论文部分内容阅读
水稻是主粮作物之一,生长的淹水环境导致其富集砷的能力远高于其他旱作农作物,并通过食物链进入人体,对人体健康造成风险。施用硅肥是一种降低水稻籽粒中砷累积的有效农艺措施,针对不同程度砷污染的稻田,筛选水稻适宜施硅量的研究具有重要意义。基于此,本研究首先通过苗期水培试验,研究了施硅量在同一磷供应水平下对水稻吸收、外排、转运和累积砷的影响;然后,进一步探究了施用量在不同磷供应水平下对水稻吸收、外排、转运和累积砷的影响;最后,通过整个生育期的土培试验,研究了轻、中和重度砷污染土中施硅量对水稻籽粒累积砷的影响,旨在筛选砷污染水稻种植区适宜硅肥施用量。主要研究结果如下:1.在水稻苗期的水培试验中,相同磷供应水平下,无论是10μmol/L As（III）或10μmol/L As（V）处理,在12 h-48 h的处理时间内,高施硅量（2.0 mmol/L,以SiO2计）显著抑制了水稻对砷吸收、As（III）外排、转运和在地上部的累积。2.在水稻苗期的水培试验中,不同磷供应水平下,当水稻暴露于含不同浓度硅（0.0,1.0,2.0 mmol/L）、磷（0.00,46,91,182,273μmol/L）和10μmol/L As（V）的营养液中48 h时,水稻对As（V）吸收和As（III）外排之间呈极显著的正相关关系。磷是抑制As（V）吸收和As（III）外排的主要因素,最大降幅为64.0%-87.5%和47.2%-61.2%;硅是抑制As（III）由根系向地上部的主要因素,最大降幅为55.8%-84.7%。高浓度的施硅量显著抑制了As（III）向地上部的转运和累积,并且水稻地上部砷的累积不受磷供应水平的影响。3.通过水稻整个生育期的盆栽试验,明确了轻、中和重度砷污染土壤中,降低水稻可食部位总砷和无机砷累积的适宜施硅量。轻度砷污染土,施硅量（以SiO2计）25 mg/kg、50 mg/kg显著降低了水稻糙米和米糠中总砷和无机砷含量,其中健康风险较高的无机砷在糙米和米糠中分别降低了33.2%和61.0%（P<0.05）;中度砷污染土中,施硅量50 mg/kg米糠中无机砷含量较低,施硅量>100 mg/kg则增加了米糠中无机砷的含量,增幅分别为52.1%和30.1%（P<0.05）;重度砷污染土,施硅量25 mg/kg显著降低了糙米中的无机砷含量,降幅为30.9%,施硅量400 mg/kg则显著增加了糙米中的无机砷含量,增幅为31.9%（P<0.05）,此外,施硅量100 mg/kg也增加了米糠中的无机砷含量,增幅为55.3%。因此,在中度和重度砷污染土壤中,高施硅量（≥100mg/kg）增加了水稻可食部位砷的累积和暴露风险。综上所述,在水稻苗期的水培试验中,高施硅量显著降低了水稻地上部砷的累积,但是在水稻整个生育期的土培试验中,对于中度和重度砷污染土壤而言,高施硅量增加了水稻可食部位砷的累积。从水稻可食部位总砷和无机砷含量综合考虑,轻度砷污染土壤,水稻的适宜硅用量为25-50 mg/kg,中度砷污染土壤,水稻的适宜硅用量为50 mg/kg,重度砷污染土壤,水稻的适宜硅用量为25 mg/kg。