不同改良剂对Cd、As、Ni胁迫下水稻生长和重金属吸收积累的影响

发布时间：2020-05-22 17:57

【摘要】：土地是民生之本,是人类赖以生存的基础,目前全球所面临的粮食、资源和环境问题都与土地有密切联系。中国是一个人口众多的农业大国,农田安全关系到国民的长远生计。水稻是我国重要的粮食作物,重金属污染农田对水稻的生长有着不利影响,不仅减少粮食产量,还会将土壤中的重金属吸收积累在作物可食用部分,通过食物链进入人体内,从而威胁人类健康。本论文主要采用水培和土培的方式,研究了不同农艺管理措施对Cd、As、Ni胁迫下水稻生长和Cd、As、Ni吸收积累的影响,主要研究结果如下:(1)Cd胁迫下,添加1 mg·L~(-1)硼酸、10μmol·L~(-1)褪黑素、0.5 mg·L~(-1)钼酸钠和1 mmol·L~(-1)硅酸钠均可以促进Cd胁迫下水稻种子萌发和水稻幼苗的生长发育。5μmol·L~-11 Cd胁迫下,添加4种改良剂使水稻种子发芽率分别比CK处理提高11.1%、10.0%、11.1%和10.0%,发芽势分别提高17.8%、17.8%、17.8%和22.2%。同时,添加这4种改良剂可以不同程度地降低水稻植株中Cd的含量,当Cd浓度为1μmol·L~(-1)时,可使水稻根系Cd含量降低32.6%~72.5%,使水稻幼苗Cd含量降低0.4%~75.1%。5μmol·L~(-1)的Cd胁迫下,可使水稻根系Cd含量降低4.3%~63.1%,幼苗Cd含量降低23.1%~50.5%。(2)As胁迫下,水稻根系和茎叶生长受到抑制,添加10μmol·L~(-1)褪黑素、150μmol·L~(-1)硫酸铁、0.5 mg·L~(-1)钼酸钠和1 mmol·L~(-1)硅酸钠后水稻根茎叶长和根茎叶鲜重均得到提高。添加4种改良剂使水稻根系As含量降低的最大效率分别为25.5%、31.7%、28.6%和75.5%,使水稻茎叶As含量降低的最大效率分别为21.2%、63.8%、26.1%和78.2%。随着As浓度的增加,水稻叶片叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素和类胡萝卜素含量均显著下降。As胁迫下,添加褪黑素、硫酸铁和钼酸钠使叶绿素a含量提高4.1%~64.3%,叶绿素b含量提高4.6%~55.5%,总叶绿素含量提高7.3%~71.9%,类胡萝卜素含量提高8.7%~56.6%,施加硅酸钠则导致叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量降低。(3)Ni胁迫下,Ni浓度增大导致水稻对Ni的吸收积累量逐渐增大,添加10μmol·L~(-1)褪黑素、10 mmol·L~(-1)氯化钙、0.5 mg·L~(-1)钼酸钠和1 mmol·L~(-1)硅酸钠使水稻根系Ni含量降低的最大效率分别为27.8%、19.5%、13.4%和35.0%,水稻叶片的光合色素含量逐渐降低,除了硅酸钠之外,其他3种改良剂均能提高水稻叶片光合色素含量。Ni胁迫使水稻根系和茎叶MDA含量增加,CAT、POD、SOD酶活性降低,添加4种改良剂可以使MDA含量最大降低17.7%,使CAT、POD、SOD酶活性提高最大幅度分别为128.2%、67.8%、120.9%。(4)在盆栽试验中,采用水分管理与添加改良剂相结合的农艺管理措施研究了Cd、As、Ni污染土壤中水稻吸收积累重金属的影响。在测定水稻籽粒、茎叶和根系以及土壤中的Cd、As、Ni含量后发现,不淹水条件下,Cd、Ni含量较高,As含量降低,淹水条件下则相反。添加Fe+石灰处理能使水稻茎叶和籽粒Cd含量最多降低2.27 mg·kg~(-1)和0.20 mg·kg~(-1),As含量降低5.38 mg·kg~(-1)和0.48mg·kg~(-1)。施Si能使水稻茎叶和籽粒Ni含量最多降低19.7 mg·kg~(-1)和1.51 mg·kg~(-1)。水分管理和添加改良剂均可调节土壤pH值,不淹水条件下土壤pH值比淹水条件高,添加Si和石灰能显著提高土壤pH值。Cd、As复合污染土壤中添加Si+Mo处理对水稻茎叶中的K、Mg含量没有显著的影响,但是降低了Ca、Mn含量,Fe+石灰处理对水稻茎叶中的K、Ca、Mg含量没有显著的影响,而降低了Mn含量。Ni污染土壤中,添加Mo和Ca使得水稻茎叶Mn含量增加,淹水处理下添加Si可增加Ca、Mn含量。
【图文】：

减缓脂质过氧化和膜损害。1.2.3 水稻对重金属的吸收积累我国大部分地区都以水稻作为主要粮食作物，，尤其是南方地区稻，而我国南方地区农田重金属污染问题比较严重，水稻的产量和一直高度关注的问题。过量的重金属对水稻萌发及生长有抑制作系、茎叶和籽粒的生物量、使水稻叶片病变、降低叶片光合作用等水稻根系和茎叶中抗氧化酶活性（CAT、POD、SOD）降低，破坏（刘仕翔, 2016; 胡泽友, 2007; 黄益宗等, 2018），扰乱根尖有丝分系对营养元素的吸收转运、削弱植物新陈代谢等（Ahmad and Ashra不仅影响水稻生长与稻米产量，更会危害人体健康。因此，研究不重金属污染土壤的修复效果，以降低重金属对水稻的毒害，减少重中的积累，对实现绿色、健康的粮食生产具有重要意义。
【学位授予单位】：贵州师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X503.231;S511

【参考文献】

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本文编号：2676374