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镉具有较强生物毒性,是对土壤污染及毒害最严重的重金属元素之一。水稻是中国第一大作物,种植面积大、产量高、分布范围广,也是全球的主要粮食作物之一。过量的镉在水稻器官组织中积累不但影响水稻产量,降低农产品品质,并可通过食物链危害人类的健康,这已经引起国内外的高度重视。众多研究表明,水稻对镉的积累和耐性具有明显的品种间差异,因此,筛选水稻糙米镉含量低的品种,能有效解决镉污染农田水稻安全生产问题。本研究通过盆栽实验,研究了沈阳地区种植的40种水稻品种对Cd吸收和积累的品种差异及其耐性差异,并探讨了污染土壤改良剂的效应,得出以下结论:
1)筛选实验中,40种水稻糙米对Cd的吸收存在显著差异(p<0.05)。在2种Cd处理下(T1=2.5、T2=5.0 mg/kg),40种水稻糙米Cd含量范围分别为0.14-1.09 mg/kg和0.31-1.17mg/kg,其平均值分别为0.49 mg/kg和0.68 mg/kg。根据Cd低积累植物筛选的四个标准,初步筛选得到沈稻4号、沈稻5号具有镉低积累特性,是镉的低积累品种,而辽粳207、辽星17、珍珠2号则具有较强的吸收Cd和转运Cd的能力,是镉的高秋累品种。
2)农田镉污染土壤验证实验中,沈稻4号、沈稻5号糙米镉含量都低于0.20mg/kg,辽粳207、辽星17、珍珠2号3个品种基本超过国家粮食卫生质量标准;5种水稻的富集系数和转运系数与盆栽梯度实验的结果基本一致;农田镉污染土壤处理下水稻生长正常,镉污染没有降低其生物量,表现出较强的Cd耐性。初步确定,沈稻4号、沈稻5号2个品种符合低积累水稻品种筛选和鉴定的四个标准,这2种水稻为镉低积累水稻品种,而辽粳207、辽星17、珍珠2号为镉高积累品种。
3)镉污染对水稻生长的影响研究中,土壤中镉的含量水平对水稻的株高和分量数都没有显著的影响:随着镉含量的增加,水稻的实穗数有增加的趋势,但是含量达到一定程度,开始抑制水稻的实穗数;随镉含量的增加,大部分品种的产量开始下降。水稻不同器官对镉的富集能力以根>茎鞘>叶>壳和糙米的顺序递减。
4)施用改良剂可显著改变土壤中有效Cd含量,降低水稻对污染土壤中Cd的吸收和积累,并对水稻的生长有一定影响。镉污染条件下,施加石灰后会使辽星17生物量显著下降,施加粉煤灰可使辽星17生物量有所增加。