土壤镉有效性与水稻镉含量的相关性分析

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我国工农业的迅速发展,导致重金属污染物在环境中大量聚集,重金属Cd的污染尤为严重,我国有超过1.33万公顷的耕地面积受Cd的污染,导致每年生产“镉米”5万吨。修复土壤重金属Cd污染,降低稻米中Cd含量已成为我国粮食安全生产的迫切需求。原位化学固定降低镉离子的活性是治理土壤重金属镉污染的重要途径。但目前生产上的降镉产品对土壤镉的有效性以及对水稻吸收镉的影响缺乏深入研究和系统评价,本研究利用三种与镉离子亲和度不同的化学试剂(NH4Cl、CH3COONH4、EDTANa2)和三种钝化肥料(硅钙镁钾肥、碱性颗粒肥、金无踪生物菌肥),探讨对土壤水浸提液镉含量以及水稻吸收镉的影响,旨在为降镉相关的技术研究和生产应用提供理论依据和技术支持。主要研究结果如下:1、四种供试土壤的理化性质分析供试四种土壤的基本理化性质为A1:pH 6.12,土壤全Cd含量0.18mg/kg,土壤有效Cd含量0.098mg/kg;A2:pH 7.17,土壤全Cd含量0.5mg/kg,土壤有效Cd含量0.2mg/kg;A3:pH 6.21,土壤全Cd含量0.56mg/kg,土壤有效Cd含量0.428mg/kg;A4:pH 7.06,土壤全Cd含量0.68mg/kg,土壤有效Cd含量0.268mg/kg。2、不同镉亲和性物质处理对土壤水浸提液镉含量的影响与对照相比,碱性颗粒肥处理降低土壤水浸提液中Cd含量,其它处理均导致土壤水浸提液中Cd含量的升高。例如在土壤全镉含量0.56mg/kg和0.68mg/kg条件下,对照的水浸提液镉含量分别为0.2μg/L和0.83μg/L,而碱性颗粒肥处理的水浸提液中镉离子含量均低于0.1μg/L的检出低限,EDTANa2处理分别是对照处理的700倍和265倍,NH4Cl处理为50倍和28.92倍,金无踪生物菌肥为65倍和20.48倍,CH3COONH4处理为25.5倍和19.28倍,硅钙镁钾肥处理为2.8倍和1.93倍。3、不同镉亲和性物质处理对水稻植株镉含量的影响在4种不同镉含量的土壤中种植低吸镉品种湘晚籼12号和高吸镉品种G283,与对照相比,施用NH4Cl、CH3COONH4两个水稻品种的根、茎叶、谷壳和籽粒中的Cd含量都明显增加,施用EDTANa2、硅钙镁钾肥、碱性颗粒肥和金无踪生物菌肥均降低水稻对Cd的吸收。其中碱性颗粒肥和金无踪生物菌肥降低籽粒镉含量效果较好,且对水稻生长和结实性状没有不利影响。4、不同吸镉基因型水稻吸镉特点比较在所有处理条件下,同种器官中湘晚籼12号镉含量均低于G283,在水稻根中湘晚籼12号和G283差异尤为显著,湘晚籼12号根对镉的低吸收可能是导致整个植株镉低积累的主要原因。在四种土壤下,湘晚籼12号籽粒镉含量在各处理中均未超标,在土壤全镉含量0.56mg/kg和0.68mg/kg条件下,施用NH4Cl、CH3COONH4会导致G283籽粒镉含量超标。对比同一品种水稻不同器官中镉含量关系,得出根是水稻积累镉的主要器官,水稻中镉含量关系为:根>茎叶>谷壳>籽粒,且谷壳和籽粒中镉含量差异不明显。
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