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我国土壤重金属污染形势严峻。全国耕地重金属污染约有1.5亿亩,珠三角地区28%的土壤重金属超标,其中镉是主要的超标元素。现有土壤镉污染的防治措施存在修复周期长、成本高、效果受环境条件变化影响大等缺陷。水稻籽粒富集镉是一个主动吸收的过程,受体内生理生化过程的影响,最终通过体内信号物的传导来实现,而有机碳又是作物体内的重要信号物,与蛋白质及碳水化合物的合成密切相关。本研究以早稻黄华占、晚稻玉香油占为材料,研究了外源喷施3种有机碳对镉胁迫下水稻的生长、生理及镉吸收的影响。主要研究结果如下:(1)种子培养试验表明:11.2 mg/L的镉胁迫对2个品种水稻种子发芽无明显影响,但生长都受到明显抑制,表现为根长、芽长降低、根芽鲜重减少,种子活力指数降低。3种有机碳均能促进水稻幼苗根系的生长,增加其根长芽长和根芽鲜重,同时种子活力指数也显著增加,不同的有机碳对其缓解作用与水稻品种有关。活力指数早稻黄华占品种以有机碳GC2处理最高,较CK1处理增加38.71%,晚稻玉香油占以OA1处理最高,较CK1增加43.26%。根长、芽长早稻黄华占品种以OA2处理增加最多,较CK1处理分别增加16.68%、39.81%,黄华占品种以OA1处理增加最多,较CK1处理分别增加42.86%、8.91%。(2)水稻盆栽试验表明:土壤含1 mg/kg镉条件下,叶面喷施3种有机碳能促进水稻的生长发育,增加其有效分蘖数、千粒重和稻谷产量。同时,叶面喷施3种有机碳均能阻隔水稻各部分对镉的累积,2个水稻品种之间3种碳源的阻隔效果不一致。早稻黄华占中,喷施有机碳KA、OA、GC处理的精米含镉量分别较CK1处理降低:66.7%、61.48%、43.76%;晚稻玉香油占中,喷施有机碳KA、OA、GC处理的精米含镉量分别较CK1处理降低:80.53%、73.81%、84.85%,均达国家食品安全标准,而单喷清水处理则含镉量达到350 ug/kg,超过国家食品卫生标准。(3)在11.2 mg/L镉的胁迫下,外源添加3种有机碳能降低水稻芽的SOD活性,增加POD活性,在1 mg/kg镉胁迫下,叶面喷施3种有机碳均能增加水稻分蘖期叶片的SOD、POD、CAT活性。有机碳能通过调节水稻抗氧化物酶活性处于动态平衡,进而缓解镉对其的毒害作用。在11.2 mg/L的镉胁迫下,早稻品种黄华占的根、芽可溶性蛋白增加、晚稻品种根、芽可溶性蛋白降低;在1 mg/kg镉胁迫下,晚稻玉香油占分蘖期叶片的可溶性蛋白增加。外源有机碳均能显著提高2个品种可溶性蛋白的含量,提高其新陈代谢能力,达到缓解镉毒害的作用。以上结果表明:有机碳可以通过调节水稻的抗氧化酶系统动态平衡,增加水稻的可溶性蛋白含量,进而缓解镉对水稻的毒害作用,阻隔水稻镉向稻米转移,并能促进水稻的生长。