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为了探明硅素分期施用不同配比对土壤-水稻(Oryza sativa L.)体系中Cd迁移的影响,明确缓解Cd污染下稻米中Cd积累的最佳施硅时期和施硅比例。以水稻土为供试土壤,外源添加氯化镉模拟Cd含量为100 mg/kg的污染土壤,在施硅总量(56 mg/kg土壤)不变的基础上开展了两年盆栽试验,2016年度设置了基施硅素(100%:0%)、基肥和拔节期硅素5:5分期施用(50%:50%)和拔节期施硅素(0%:100%)三种施硅处理,以不施硅(CK)为对照;2017年度设置了基施硅素(100%:0%)、基肥和拔节期硅素7:3分期施用(70%:30%)、基肥和拔节期硅素5:5分期施用(50%:50%)、基肥和拔节期硅素3:7分期施用(30%:70%)和拔节期施硅素(0%:100%)五种施硅处理,以不施硅(CK)为对照。主要研究了硅素分期施用的不同配比对土壤Cd的形态以及水稻对Cd的吸收、转运和累积的影响。主要结果如下:(1)硅素分期施用明显影响了水稻生物量及产量,与CK相比,各施硅处理水稻地上部干重、籽粒千粒重和结实率均有所增加,而每穗空粒数有所降低。这说明在100mg/kg Cd污染土壤中施硅仍有利于稻株生长发育,有利于干物质积累,提高稻株生物量和产量。其中50%:50%的水稻地上部干重、千粒重以及结实率在2016、2017均显著高于CK。(2)硅素分期施用显著影响水稻成熟期土壤Cd含量。2016、2017年成熟期各施硅处理土壤Cd含量较CK均有所增加,灌浆结实阶段土壤Cd迁出率均有所降低。其中50%:50%、30%:70%和0%:100%成熟期土壤Cd含量较高而灌浆结实阶段Cd迁出率较低,这说明拔节期施硅可有效地阻止土壤中Cd向水稻植株中转移,使更多的Cd滞留在土壤中。(3)硅素分期施用对土壤中各形态的Cd含量有一定的影响,各施硅处理在一定程度上均能够降低水稻成熟期土壤中可交换态和可还原态Cd含量,增加可氧化态以及残渣态Cd的含量,降低土壤中Cd的生物可利用性,增加Cd在土壤中滞留量,从而减少Cd向植株中迁移,其中50%:50%、30%:70%效果更为显著。与CK相比,2016、2017年成熟期,各施硅处理可残渣态Cd含量较CK均有所增加。同时,施硅能够增加土壤pH值,pH值的升高也能降低土壤中Cd的有效性。(4)硅素分期施用的不同配比对水稻植株各器官的Cd含量及累积量有一定影响。不同施硅比例均能够增加成熟期水稻根、谷壳以及糊粉层中Cd的含量和累积量,降低茎、精米中Cd含量和累积量。(5)硅素分期施用不同配比对抽穗期水稻根表铁膜的Cd含量影响不大,但对成熟期水稻根表铁膜的Cd含量影响较大,与CK相比,不同配比的施硅处理根表铁膜的Cd含量均显著增加,但不同配比之间差异不显著。这说明施硅使一部分Cd被吸附在铁膜中无法进入稻株体内。(6)硅素分期施用的不同配比均能降低水稻茎基部伤流液中Cd含量。抽穗期100%:0%处理的伤流液Cd含量显著降低,而到抽穗后15d各施硅处理伤流液中Cd含量均显著低于CK,其中50%:50%、30%:70%伤流液Cd含量最低。此外,抽穗后15d伤流液中Cd含量与精米中Cd含量呈显著的正相关,这表明施硅有助于降低Cd从根部向地上部的迁移,使Cd沉积在水稻根部,从而减少籽粒中Cd的含量。尤其是50%:50%、30%:70%能最大程度上减少Cd向籽粒中转运。(7)从基部茎、穗茎节下部茎的SEM-EDS发现淀粉粒含有较高的Cd,而且淀粉的分布,随着节间数的增高而降低,从Cd的质量百分比来看Cd含量也随着节间的增高而降低。CK、100%:0%、70%:30%、50%:50%、30%:70%、0%:100%籽粒Cd的质量百分比分别是0.37、0.38、0.09、0.07、0.06、0.16,各施硅处理Cd质量百分比较CK降低,同时也低于基部茎和穗茎节下茎中Cd的质量百分比。籽粒SEM-EDS发现施硅能够使淀粉粒发育更加成熟,排列紧密,从而减少裂痕和垩白的产生,其中50%:50%、30%:70%、0%:100%几种分期施硅处理效果显著。(8)从土壤镉形态与水稻Cd含量的相关性分析来看,两个年度试验结果均表明:水稻根中Cd的累积量与可氧化态Cd和残渣态Cd均成显著正相关,与可交换态以及可还原态Cd呈显著负相关。而精米中Cd累积量与各形态Cd的相关关系恰好相反,精米Cd累积量与可氧化态Cd和残渣态Cd均成显著负相关,与可还原态以及可交换态Cd呈显著正相关。综上表明,基肥和拔节期硅素5:5分期施用(即50%:50%)更有利于土壤可交换态Cd含量降低以及残渣态Cd含量的增加,能够显著地增加成熟期水稻地上部干重及籽粒产量,使得更多的Cd滞留在土壤和根中,从而降低了灌浆结实期Cd迁出率,使Cd从土壤向稻株中的转移受到抑制,还能够最大程度地增加水稻根中Cd的含量以及累积量,使水稻吸收的Cd大量地淀积在根部,降低伤流液的Cd含量,即减少向地上部各器官的迁移,从而导致精米Cd含量和累积量显著降低,值得推荐。