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水稻是重要的粮食作物,同时也是富集环境中镉能力最强的大宗谷物。阻控水稻镉污染已成为当前生态学、土壤学和环境科学等领域的研究热点之一。近年来,以叶面喷施阻控水稻吸收、转运和富集环境中镉在缓解农田镉污染方面的研究受到广泛关注。但是,叶面喷施阻控措施对水稻的降镉效果并不稳定。本论文通过在田间条件下,设置3种叶面喷施处理:水稻生长分蘖期和齐穗期分别喷施硅溶胶(Si)、亚硒酸钠溶液(Se)、硅溶胶和亚硒酸钠溶液等体积混合液(SS),研究叶面喷施阻控剂在不同水稻品种上的降镉效果,探索叶面喷施阻控对水稻不同器官吸收、转运和积累环境中镉的机理。并在此基础上,设置包括2种田间水分处理(稻田常规水分管理、孕穗后期持续淹水管理),2种土壤重金属有效态钝化材料处理(石灰SHO、复合钝化材料DSO)的土壤调控措施,研究叶面喷施阻控联合土壤调控对水稻积累镉的影响。通过主成分分析和构建结构方程模型等分析计算方法,得出主要研究结论: 1、叶面喷施Si、Se以及SS(Si+Se)对五优华占、南粳5055和早丰1优2号三个水稻品种不同器官镉积累影响各异。所有的叶面喷施处理均能显著降低五优华占品种糙米镉含量,而对另外两个品种则没有显著差异。在五优华占品种中,与对照比,叶面喷施Si、Se和SS后糙米中镉含量分别显著下降71.4%、61.6%和39.3%(p<0.05);根中镉含量分别下降45.8%、26.9%和25.3%;茎中镉含量分别下降59.7%、51.0%和24.7%(p<0.05);而水稻叶片中镉含量没有显著差异。在早丰1优2号品种中,与对照比,叶面喷施SS和Se分别降低茎和根中的镉含量17.0%和15.1%,其他处理均未见显著差异。三种叶面喷施处理在南粳5055品种植株任何器官中均未见镉含量的显著差异。 2、与其他两个品种相比,五优华占品种具有较高的镉由根到茎和由茎到糙米的转运系数。叶面喷施Si、Se处理,降低了镉由根到茎和由茎到糙米的转运,并增加镉由茎到叶的转运。同时,叶面喷施处理提高了五优华占品种的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率。结构方程模型结果显示水稻净光合速率、蒸腾速率和水稻叶片中镉的含量与水稻糙米中镉含量呈负相关,水稻根系和茎中镉的含量与糙米中镉的含量呈正相关。综合结构方程模型总的标准化效应,水稻茎中镉的含量是决定水稻糙米镉含量的主要指标,其直接和间接贡献之和达到0.84。这些研究结果表明了水稻叶面喷施Si、Se能够降低具有镉高转运特性水稻品种如五优华占镉在糙米中的积累,其机制可能是降低镉由根到茎和由茎到糙米的转运,提高镉由茎到叶的转运。 3、对五优华占水稻品种植株的14个部位(自上而下分别为糙米(BR)、圆锥花序(PN)、稻壳(HK)、第一个节点(N1)、第二个节点(N2)、第三个节点(N3)、第一个节间(IN1)、第二个节间(IN2)、第三个节间(IN3)、第四个节间(IN4)、第一片叶(L1)、第二片叶(L2)、第三片叶(L3)、根系(R))成熟期镉含量的测定,表明叶面喷施Si、Se主要是通过降低水稻茎中节点部位镉的含量,进而降低水稻茎中镉含量,进而降低糙米中镉的含量。因此,茎中的节点部位可能是叶面喷施Si、Se降低糙米镉积累的关键器官。 4、水稻叶面喷施Si、Se以及SS与稻田水分调控的交互试验表明,水分调控与叶面喷施措施均能显著降低水稻糙米对镉的积累,但两种措施联合应用的降镉效果与单一措施相比未见显著差异。常规水分管理下,与对照(W1CK)相比,叶面喷施Si、Se以及SS分别降低水稻糙米中镉的含量71.4%、61.6%和39.3%(p<0.05),同时叶面喷施Si、Se分别降低镉从根到茎的转运系数27.4%和34.5%(p<0.05),分别提高镉从茎到叶的转运系数46.5%和55.3%(p<0.05);孕穗后期淹水管理下,与对照(W1CK)相比,叶面喷施Si、Se以及SS分别降低水稻糙米中镉含量的63.93%、58.97%和39.3%(p<0.05),同时叶面喷施Si、Se分别降低镉由根到茎的转运系数31.40%和33.98%,分别提高镉从茎到叶的转运系数55.89%和47.37%;在未喷施阻控剂条件下,孕穗后期淹水管理(W2CK)与常规水分管理(W1CK)相比糙米镉含量显著降低57.5%(P<0.05),同时镉从水稻茎向糙米的转运系数显著降低47.3(P<0.05)。而孕穗后期淹水联合叶面喷施Si、Se和SS处理组与W2CK处理相比,糙米中镉的含量没有显著差异(P>0.05)。由此可见,叶面喷施Si、Se和稻田孕穗后期持续淹水措施,均能够有效阻止镉在水稻植株内的迁移,显著降低水稻糙米对镉的积累;但两种措施的联合应用的降镉效果未见协同效应。 5、水稻叶面喷施Si、Se以及SS与土壤添加钝化材料的交互试验表明,土壤施加钝化材料与叶面喷施硅硒措施均能显著降低水稻糙米对镉的吸收,但两种措施的联合应用的降镉效果与单一措施相比未见显著差异。叶面喷施Si、Se和SS与对照相比分别显著降低糙米镉含量50.16%、55.97%和39.59%(p<0.05),土壤施加钝化材料SHO和DSO与对照相比分别显著降低糙米镉含量71.42%和72.94%(p<0.05)。叶面喷施Si、Se和SS联合土壤施加SHO材料与对照相比分别降低糙米镉含量64.68%、78.67%和60.84%(p<0.05),叶面喷施Si、Se和SS联合土壤施加DSO材料与对照相比分别降低糙米镉含量74.69%、71.82%和70.29%(p<0.05)。叶面喷施Si、Se和SS与土壤添加钝化材料联合应用同样能够降低水稻糙米对镉的积累,但二种措施联合应用对五优华占糙米的降镉效果与单一措施相比没有显著差异,即叶面喷施措施和土壤添加钝化材料的联合应用对水稻糙米的降镉效果未见协同效应。