摘要：

矿区的过度开采,工业废渣的长期堆积,含镉污水灌溉农田以及不合格化肥农药的大量使用等使得我国农田镉污染日益严重,农产品品质及安全堪忧.水稻作为我国第一大粮食作物,年种植面积非常大,保证其安全生产是十分重要和迫切的任务.市场上"镉米"的输出对人类健康造成了重大威胁,控制水稻(Oryza sativa L.)镉污染,降低大米镉含量刻不容缓.为了将稻米镉含量控制在国家食品卫生安全标准限定值以内,本研究筛选出了几种重金属钝化剂,开发了几种叶面阻控剂,并通过盆栽实验和大田试验探究其对土壤有效镉,糙米镉积累及水稻产量的调控效果.主要结果如下:1.在土壤盆栽条件下,研究了两种类型的土壤(棕红壤和灰潮土)上施用不同钝化剂对水稻吸收积累镉的影响.筛选出的四种土壤钝化剂(Si钝化剂,SG钝化剂,FA钝化剂,FM钝化剂)都起到了降低盆栽水稻糙米镉含量和积累量的作用,但其作用效果因土壤类型和水稻品种的不同而异.低量(0.15%~0.30%)四种钝化剂使棕红壤和灰潮土上早稻糙米镉含量分别降低26.75%~63.81%和41.68%~53.38%,镉积累量分别降低36.50%~65.60%和30.77%~52.52%;但早稻糙米中镉含量还不能达到国家食品安全卫生标准.中量(0.50%~1.00%)的钝化剂Si,SG和FA能使棕红壤上晚稻糙米镉含量分别降低74.33%,55.85%,31.78%,积累量分别降低73.83%,40.37%,23.74%;灰潮土上晚稻糙米镉含量分别降低72.25%,49.05%,27.38%,积累量分别降低71.71%,44.16%,16.53%;以上三种钝化剂处理的晚稻糙米镉含量均满足国家食品卫生安全标准.四种钝化剂对糙米镉含量的降低效果均为:Si钝化剂SG钝化剂FA钝化剂FM钝化剂.2.研究了施用钝化剂降低水稻镉积累的机制.研究发现,土壤重金属钝化机制是降低土壤中镉的生物有效性.主要是通过将土壤中可交换态镉转化为残渣态来降低土壤中有效态镉的含量,从而使得由土壤向水稻转移的镉变少.钝化剂影响水稻镉积累的机制可能为提高水稻抗氧化胁迫能力与降低脂质过氧化程度.Si,SG和FA钝化剂能缓解低镉污染下棕红壤上水稻的脂质过氧化程度.Si和FM钝化剂能提高灰潮土上水稻抗氧化系统酶活性.在这两种土壤上施加Si钝化剂处理后,可溶性蛋白含量都要高于对照.3.研究了不同叶面阻控剂降低大米镉含量的效果.结果发现,本实验所有的叶面阻控剂都能降低糙米镉含量,但不同的叶面阻控剂在同一水稻品种上的效果存在极显著差异,同一种叶面阻控剂在不同水稻品种上也存在差异.经叶面喷施处理的早稻糙米镉含量和积累量分别降低24.34%~58.21%和28.43%~65.59%;晚稻糙米镉含量和积累量的分别降低9.61%~88.72%和7.27%~88.30%.晚稻盆栽试验中,除CK2(对照)和ACNP处理的糙米镉含量大于0.20mg/kg外,其余处理的晚稻糙米镉含量都低于国家食品安全卫生标准限定值.叶面阻控剂SS1,SS2和SS3在两种水稻上都表现出较好的效果.4.研究了叶面阻控剂降低大米镉含量的机制.结果表明,所研发的叶面阻控剂大多数能有效的缓解低镉环境下水稻的脂质过氧化程度.棕红壤盆栽除XPN和ACNP处理外,其余处理水稻剑叶MDA和GSH含量均低于对照;MDA下降量达到对照的3.35%~29.81%,GSH下降量达到对照的0.50%~28.94%;所有处理中除CK2外,其他处理SOD活性均高于对照.5.本研究所筛选和开发的钝化剂和叶面阻控剂均未对水稻产量产生不良影响,其中钝化剂Si,SG,FA施用后对水稻产量的增加有促进作用,叶面阻控剂SS3和CK3明显提高了水稻产量.6.大田晚稻试验结果表明,基肥或叶面肥施用能使水稻糙米镉含量下降24.58%~62.07%.两倍剂量的叶面阻控剂SP1一次喷施效果好于分两次喷施,这两者的效果都要好于一次喷施1倍剂量SP1;叶面阻控剂SZSP2不如叶面阻控剂SP1和叶面阻控剂SZSP3有效;固体肥料的基施和叶面喷施共同作用能达到更好的调控效果.7.大田早稻试验结果表明,叶面阻控剂SS1,SS3,SA,PA,DXZ都能降低糙米镉含量,降低量达1.78%~20.66%.5种叶面阻控剂控制早稻稻米镉含量效果由好到差依次为SS1≈SS3DXZ≈PASA.

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