土壤和叶面调控措施缓解黄红壤稻田镉污染的效果研究

摘要

重金属污染是我国目前耕地质量提升和粮食安全面临的重要问题。本研究以G两优9815水稻品种为实验材料，选取湖北典型偏酸性黄红壤，采用三室根箱试验探究了不同土壤和叶面调控措施缓解水稻镉污染的效果，主要结论如下:
　　1.添加石灰性碱性改良剂能够缓解土壤镉污染和对水稻的影响，且添加1.50 g/kg石灰性碱性改良剂的比添加0.75 g/kg的石灰性碱性改良剂效果好。
　　与镉污染对照相比，添加石灰性碱性改良剂能促进水稻生长发育，分蘖数和株高均显著增加，花粉粒萌发孔发育良好，失水畸形情况显著改善。添加石灰性碱性改良剂后水稻产量增加13.85％以上，千粒重增加8.13％以上，地上部干物质量增加7.33％以上，精米中镉含量显著降低，且在国家安全标准(GB2762-2012)以内。
　　添加石灰性碱性改良剂导致酸性黄红壤pH升高，土壤中镉的有效性降低，增加土壤交换性钙镁的含量。与镉污染对照相比，添加石灰性碱性改良剂后土壤pH升高0.10左右，根际土壤交换态镉的含量下降了4.21％～6.18％，土壤中残留态镉含量占总镉含量的比例最高达到了37.84％，与对照相比升高了4.23％。同时石灰性碱性改良剂使土壤交换性钙含量提高了6.84％以上，交换性镁含量提高了7.95％以上。
　　2.添加小麦、油菜秸秆能够缓解酸性黄红壤镉污染和对水稻的影响，但小麦秸秆比油菜秸秆的效果好。
　　与镉污染对照相比，添加8g/kg小麦秸秆或8g/kg油菜秸秆使水稻产量分别增加12.92％和13.57％，千粒重分别增加15.50％和6.97％，精米中镉含量均显著降低，且在国家安全标准以内。水稻花粉粒电镜扫描显示，镉的毒害作用得到缓解，花粉粒萌发孔发育良好，失水畸形情况显著改善。
　　添加小麦或油菜秸秆后，酸性黄红壤交换态镉含量分别下降了3.78％和4.02％。此外，添加小麦秸秆还显著提高了土壤的速效磷含量，与对照相比提高了33％。
　　3.添加1％肥料用量的肥料增效剂后，精米镉含量与添加1.50 g/kg石灰性碱性改良剂处理基本相当，且精米中的镉累积量比其他几种土壤调控措施都少，花粉粒发育情况也较好。但对土壤中镉的固定并没有表现出良好的效果。
　　4.以硫酸钾作为钾肥肥源没有达到缓解酸性黄红壤水稻镉污染的效果。这可能与试验根箱体积较小，不能保证水稻较长时间处于氧化还原电位较低的淹水环境。
　　5.叶面分别喷施2％磷酸二氢钠、2％硅酸钠、2％硫酸钠、稀释500倍施地佳，结果显示，磷酸二氢钠在水稻产量和稻米品质的改善效果最好。
　　喷施磷酸二氢钠、硫酸钠、硅酸钠、施地佳使水稻产量分别提高16.31％、12.39％、6.62％和14.42％，有效穗数分别增加64.28％、42.86％、53.71％和0％，千粒重分别增加11.82％、17.10％、2.62％和8.87％。喷施磷酸二氢钠和硫酸钠的处理，花粉粒萌发孔发育相对较好，花粉壁畸形情况显著改善，精米中的镉含量也控制在国家安全标准(GB2762-2012)以内。
　　综合考虑水稻产量、精米的食品安全性以及根际镉的有效性，四种土壤调控措施中以添加1.50g/kg的石灰性碱性改良剂或8g/kg的小麦秸秆对缓解酸性黄红壤镉污效果较好。综合考虑水稻产量和精米的食品安全性，四种叶面调控措施中以喷施2％磷酸二氢钠效果最好。

目录

声明

摘要

1 综述

1．1 土壤与水稻镉污染

1．1．1 土壤中镉的来源

1．1．2 水稻镉污染现状

1．2 镉污染的危害

1．2．1 镉对植物的危害

1．2．2 镉对人体的危害

1．3 植物对抗镉的机制

1．4 降低稻田镉污染的调控措施

1．4．1 使用碱性物质调节土壤pH

1．4．2 合理施肥

1．4．3 镉低积累水稻品种的选育

1．4．4 水分调控

1．5 研究背景目的及意义

1．5．1 研究背景

1．5．2 研究目标

1．5．3 研究内容

1．6 技术路线

2 材料与方法

2．1 试验材料

2．2 试验设计

2．3 取样与分析方法

2．3．1 样品采集与处理

2．3．2 土壤样品的测定

2．3．3 植物样品的测定

2．4 数据统计与分析

3 结果与分析

3．1 土壤调控措施缓解水稻镉污染的效果

3．1．1 水稻农艺性状

3．1．2 水稻花粉发育情况

3．1．3 成熟期地上部不同部位元素含量

3．1．4 土壤理化性状

3．2 不同叶面调控措施缓解水稻镉污染的效果

3．2．1 水稻农艺性状

3．2．2 水稻花粉发育情况

3．2．3 成熟期地上部不同部位元素含量

4 讨论

4．1 不同土壤和叶面调控措施对水稻生长发育的影响

4．2 不同土壤和叶面调控措施对水稻土壤理化性质的影响

5 结论与展望

5．1 主要结论

5．2 未来展望

参考文献

致谢