钾肥对叶类蔬菜重金属及营养品质的效应研究

论文摘要

蔬菜是重要的植物性食品,人类获取的维生素、蛋白质、氨基酸、糖分、矿物质等多种有机和无机营养物质在很大程度上依赖于蔬菜。我国是世界第一大蔬菜生产国,蔬菜生产已成为经济发展的重要支柱。紫色土壤是我国特有的土壤资源,以四川盆地及重庆地区分布最为集中,近年来重庆地区紫色土壤受重金属污染严重,紫色土壤上蔬菜生长及食用品质等方面的问题受到越来越多学者的研究和重视。本研究采用大田试验、盆栽生物试验与化学分析相结合的方法,首先研究不同种类和用量钾肥对大田叶类蔬菜重金属含量的影响,在此基础上采用土壤盆栽的方法追踪研究钾肥对镉、铅污染土壤上白菜吸收和富集重金属的特征、生理特性和各营养指标的变化特征,从而筛选出降低白菜重金属污染的适宜钾肥施用量,为安全蔬菜生产中科学施用钾肥提供理论依据。研究结果表明：1.酸性紫色土上增施钾肥普遍提高叶类蔬菜（白菜和莴苣）的产量,在相同施肥量下,氯化钾比硫酸钾的增产效果略好,但中量硫酸钾降低叶菜中硝酸盐及重金属含量的效果最优。在施用钾肥（硫酸钾）的基础上配合施用优质有机肥料（泥炭）能充分发挥两类肥料的增产潜力,可使叶菜增产10%以上,同时也明显降低叶菜中硝酸盐及各种重金属（汞除外）的含量。2.镉污染土壤上增施钾肥白菜地上部鲜重显著提高,比对照增加7.3%～37.3%。镉胁迫下白菜地下部鲜重明显降低,增施钾肥对白菜根系生长的影响作用不一致,以促进作用为主。低镉胁迫下白菜地上部鲜重达到最高时所需钾肥浓度为400 mg·kg-1,而高镉胁迫下白菜地上部鲜重达到最高时所需钾肥浓度为600 mg·kg-1。与不施钾肥相比,铅污染土壤上增施钾肥白菜地上部鲜重显著提高,增幅为7.8%-30.3%。低铅胁迫下,钾肥浓度为100 mg·kg-1和400 mg·kg-1时,提高白菜地上部鲜重的作用最优,提高量分别为25.3%和25.7%。高铅胁迫下,钾肥浓度为400 mg·kg-1和600 mg·kg-1时,提高白菜地上部鲜重的作用最优,提高量分别为31.6%和31.9%。3.镉、铅污染土壤上增施钾肥,白菜叶绿素含量提高,抗氧化系统酶活性增强,从而促进白菜的生长。与对照相比,低镉胁迫下增施钾肥白菜绿素含量增加2.6%-8.9%;高镉胁迫下各处理白菜叶绿素a、b含量降低,植株叶片明显较其他处理偏黄,表现出明显受毒害的症状,增施钾肥后叶绿素a/b稳定在3：1,白菜叶片呈绿色,没有明显的受害症状。低镉胁迫下白菜中抗氧化系统酶（过氧化氢酶CAT、过氧化物酶POD、过氧化物歧化酶SOD）活性均有升高,白菜受镉毒害表现不明显。高镉胁迫下白菜中抗氧化性系统酶各组分活性均明显降低,白菜受镉毒害症状明显。两种浓度镉胁迫下增施钾肥（200～400 mg·kg-1）白菜中抗氧化性系统酶各组分活性均有不同程度的升高。与对照相比,土壤低铅胁迫下,增施钾肥白菜叶绿素含量增加2.0%-18.0%,同时白菜中抗氧化系统酶活性也明显升高。高铅胁迫下白菜叶绿素a、b含量略有降低,毒害作用不明显,增施低量钾肥能明显增强白菜受铅毒害能力。4.镉或铅污染土壤上增施钾肥提高白菜维生素C和还原糖含量,同时降低游离氨基酸的含量。两种重金属污染土壤上增施钾肥对白菜营养品质的影响作用相似,低镉或低铅胁迫下施肥量在200～400 mg·kg-1时,白菜营养品质最佳,高镉或高铅胁迫下施肥量在400～600 mg·kg-1时,白菜营养品质最佳。5.受重金属污染土壤上白菜对三要素氮、磷、钾的吸收不平衡,导致白菜生长上出现缺素症状,增施钾肥能够调节白菜对三要素的吸收,促进白菜正常生长。低镉污染土壤上施钾肥浓度低于400 mg·k-1时,白菜全钾含量与施钾量成正比,施钾浓度为600 mg·kg-1时,白菜全钾含量反而降低。低镉污染下,钾肥施用浓度为100～200 mg·kg-1时,白菜粗蛋白及全磷含量最高;在高镉污染下,钾肥施用浓度为400～600 mg·kg-1时最优。与镉胁迫不同,铅污染土壤上增施钾肥,白菜全钾含量均明显升高。与镉污染相反,低铅污染下,高钾施用浓度（400 mg·kg-1）时,白菜粗蛋白及全磷含量最高；高铅污染下,低钾施用浓度（200 mg·kg-1）时白菜粗蛋白及全磷含量最高。6.镉污染土壤上增施钾肥白菜对微量元素的吸收以下降为主,高施钾浓度（400-600mg·kg-1）时,镉与微量元素的拮抗作用减弱。铅污染土壤上增施钾肥明显促进白菜对微量元素的吸收,低铅污染下,施钾浓度为400 mg·kg-1时,白菜微量元素含量最高,高铅污染下,施钾浓度为200 mg·kg-1时,白菜微量元素含量最高。7.低镉胁迫下,随着钾浓度的升高白菜硝酸盐含量急剧下降,降幅为7.0%-27.1%。高镉胁迫下,钾肥对白菜硝酸盐含量的影响作用不一致,低钾用量时白菜硝酸盐含量增加,当钾肥用浓度达到400 mg·kg-1时硝酸盐含量下降。低铅胁迫下,随着钾浓度的升高白菜中硝酸盐含量急剧下降,降幅为6.2%-24.2%。高铅浓度铅胁迫下,增施钾肥白菜中硝酸盐含量降低1.4%-20.6%。与不施钾肥相比,镉或铅污染土壤上增施钾肥白菜重金属（铬、铅、汞、砷、镉）含量以降低趋势为主。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 文献综述
• 1.1 土壤重金属污染来源及形态
• 1.1.1 土壤重金属污染来源
• 1.1.2 土壤中重金属的形态
• 1.2 土壤重金属污染的危害
• 1.2.1 重金属对土壤肥力的影响
• 1.2.2 重金属对植物效应的影响
• 1.2.3 重金属对人体健康的影响
• 1.3 土壤和蔬菜镉、铅污染研究概况
• 1.3.1 镉、铅在土壤中的垂直分布性特点
• 1.3.2 蔬菜对重金属的吸收与富集特点
• 1.3.3 土壤镉、铅污染对植物生理生态的影响研究
• 1.4 钾肥影响土壤重金属行为的研究
• 1.4.1 钾肥对土壤重金属形态的影响
• 1.4.2 钾肥对土壤吸附和解吸重金属的影响
• 1.4.3 钾肥对土壤中重金属植物有效性的影响
• 1.4.4 钾肥及其伴随阴离子对土壤—植物系统中重金属的作用
• 第2章 引言
• 2.1 研究目的及意义
• 2.2 研究内容
• 2.3 研究目标
• 2.4 技术路线
• 第3章 不同钾肥对叶类蔬菜品质及重金属含量的影响
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 供试材料
• 3.1.2 试验方法
• 3.1.3 测定项目及方法
• 3.1.4 数据处理
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 钾肥对叶类蔬菜产量的影响
• 3.2.2 钾肥对叶类蔬菜硝酸盐含量的影响
• 3.2.3 钾肥对叶类蔬菜营养品质的影响
• 3.2.4 钾肥对叶类蔬菜重金属含量的影响
• 3.3 讨论
• 3.4 小结
• 第4章 钾肥对镉污染土壤白菜重金属及品质的影响
• 4.1 材料与方法
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 钾肥对镉污染土壤白菜生物量的影响
• 4.2.2 钾肥对镉污染土壤白菜生长及生理变化的影响
• 4.2.3 钾肥对镉污染土壤白菜营养品质的影响
• 4.2.4 钾肥对镉污染土壤白菜矿质品质的影响
• 4.2.5 钾肥对镉污染土壤白菜安全品质的影响
• 4.3 小结
• 第5章 钾肥对铅污染土壤白菜重金属及品质的影响
• 5.1 材料与方法
• 5.2 结果与分析
• 5.2.1 钾肥对铅污染土壤白菜生物量的影响
• 5.2.2 钾肥对铅污染土壤白菜生长及生理变化的影响
• 5.2.3 钾肥对铅污染土壤白菜营养品质的影响
• 5.2.4 钾肥对铅污染土壤白菜矿质品质的影响
• 5.2.5 钾肥对铅污染土壤白菜安全品质的影响
• 5.3 小结
• 第6章 讨论
• 6.1 钾肥对蔬菜产量的影响
• 6.2 钾肥对蔬菜生长的影响
• 6.3 钾肥对蔬菜营养品质的影响
• 6.4 钾肥对蔬菜矿质品质的影响
• 6.5 钾肥对蔬菜安全品质的影响
• 第7章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录