施硅量和施硅时期对镉污染土壤中水稻植株镉积累与转运的调控

发布时间：2017-04-11 01:02

  本文关键词：施硅量和施硅时期对镉污染土壤中水稻植株镉积累与转运的调控，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：镉(Cadmium,Cd)是一种有毒元素,对植物危害较大,可通过食物链威胁人体健康。水稻(Oryza sativa L.)作为我国重要的粮食作物,其品质直接关系到国民经济水平和人的身体健康。硅(Silicon,Si)是一种环境友好的营养元素,是水稻生长发育过程中所需的仅次氮、磷、钾之后的大量元素。目前关于硅素缓解重金属镉对作物(水稻)幼苗的影响已取得诸多进展,也有部分研究就硅对水稻成熟期籽粒镉含量的影响作了相关分析。本研究通过添加外源镉模拟镉污染的水稻土,利用盆钵种植水稻,研究镉污染土壤下施硅量和不同施硅时期对水稻生长发育、产量以及土壤中的镉向水稻根至籽粒中的转移、分配的影响。研究结果表明:(1)2种施硅量下均可以缓解镉污染带来的毒害,促进水稻生长发育,提高产量,其效果尤以2mmog/kg的施硅量为佳。2种施硅量对水稻华航丝苗和黄华占株高均有明显提高作用,各器官干物质的量也有一定程度的提高。2种施硅量均能增加水稻每穗实粒数,提高结实率,当施硅量达到2mmol/kg时,差异达到显著水平。施用2mmol/kg施硅量使得50mg/kg、100mg/kg镉污染处理下华航丝苗每穗粒数分别提高了17.9%、24.0%,平均穗重增加了19.4%、21.4%;黄华占品种每穗粒数分别增加了11.7%、10.7%,平均穗重提高了33.0%、24.6%。此外,2种施硅量下水稻有效穗数、千粒重也有增加的趋势。(2)不同施硅量对高浓度镉污染土壤中水稻植株镉积累与分配有一定的调节作用,并因土壤中镉含量、施硅量、水稻品种及稻株器官的不同而存在差异。2种施硅量可明显影响水稻根部镉含量,表现为增加华航丝苗根部镉含量、降低黄华占根部镉含量,但2个品种根部镉累积量均呈增加趋势。2种施硅量处理下华航丝苗和黄华占的叶、谷壳、糊粉层及精米中镉、镉累积量均呈降低趋势,并且在施硅量为2mmol/kg时显著降低;不同施硅量处理均显著降低了华航丝苗和黄华占茎中镉含量以及华航丝苗茎中镉累积量,同时增加了黄华占茎中镉累积量。2种施硅量均可显著降低精米中镉含量,在镉50和100 mg/kg污染水平下,华航丝苗和黄华占精米中镉较未施硅处理下的最大降幅分别达到32.5%、53.7%和24.7%、20.7%。施硅量对水稻植株各器官的镉富集系数、转移系数和分配系数都有一定影响,2种施硅量处理下水稻植株地上部各器官的镉富集系数和转移系数均呈降低趋势,根部镉分配比例显著增加。(3)不同时期施硅均可改善镉污染下水稻植株的生长发育状况,促进水稻生长,提高产量。不同时期施硅均提高了水稻的成穗率、结实率,尤其是分蘖期和拔节期施硅水稻成穗率提高显著,而分蘖期以后(包括分蘖期)施硅水稻结实率显著提高。不同时期施硅也可增加水稻每穗实粒数,分蘖期施硅最为理想,达到了显著性水平,而不同时期施硅对水稻千粒重也略有提高但各个时期施硅均对其影响不明显。(4)不同时期施硅对水稻体内镉的影响存在一定差异,具体表现为:不同时期施硅均可以提高根部镉含量及镉累积量,其中尤以移栽期和分蘖期根部根累积量增加显著;地上部各器官镉含量和镉累积量却表现为降低的效应,各器官的镉富集系数和迁移系数也随之减小,其中拔节期施硅表现更明显。结果表明不同时期施硅使镉在水稻植株各器官中的累积与分配存在明显差异,以拔节期施硅水稻精米中镉含量最小,仅为0.534mg/kg,富集系数和转移系数分别为0.012、0.0031,施硅效果是四种施硅时期中最理想的。(5)硅可以抑制重金属镉丛根部向水稻地上部转移,使镉滞留在根部,降低地上部各器官镉的积累。施硅后土壤pH值明显提高,土壤有效镉含量降低了29.64%,土壤pH值与土壤有效镉相关系数达-0.995,呈显著负相关,显著降低土壤镉的活性;而施硅后水稻抽穗期茎基部伤流液中镉含量显著降低,降低镉在水稻体内的转运量。
【关键词】：水稻 镉 硅 籽粒 累积与分配
【学位授予单位】：华南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X53;S511
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 1 前言10-22
• 1.1 农田土壤重金属镉的污染来源11
• 1.2 重金属镉对人体的影响11-12
• 1.3 镉对植物的影响12-13
• 1.4 植物对镉的吸收分配与转运的影响13-14
• 1.4.1 镉在土壤中的性质13-14
• 1.4.2 镉在植物体内的吸收、转运和积累14
• 1.5 硅对植物的影响14-20
• 1.5.1 硅对植物生长发育的影响14-16
• 1.5.2 硅可以提高植物抗逆能力16
• 1.5.3 硅提高植物重金属抗性机制16-19
• 1.5.3.1 硅可以提高土壤中的pH值降低重金属活性16-17
• 1.5.3.2 硅能与重金属反应形成行生成硅酸化合物17-18
• 1.5.3.3 硅对植物氧化还原系统的影响18-19
• 1.5.4 硅对植物体内重金属的吸收和迁移的影响19-20
• 1.6 本研究的目的和意义20-21
• 1.7 技术路线21-22
• 2 材料与方法22-26
• 2.1 试验材料22
• 2.2 种植条件22
• 2.3 试验设计22-24
• 试验 1：施硅量对高浓度镉污染土壤中水稻镉积累的影响22-23
• 试验 2：不同时期施硅对高浓度镉污染土壤下水稻的影响23
• 试验 3：施硅对高浓度镉污染土壤下土壤pH值及土壤有效镉的影响23
• 试验 4：高浓度镉污染土壤下施硅对水稻茎伤流液中镉含量的影响23
• 试验 5：离体茎穗的硅溶液培养23-24
• 2.4 指标测定及方法24-25
• 2.4.1 株高24
• 2.4.2 生物量测定24
• 2.4.3 水稻产量及构成指标测定24
• 2.4.4 土壤pH值测定24
• 2.4.5 土壤有效镉的测定24
• 2.4.6 土壤镉含量测定24-25
• 2.4.7 水稻植株中镉含量测定25
• 2.5 相关计算公式25
• 2.6 数据处理及统计方法25-26
• 3 结果与分析26-46
• 3.1 施硅量对高浓度镉污染土壤中水稻镉积累的影响26-37
• 3.1.1 施硅量对高浓度镉污染下成熟期水稻部分农艺性状指标的影响26-27
• 3.1.2 施硅量对高浓度镉污染下成熟期水稻干物质积累的影响27-28
• 3.1.3 施硅量对高浓度镉污染下成熟期水稻产量部分构成因素的影响28-29
• 3.1.4 施硅量对高浓度镉污染下成熟期水稻各器官中镉含量的影响29-31
• 3.1.5 施硅量对高浓度镉污染下水稻成熟期植株镉累积量的影响31-33
• 3.1.6 施硅量对高浓度镉污染下水稻成熟期各器官镉富集系数的影响33-35
• 3.1.7 施硅量对高浓度镉污染下水稻成熟期各器官镉转移系数的影响35-36
• 3.1.8 施硅量对高浓度镉污染下水稻成熟期各器官分配系数的影响36-37
• 3.2 不同时期施硅对高浓度镉污染土壤下水稻的影响37-43
• 3.2.1 高浓度镉污染土壤下不同时期施硅对水稻部分农艺性状的影响37-38
• 3.2.2 高浓度镉污染土壤下不同时期施硅对水稻各器官干物质的量的影响38-39
• 3.2.3 不同施硅量对高浓度镉污染下成熟期水稻产量及其构成因素的影响39
• 3.2.4 不同时期施硅对高浓度镉污染下水稻成熟期土壤pH值得影响39-40
• 3.2.5 高浓度镉污染土壤下不同时期施硅对成熟期水稻各器官镉累积量的影响40-41
• 3.2.6 高浓度镉污染土壤下不同时期施硅对成熟期水稻各器官镉富集系数的影响41-42
• 3.2.7 高浓度镉污染土壤下不同时期施硅对成熟期水稻各器官镉转移系数的影响42
• 3.2.8 高浓度镉污染土壤下不同时期施硅对成熟期水稻分配系数的影响42-43
• 3.3 施硅对高浓度镉污染下土壤pH值及土壤有效镉的影响43-44
• 3.4 高浓度镉污染土壤下施硅对水稻抽穗期茎基部伤流液中镉含量的影响44
• 3.5 施硅对离体茎穗中镉的吸收的影响44-46
• 3.5.1 对离体茎穗培养后中茎部镉吸收量的影响44-45
• 3.5.2 对离体茎穗籽粒镉吸收量的影响45-46
• 4 讨论与结论46-55
• 4.1 讨论46-51
• 4.1.1 施硅量对高浓度镉污染土壤中水稻镉积累的影响46-48
• 4.1.1.1 施硅量对水稻农艺形状及产量的影响46
• 4.1.1.2 施硅量对水稻成熟期各器官镉分布规律的影响46-48
• 4.1.2 高浓度镉污染土壤下不同时期施硅对水稻的影响48-50
• 4.1.2.1 不同时期施硅对水稻生长发育及产量的影响48-49
• 4.1.2.2 不同时期施硅对水稻体内镉的影响49-50
• 4.1.3 镉污染下施硅对土壤pH及土壤有效镉的影响50
• 4.1.4 高浓度镉污染土壤下施硅对水稻茎伤流液中镉含量的影响50-51
• 4.1.5 硅对离体茎穗镉吸收量的影响51
• 4.2 结论51-54
• 4.2.1 高浓度镉污染土壤下施硅量对水稻成熟期的影响51-52
• 4.2.1.1 对水稻生长发育与产量的影响51-52
• 4.2.1.2 对水稻体内镉的影响52
• 4.2.2 高浓度镉污染土壤下不同时期施硅对水稻成熟期的影响52-53
• 4.2.2.1 对水稻生长发育及产量的影响52-53
• 4.2.2.2 对水稻体内镉的影响53
• 4.2.3 高浓度镉污染土壤下施硅对土壤pH值及土壤有效镉的影响53-54
• 4.3 有待深入研究的地方54-55
• 致谢55-56
• 参考文献56-63

【参考文献】

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本文编号：297938