镉(1.0mg／kg土)污染水稻。由于两品种的基因型差异，在镉污染土壤上，加入有机酸、EDTA后，两个基因型水稻的有效穗数、成穗率、经济系数，谷草比、产量均存在明显差异。以有机酸、有机酸+1／2EDTA提高了Ⅱ优527产量(最高达到8.3％)，以有机酸＞有机酸+1／2EDTA。有机酸、有机酸+1／2EDTA、EDTA对秀水63产量均有良好效果(增产最大达到68.1％)，作用大小为有机酸、有机酸+1／2EDTA＞EDTA。综合两个水稻品种试验结果，就产量而言，在镉污染土壤上以外源有机酸、有机酸+1／2EDTA对稻米产量增产显著。 (2) 随着镉污染浓度增加，水稻体内的过氧化物酶(POD)，过氧化氢酶(CAT)均有不同程度的降低；超氧化物歧化酶(SOD)在低镉浓度(1.0mg／kg土)下略有升高，但在高镉浓度(5.0mg／kg土)下，SOD活性显著降低；水稻叶片MDA、脯氨酸含量显著增加；水稻叶片叶绿素a、b的含量、可溶性蛋白含量明显降低。在镉污染土壤上加入有机酸、EDTA后，两个基因型水稻体内POD、CAT活性、MDA含量降低，但增加了SOD活性、游离脯氨酸含量，同时提高了高镉浓度(5.0mg／kg土)土壤上两个品种以及低镉浓度(1.0mg／kg土)下秀水63水稻体内可溶性蛋白的含量、常规品种Ⅱ优527以及高镉污染(5.0mg／kg土)下的秀水63叶绿素a的含量。两个水稻品种以高镉积累型秀水63对镉的抗性大于常规品种Ⅱ优527。镉污染降低了水稻根系活力。有机酸、EDTA的添加降低了在低镉污染(1.0mg／kg土)处理中两种水稻根系活力，而在高镉(5.0mg／kg土)处理中，仅有机酸处理显著提高了水稻根系活力。 (3) 随着镉污染浓度的增加，水稻籽粒中镉含量显著增加，常规品种Ⅱ优527籽粒镉含量高达2.21mg／kg，而高镉积累型品种秀水63籽粒镉含量高达2.77mg／kg，远高于我国食品卫生标准(0.20mg／kg，GB15201-94)。在水稻开花期施加外源有机酸、EDTA，镉污染水稻糙米中镉含量均不同程度下降。以EDTA降低籽粒镉的含量幅度最大，其次是有机酸+1／2EDTA，有机酸作用较弱。镉污染降低了水稻籽粒中直链淀粉、蛋白质、粗脂肪的含量，且随镉污染程度的