【摘要】：硅因其在緩解植物生物(非生物)脅迫中的有益作用受到廣泛關(guān)注。水稻是喜硅作物,施硅不僅能促進(jìn)水稻生長(zhǎng),還能緩解重金屬對(duì)水稻的毒害作用。目前已有大量關(guān)于硅緩解水稻砷毒害研究的報(bào)道,但通常忽視了含硅物料的強(qiáng)堿性或伴隨陽離子對(duì)土壤砷有效性的影響,且較少將土壤、植物作為一個(gè)整體進(jìn)行研究。因此,開展砷脅迫下硅對(duì)水稻生長(zhǎng)影響的系統(tǒng)性研究,對(duì)于砷污染土壤的修復(fù)與利用、保障水稻安全生產(chǎn)具有重要的理論和實(shí)踐意義。本文在消除外源硅(Na_2SiO_3)堿性和伴隨離子(Na~+)影響的基礎(chǔ)上,將土壤-植物作為一個(gè)整體進(jìn)行研究。通過開展室外盆栽試驗(yàn)和室內(nèi)培養(yǎng)試驗(yàn),系統(tǒng)分析外源硅對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量、糙米砷積累、土壤固相砷賦存形態(tài)、土壤固-液界面砷化學(xué)行為、土壤-植物界面(水稻根表)砷富集等的影響,探討外源硅對(duì)土壤-植物系統(tǒng)砷的調(diào)控效果與作用機(jī)制。得到的主要結(jié)果與結(jié)論如下:(1)施硅緩解了砷對(duì)水稻的毒害。施硅可促進(jìn)水稻植株生長(zhǎng)和產(chǎn)量的提高。加硅量在100-150mg kg~(-1)時(shí)砷對(duì)水稻的脅迫作用受到抑制,加硅量在50mg kg~(-1)時(shí)水稻砷脅迫的緩解效果不明顯。施硅增加糙米中硅的含量,減少糙米中砷的含量,糙米中硅、砷含量間呈顯著直線負(fù)相關(guān)關(guān)系(r=-0.988~*)。(2)施硅對(duì)土壤固相中砷賦存形態(tài)的影響較小。土壤中鐵型砷(Fe-As)含量最多,占總含砷量的39.97%~41.46%,交換態(tài)砷(AE-As)含量最少,僅占1.11%~1.24%;各處理間水型砷(H_2O-As)、交換態(tài)砷(AE-As)、鐵型砷(Fe-As)、鈣型砷(Ca-As)和閉蓄態(tài)砷(O-As)含量的差異均不顯著。(3)硅影響了砷在土壤固-液界面的化學(xué)行為。施硅在一定程度上抑制了土壤對(duì)砷的吸附,降低土壤吸附砷的反應(yīng)速率,雙常數(shù)方程和Elovich方程能較好地描述土壤對(duì)砷的吸附動(dòng)力學(xué)特征;Langmuir方程、Freundlich方程和Temkin方程均適宜描述土壤對(duì)砷的等溫吸附特征,尤以Freundlich方程擬合效果最佳,施硅降低土壤對(duì)砷的吸附量和吸附強(qiáng)度;土壤對(duì)砷的吸附為吸熱、熵增的自發(fā)物理過程,施硅使土壤吸附砷反應(yīng)的吸附自由能變(△G~0)增大、焓變(△H~0)減小、熵變(△S~0)減小,即施硅使土壤吸附砷的自發(fā)性和混亂度降低。(4)施硅促進(jìn)水稻根表鐵膜的形成及其對(duì)砷的固定。與不施硅處理相比,施硅各處理水稻根表DCB-Fe、DCB-As的含量明顯增加,且二者間呈顯著線性正相關(guān)關(guān)系(r=0.980~*)。施硅增加了根表鐵膜,促進(jìn)砷在根表的固定,減少了水稻根系對(duì)砷的吸收。綜上所述,施硅對(duì)土壤固相砷賦存形態(tài)無顯著影響,且有利于促進(jìn)土壤固-液界面砷活性的增強(qiáng),但可以通過促進(jìn)水稻根表鐵膜的形成及其對(duì)土壤溶液中砷的固定來降低水稻對(duì)砷的吸收,實(shí)現(xiàn)對(duì)水稻砷毒害的緩解。
【學(xué)位授予單位】：沈陽農(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)】：X503.231;S511
【圖文】：

水稻各生育期生長(zhǎng)情況如圖 3-1 所示。根據(jù)圖中水稻各階段的生長(zhǎng)情況可以非常明顯的看出不同處理間的差異。在分蘗期、拔節(jié)期、孕穗期和乳熟期，單加砷（Si0）處理的水稻植株生長(zhǎng)受到抑制，表現(xiàn)為前期植株發(fā)育遲緩，生長(zhǎng)不良，植株矮小長(zhǎng)勢(shì)弱；后期葉片失綠發(fā)黃，植株早衰。各施硅處理則表現(xiàn)出砷毒害緩解作用，與 Si0 處理相比水稻植株長(zhǎng)勢(shì)均得到改善。隨著施硅量從 50mg kg-1增加至 150mg kg-1，植株株高與分蘗數(shù)逐漸增加，穗體也更為飽滿�？偟膩碚f，在土壤砷脅迫條件下，水稻生長(zhǎng)受到顯著抑制，添加外源硅能緩解砷對(duì)水稻的毒害作用。（A）分蘗期 （B）拔節(jié)期

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