【摘 要】
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本试验通过盆栽试验,以黄瓜(津绿21-10)为试验材料,研究了Cd胁迫下石灰性土壤上硅对黄瓜的生长、光合作用、荧光参数及硅对黄瓜植株镉含量和土壤镉形态分析结果表明:(1)在Cd胁迫下,黄瓜生长发育受到抑制,随着Cd浓度加大,抑制作用越明显。施适当浓度Si可以有效缓解Cd胁迫对黄瓜生长的毒害,提高黄瓜株高和植株鲜重;根系在硅介入下生长能力增强,提高了黄瓜植株对土壤营养物质的吸收,从而增加黄瓜植株物质
【基金项目】
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山西农业大学引进人才科研启动项目(XB2011017); 山西坤润现代农业发展公司资助项目; 山西农业大学学术恢复科研专项项目(2020xshf20);
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本试验通过盆栽试验,以黄瓜(津绿21-10)为试验材料,研究了Cd胁迫下石灰性土壤上硅对黄瓜的生长、光合作用、荧光参数及硅对黄瓜植株镉含量和土壤镉形态分析结果表明:(1)在Cd胁迫下,黄瓜生长发育受到抑制,随着Cd浓度加大,抑制作用越明显。施适当浓度Si可以有效缓解Cd胁迫对黄瓜生长的毒害,提高黄瓜株高和植株鲜重;根系在硅介入下生长能力增强,提高了黄瓜植株对土壤营养物质的吸收,从而增加黄瓜植株物质的积累进而促进黄瓜的生长发育。在Cd5浓度胁迫下,Si≥200 mg·kg-1显著增加植株地上干物质量。(2)随着Cd浓度的增加,黄瓜叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)显著降低,胞间CO2(Ci)显著上升。硅的介入有效缓解了Pn、Gs、Tr的降低,Ci的升高。Si≥300 mg·kg-1,对Cd胁迫下Pn、Gs下降具有显著的缓解作用;Cd5胁迫下,Si≥200mg·kg-1时,Tr水平呈显著提升,Si≥300 mg·kg-1时Ci水平显著降低。随着Cd浓度的增加,总叶绿素(Chla+b)含量降低,硅的介入缓解了总叶绿素(Chla+b)含量降低。在不同的硅浓度梯度下,当镉浓度增加时,类胡萝卜素(Car)含量表现出不同变化趋势。(3)在单施Cd时,随着Cd浓度的增加,叶片F0显著升高,Fv/Fm、Y(II)和q P显著降低。硅的介入下,抑制了F0的升高,减缓了Fv/Fm、Y(II)和q P的降低。Si≥300 mg·kg-1时,不同浓度镉胁迫均未造成Fv/Fm显著差异,且都维持在较高水平。当硅介入时,与无硅介入相比,Y(II)下降幅度缩小,Cd3、Cd5处理胁迫下无显著差异。表明硅的介入提高了Y(II)值,缓解了镉的胁迫,提高了PSⅡ光能的有效转换能力。在Cd5时,较Si0相比,Si2、Si3、Si4处理的q P值分别显著提高了12.59%、18.93%、22.27%,Si0与Si1相比无显著差异。说明高浓度Cd5处理时,Si≥200 mg·kg-1可以加强PSⅡ反应中心的开放程度。(4)在两茬黄瓜种植中,黄瓜植株各器官中的镉含量为黄瓜根中镉含量>黄瓜茎中镉含量>黄瓜叶中镉含量>黄瓜果实中镉含量。黄瓜植株各器官中的镉含量随着硅浓度加大呈现降低趋势,其中各器官中的镉含量降低幅度为黄瓜果实>黄瓜叶片>黄瓜茎>黄瓜根。第一茬黄瓜种植中,当Cd含量为5 mg·kg-1时,Si施加量为300 mg·kg-1不能黄瓜果实中Cd含量达到食品安全标准值,而Si施加量为400 mg·kg-1黄瓜果实中Cd含量可进一步降低,并且达到了安全标准值0.05 mg·kg-1以下。在第二茬黄瓜种植中,持续加硅加镉以及继续加镉不加硅即硅后效,都随着Si浓度增加黄瓜果实中镉含量随之降低。但Si施加量达400 mg·kg-1都不能使黄瓜果实中镉含量降到安全标准值0.05 mg·kg-1以下。Si4Cd5时,持续加硅加镉处理可将黄瓜果实中的镉含量降到0.137 mg·kg-1,与硅后效处理的黄瓜果实镉含量0.18 mg·kg-1相比降低了24%。(5)随着硅的加入降低了可交换态Cd与碳酸盐结合态Cd,增加了铁锰结合态Cd、有机结合态Cd、残渣态Cd。第一茬中,Cd3处理下,Si施加量达400 mg·kg-1,土壤中可交换态Cd显著降低,Cd5处理下,Si≥300 mg·kg-1,土壤中可交换态Cd显著降低;第二茬加硅加镉处理下,土壤中可交换态镉含量总体低于第二茬只加镉处理下土壤中可交换态镉含量,说明持续的加硅下可有效降低土壤中的可交换态镉含量,减少黄瓜植株对土壤可交换态镉吸收。由于土壤本身为石灰性土以及硅酸钠易与铁锰结合态Cd形成络合物,只加镉处理对土壤中铁锰结合态Cd的残留量,与持续加硅加镉处理的土壤铁锰结合态Cd残留量都随着Si浓度增加而增加,且两者处理下的土壤中铁锰结合态Cd剩余含量相差不大。第二茬持续添加硅镉的黄瓜土壤中残渣态镉残余量范围在0.3~0.36mg·kg-1之间,而第二茬持续添加镉不加硅的黄瓜土壤中残渣态镉残余量范围在0.22~0.26 mg·kg-1之间。说明硅肥后效对土壤残渣态镉的固定能力有限。
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