【摘要】：土壤重金屬可通過(guò)食物鏈危害人體健康。我國(guó)局部地區(qū)土壤重金屬污染嚴(yán)重。水稻是重要的糧食作物,降低污染土壤中水稻對(duì)重金屬的積累是農(nóng)田土壤安全利用的著眼點(diǎn)。硅作為水稻的必須元素,在促進(jìn)水稻生長(zhǎng)的同時(shí)也可提高水稻抗逆性。硫可促進(jìn)水稻體內(nèi)巰基蛋白的形成,且在淹水條件下可影響土壤重金屬形態(tài)。本研究通過(guò)水培試驗(yàn)初步分析了近年來(lái)新審定的20種水稻對(duì)Cd的耐性機(jī)制,篩選出了積累較低、耐性較強(qiáng)的水稻品種,并進(jìn)一步通過(guò)土培試驗(yàn)探究了硅肥(硅酸鈉)、硫肥(硫粉)及其配施對(duì)污染土壤中水稻吸收Cd、Cu的影響特征及潛在機(jī)制,以期為重金屬污染農(nóng)田的安全利用提供有效指導(dǎo)。主要研究結(jié)果如下:(1)水培試驗(yàn)表明,不同品種的水稻對(duì)Cd的耐性不同,但耐Cd機(jī)制相似。水稻根部Cd的積累量與非蛋白巰基(NPT)含量呈顯著正相關(guān),且Cd主要存在于水稻細(xì)胞壁和可溶性組分,說(shuō)明了水稻根部對(duì)Cd的細(xì)胞壁固持作用和液泡區(qū)室化作用。從水稻株高、干重、生長(zhǎng)健康指標(biāo)和轉(zhuǎn)移因子綜合來(lái)看,“兩優(yōu)289”水稻品種對(duì)Cd的積累量較低、耐性較強(qiáng)。(2)土培試驗(yàn)中,在水稻幼穗分化期,水稻根部巰基蛋白以PCs為主,而莖部以GSH為主。單施硅肥增加了水稻根部NPT和PCs的含量,單施硫肥尤其是中、高量硫肥促進(jìn)了水稻莖部GSH的含量,硅硫配施處理也都降低了水稻根部NPT和PCs的含量。施用硅肥、硫肥對(duì)莖部NPT含量的影響呈現(xiàn)出與根部相反的特點(diǎn)。(3)土培試驗(yàn)中,在水稻幼穗分化期,水稻根部Cd主要分布在細(xì)胞壁組分,占60%以上,施用硅硫肥減小了細(xì)胞壁組分Cd的比例,減弱了細(xì)胞壁的固持作用,同時(shí)增大了細(xì)胞可溶組分Cd的比例,提高了液泡區(qū)室化作用,特別是單施硫肥的處理,使細(xì)胞可溶性組分Cd比例增加了18.5%-22.1%。施用硅硫肥大多降低了水稻根部細(xì)胞壁組分Cu的比例,但增加了莖部細(xì)胞壁組分Cu的比例。(4)土培試驗(yàn)中,水稻成熟期,施用硅硫肥提高了根際土壤中弱酸提取態(tài)Cd的比例,但降低了弱酸提取態(tài)Cu的比例,也降低了殘?jiān)鼞B(tài)Cd的比例,而在硅硫配施處理中增加了殘?jiān)鼞B(tài)Cu的比例。施肥大多促進(jìn)了水稻根表鐵膜對(duì)Cd的固定,且根表鐵膜阻控效果大于根際土壤。在單施硫肥處理中,低硫(S1)、中硫(S2)和高硫(S3)中的IPS值分別為9.35、7.85和7.35,表明隨硫肥施用量的增加鐵膜對(duì)Cd的固定能力降低。(5)土培試驗(yàn)中,水稻各器官中Cd和Cu含量順序?yàn)?根部莖部葉部糙米稻殼。相比對(duì)照處理,單施硅肥或硫肥均沒(méi)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)處理中,糙米Cd含量降低了30.1%;在硅硫配施的GS1、GS2和GS3中,糙米Cu含量分別降低了5.03 mg/kg、3.05 mg/kg和5.04 mg/kg。(6)單施硅肥、單施硫肥僅降低了Cd由水稻根部向莖部的轉(zhuǎn)移,而增大了Cd由根際土壤向根表鐵膜、由根表鐵膜向水稻根部、以及由水稻莖部向糙米的轉(zhuǎn)移。硅硫配施的GS1處理降低了Cd由土壤經(jīng)水稻根部、莖部向糙米的轉(zhuǎn)移,也降低了Cu由根際土壤向水稻根部的轉(zhuǎn)移,這可能是硅硫配施的GS1處理降低Cd、Cu在糙米中積累的重要原因之一。
【圖文】：

圖 2-1 各品種水稻收獲時(shí)的干物質(zhì)生物量及根和莖葉干重比值(R/S)Fig. 2-1 The dry weight and the root/shoot ratio (R/S) of each rice at the harvest stage2.3.2 各品種水稻在脅迫下的 Cd 積累量水稻 Cd 脅迫生長(zhǎng) 40 天時(shí)，根、莖葉中 Cd 的積累量差異較明顯(圖 2-2)。從圖2-2 中可知，粳稻對(duì) Cd 的總積累量大多比秈稻大，特別是秈稻“兩優(yōu) 289”、“荃優(yōu) 822”、“E 兩優(yōu) 476”、“II 優(yōu) 3301”，Cd 的積累量分別為 186.71、183.82、161.13、170.01mg/kg，而在粳稻“鄂香 2 號(hào)”、“香玉波”、“嘉優(yōu) 2 號(hào)”、“晚粳 505”中 Cd 的積累量分別為 470.92、462.06、438.29、416.05mg/kg。由圖 2-3 可知，不同品種水稻中 Cd 從根部向莖葉部的轉(zhuǎn)移因子差異較明顯，其中轉(zhuǎn)移因子較大的水稻品種有“奧富優(yōu) 383”、“華優(yōu) 352”和“鄂粳雜 3 號(hào)”，特別是“華優(yōu) 352”，Cd的轉(zhuǎn)移因子高達(dá) 11.1%，而轉(zhuǎn)移因子最小的是“兩優(yōu) 289”，僅為 1.2%。不同品種水稻對(duì) Cd 的積累量、轉(zhuǎn)移因子以及生長(zhǎng)狀況均不相同。對(duì)于秈稻品種“兩優(yōu) 289”，

根、莖葉中 Cd 的積累量差異較明顯(圖 2-2)。從圖2-2 中可知，粳稻對(duì) Cd 的總積累量大多比秈稻大，特別是秈稻“兩優(yōu) 289”、“荃優(yōu) 822”、“E 兩優(yōu) 476”、“II 優(yōu) 3301”，Cd 的積累量分別為 186.71、183.82、161.13、170.01mg/kg，而在粳稻“鄂香 2 號(hào)”、“香玉波”、“嘉優(yōu) 2 號(hào)”、“晚粳 505”中 Cd 的積累量分別為 470.92、462.06、438.29、416.05mg/kg。由圖 2-3 可知，不同品種水稻中 Cd 從根部向莖葉部的轉(zhuǎn)移因子差異較明顯，，其中轉(zhuǎn)移因子較大的水稻品種有“奧富優(yōu) 383”、“華優(yōu) 352”和“鄂粳雜 3 號(hào)”，特別是“華優(yōu) 352”
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S511;X503.231

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本文編號(hào)：2708978