【摘要】：為了闡明紅壤水稻土高含鐵背景下重金屬銅脅迫對水稻生長影響及風(fēng)險評價,論文采取了野外采樣調(diào)查和盆栽模擬實驗的方式,選取了受銅礦污染的樂安河流域紅壤水稻土地區(qū)作為野外采樣調(diào)查研究區(qū)域,對區(qū)域內(nèi)主要污染地區(qū)的土壤和水稻樣品進(jìn)行了采集分析,測定了土壤的理化性質(zhì)、土壤及水稻體中重金屬Cu、Fe含量,分析了土壤的理化性質(zhì)與重金屬Cu、Fe之間的相關(guān)性,闡明了樂安河流域內(nèi)土壤和水稻重金屬Cu、Fe分布特征及土壤及水稻中重金屬Cu、Fe遷移規(guī)律,并對研究區(qū)域內(nèi)重金屬Cu污染的風(fēng)險進(jìn)行了評價。在此基礎(chǔ)上,通過外源添加重金屬Cu、Fe模擬樂安河流域紅壤水稻土高含鐵背景下重金屬銅脅迫對水稻生長影響,測定了水稻各項生長指標(biāo)(株高、葉面積、分蘗數(shù)及相對產(chǎn)量)和生理指標(biāo)(葉綠素含量、超氧歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)及丙二醛(MDA)活性),并對各指標(biāo)進(jìn)行綜合指數(shù)分析,揭示了紅壤水稻土高含鐵背景下重金屬銅脅迫對水稻生長影響,旨在為水稻安全生產(chǎn)和改善優(yōu)化稻米質(zhì)量,并為重金屬污染防治提供科學(xué)依據(jù)。主要結(jié)論如下:(1)研究區(qū)域內(nèi)各采樣點土壤pH均小于7,呈現(xiàn)出酸性;土壤中重金屬Cu元素平均含量超出江西土壤重金屬Cu背景值7倍,超出國家農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)(GB15618—2018)5倍;重金屬Fe元素平均含量超出中國土壤背景值的28倍,超出世界土壤背景值20倍。土壤pH值、EC值與土壤中重金屬Cu、Fe元素含量之間均存在負(fù)相關(guān)關(guān)系,而土壤CEC值、OM值與土壤中重金屬Cu、Fe元素含量之間均存在正相關(guān)關(guān)系。此外,土壤中Cu、Fe兩種元素也呈現(xiàn)出極顯著正相關(guān)。(2)研究區(qū)域內(nèi)各采樣點成熟期水稻各部位中Cu、Fe總體呈現(xiàn)出沿河流方向依次遞減的趨勢;在各點位中水稻各部位吸收累積重金屬Cu、Fe呈現(xiàn)為:根莖葉稻米的規(guī)律。(3)研究區(qū)域內(nèi)各采樣點水稻各部位重金屬Cu、Fe生物富集系數(shù)大小都呈現(xiàn)出根㧐莖㧐葉㧐稻米的規(guī)律,說明水稻根系是重金屬元素主要富集的部位;不同采樣點水稻各部位生物富集系數(shù)(BCF)隨著采樣點土壤重金屬Cu、Fe含量的升高而減小,說明水稻各部位生物富集系數(shù)(BCF)與土壤重金屬Cu、Fe含量呈反比關(guān)系。(4)研究區(qū)域內(nèi)各采樣點稻谷中重金屬Cu單因子污染指數(shù)(PI)均大于1.0,表明研究區(qū)域內(nèi)稻谷中重金屬Cu元素含量均超標(biāo);有75%的采樣點稻谷中重金屬Cu高危商指數(shù)(HQ)超過1.0,表明研究區(qū)域內(nèi)稻谷中存在較為明顯的健康風(fēng)險。(5)隨著外源Cu、Fe單一及其復(fù)合脅迫下水稻各生長指標(biāo)總體呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢。在單一外源Fe脅迫時,水稻株高、分蘗數(shù)、葉面積在外源Fe濃度為400mg/kg時達(dá)到最大值,相對產(chǎn)量在外源Fe濃度為200mg/kg時達(dá)到最大值。在單一外源Cu脅迫時,水稻株高、分蘗數(shù)、葉面積在外源Cu濃度為100mg/kg時達(dá)到最大值。而水稻產(chǎn)量呈現(xiàn)出持續(xù)下降的趨勢,并在外源Cu濃度為300mg/kg時達(dá)到最小值,相對產(chǎn)量為68.8%。在外源Cu、Fe復(fù)合脅迫時,水稻株高、分蘗數(shù)、葉面積、水稻產(chǎn)量在Cu濃度為100mg/kg、Fe濃度為200mg/kg時達(dá)到最大值,此后各生長指標(biāo)開始出現(xiàn)下降趨勢。在Cu、Fe脅迫濃度分別為300mg/kg、800mg/kg時各生長指標(biāo)達(dá)到最低值,此時水稻已枯萎。(6)無外源Cu背景下高含鐵紅壤耕作土(外源Fe"f400 mg/kg)有利于水稻的生長與發(fā)育,無外源Fe背景下低濃度Cu("f100 mg/kg)以及低濃度Cu("f100 mg/kg)、Fe("f200 mg/kg)組合均對農(nóng)作物的生長起到促進(jìn)的作用,誘導(dǎo)水稻葉片SOD、POD與CAT活性。然而,當(dāng)外源Fe濃度超過800 mg/kg或者Cu濃度超過200 mg/kg時,盡管抗氧化酶SOD、POD與CAT活性受到極顯著誘導(dǎo),但水稻的生長開始明顯受到影響。(7)IBR綜合分析表明,相較與外源Fe脅迫,外源Cu脅迫對水稻生物標(biāo)志物綜合效應(yīng)影響更大。(8)外源Cu、Fe單一及其復(fù)合脅迫下,當(dāng)Cu濃度為100mg/kg、Fe濃度為200mg/kg最適合水稻的生長。
【圖文】：

紅壤水稻土重金屬銅對水稻生長影響及風(fēng)險評價2.1.2 樣品采集2.1.2.1 采樣點設(shè)置本研究于 2017 年 7 月開展，在樂安河流域共設(shè)置 8 個采樣點，采樣點的布設(shè)原則主要參考已有的樂安河流域重金屬污染研究，從重金屬污染較為嚴(yán)重的樂安河流域戴村段開始，依次樂安河中、下游各河段進(jìn)行采樣，，采樣點均采用 GPS 定位，各樣點分別為：戴村（L1）、m:口村（L2）、韓家村（L3）、葉家村（L4）、楊家村（L5）、蔡家（L6）、毛家（L7）、角子口（L8），樣點位置如圖 2.1 所示。

整株植物樣品，用去離子水洗滌，濾紙吸干，將根、莖、葉、可食部分剪開，然后分開裝入自封袋及網(wǎng)袋中密封，統(tǒng)一編號后帶回實驗室。帶回實驗室再用去離子水沖洗后在 105℃下殺青半小時，70℃下烘干，分別稱其干重。然后將其粉碎，并濾過 0.1mm尼龍篩，裝袋密封備用�，F(xiàn)場采樣圖見圖 2.2。表 2.1 采樣點位置Table 2.1 Sample Point Location編號 典型村落 經(jīng)度 緯度L1 戴村 117°28′50″28°55′36″L2 m:口 117°25′27″ 28°54′34″L3 韓家村 117°21′29″ 28°53′38″L4 葉家 117°16′23″ 28°53′03″L5 楊家村 117°12′52″ 28°58′01″L6 蔡家 117°03′44″ 28°55′18″L7 毛家 116°51′08″ 28°53′23″L8 角子口 116°41′50″ 28°57′32″
【學(xué)位授予單位】：南昌工程學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X503.231;X53;S511

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本文編號：2703783