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，且随镉污染程度的增加水稻籽粒中直链淀粉、蛋白质、粗脂肪的含量降低幅度越大，严重影响了稻米营养品质。外源有机酸、EDTA同时提高了镉污染水稻籽粒蛋白质的含量，效果以EDTA＞有机酸、有机酸+1/2EDTA，但不同程度降低了水稻籽粒中直链淀粉、粗脂肪的含量，以EDTA降低幅度较大。就稻米品质而言，在镉污染土壤上，以有机酸+1/2EDTA对于水稻品质效果优于EDTA、有机酸。在镉污染土壤上种植常规水稻品种Ⅱ优527较高积累品种秀水63更易获得高产优质稻米。 (4)镉污染显著降低了两个水稻品种秸秆氮、籽粒中氮磷钾的含量，且随镉污染程度的增加降低幅度越大。水稻秸秆、根镉含量均随镉污染浓度的增加明显增加。开花期施用外源有机酸、EDTA明显增加了镉污染水稻成熟期秸秆氮磷钾含量，提高了水稻籽粒氮的含量，对高镉浓度(5.0mg/kg土)污染中籽粒磷含量的提高也有一定效果，降低了开花期两个水稻品种秸秆镉、成熟期水稻秸秆、根镉含量，效果大多以有机酸＞有机酸+1/2EDTA＞EDTA。秀水63秸秆、籽粒镉含量明显高于Ⅱ优527，显示该品种对镉的吸收、转运和富集能力较强。 (5)随着镉胁迫的增加，土壤中碱解氮、有效磷、土壤速效钾、土壤有效镉含量增加。有机酸、EDTA增加了镉污染土壤中碱解氮、有效磷含量，以及开花期土壤有效镉的含量，降低了镉污染土壤中速效钾含量。EDTA提高了水稻成熟期土壤有效镉含量，有机酸以及有机酸+1/2EDTA明显降低了成熟期土壤有效镉含量。土壤有效NPK含量变化与2个水稻品种植株NPK含量的趋势相呼应。 (6)在高镉污染(5.0mg/kg土)土壤上，添加有机酸、EDTA后，交换态镉、有机结合态含量较高镉对照有不同程度增加，以交换态镉含量增加幅度最大，同时降低了土壤碳酸盐结合态、铁锰结合态和残渣态含量。 (7)有机酸、EDTA显著降低了紫色土对镉的吸附，降低吸附作用的大小顺序以EDTA＞有机酸+1/2EDTA＞有机酸。有机酸、EDTA不同程度地增加了紫色土吸附的镉的解吸，作用大小以有机酸＞有机酸+1/2EDTA＞EDTA。 (8)在镉污染土壤上施用外源有机酸、EDTA、有机酸+1/2EDTA可增强水稻抗性，提高稻米产量，降低了镉含量，改善了稻米品质。综合水稻生理生化指标、养分含量、产量、品质，在镉污染土壤上，以施用有机酸+1/2EDTA效果优于EDTA、有机酸。该处理既增加了稻米产量，明显降低了稻米镉含量，又缓解了高浓度EDTA对稻米品质的部分负面效应，对低镉污染土壤上水稻安全生产可起到积极效果。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及学位论文版权使用授权书

第1章文献综述

第2章引言

第3章材料与方法

第4章结果与分析

第5章讨论

第6章全文结论

参考文献

致谢

附：发表论文