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根区与叶面调理联合阻控水稻镉吸收研究

王小蒙  
【摘要】:农田重金属污染是我国当前面临的主要环境问题之一,特别南方稻田镉污染问题,尤为突出。本研究以中稻特优524号为材料,选取南方典型镉污染土壤,采用盆栽实验,研究了不同根区调控,包括不同水分管理(W1:常规水分管理,即分蘖后期和成熟后期各晒田一周,其他时间淹水;W2:全生育期淹水)和不同土壤施加钙镁磷肥(P1:1g·kg-1;P2:2 g·kg-1),以及不同叶面喷施调理(LS:2.0 mmol·L-1Na2SiO3、LX:25μmol·L-1Na2SeO3、LSX:1.0 mmol·L-1Na2SiO3+12.5μmol·L-1Na2SeO3)等因素水平及其不同组合处理对水稻镉吸收的影响,分蘖期叶片生理指标的变化及土壤pH、Eh和有效镉含量的变化,探寻和剖析阻控水稻镉吸收的高效模式及相关机理,并通过大田小区实验进行田间验证,得出主要结论如下(1)根区、叶面及其联合处理对水稻产量无显著影响,但淹水处理能抑制水稻有效分蘖,且在酸性土壤较碱性土壤,抑制效果更加明显。淹水处理能提高秸秆质量,其中酸性土壤下,秸秆质量较对照平均增加36.1g,增幅为39.9%,碱性则平均增加56.2g,增幅为63.9%。田间验证表明:水分是影响水稻产量的重要因素之一。与W1相比,W2的不同组合处理使水稻减产8.7%-11.8%,平均为10.4%。同种水分管理下,根区、叶面及其联合处理对水稻产量无显著影响。(2)根区调控显著降低土壤有效镉含量,联合处理土壤有效镉含量较对照,酸性土降幅为30.8-42.5%,碱性土降幅为22.7%-34.3%。根区不同处理土壤溶液pH大小顺序为:W1W2W1P1W2P1W1P2W2P2。Eh大小顺序为W2P2W1P2W2P1W1P1W2W1。土壤溶液pH与土壤氧化还原电位二者显著负相关,酸性土下相关系数为-0.92,碱性土下则为-0.80。土壤pH与土壤有效态镉含量显著负相关,酸性土下相关系数为-0.85,碱性土下则为-0.68。大田验证结果:根区与叶面联合能够显著降低土壤有效态镉含量,降幅为27.9%-37.7%。(3)根区与叶面联合处理显著降低水稻各部位镉含量,但三者交互作用不显著。酸性土上根、茎、叶和籽粒镉含量降幅分别为21.64%-28.94%、30.57%-45.42%、38.9%-55.2%和60.42%-75.73%;碱性土上根、茎、叶和籽粒镉含量降幅分别为11.83%-21.24%、26.37%-24.01%、32.94%-44.55%和46.32%-60.90%。大田验证结果:根区与叶面联合处理显著降低水稻各部位镉含量根、秸秆和籽粒镉含量降幅分别29.3%-38.3%、46.1%-63.8%和64.8%-79.5%。大田验证与盆栽试验结果一致:根区与叶面联合处理显著降低到米镉含量,其中联合处理W2P2LS、W2P2LX和W2P2LSX降镉效果最优,稻米镉达标(0.2 mg·kg-1),能实现镉污染农田稻米的安全生产。(4)根区与叶面联合处理显著降低水稻各部位镉的转运系数,镉从茎向叶的转运(SL)比叶向籽粒(LS)和根向茎的转运(RS)容易,表现为RSLSSL。酸性土上RS、SL和LS降幅分别为10.6%-22.5%、22.1%-31.1%和26.1%-36.7%;碱性土上RS、SL和LS降幅分别为10.6%-16.5%、8.9%-16.0%和19.9%-30.4%。大田验证结果为:根区与叶面联合处理显著降低水稻各部位转运系数,RS和SS降幅分别为23.8%-34.6%和31.9%-42.6%。(5)根区与叶面联合调控,既能一定程度上增加稻苗叶绿素含量,平均增幅为15.7%-22.9%,又可以增加抗氧化酶活性,缓解质膜过氧化作用,其中SOD活性最高,较对照平均增加36.2%-51.8%;POD活性次之,平均增加29.4%-36.1%;CAT活性再次之,平均增加24.6%-31.8%;APX活性平均增加12.5%-19.9%。MDA含量,较对照则平均降低19.2%-34.4%。


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