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《扬州大学》 2004年
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水稻品种对土壤重金属镉铅吸收分配的差异及其机理

刘建国  
【摘要】:镉(Cd)、铅(Pb)是农田土壤重要的污染物质,随着工业的发展和人口数量的增加,其污染日趋严重,对人类健康和农业生产构成严重威胁。水稻是世界性重要作物,对亚洲地区而言尤为重要。为了探索水稻不同品种对土壤重金属Cd、Pb吸收、分配和积累的差异及其机理,为减轻稻米重金属污染的育种、品种选择及其它对策措施的制定提供依据,本研究:1.选用不同原产地、不同类型水稻品种为材料,研究了水稻不同品种对土壤Cd、Pb积累的差异,并进行品种筛选,筛选出在Cd污染土壤中,对Cd吸收量及向籽粒分配比例差异显著的代表性品种;2.以筛选出的代表性品种为材料,研究水稻品种间对土壤Cd吸收、分配的差异及其规律:3.以代表性品种为材料,研究水稻不同品种对土壤中Cd吸收、分配差异的生理机理。主要结果如下: 一、水稻不同品种(类型)对镉的吸收和分配 水稻不同品种的糙米对Cd的积累能力差异很大,品种间极差达10倍以上;品种的糙米Cd浓度与品种类型有关,籼型品种(组合)及含籼型血缘新株型品种的糙米Cd浓度显著高于粳型品种:品种来源间糙米Cd浓度的差异不显著。 水稻植株的Cd浓度、Cd积累量及Cd在植株各器官的分配比例,品种间都存在差异,在结实器官(抽穗期的穗和成熟期的籽粒)中差异幅度较大,而在根、茎、叶中差异幅度较小。植株各器官Cd浓度、Cd积累量及Cd向结实器官的分配比例,基本上都为籼型品种(组合)及含籼型血缘的新株型品种高于粳型品种。 在同一生育时期,器官间Cd浓度的相关性很差,而同一器官不同生育期之间Cd浓度的相关性很好。但水稻各器官间Cd积累量存在一定程度相关性,根、茎、叶的Cd积累量与结实器官的Cd积累量间有较好的相关性。 Cd在水稻籽粒各部位的浓度和积累量分布都很不均匀。从浓度分布来说,糠层(皮层、胚及糊粉层)中的Cd浓度远大于颖壳和精米。从各部位的Cd积累量占籽粒总积累量的比例来看,精米占45.4%,其次为糠层,颖壳中最少。稻谷经精加工后,精米含Cd 扬州少、学博十学位论文 量比稻谷平均下降54.6%。 水稻籽粒的Cd浓度与水稻植株的总吸Cd量,吸收的Cd向地上部的分配比例及与 地上部积累的Cd向籽粒分配的比例间都呈极显著线性正相关。水稻不同品种糙米对Cd 的积累能力与部分农艺性状也存在相关性。 二、水稻不同品种对镐耐性的差异及评价指标 水稻不同品种的生长发育对土壤Cd污染的耐性存在很大差异。土壤Cd处理对水稻 分桑的发’L,株高,绿色叶面积,干物质积累量及籽粒产量都有一定影响,影响程度随 品种不同而有很大差异。水稻对Cd的耐性随着生育期的推迟而逐步增强。Cd处理后每 穗粒数降低是各品种籽粒产量降低的主要原因。 土壤Cd处理后,水稻不同品种叶片的一些生理指标,如叶片电导率、MDA含量、 脯氨酸含量及光合速率会发生变化,这些生理指标的变化幅度间存在一定的关系,而且 这些生理指标的变化与植株干物质积累的变化间也存在相关性。因此本研究认为,Cd 胁迫下叶片电导率、MDA含量、脯氨酸含量及光合速率的变化,可以作为水稻品种耐 Cd性的生理指标,根据这些指标及干物质积累量的变化幅度,可以综合评价水稻品种 的耐Cd性。 三、镐对水稻不同品种吸收积累矿质养分的影响及其与生长发育的关系 Cd对水稻吸收积累矿质元素Fe、Z。、C。、Mn、Mg的影响,因水稻品种、生育期、 器官及元素的不同而有很大差异。对F。的吸收有一定影响,而对Fe向叶片的运输量影 响很小, Cd胁迫卜植株Fe浓度的变化与干物质积累量的变化无明显关系:Cd对Zn、Cu、 Mrl的吸收及向茎叶的运输都有较大影响,并与Cd处理后植株干物质积累量的降低有明 显的相关性;Cd对Mg的吸收积累影响小,与干物质积累所受的影响无明显关系。 对水稻生长发育的影响与Cd胁迫下植株Zn、C。、Mn的吸收积累受到影响有关, Mg吸收积累变化的关系不明显。 说明 而与 、 月曰e ﹃t﹄卜 L壤Cd处理对水稻糙米的Fe、Zn、C。、Mn、Mg含量有影响。降低部分品种糙米的 F。、Cu含量,降低所有品种糙米的Zn、Mn、Mg含量,因而会对稻米的微量元素组成造 成影响。 水稻不同品种对Cd的吸收及向地上部运转能力与对Fe、zn、C。、Mn的吸收、运转 能力之间有良好的相关性,而与Mg的吸收、运转能力相关性差。由此可以推测,水稻 对Cd的吸收及分配机理与Fe、Zn、Cu、Mn的吸收、分配机理间有相似之处,而与Mg 一V川- 刘建国,水稻品种对土壤重金属锅钳吸收分配的差异及其机理 的吸收、分配机理差异较大。 四、水稻不同品种对镐吸收及分配存在差异的生理机理 对土壤中Cd吸收能力差异很大的水稻不同品种间,根系氧化力和土壤氧化还原电 位有显著差异,品种的根系氧化力和土壤氧化还原电位与该品种对Cd的吸收能力间有很 好的一致性;水稻不同品种间,根表铁氧化膜的含铁量有显著差异,根表铁氧化膜含铁 量高的品种,对土壤中Cd的吸收能力低;盆栽水分腾发量高及根系伤流液Cd浓度高的 品种,吸收积累Cd的能力强。 在两个Cd吸收能力差异大的品种汕优63与
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