【摘 要】
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铜是植物生长发育过程中必需的微量元素之一,土壤铜含量超标对植物产生毒害作用,可通过食物链危害人体健康。油菜是我国重要的油料作物,冬闲田广泛种植,对于土壤中过量的铜元素有一定的富集作用;红麻是我国重要的纤维作物,种植于铜污染土壤,仍能保持生物量大、生长速度快和经济价值高等特点。在铜污染土壤实行冬春季种植油菜,夏秋季种植红麻的方式,达到提高种植效益和增强修复土壤的效果,前期研究表明施用磷肥可强化麻类作
【基金项目】
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国家麻类产业体系(CARS-16-E10);
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铜是植物生长发育过程中必需的微量元素之一,土壤铜含量超标对植物产生毒害作用,可通过食物链危害人体健康。油菜是我国重要的油料作物,冬闲田广泛种植,对于土壤中过量的铜元素有一定的富集作用;红麻是我国重要的纤维作物,种植于铜污染土壤,仍能保持生物量大、生长速度快和经济价值高等特点。在铜污染土壤实行冬春季种植油菜,夏秋季种植红麻的方式,达到提高种植效益和增强修复土壤的效果,前期研究表明施用磷肥可强化麻类作物富集铜的能力,但具体施用量仍不清晰。本研究采用湖北省某市铜矿区原位铜污染土壤(铜尾砂),以油菜(华油杂62)和红麻(中红麻12)为研究对象,进行施磷肥对铜污染土壤的油菜和红麻盆栽实验。本实验土壤有3种:普通栽培土(记为Cu0)、高度铜污染土壤(原位铜污染土壤,记为Cu1)、中度铜污染土壤(普通土壤和原位铜污染土壤1:1混合,记为Cu0.5);设置3个磷肥(过磷酸钙)施用量:0.5g·kg-1(每盆施用10g,记为P10),0.75 g·kg-1(每盆施用15g,记为P15),1 g·kg-1(每盆施用20g,记为P20)。探索在铜污染土壤种植油菜和红麻的可行性,研究在铜污染土壤油菜和红麻生长发育及各器官全铜的累积情况,探讨对其产量品质的影响,比较两种作物对重金属铜的转移、富集能力。主要结果如下:1.磷肥施用有助于缓解重金属铜污染土壤中种植油菜和红麻,在全生育期过程中生长较正常,但中度和高度铜污染土壤下出现油菜叶片失绿、发紫,红麻根系萎缩,植株瘦弱等现象。P15施用量比P10量施用对中度和高度铜污染土壤显著升高油菜株高(4.10%、4.00%)、油菜根颈粗(29.77%、3.12%)、油菜绿叶数(13.92%、20.68%),红麻株高(5.05%、6.29%)和红麻茎粗(13.54%、11.38%)。2.磷肥施用有助于缓解重金属铜的毒害作用。P15施用量对中度和高度铜污染土壤油菜丙二醛含量比P10施用量有所降低(13.04%、9.70%),过氧化物酶活性随着磷肥施用量增加有所升高,P15施用量比P10施用量增加6.75%和23.00%;红麻脯氨酸含量与磷肥施用量呈正相关,在P15施用量达到峰值,且比P10有所提高5.6%和7.6%。总体来看P15施用量适于油菜和红麻中度和高度铜污染土壤的生理代谢。3.磷肥用量在中度和高度铜污染土壤的油菜和红麻产量以及植株铜累积量影响不同。P15施用量增加油菜和红麻在中度铜污染土壤的产量,显著提高了油菜籽粒千粒重(6.71%)和红麻生物量(9.08%),且对油菜和红麻植株成熟期地上部和地下部的铜累积量均提高(33.95%、35.71%)。4.中度铜污染土壤P20施用量显著提高了红麻地上部铜累积量和油菜地上地下铜累积量;中度铜污染土壤P15施用量显著提高红麻和油菜的转移系数和富集系数,高度铜污染土壤差异不显著。在高度和中度铜污染土壤中表明红麻转移和富集系数高于油菜。根据国家食品铜含量标准,油菜籽粒(0 mg/kg-8 mg/kg)和红麻(1 mg/kg-2mg/kg)纤维铜含量均不超标。综上所述,磷肥施用既促进作物的正常生长,降低丙二醛含量,提高抗氧化酶活性,又有效提高铜累积量和富集系数,从而提高了铜污染土壤的修复效果。磷肥用量对铜污染土壤种植油菜和红麻有较好的效果,可以继续开展生产实验验证,并实行推广。
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