硅肥、硫肥对污染土壤中水稻吸收Cd、Cu的影响

发布时间：2020-06-12 04:03

【摘要】：土壤重金属可通过食物链危害人体健康。我国局部地区土壤重金属污染严重。水稻是重要的粮食作物,降低污染土壤中水稻对重金属的积累是农田土壤安全利用的着眼点。硅作为水稻的必须元素,在促进水稻生长的同时也可提高水稻抗逆性。硫可促进水稻体内巯基蛋白的形成,且在淹水条件下可影响土壤重金属形态。本研究通过水培试验初步分析了近年来新审定的20种水稻对Cd的耐性机制,筛选出了积累较低、耐性较强的水稻品种,并进一步通过土培试验探究了硅肥(硅酸钠)、硫肥(硫粉)及其配施对污染土壤中水稻吸收Cd、Cu的影响特征及潜在机制,以期为重金属污染农田的安全利用提供有效指导。主要研究结果如下:(1)水培试验表明,不同品种的水稻对Cd的耐性不同,但耐Cd机制相似。水稻根部Cd的积累量与非蛋白巯基(NPT)含量呈显著正相关,且Cd主要存在于水稻细胞壁和可溶性组分,说明了水稻根部对Cd的细胞壁固持作用和液泡区室化作用。从水稻株高、干重、生长健康指标和转移因子综合来看,“两优289”水稻品种对Cd的积累量较低、耐性较强。(2)土培试验中,在水稻幼穗分化期,水稻根部巯基蛋白以PCs为主,而茎部以GSH为主。单施硅肥增加了水稻根部NPT和PCs的含量,单施硫肥尤其是中、高量硫肥促进了水稻茎部GSH的含量,硅硫配施处理也都降低了水稻根部NPT和PCs的含量。施用硅肥、硫肥对茎部NPT含量的影响呈现出与根部相反的特点。(3)土培试验中,在水稻幼穗分化期,水稻根部Cd主要分布在细胞壁组分,占60%以上,施用硅硫肥减小了细胞壁组分Cd的比例,减弱了细胞壁的固持作用,同时增大了细胞可溶组分Cd的比例,提高了液泡区室化作用,特别是单施硫肥的处理,使细胞可溶性组分Cd比例增加了18.5%-22.1%。施用硅硫肥大多降低了水稻根部细胞壁组分Cu的比例,但增加了茎部细胞壁组分Cu的比例。(4)土培试验中,水稻成熟期,施用硅硫肥提高了根际土壤中弱酸提取态Cd的比例,但降低了弱酸提取态Cu的比例,也降低了残渣态Cd的比例,而在硅硫配施处理中增加了残渣态Cu的比例。施肥大多促进了水稻根表铁膜对Cd的固定,且根表铁膜阻控效果大于根际土壤。在单施硫肥处理中,低硫(S1)、中硫(S2)和高硫(S3)中的IPS值分别为9.35、7.85和7.35,表明随硫肥施用量的增加铁膜对Cd的固定能力降低。(5)土培试验中,水稻各器官中Cd和Cu含量顺序为:根部茎部叶部糙米稻壳。相比对照处理,单施硅肥或硫肥均没有降低水稻糙米中Cd和Cu的含量,但在硅硫配施的硅低硫(GS1)处理中,糙米Cd含量降低了30.1%;在硅硫配施的GS1、GS2和GS3中,糙米Cu含量分别降低了5.03 mg/kg、3.05 mg/kg和5.04 mg/kg。(6)单施硅肥、单施硫肥仅降低了Cd由水稻根部向茎部的转移,而增大了Cd由根际土壤向根表铁膜、由根表铁膜向水稻根部、以及由水稻茎部向糙米的转移。硅硫配施的GS1处理降低了Cd由土壤经水稻根部、茎部向糙米的转移,也降低了Cu由根际土壤向水稻根部的转移,这可能是硅硫配施的GS1处理降低Cd、Cu在糙米中积累的重要原因之一。
【图文】：

图 2-1 各品种水稻收获时的干物质生物量及根和茎叶干重比值(R/S)Fig. 2-1 The dry weight and the root/shoot ratio (R/S) of each rice at the harvest stage2.3.2 各品种水稻在胁迫下的 Cd 积累量水稻 Cd 胁迫生长 40 天时，根、茎叶中 Cd 的积累量差异较明显(图 2-2)。从图2-2 中可知，粳稻对 Cd 的总积累量大多比籼稻大，特别是籼稻“两优 289”、“荃优 822”、“E 两优 476”、“II 优 3301”，Cd 的积累量分别为 186.71、183.82、161.13、170.01mg/kg，而在粳稻“鄂香 2 号”、“香玉波”、“嘉优 2 号”、“晚粳 505”中 Cd 的积累量分别为 470.92、462.06、438.29、416.05mg/kg。由图 2-3 可知，不同品种水稻中 Cd 从根部向茎叶部的转移因子差异较明显，其中转移因子较大的水稻品种有“奥富优 383”、“华优 352”和“鄂粳杂 3 号”，特别是“华优 352”，Cd的转移因子高达 11.1%，而转移因子最小的是“两优 289”，仅为 1.2%。不同品种水稻对 Cd 的积累量、转移因子以及生长状况均不相同。对于籼稻品种“两优 289”，

根、茎叶中 Cd 的积累量差异较明显(图 2-2)。从图2-2 中可知，粳稻对 Cd 的总积累量大多比籼稻大，特别是籼稻“两优 289”、“荃优 822”、“E 两优 476”、“II 优 3301”，Cd 的积累量分别为 186.71、183.82、161.13、170.01mg/kg，而在粳稻“鄂香 2 号”、“香玉波”、“嘉优 2 号”、“晚粳 505”中 Cd 的积累量分别为 470.92、462.06、438.29、416.05mg/kg。由图 2-3 可知，不同品种水稻中 Cd 从根部向茎叶部的转移因子差异较明显，，其中转移因子较大的水稻品种有“奥富优 383”、“华优 352”和“鄂粳杂 3 号”，特别是“华优 352”
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S511;X503.231

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 王登甲;贾建新;侯东升;;日光温室蔬菜硅肥试验简结[J];山东蔬菜;2002年02期

2 方文英;孙吉林;金国强;郑洪福;陈小忠;徐攀峰;;甬优8号施用硅肥试验初报[J];杭州农业与科技;2012年01期

3 陈曦;王飞;;水稻生物有机硅肥对比试验总结[J];农民致富之友;2019年05期

4 张怀杰;胡铁军;;高效水溶性硅肥在余姚水稻生产上的应用效果初探[J];上海农业科技;2019年01期

5 刘芳;;禾馗一号水稻专用免追肥与硅肥在水稻上应用效果[J];现代化农业;2019年03期

6 任海;付立东;王宇;吕小红;杜萌;;不同硅肥施入模式对水稻产量及品质的影响[J];东北农业科学;2019年04期

7 陈芹;汪洪洋;;水稻硅肥试验专题报告[J];现代农业;2019年09期

8 张准;杨仁仙;;水稻施用生物硅肥试验总结[J];农家参谋;2019年22期

9 钟欣璐;高_g;陆裕珍;;硅肥对水稻中优808产量及经济效益的影响[J];农技服务;2017年18期

10 刘鑫鑫;;途保康硅肥在水稻上应用效果研究[J];现代化农业;2018年04期

相关会议论文 前10条

1 陈再高;吴文革;陈刚;汪向东;孙雪原;;水稻不同品种不同硅肥用量试验研究初报[A];安徽水稻与稻作技术论文汇编[C];2017年

2 刘昌盛;谷思玉;;新型硅肥在水稻上的试验研究[A];经济生活——2012商会经济研讨会论文集（上）[C];2012年

3 肇雪艳;;水稻施硅肥技术及其效果[A];2004年辽宁农业科学研讨会论文集[C];2004年

4 王美琴;;水稻全价硅肥的应用技术及效果研究[A];第三届浙江中西部科技论坛论文集（第一卷）[C];2006年

5 赵万平;徐霞;鞠建勇;;硅肥在小麦上的应用效果[A];江苏土壤肥料科学与农业环境[C];2004年

6 周双庆;房静超;严剑文;蒋爱平;周治中;谢国庆;;受淹机插秧中后期施用硅肥对水稻产量的影响[A];全国第十七届水稻优质高产理论与技术研讨会论文专辑[C];2017年

7 舒畅成;;多元素水稻硅肥对稻田病虫害及水稻产量影响的试验[A];中国青年农业科学学术年报[C];2004年

8 陈刚;罗志祥;施伏芝;吴文革;阮新民;许有尊;从夕汉;董建军;刘春盛;吴劲松;张从合;何立斌;权容雄;;一种新型硅肥在两系杂交水稻上的增产效果研究[A];安徽水稻与稻作技术论文汇编[C];2017年

9 王大为;史磊;孙成韬;赵海岩;王延波;;硅肥对玉米叶向值等生理指标的影响[A];第十五届全国玉米栽培学术研讨会会议论文集[C];2017年

10 董立强;李睿;王铮;商文奇;马亮;李跃东;;硅肥、镁肥对减氮增密条件下水稻光合特性及产量的影响[A];2018中国作物学会学术年会论文摘要集[C];2018年

相关重要报纸文章 前10条

1 周密;硅肥——水稻抗倒增产的“保护伞”[N];江苏农业科技报;2018年

2 本报记者 鄂凤鸣;液体硅肥地推到田间[N];中国食品报;2018年

3 本报记者 刘振远;硅肥有“一箭双雕”之效[N];农民日报;2017年

4 本报记者 王洋;钾钙硅肥产业化露端倪[N];农资导报;2014年

5 本报记者 王洋;钾钙硅肥的“井喷”效应[N];农资导报;2013年

6 西双版纳州土肥站 王秀华 李宏;硅肥在水稻上的用量及效果[N];云南科技报;2005年

7 本报记者 李军;硅肥：平衡施肥实现优质高产[N];中国化工报;2012年

8 特约记者 陈传武;水溶性硅肥问世[N];农资导报;2011年

9 本报记者 王洋;新型钾钙硅肥前景可期[N];农资导报;2011年

10 刘共华;硅肥开发前景广阔[N];中国矿业报;2003年

相关博士学位论文 前5条

1 徐林;生物质炭和硅肥对毛竹林土壤温室气体排放及生态系统碳汇能力影响研究[D];浙江农林大学;2019年

2 谢志明;硅对吉林省不同类型土壤条件下玉米生理特性及产量的影响[D];中国科学院研究生院（东北地理与农业生态研究所）;2014年

3 刘鸣达;水稻土供硅能力评价方法及水稻硅素肥料效应的研究[D];沈阳农业大学;2002年

4 朱从桦;低磷胁迫下硅、磷配施对玉米养分吸收利用及产量形成的影响[D];四川农业大学;2016年

5 于立河;不同肥密及硅肥对黑龙江春小麦产量与品质形成的调控效应[D];内蒙古农业大学;2012年

相关硕士学位论文 前10条

1 许凤丽;硅肥、硫肥对污染土壤中水稻吸收Cd、Cu的影响[D];华中农业大学;2019年

2 佘恒志;硅肥对甜荞倒伏和产量相关性状的影响[D];西南大学;2018年

3 高芳;基施硅肥对厚皮甜瓜光合生理特性和果实品质的影响[D];广西大学;2018年

4 张梅;施硅对石灰性土壤上鲜食葡萄生长、产量及果实品质性状的影响[D];石河子大学;2018年

5 刘平远;硅肥施用量对粳稻产量形成及稻米品质的影响[D];扬州大学;2018年

6 吕海龙;生物有机肥配施硅肥及芸薹素对白银区日光温室连作茄子生长及土壤环境的影响[D];甘肃农业大学;2018年

7 祁建勋;几种新型肥料对向日葵生理特性及产质量影响的研究[D];内蒙古农业大学;2017年

8 王力;不同时期施用锌硅肥对优良食味粳稻产量和品质的影响[D];扬州大学;2017年

9 王丽培;硅肥用量及硅氮配施对夏玉米生长及抗逆性的影响[D];河南农业大学;2010年

10 张国良;硅肥对水稻产量和品质的影响及硅对水稻纹枯病抗性的初步研究[D];扬州大学;2005年

本文编号：2708978