外源硅对不同水稻品种镉迁移积累的影响

摘要

采用盆栽试验，在重金属Cd污染土壤(0.5mg/kg)中基施不同浓度的Si肥(以Si计，0、20、40、80、160 mg/kg)，研究了两个不同品种水稻（威优46号和湘晚籼12号）在不同生育期（分蘖期、孕穗期、灌浆期、成熟期）时各部位积累的Cd和Si含量，以及土壤pH值、有效Si、TCLP-Cd和CaCl2-Cd含量变化;也探讨了不同生育期水稻各部位Si的积累量与Cd自土壤迁移至水稻各部位的迁移转运系数的相关关系，主要试验结果如下: (1)外源Si的添加对成熟期时两个品种水稻各部位累积Cd的影响存在差异，施Si处理对威优46号水稻根部累积Cd的影响达到显著性水平（p＜0.05），而对两个品种水稻其他各部位累积Cd的影响不显著(p＞0.05)，当施Si量≥40 mg/kg时，威优46号水稻根部Cd含量增加160.8％～304.3％，湘晚籼12号水稻根部Cd含量呈现先增加后降低趋势。就两个品种水稻糙米而言，各施Si处理Cd含量均低于国家食品污染物限量标准（Cd≤0.2 mg/kg）。 (2)外源Si的添加能增加两个品种水稻稻谷产量。与CK相比，20～160mg/kg的施Si处理能使威优46号水稻产量增加26.9％～55.7％(p＜0.01)，湘晚籼12号水稻产量增加12.2％～39.5％(p＞0.05)，且当施Si量分别为80mg/kg、160mg/kg时，产量分别达到最大值。两个品种水稻糙米中Si的积累量均随施Si量的增加而出现不同程度的升高，且施Si处理对湘晚籼12号水稻糙米累积Si的影响达到显著性水平(p＜0.05），当施Si量≤20mg/kg时，威优46号＜湘晚籼12号;当施Si量≥40mg/kg时，威优46号＞湘晚籼12号。 (3)外源Si能显著影响威优46号和湘晚籼12号水稻土pH值(p＜0.01)，20～160mg/kg的施Si处理使土壤pH值整体升高，且各施Si处理下，威优46号水稻土壤pH值基本低于湘晚籼12号。外源Si的添加能明显增加两个品种水稻土的有效Si含量，最高分别由73.13 mg/kg、86.87mg/kg上升至121.28mg/kg、117.51mg/kg，分别增加0.66、0.35倍。两个品种水稻土有效Si含量与施Si浓度之间分别存在极显著性(p＜0.01）和显著性（p＜0.05）的正的线性相关关系，相关系数分别为0.743、0.597。当施Si量为0～40mg/kg时，威优46号＜湘晚籼12号;当施Si量为80～160 mg/kg，威优46号＞湘晚籼12号。同时，施Si处理均使两个品种水稻土的TCLP-Cd和CaCl2-Cd含量降低。 (4)在水稻不同生育期，两个品种水稻各部位累积的Si量对土壤Cd的迁移转运产生不同的影响。分蘖期，威优46号和湘晚籼12号的根Si积累量均与Cd由土壤迁移至根部、由根部迁移至茎叶的迁移转运系数存在负的相关关系，相关系数分别为-0.249、-0.521，根Si有阻滞土壤Cd迁移至根部的作用（p＞0.05），且威优46号＞湘晚籼12号。孕穗期，威优46号的茎叶Si和穗部Si积累均能抑制Cd由地下迁移至地上，其中穗Si积累能显著抑制Cd由茎叶迁移至穗部（p＜0.05），而湘晚籼12号的茎叶Si和穗部Si积累均能促进Cd由地下迁移至地上（p＞0.05）。灌浆期，威优46号穗Si积累既促进Cd自土壤迁移至根部（p＜0.05），同时又抑制Cd自根部迁移至茎叶(p＜0.05），但湘晚籼12号穗Si积累对Cd的迁移转运影响不及威优46号明显。成熟期，威优46号的茎叶Si积累一方面能促进Cd自土壤迁移至根部(p＜0.05)、自茎叶迁移至穗部（p＜0.01），另一方面，又能抑制Cd自根部迁移至茎叶（p＜0.05）、自穗部迁移至谷壳（p＜0.05）;湘晚籼12号，根Si积累能促进Cd自土壤迁移至根部(p＜0.05)，茎叶Si和米Si积累则能阻控Cd自穗部迁移至谷壳（p＜0.05）。 (5)外源Si对两个品种水稻糙米中Cd含量的影响途径可能存在差异。对于威优46号，可能是通过提高土壤pH值、增加土壤有效Si含量，进而通过提高叶Si的积累量来促进Cd自土壤富集至根部，并抑制Cd自根部迁移至茎部或茎叶，在这两方面因素的综合作用下来实现Cd的迁移与转运。对于湘晚籼12号，外源Si可能是通过提高土壤pH值、增加土壤有效Si含量，进而通过提高叶Si的积累量来抑制Cd自穗部转运至谷壳的途径实现的。在试验设定的施Si范围内，综合考虑水稻产量及糙米Cd含量，对威优46号，建议施Si浓度为80mg/kg;对湘晚籼12号，建议施Si浓度为160mg/kg。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 稻田土壤Cd污染概述

1．1．1 土壤Cd污染现状

1．1．2 土壤Cd污染的来源

1．1．3 土壤Cd污染的危害

1．2 稻田土壤Cd污染修复现状

1．2．1 物理修复

1．2．2 化学修复

1．2．3 生物修复

1．2．4 农业生态修复

1．3 外源Si在稻田土壤Cd污染修复中的应用

1．3．1 稻田供硅现状

1．3．2 外源Si对水稻生长的影响

1．3．3 外源Si在稻田土壤Cd污染修复中的应用

1．4 课题的来源、研究内容及意义、技术路线

1．4．3 研究意义与目的

1．4．4 技术路线

2．1 试验材料

2．2 试剂与仪器

2．2．1 化学试剂

2．2．2 仪器设备

2．3 试验设计

2．4 样品处理与分析

2．4．1 样品预处理

2．4．2 分析方法

2．5 数据统计

3 外源Si对水稻产量、糙米中Si含量及土壤理化性质的影响

3．1 外源Si对水稻产量的影响

3．2 外源Si对糙米累积Si的影响

3．3 外源Si对土壤有效Si的影响

3．4 外源Si对土壤pH值的影响

3．5 外源Si对土壤中重金属Cd的TCLP提取态含量影响

3．6 外源Si对土壤中重金属Cd的CaCl2提取态含量影响

3．7 土壤性质对水稻各部位富集Si的影响

3．8 讨论

3．9 小结

4．1 外源Si对水稻根部累积Cd的影响

4．2 外源Si对水稻茎部累积Cd的影响

4．3 外源Si对水稻叶部累积Cd的影响

4．4 外源Si对水稻穗部累积Cd的影响

4．5 外源Si对水稻谷壳中累积Cd的影响

4．6 外源Si对水稻糙米中累积Cd的影响

4．7 讨论

4．8 小结

5 不同生育期水稻各部位Si的积累量对Cd的迁移转运影响

5．1 分蘖期水稻各部位Si的积累量对Cd的迁移转运影响

5．2 孕穗期水稻各部位Si的积累量对Cd的迁移转运影响

5．3 灌浆期水稻各部位Si的积累量对Cd的迁移转运影响

5．4 成熟期水稻各部位Si的积累量对Cd的迁移转运影响

5．5 成熟期土壤性质对水稻各部位硅的积累及Cd的迁移转运影响

5．6 讨论

5．7 小结

6 结论与展望

6．1 研究结论

6．2 创新点

6．3 问题与展望

参考文献

附录

致谢