多肽与密植协同阻控水稻对镉的吸收效应研究

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根据多肽含有沉淀重金属离子的羧基、巯基等有机基团,以及可使水稻叶形变小、叶片挺直的特性,研究多肽结合密植(增加根密度)是否可以进一步阻控水稻对镉的吸收,并研究水稻镉含量与土壤有效态镉含量变化、土壤微生物种群变化以及根密度变化的生化机理关系,为中轻度镉污染土壤(0.37-2.0 mg/kg)的安全种植提供技术参考,具体如下:1、小试试验,以常规种植水稻专用肥为对照,湘两优900为种植水稻品种,人工配制不同镉含量土壤(1 mg/kg,2 mg/kg,5 mg/kg),在不同镉含量土壤中分别种植一株、二株、四株、六株水稻苗,研究多肽结合密植对水稻镉吸收的阻控效应。(1)多肽结合密植对水稻植株吸收镉的协同阻控作用,结果表明:多肽结合密植可显著降低水稻根部、茎部、叶部的镉含量,最大降幅可达到79%(茎部),并且多肽组合与专用肥组合均随着种植株数的增加,其镉含量在1-4株范围内逐渐降低,对于种植6株的研究组合,部分植株镉含量略有升高,原因可能是植株密度太高而影响植株生长(植株小)。(2)多肽结合密植对水稻稻米吸收镉的协同阻控作用,结果表明:多肽结合密植的稻米镉含量全部合格达标(GB 2762-2017,0.2 mg/kg以下),并且多肽组合随着种植株数的增加(1 mg/kg的土壤),其稻米镉含量在1-4株范围逐渐降低(最低为0.04mg/kg),虽然种植6株的稻米镉含量略升高,但仍然合格(0.05 mg/kg),而水稻专用肥组合也随着种植株数的增加其稻米镉含量逐渐降低,但均未合格(最低镉含量为0.24mg/kg),因此多肽结合密植对水稻稻米吸收镉具有协同阻控作用。(3)多肽结合密植对水稻土壤的影响及其阻控水稻吸收镉的机理分析,结果表明:多肽组合可以提高土壤p H(高0.2以上),降低土壤有效态镉含量(最大降低0.48 mg/kg),提高土壤微生物的种群丰富度和多样性,也提高如脱硫菌和粘球菌等有益菌的相对丰度,同时多肽结合密植可显著提高单位体积土壤的根密度(最高可提高2-3倍),相对降低单株水稻对镉的吸收,上述因素的协同作用,实现阻控水稻稻米对镉的吸收。2、简易放大探索试验,配制镉含量为2 mg/kg,5 mg/kg的土壤,装入较大容器中(67 cm×50 cm×50 cm)进行简易放大探索试验,结果表明:多肽结合密植对水稻植株吸收镉的阻控作用大于常规水稻专用肥,最大降幅达到62%;对于稻米镉含量方面,多肽组合在土壤镉含量2 mg/kg条件下的糙米合格达标(含镉0.189 mg/kg),但在镉含量为5 mg/kg条件下,其糙米未达标(0.203 mg/kg),表明多肽结合密植对土壤的镉含量具有范围要求,实现安全化种植的浓度极限可能为2mg/kg以内;水稻专用肥组合的稻米均未达标。3、简易大田验证探索试验,以土壤镉含量为0.37 mg/kg的水稻田为试验地(湖北利川市),以水稻专用肥为对照(处理1,常规密度),加密种植(纵行)+多肽为处理2(加密1倍),加密种植(纵行)+多肽有机肥+降镉水稻品种为处理3(加密1倍),结果表明:处理2与处理3的稻米镉含量相似(含镉0.186 mg/kg),均合格达标,而处理1(0.214 mg/kg)未达标,表明多肽结合密植对水稻吸收镉具有协同阻控作用,具有一定应用前景。
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