镉胁迫下硒对寒地水稻镉积累及养分吸收的影响

摘要

镉(Cd)在绿色植物中的富集系数较大，超过一定限度不仅严重影响作物的产量、品质，而且极易通过食物链在人体内积累并危害人体健康。目前农产品的镉污染问题引起广泛关注。本试验采用模拟镉污染的盆栽试验。试验设4个土壤镉浓度:分别为0、2、4、8 mg/kg土壤，记为Cd0、Cd1、Cd2、Cd3。每个镉浓度下设3个土壤硒水平，浓度为0、0.07、0.14 mg/kg土壤，记作Se0、Se1、Se2。测定水稻植株不同器官和籽粒不同部位的镉和硒含量、及其它营养元素含量，研究镉胁迫下硒对寒地水稻镉和硒含量、积累量和分配的影响，和对水稻吸收其它营养元素的影响。试验结果如下:
　　1、水稻各营养器官中镉含量顺序为根系＞茎秆＞叶片＞叶鞘，稻谷不同部位镉含量顺序为稻壳＞糠皮＞糙米＞精米。当土壤镉浓度在≤4 mg/kg时，水稻各营养器官和稻谷不同部位的镉含量均随土壤镉浓度增加而显著增加，但当土壤中镉浓度8 mg/kg时，糙米和精米中镉含量增加不显著。镉浓度为4和8 mg/kg时，糙米镉含量分别为0.221和0.234 mg/kg，均超过我国食品国家安全标准中大米镉限量0.2 mg/kg。各处理中精米镉含量均未超过国家食品安全规定的限量，最高为0.174 mg/kg。相同镉浓度时，随着硒浓度的增加，水稻各营养器官和稻谷不同部位的镉含量均下降，各处理间差异极显著，Se2处理优于Se1处理。Cd1、Cd2、Cd3浓度时，Se2处理糙米和精米镉含量分别比Se0下降了21.64％和27.80％、22.65％和31.50％、22.29％和16.09％。相同镉浓度时，随着硒浓度的增加，水稻植株和籽粒各部位镉积累量下降。Cd1、Cd2和Cd3浓度时，精米镉积累量分别下降了27.32％和18.01％(P＜0.01)、6.91％。随着硒浓度的增加，土壤镉浓度≤4 mg/kg时，根系镉分配比例增加，水稻植株地上部分镉分配比例下降;尤其土壤镉浓度为2 mg/kg时，随着硒浓度的增加，稻壳镉分配比例增加，精米镉分配比例下降。
　　2、水稻不同器官硒含量顺序为根系＞叶片＞茎秆＞叶鞘。稻谷不同部位硒含量顺序为糠皮＞稻壳＞糙米＞精米。随着硒浓度的增加，水稻各营养器官和稻谷不同部位的硒含量和硒积累量均增加。Cd1、Cd2和Cd3浓度时，Se2处理精米硒含量是Se0处理的3.4、3.2和2.7倍。相同镉浓度时，随着硒浓度的增加，根系硒分配比例下降，水稻植株地上部分硒分配比例增加。镉浓度≤2 mg/kg时，精米硒分配比例减少;镉浓度为4-8mg/kg时，精米硒分配比例增加。
　　3、相同镉浓度时，随着硒浓度的增加，叶片、叶鞘、根系、茎秆氮含量增加。土壤镉浓度2-4 mg/kg时，施硒能显著提高叶片、茎秆、叶鞘和糠皮磷含量，施硒能显著提高叶鞘、根系、茎秆钾含量。施硒能提高稻壳、糠皮和精米氮、磷、钾含量。成熟期，Cd1、Cd2和Cd3浓度时，与Se0处理相比，Se2处理精米氮含量和氮积累量分别增加了11.97％和17.95％、12.52％和29.17％、9.43％和18.89％;Se2处理精米磷含量和磷积累量分别增加了36.56％和44.55％、36.12％和49.14％、27.34％和40.68％(P＜0.01); Se2处理精米钾含量和钾积累量分别增加了7.77％和13.97％、5.69％和11.35％、3.85％和21.57％。相同镉浓度时，随着硒浓度的增加，叶片、茎鞘和根系氮分配比例下降，稻谷氮分配比例增加;叶片和茎鞘磷分配比例下降，根系磷分配比例增加;茎鞘和稻谷钾分配比例下降，根系钾分布比例增加。
　　4、相同镉浓度时，随着硒浓度的增加，茎秆Fe含量增加，Zn含量下降;叶片Cu、Fe、Mn含量增加;根系Cu、Zn含量下降，Fe、Mn含量增加;叶鞘Cu、Fe、Mn含量增加，Zn含量下降;稻壳和精米Cu、Fe、Mn、Zn含量增加;糠皮Cu、Fe、Mn含量增加，糠皮Zn含量下降。相同镉浓度时，施硒后叶片、根系、糠皮、精米铜积累量下降，稻壳铜积累量增加;茎鞘锌积累量增加;根系铁、锰积累量增加;糠皮、精米和稻壳锌、铁、锰积累量增加。
　　5、相同镉浓度时，随着硒浓度的增加，不同生育期水稻干物重增加。成熟期，Cd1、Cd2、Cd3浓度时，Se2处理茎鞘干物重增加幅度在3.88％-5.80％;根系干物重增加幅度在12.40％-27.57％;穗干物重增加幅度在3.88％-15.38％;叶片干物重增加幅度在15.09％-17.04％。水稻产量分别增加了3.03％、7.20％和10.29％(P＜0.01)。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 研究的目的与意义

1．2 国内外研究动态

1．2．1 农田土壤中重金属镉的来源和含量

1．2．2 镉的生物学效应

1．2．3 农田土壤中硒的来源与含量

1．2．4 硒的生物学效应

1．2．5 硒与镉交互作用对植物的影响

1．3 课题来源

2 材料与方法

2．1 试验材料

2．2 试验方法

2．2．1 试验设计

2．2．2 样品采集和处理

2．2．3 测定指标和方法

2．2．4 数据处理与分析

3 结果分析

3．1 镉胁迫下硒对水稻镉吸收的影响

3．1．1 水稻镉含量

3．1．2 水稻镉积累与分配

3．2 镉胁迫下水稻硒的吸收与积累

3．2．1 水稻硒含量

3．2．2 水稻硒积累与分配

3．3 镉胁迫下硒对水稻各生育期氮、磷、钾吸收的影响

3．3．1 对氮的影响

3．3．2 对磷的影响

3．3．3 对钾的影响

3．4 硒对镉胁迫下水稻铜、锌、铁、锰吸收的影响

3．4．1 对铜的影响

3．4．2 对锌的影响

3．4．3 对铁的影响

3．4．4 对锰的影响

3．5 镉胁迫下硒对水稻干物重及产量的影响

3．5．1 水稻干物重的影响

3．5．2 对水稻产量及产量构成的影响

4 讨论

4．1 镉胁迫下硒对水稻镉吸收的影响

4．2 镉胁迫下水稻硒吸收

4．3 镉胁迫下硒对水稻不同生育期氮、磷、钾吸收的影响

4．4 镉胁迫下硒对水稻铜、锌、铁、锰吸收的影响

4．5 镉胁迫下硒对水稻干物重和产量的影响

5 结论

6 创新点

致谢

参考文献

攻读博士学位期间发表的学术论文