不同氮形态化肥施用下镉对小白菜的生长胁迫及体内镉积累差异研究

摘要

农田镉(Cd)污染是普遍关注的环境污染热点问题之一。Cd易被农作物根系吸收积累而影响其产量和品质并通过食物链危及人类健康。以往研究报道了不同氮形态速效肥的施用会引起Cd污染土壤中作物生长和Cd含量的差异，而缓释氮肥作为近几年广泛推广的新型肥料，其对作物生长及Cd含量的影响仍未见报道。因此，本研究选取在中国广泛种植的蔬菜作物小白菜为实验材料，通过盆栽实验分析对比了缓冲性较差的Cd污染土壤中因施用铵态氮肥、硝态氮肥和酰胺态氮肥3种速效氮肥以及缓释氮肥而引起的小白菜生长及Cd含量的差异，以期明确何种氮肥条件更有利于缓解Cd污染引起的作物生长胁迫及Cd积累现象。此外，本文还对配施双氰胺(DCD)缓解铵态氮肥和尿素条件下Cd对小白菜生长胁迫的可能性进行了探究。主要研究结果包括以下几部分:
　　(1)5mgkg-1 Cd污染土壤中，铵态氮肥、硝态氮肥和尿素氮肥3种速效肥处理下小白菜可食用部分鲜重分别下降了83.5％、37.6％和68.4％。同时，硝态氮肥组小白菜的Cd耐受系数TICd为77.1，分别是铵态氮肥和尿素氮肥处理下小白菜的2.5倍和2.7倍。进一步分析了上述处理中小白菜的光合作用、氧化胁迫（超氧阴离子自由基[O2-]产生速率、过氧化氢[H2O2]和丙二醛[MDA]含量）和Cd含量等指标，均表明铵肥、硝肥和尿素处理下5 mg kg-1 Cd会对小白菜的生长产生胁迫，增加作物体内的Cd含量，并以铵肥和尿素处理更为突出。
　　(2)5mg kg-1 Cd污染土壤中，以硝铵速效肥为对照，缓释肥(奥绿313s)处理下小白菜可食部分鲜重增加了132％。小白菜叶片的O2-产生速率、H2O2和MDA含量分别降低了16％、19％和25％。此外，Cd污染土壤中缓释氮肥处理下的小白菜叶和茎Cd含量与硝铵速效对照组比分别降低了45％和49％。因此，从食品安全角度而言，施用缓释肥也更有利。不仅如此，5mg kg-1 Cd土壤中配合施用缓释肥后小白菜的可食部分鲜重、光合作用参数及氧化胁迫指标均与对照(0mg kg-1 Cd)相比也无显著差异。上述结果表明，相对于速效氮肥，施用缓释氮肥可缓解Cd对小白菜的生长胁迫，提高光合效率，促进植物生长，并降低植物体内的Cd含量。
　　(3)5mg kg-1 Cd污染土壤中，铵态氮肥、尿素氮肥和硝铵(1∶1)氮肥处理下配施60mg kg-1 DCD后，小白菜可食用部分鲜重变化显著，尤其是铵肥及尿素处理，与未配施DCD的处理组对比分别增加了583％和207％;配施DCD的硝态氮肥处理小白菜可食用部分鲜重变化不明显。通过分析上述处理中小白菜的光合作用、氧化胁迫(O2-产生速率、H2O2和MDA含量)等指标，发现Cd污染土壤中铵肥和尿素处理下配施DCD可缓解小白菜的Cd胁迫，而对硝肥组小白菜Cd胁迫的缓解作用相对较小。就食品安全问题而言，Cd污染土壤中配施DCD使得铵肥、尿肥和硝铵氮肥处理小白菜地上部Cd含量明显下降，与未添加DCD处理相比，铵肥处理下小白菜叶和茎中Cd含量分别下降了58％和62％，尿素处理则分别下降了45％和56％。另外，硝铵氮肥配施DCD处理小白菜叶和茎中Cd含量也分别降低了34％和29％，而硝肥组小白菜地上部Cd含量变化不显著。上述结果表明，Cd污染土壤中铵肥和尿素配施DCD后可极大地缓解Cd污染土壤对小白菜的生长胁迫，提高光合效率，促进植物生长并降低植物体内的Cd含量。

目录

摘要

第1章 引言

1．1 环境中的镉

1．1．1 镉的性质与应用

1．1．2 镉对人和动物健康的危害

1．1．3 土壤中的镉

1．1．4 农田镉污染现状

1．2 植物中的镉

1．2．1 植物中镉的来源与积累

1．2．2 植物对镉的吸收及其在体内运输形态

1．2．3 植物镉吸收的影响因素

1．2．4 镉对植物生长的影响

1．2．5 镉对植物生理生化的影响

1．2．6 植物对镉的耐受机制

1．3 减少作物体内镉积累及毒性的方法

1．3．1 土壤植物修复技术

1．3．2 选育高耐性、低镉积累性作物植株

1．3．3 调节土壤pH

1．3．4 氮肥的调控

1．4 论文立题意义及主要内容

第2章 铵、硝和尿素氮肥条件下镉对小白菜的生长胁迫及镉积累差异研究

2．1 引言

2．2 材料和方法

2．2．1 供试土壤

2．2．2 不同形态速效氮肥处理

2．2．3 小白菜叶片光合速率、气孔电导率、胞间CO2含量和蒸腾速率测定

2．2．4 小白菜生物量和植物组织Cd含量的测定

2．2．5 小白菜叶片MDA含量、O2-产生速率和H2O2含量测定

2．2．6 数据分析

2．3 结果

2．3．1 不同速效氮形态化肥对Cd污染土壤中小白菜生物量的影响

2．3．2 不同速效氮形态化肥对Cd污染土壤中小白菜叶片光合作用的影响

2．3．3 不同速效氮形态化肥对Cd污染土壤中小白菜叶片MDA含量、O2-产生速率和H2O2含量的影响

2．3．4 不同速效氮形态化肥对小白菜组织Cd含量的影响

2．4 讨论

小结

第3章 缓释氮肥条件下镉对小白菜的生长胁迫及镉积累情况研究

3．1 引言

3．2 材料和方法

3．2．1 供试土壤

3．2．2 缓释氮肥处理

3．2．3 小白菜叶片光合速率、气孔电导率、胞间CO2含量和蒸腾速率测定

3．2．4 小白菜生物量和植物组织Cd含量的测定

3．2．5 小白菜叶片MDA含量、O2-产生速率和H2O2含量测定

3．2．6 数据分析

3．3 结果

3．3．1 缓释氮肥对Cd污染土壤中小白菜生物量的影响

3．3．2 缓释氮肥对Cd污染土壤中小白菜叶片光合作用的影响

3．3．3 缓释氮肥对Cd污染土壤中小白菜叶片MDA含量、O2-产生速率和H2O2含量的影响

3．3．4 缓释氮肥对小白菜组织Cd含量的影响

3．4 讨论

小结

第4章 配施双氰胺对缓解速效氮肥条件下镉对小白菜的生长胁迫及镉积累作用的研究

4．1 引言

4．2 材料和方法

4．2．1 土壤准备

4．2．2 不同形态氮肥施用处理

4．2．3 小白菜叶片光合速率、气孔电导率、胞间CO2含量和蒸腾速率测定

4．2．4 小白菜生物量和植物组织Cd含量的测定

4．2．5 小白菜叶片MDA含量、O2-产生速率和H2O2含量测定

4．2．6 数据分析

4．3 结果

4．3．1 DCD对Cd污染土壤中施用不同形态氮肥小白菜生物量的影响

4．3．2 DCD对Cd污染土壤中施用不同形态氮肥小白菜叶片光合作用的影响

4．3．3 DCD对Cd污染土壤中施用不同形态氮肥白菜叶片MDA含量、O2-产生速率和H2O2含量的影响

4．3．4 DCD对Cd污染土壤中施用不同形态氮肥小白菜组织Cd含量的影响

4．4 讨论

小结

第5章 结论与展望

5．1 主要结论

5．2 展望

参考文献

硕士期间完成的论文及参与的项目

致谢

声明