【摘要】：硫肥施用作為一種重要的農(nóng)藝措施,其對土壤鎘有效性的具體調(diào)控機(jī)制尚不明確。本研究以鎘低積累品種水稻(H優(yōu)518)、鎘超積累植物東南景天為供試材料,研究了兩種形態(tài)硫肥(S0、Na2SO4)對水稻-東南景天輪作體系中土壤鎘生物有效性及植物根際土壤細(xì)菌群落特征的影響,探究特異細(xì)菌對硫形態(tài)轉(zhuǎn)化及植物鎘吸收的潛在作用,為水稻-東南景天輪作模式的優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。本研究取得的主要研究成果如下:1.研究了兩種水分管理模式(持續(xù)淹水和干濕交替)與硫肥協(xié)同作用對土壤鎘有效性的影響及其根際細(xì)菌調(diào)控機(jī)制。結(jié)果表明,兩種水分管理模式下,硫肥添加對土壤鎘有效性及種植水稻籽粒鎘積累的影響截然相反。持續(xù)淹水模式下,施硫可通過促進(jìn)形成難溶態(tài)金屬硫化物、提高土壤pH的方式降低土壤輯有效性,進(jìn)而減少籽粒中鎘積累。而在干濕交替模式下,由于土壤氧化還原狀態(tài)的劇烈變化導(dǎo)致硫化物難以穩(wěn)定存在且易發(fā)生氧化,促使土壤pH降低,反而提高了土壤鎘有效性,增加籽粒鎘積累。此外,硫肥施用和水分管理共同塑造了水稻根際特異的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)。在持續(xù)淹水模式下,施硫促使水稻根際特異募集大量硫還原菌,如Gammaproteobacteria綱的Pseudomonas、Deltaproteobacteria綱的Desulfobulbaceae、Geobater,其中Pseudomonas在根際尤為豐富,且其豐度與土壤硫化物濃度、植物生長呈顯著正相關(guān),在促進(jìn)金屬硫化物形成以及促進(jìn)水稻生長發(fā)面發(fā)揮著潛在作用。在干濕交替模式下,施硫則促進(jìn)水稻根際特異定殖 Betaproteobacteria 綱的 Thiobacillus、Alphaproteobacteria綱的Kaistobacter等硫氧化或促生菌,其中Thiobacillu在硫的氧化過程中發(fā)揮著重要作用,其可能會促進(jìn)土壤鎘有效性的提高。以上結(jié)果說明,在鎘重度污染土壤條件下,持續(xù)淹水結(jié)合硫肥施用可以顯著降低水稻根際土壤中鎘有效性和水稻籽粒中鎘積累量,有助于實(shí)現(xiàn)水稻安全生產(chǎn)。2.探究了施硫?qū)τ诤蟛巛喿鞯臇|南景天鎘萃取效果的影響及其相關(guān)細(xì)菌調(diào)控機(jī)制。結(jié)果表明,施硫促使更多硫化物發(fā)生氧化,提高了土壤中植物可利用硫含量,且硫氧化過程促使土壤pH降低,提高土壤有效鎘濃度,進(jìn)而促進(jìn)了東南景天的生長及對鎘的吸收。此外,施硫促使東南景天根際特異募集了與硫氧化相關(guān)、具有促生及金屬活化作用的關(guān)鍵細(xì)菌,如Betaproteobacteria綱的Thiobacillus、Bacteroidetes 菌門的 Chitinophagaceae 和 Proteobacteria 菌門的Sphingomonadaceae。其中Thiobacillus可參與氧化金屬硫化物,在促進(jìn)東南景天對鎘、硫的吸收中發(fā)揮潛在作用。且東南景天根際細(xì)菌中參與硫代謝和與重金屬解毒、耐性相關(guān)的氨基酸代謝基因的表達(dá)豐度更高。以上結(jié)果表明在后茬輪作過程中,硫肥施用可以顯著提高東南景天對重度鎘污染土壤的修復(fù)效果。
【圖文】：

２．３．１水稻生物董及籽粒產(chǎn)董逡逑施用硫肥均可以顯著提高水稻的生物量和株高，其中持續(xù)淹水下水稻的生逡逑長狀況整體優(yōu)于干濕交替（表２－１，，圖２－１），此外水稻籽粒的千重也顯著增加，逡逑施用硫肥分別是對照組的１．５倍以上，可見施用硫肥不僅能增加水稻的生物量逡逑２５逡逑

圖２－２水稻土壤的鎘含量（Ａ：根際非根際土壤鎘全量，Ｂ：根際非根際土壤有逡逑
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X503.231;S511;S154.3

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4 王f

本文編號：2636070