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在矿区和经济发达地区，水稻土遭受不同程度镉(Cd)污染，磷肥(普钙、钙镁磷肥等)中含有微量镉，其广泛使用也向稻田输入一定数量镉，将对稻米食品安全构成威胁。研究和调控水稻对镉的吸收，减少镉向食物链传递，其对保护人类健康具有重要的现实意义。硫(S)素是植物必需营养元素之一。人类活动极大地扰动了陆地生态系统硫循环，导致土壤—植物系统中的硫呈明显时空变异性。我国水稻土硫过量、不足并存。硫在土壤中化学行为可能影响镉在土壤中活性及其有效性，硫化物参与水稻植株体与镉运输密切有关的生理生化反应，如植物螯合素(PCs)，进而可影响水稻对镉的吸收与分配。本文在人工气候箱控制条件下，采用土-砂根际盒联合培养方法(48天，淹水;SO42--S:0，30 mg S kg-1)研究了硫对苗期水稻根表胶膜形成的时空效应及其机理;并在温室条件下，通过土壤培养试验研究了土壤Cd、S含量(三个Cd水平:0，0.5，5 mg Cd kg-1;四个S水平:0，30，60，120 mg S kg-1)对水稻Cd吸收及分配的交互作用及其机理。主要研究结果如下: 1.施S对水稻苗根表胶膜厚度及元素组成的影响与苗龄有关。施S提高24天和48天苗龄的水稻根表胶膜中ACA[乙酸钠(acetic)-柠檬酸钠(citrate)-抗坏血酸(ascorbic)]浸提的Fe，Mn，S浓度;但施S对8天苗龄水稻根表胶膜元素浓度及其表观形态则影响不明显。SEM-EDX分析进一步证实，施S处理根表胶膜(特别是根上段部分)铁浓度大于不施S处理。因此，推测S可通过调节水稻胶膜厚度和元素组成而影响水稻对养分和重金属元素吸收。 2.土壤S与Cd对成熟期水稻植株体Cd浓度的影响存在明显的交互作用。同时无论土壤添加Cd与否，施S趋于降低成熟期水稻根表胶膜Fe，Mn浓度。 在低镉土壤(不施Cd、添加0.5 mg Cd kg-1)中，随着施S水平增加，水稻根(不含胶膜)、茎叶、谷壳、糙米中Cd浓度逐渐降低。施120 mg S kg-1时，糙米Cd浓度达到最低值，其在不施Cd土壤中值为3.6±0.1μg kg-1，比对照降低76.7％，在添加0.5 mg Cd kg-1土壤中值为6.62±0.1μg kg-1，比对照降低70.0％。主要机理可能为土壤S还原形成的S2-与Cd2+反应形成CdS，SO42-在根表富集而导致Cd2+活性和迁移性降低;施S导致根表胶膜厚度的改变也可影响水稻对镉的吸收。不施Cd土壤种植的水稻根表胶膜中的Fe浓度与茎叶、谷壳、糙米中的Cd浓度呈显著正相关，胶膜Mn浓度与谷壳Cd浓度有显著正相关;添加0.5mg Cd kg-1土壤中，其糙米中Cd浓度与胶膜Fe、Mn、Cd浓度均存在显著正相关，茎叶Cd浓度与胶膜Cd浓度存在显著正相关。说明S可以通过影响水稻根表胶膜而影响水稻镉吸收。 在高镉土壤(添加5.0 mg Cd kg-1)中，随着施S水平的提高，水稻茎叶、谷壳Cd浓度逐渐下降，但水稻根、糙米中Cd浓度则逐渐增加。在120 mg S kg-1处理时糙米Cd浓度值最高，为117.3±13.6μg kg-1，比对照增加97.1％。施S导致根中Cd浓度增加的主要原因可能是施S导致水稻生育后期根表胶膜减少，进而释放出早先固定在胶膜中的镉，随后被水稻根系吸收。水稻根内Cd浓度与胶膜Fe、Mn、Cd之间存在显著负相关性。同时，施S增加根系S浓度，可诱导Cd-PCs的形成，从而也增加镉在根中的累积。糙米是水稻转运的终端，Cd-PCs络合机制可能是施S促进糙米Cd浓度增加的主因:糙米中的Cd浓度与糙米中的S浓度呈显著正相关。水稻茎叶、谷壳是镉从根部向籽实转运的中间环节，S对茎叶、谷壳中Cd浓度的影响不仅与S诱导的谷胱甘肽(GSH)形成有关，而且也与茎叶、谷壳中镉输入-输出平衡有关。随着施S水平增加，茎叶S、GSH增加;但是茎叶Cd浓度与茎叶S、GSH呈负相关。推测，镉在茎叶、谷壳中转运是影响其镉累积主导因素。 3.土壤S与Cd对成熟期水稻植株体各部位干重的影响存在明显的交互作用。低镉土壤(不施Cd，添加0.5 mg Cd kg-1)中，施S有增加植株各部位干重的趋势，过量S施用将导致植株体干重稍下降，但仍高于对照。高镉土壤(添加5.0 mg Cd kg-1)中，施S对植株各部位干重均无明显影响。可见，S能够减轻镉尤其是高镉对水稻的毒害，而镉也对缓解过量S对水稻的协迫有一定作用。这可能是由于淹水土壤会产生大量S2-，Cd2+可与S2-生成CdS沉淀，缓解Cd2+和过量S2-对水稻生长的毒害作用。施S诱导水稻植株体产生GSH，并促进Cd-PCs形成，进而缓解镉毒性，其也可能是S缓解镉对水稻生长毒害的因素。 可见，硫影响水稻镉吸收与分配，其效应与土壤镉水平有关。在硫亏缺地区的低镉土壤上，施S能抑制水稻地上部分镉累积，施含S肥料不仅能增产，而且也能控制土壤镉向食物链传递，提高稻米品质;而在硫亏缺地区的高镉土壤上，硫输入将导致糙米镉累积增加，提高镉向食物链转运风险，虽然施S可能会增加产量，但会加大镉污染风险。在硫过量地区的低镉土壤上，大气硫沉降或含S普钙向稻田输入S，其抑制糙米镉累积;而在硫过量地区的高镉土壤上，硫输入会加剧糙米镉累积，建议停止施用含S肥料(如普钙)，控制大气硫沉降。