低积累水稻品种筛选及其与钝化剂联合修复土壤镉污染研究

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稻米是我国主要的粮食作物,农田的重金属污染日益严重使得人们食用到“镉大米”的风险逐渐增大。不同水稻基因型(品种)吸收积累重金属的能力存在差异,一些水稻基因型具有耐重金属的特性。同时,土壤重金属有效性也会影响水稻累积重金属,而农田有效态的重金属含量与土壤因素密切相关,土壤环境可能会影响重金属低积累品种在一定环境对重金属的富集。化学钝化剂可通过调节农田土壤的基本理化性质从而减少土壤中重金属的有效性和可移动性。因此将低积累水稻品种与钝化剂联合能有效提高重金属修复效率。本研究在铜陵农田重金属污染农田采取连续三年的田间试验方法,以45个水稻品种为试材,前两年在Cd重度污染与未污染农田进行水稻品种筛选试验,第三年选取Cd重度及轻度污染农田进行低积累水稻品种与石灰+生物有机肥+森美思多孔陶瓷纳米材料联合修复试验。研究了不同镉污染程度农田不同水稻品种籽粒Cd含量、产量差异性及低积累水稻品种与钝化剂联合修复条件下水稻籽粒Cd含量、产量差异性及钝化剂对土壤重金属有效性的影响。研究结果如下:1.农田Cd污染程度越高,水稻籽粒Cd积累量越高,水稻产量越低,且水稻产量与水稻籽粒Cd含量存在极显著的负相关性;2.相同污染程度农田中,不同品种水稻籽粒Cd积累量差异显著(P<0.05);且粳稻品种比籼稻品种籽粒对Cd积累量相对较低;3.低积累水稻品种筛选试验选育出的相对低积累的水稻品种有徐稻5号、镇稻11、秀水63、徐稻7号、嘉优2号、镇稻14、晚稻68、扬粳4227、南京11号、宁粳4号、丰两优香1号、两优6206、新两优106、新科稻21、特青、两优766、珍珠矮、镇稻18、两优8106,可作为低积累镉水稻品种进行进一步研究;而相对高积累的品种有广两优1128、两优新90、II优838、湘两优2号、徽两优898、深两优1813、新两优香4号、Ⅱ优293均为杂交籼稻;4.筛选的低积累水稻品种在Cd轻度污染区水稻籽粒Cd含量均达到了国家粮食安全标准;在Cd重度污染未加钝化剂处理的农田:镇稻14、嘉优2号、徐稻7号、镇稻11、徐稻5号、秀水63、宁粳4号等7个水稻品种达到国家粮食安全标准;Cd重度污染区施用石灰+生物有机肥+多孔陶瓷纳米材料可显著降低水稻籽粒Cd含量,降低百分率为1.0%~85.7%,平均降低52.6%,且可将珍珠矮、特青、新科稻21、新两优106、镇稻18、扬粳4227等6个水稻品种降低到国家粮食安全标准值以下;5.相同污染程度农田不同品种水稻产量具有一定的差异,但差异性不显著,且石灰+生物有机肥+陶瓷纳米材料联合对产量影响不显著;6.Cd重度污染区石灰+生物有机肥+多孔陶瓷纳米材料修复后可显著降低土壤有效态Cd含量,降低率为1.1%-75.8%,平均降低27.1%;7.低积累水稻品种与钝化剂联合可显著增加农田重金属污染的修复效果。
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