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废水农用灌溉不仅可能污染农业环境,影响农作物生长和发育,降低产量与品质,而且污染物可经食物链进入人体,对人类健康产生巨大威胁。毒性强的氧化剂(高)氯酸盐可能由生产厂家排污和使用后残留等路径进入农业环境,并可能与另一类污染物重金属铬同时影响农业环境,对稻田等农业环境产生复合污染,但目前对(高)氯酸盐与铬复合污染对水稻毒理效应的研究未见报道。本文探讨了(高)氯酸盐、铬对水稻的复合污染效应,通过测定水稻株高,根长,生物量,产量,叶片水势,保护酶活性(SOD,POD,CAT),叶片MDA含量,叶绿素荧光,叶绿素含量等一系列生理生态指标,研究水稻在外源污染环境胁迫下生理生态机理,从而为水稻逆境生理、抗性(耐)育种提供理论依据。同时研究了(高)氯酸盐、重金属铬对水稻土壤有机质和pH值等理化性质的影响,以及在土壤和稻谷中的残留,为建立(高)氯酸盐、重金属铬污染物在农田土壤和食品安全标准提供参考。主要结论如下:
实验一以水稻幼苗为材料,研究了水稻幼苗水培试验各生理指标对(高)氯酸盐和铬复合污染的响应。高氯酸盐、氯酸盐、重金属(Cr6+)对水稻幼苗毒害作用随着时间和浓度递增,毒害作用逐渐增强,根系比株高和鲜重较明显;铬毒性较强,高氯酸盐毒性比氯酸盐弱。
实验二研究了高氯酸盐、氯酸盐、重金属铬处理对水稻株高、分蘖数、生物量以及产量的影响,发现污染物对上述指标具有明显的抑制作用,分蘖期水稻叶片叶绿素含量、叶绿素荧光Fv/F0、Fv/Fm值及水势明显降低;在抽穗期,叶绿素荧光Fv/F0、Fv/Fm值较分蘖期变化小。
水稻SOD、CAT、MDA对污染物的浓度表现出“低促高抑”的现象,POD却是随着浓度的增加,活性增加;随着时间变化,SOD活性为先下降后略有上升,POD活性为先升高后下降。
高氯酸盐与铬复合污染与土壤理化性质之间存在交互作用,通过影响生物活性和氧化还原电位等对土壤有机质含量产生影响,高氯酸盐使pH值略有升高,而氯酸盐处理对pH值影响不大。水稻收割后,土壤中六价铬的残留量非常低,一些处理中未能检测出六价铬,而稻谷中六价铬的含量均在检测限以下。高氯酸盐土壤处理中检测出Cl-、ClO3-等离子存在,而Cl-较高,ClO4-的残留量最高为0.86 mmol/kg;在氯酸盐处理中,ClO3-的残留量都在0.1 mmol/kg以下;稻谷中同样能检测出Cl-、ClO3-,ClO4-存在,ClO4-残留量最高达为0.17 mmol/kg。实验三研究了不同类型稻属植物对(高)氯酸盐与铬复合污染环境胁迫响应的差异,发现复合污染对野生稻的株高和分蘖数影响最大,常规稻和杂交稻叶片水势影响较小;常规稻的叶绿素含量影响最大,在其他指标方面。各种水稻均有不同程度的影响。
总之, (高)氯酸盐、重金属铬及其复合污染均对水稻产生不同程度的生态毒理效应,对植株生理生态和形态特征产生影响,并影响植株生长和生物产量及经济产量,而且氯酸盐和重金属铬具有复合污染效应,严重影响了水稻的产量,同时对环境和食品全构成了严重的威胁。