外源锌对轻度镉污染土壤上不同水稻品种生长、产量及镉吸收分配的影响

来源 :扬州大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:wuzhi1979
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由于工业生产、矿产开采、农田污灌等人类工农业活动的增加,重金属已然成为农田土壤最主要的污染源。根据全国首次土壤污染状况调查结果,镉高居重金属污染物之首,严重威胁我国的粮食安全。水稻是我国主要粮食作物之一,具有较强的镉富集能力。由于锌镉元素化学性质相似,其在土壤-植株体系中存在相互作用。本文利用盆栽试验,以甬优1540(杂交稻)、武运粳27(常规粳稻)和扬稻6号(常规籼稻)为供试材料,研究模拟镉污水灌溉当年及次年停止污灌条件下,花后叶面喷施硫酸锌或硫酸锌浸种对不同水稻品种生长、镉吸收、积累和分布的影响,以期为镉污染土壤上水稻种植措施的改进提供参考依据。主要结果如下:1、模拟镉污水灌溉未显著影响水稻表观生长性状,但使籽粒产量(-11%,P=0.051)和收获指数(-12%)下降。从产量构成因子来看,镉处理水稻产量下降主要是每穗颖花数显著下降(-6%)所致。在镉处理条件下,花后叶面施锌虽未能缓解产量下降,但显著增加饱粒重、出精率及整精米率。模拟镉污水灌溉使水稻不同部位镉浓度及累积量显著增加,其中茎鞘增幅(平均41倍)最大,叶片增幅(8倍)最小。相应地,镉处理使水稻茎鞘镉分配比显著增加,而叶片镉分配比例显著降低。由于镉污水灌溉环境下糙米和精米镉浓度的增幅(22~23倍)明显大于叶片,镉转移系数显著增加(+184%)。镉处理条件下,叶面施锌对镉在水稻不同部位中的分配比例没有影响,但使不同部位镉浓度及累积量均显著下降(茎鞘镉累积量除外)。例如,叶面施锌使镉处理条件下所有品种糙米和精米的镉浓度一致下降,平均降幅为22~25%。叶面施锌使镉处理水稻的镉转移系数显著下降(-22%),这主要与武运粳27和扬稻6号大幅下降有关,而甬优1540趋势相反。对于锌元素而言,镉处理使茎鞘的锌浓度及累积量显著下降,糙米和精米锌浓度显著增加,而对叶片锌浓度没有影响;叶面施锌使镉处理水稻不同部位锌浓度和累积量均显著增加,其中糙米和精米锌浓度分别增加38%和31%。2、污水灌溉次年的镉污染土壤没有显著影响水稻表观生长性状,但使籽粒产量(+12%,P=0.08)和收获指数(+7.7%)不降反增。从产量构成因子来看,镉污染条件下水稻产量增加主要是每穗颖花数显著增加(+8%)所致。在镉污染条件下,花后叶面施锌对籽粒产量无显著影响,但使整精米率显著增加。土壤镉污染使水稻不同部位镉浓度及累积量显著增加,其中籽粒增幅(平均11倍)最大,茎鞘和叶片增幅(2~3倍)较小。与此相对应,土壤镉污染使镉在籽粒中的分配比例显著增加,而茎鞘和叶片镉分配比例显著降低,镉转移系数显著增加(+217%)。镉污染条件下,叶面施锌使水稻各部位镉浓度及累积量均显著下降12~52%(茎鞘除外)。叶面施锌还改变镉在不同器官中的分配:茎鞘镉分配比例显著增加,而籽粒镉分配比例显著下降。叶面施锌使镉处理水稻的镉转移系数显著下降(-28%),这主要与武运粳27和扬稻6号大幅下降有关,而甬优1540表现相反。对于锌元素而言,镉污染使叶片锌浓度以及叶片和茎鞘的锌累积量均显著下降,而叶面施锌使水稻各部位锌浓度和累积量均显著增加。3、土壤镉污染对水稻苗期测定的不同生长和生理指标均无显著影响。硫酸锌浸种对叶绿素、各抗氧化酶活性以及GSH、MDA含量均无显著影响,但使地上部生物量以及单株根系的干重、长度、表面积、体积和根尖数均显著增加,增幅为20~48%。将根系按照直径进一步分为根毛、侧根和主根,硫酸锌浸种使3类根的单株长度和表面积均显著增加,增幅依次为侧根>根毛>>主根,且常规水稻的增幅明显大于杂交水稻。土壤镉污染使水稻秧苗地上部、根系的镉浓度和累积量分别显著增加约5、10倍,相应地镉转移系数显著下降41%。土壤镉污染对秧苗地上部和根系的锌浓度均无显著影响。硫酸锌浸种对清洁土壤上生长的秧苗镉浓度无显著影响,但使镉污染土壤上生长的常规稻秧苗镉浓度明显下降,降幅平均为32%。由于硫酸锌浸种对生物量的显著促进作用,地上部和根系镉、锌累积量总体呈增加趋势。综上,轻度镉污染对移栽水稻生长、产量、加工和外观品质的影响较小,但使稻米中的镉含量显著增加;镉污染条件下,花后叶面施锌可显著降低常规水稻稻米镉含量,但对杂交稻影响较小;轻度镉污染不影响直播水稻出苗和秧苗生长,但硫酸锌溶液浸种显著促进秧苗生长,同时使镉污染土壤上生长的常规稻秧苗镉浓度明显下降。上述结果可为镉污染土壤上水稻种植措施的改进和品种筛选提供参考。
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