南方地区土壤-水稻系统中锑的分布及富集迁移特征研究

摘要

锑对人类具有较强的毒性和致癌性。锑矿的大量开采对南方地区的土壤质量和农作物安全生产造成了潜在威胁，但其危害性尚未在国内引起足够的重视。本研究以南方地区主要农作物水稻（杂交稻：天优华占，常规稻：五山丝苗）为研究对象，通过加锑盆栽实验，研究典型区域土壤-水稻系统中锑的富集迁移行为。从水稻分蘖、抽穗、结实三个时期分别研究水稻在锑胁迫下的生长状况及锑在水稻各器官的分布情况，以确定锑对水稻生长的影响及锑在水稻中的富集迁移特征。同时研究锑胁迫对水稻幼叶中抗氧化系统的影响。主要结论如下：
　　（1）Sb(III)与Sb(V)对两种水稻(天优华占和五山丝苗)有效分蘖数、株高、单株鲜重存在“低促高抑”作用，其中对天优华占百粒重影响不大。在浓度(1～100mg/kg)处理范围内，天优华占和五山丝苗有效分蘖数、株高、单株鲜重在 Sb(III)与 Sb(V)处理下变化不明显；但在500mg/kg Sb(III)处理下，两种水稻各项指标下降显著，与对照组相比，天优华占有效分蘖数由11减少至7；株高下降了37.90％，单株鲜重下降了46.51%；五山丝苗有效分蘖数由10减少至6，株高下降了40.22%，单株鲜重下降了66.85%；结实期天优华占百粒重基本保持在2.22g上下波动。
　　（2）Sb(III)与Sb(V)对两种水稻幼叶中MDA、SOD、CAT含量的影响有较大差异：对于MDA而言：天优华占和五山丝苗幼叶中MDA的含量均随处理浓度的增加而增加，低浓度处理时，两种水稻MDA含量差异不明显，高浓度处理时，两种水稻MDA含量差异拉大，且Sb(III)处理大于Sb(V)处理，在相同浓度处理下，五山丝苗MDA含量高于天优华占。
　　对于SOD而言：天优华占和五山丝苗幼叶中SOD含量随Sb(III)与Sb(V)处理浓度的增加先增后减，经Sb(V)处理的SOD明显高于Sb(III)处理，在相同浓度Sb(III)与Sb(V)处理下，天优华占SOD活性高于五山丝苗。
　　对于CAT而言：两种水稻在不同浓度Sb(III)与Sb(V)处理下存在一定差异：天优华占在Sb(III)与Sb(V)处理下，CAT随处理浓度的增加而增加，在低浓度（1～200mg/kg）处理时，Sb(III)与Sb(V)处理差异不明显，在高浓度400mg/kg处理时，Sb(III)处理的CAT高于Sb(V)处理；五山丝苗在Sb(III)与Sb(V)处理下，CAT整体表现出“低促高抑”现象。在低浓度（1～200mg/kg）处理下，CAT随Sb(III)处理浓度的增加先增后减；在Sb(V)处理下，CAT随处理浓度地增加先减后增，且Sb(V)处理的CAT大于Sb(III)处理。
　　（3）Sb(III)与Sb(V)对两种水稻地上部与地下部锑含量的影响：天优华占和五山丝苗在Sb(III)与Sb(V)处理下，地上部与地下部锑含量均表现为：Sb(III)处理地下部锑含量>Sb(III)处理地上部锑含量；Sb(V)处理地下部锑含量>Sb(V)处理地上部锑含量。Sb(III)处理地下部锑含量>Sb(V)处理地下部锑含量，Sb(III)处理地上部含量> Sb(V)处理地上部锑含量，两种水稻锑含量均随着处理浓度的增加而增加，且在500mg/kg处理时均取得最大值，Sb(III)与Sb(V)在此浓度处理下，差异最显著。
　　（4）Sb(III)与Sb(V)对两种水稻富集系数的影响：Sb(III)与Sb(V)处理对天优华占和五山丝苗三个时期（分蘖期、抽穗期、结实期）的富集系数影响较为一致：在高浓度（100～500mg/kg）处理时，天优华占和五山丝苗各器官富集系数整体均呈下降趋势，其富集系数大小依次为：分蘖期：根系>茎>叶；抽穗期：根系>茎>叶>穗；结实期：根系>茎>叶>谷壳>糙米；经Sb(III)处理的茎，叶富集系数明显高于Sb(V)处理，且随着水稻生长周期的延长，天优华占和五山丝苗各部位各时期富集系数大小依次为：结实期>抽穗期>分蘖期。
　　（5）Sb(III)与Sb(V)对两种水稻地上部迁移系数的影响：Sb(III)与Sb(V)处理对天优华占和五山丝苗三个时期（分蘖期、抽穗期、结实期）的迁移系数影响大致相同：两种水稻分蘖期与结实期迁移系数随处理浓度的增加先降后升再降，抽穗期迁移系数随处理浓度的增加而降低。
　　总之，锑在土壤介质中浓度越高，水稻吸收累积量越多，浓度越低，吸收累积量越少；且锑主要吸收累积在水稻根系，向地上部富集迁移较少；不同浓度的Sb(III)对两种水稻各项生长指标存在“低促高抑”现象，且高浓度的Sb(III)对水稻的毒害作用大于Sb(V)，同时在水稻幼叶的抗氧化系统研究中发现，杂交稻天优华占的抗逆性强于常规稻五山丝苗。

目录

声明

缩略词表

第一章 前言

1.1研究背景与意义

1.2国内外研究进展

1.3研究目的

1.4主要研究内容

1.5研究技术路线图

1.6 论文创新点

第二章 锑胁迫对两种水稻生长及抗氧化系统的影响

2.1材料与方法

2.2 结果与分析

2.3讨论

2.4 小结

第三章Sb(III)和Sb(V)在天优华占中的富集迁移特征

3.1材料与方法

3.2数据分析

3.3 结果与分析

3.4天优华占水稻三个时期各部位富集系数的统计分析

3.5 天优华占水稻三个时期地上部迁移系数的统计分析

3.6 讨论

3.7小结

第四章 Sb(III)和Sb(V)在五山丝苗中的富集迁移特征

4.1材料与方法

4.2 数据分析

4.3结果与分析

4.4 五山丝苗三个时期各部位富集系数的统计分析

4.5 五山丝苗三个时期地上部迁移系数统计分析

4.6 讨论

4.7小结

第五章 总结与展望

参考文献

硕士期间发表的论文和参加过的项目

致谢