土壤Cu含量对水稻产量和品质的影响及其原因分析

论文题目: 土壤Cu含量对水稻产量和品质的影响及其原因分析

论文类型: 博士论文

论文专业: 作物栽培学与耕作学

作者: 徐加宽

导师: 王余龙

关键词: 水稻,品种,土壤含量,产量,品质

文献来源: 扬州大学

发表年度: 2005

论文摘要: 土壤Cu含量的多少是我国农田土壤环境质量评价的指标之一,一级(自然背景水平)农田的土壤Cu含量为35 mg/kg,二级农田的土壤Cu含量为100 mg/kg,三级农田的土壤Cu含量为400 mg/kg。随着现代工业的迅速发展和含Cu农药的大量使用,Cu污染土壤的面积逐年扩大,污染土壤中Cu的含量也越来越多,有的甚至超过1000 mg/kg。到目前为止,前人对土壤Cu胁迫条件下水稻生长发育、产量和品质响应的研究还很不深入,主要表现在:(1)许多研究是在胁迫进行后的短时间内进行,忽视了生物的耐性反应和适应机制;(2)研究的品种数少,缺少水稻不同基因型品种对土壤Cu污染抗性的系统研究;(3)多数研究的土壤Cu含量在300 mg/kg以内,低于国家农田土壤环境三级标准;(4)对水稻产量及其构成因素的影响研究较多,对土壤Cu含量造成水稻产量构成因素变化的原因研究较少;对水稻生物产量的影响研究较多,对不同生育阶段物质生产的响应研究较少;对水稻地上部的研究较多,对地下部(根系)的研究较少。此外, N素、P素和稻米品质对土壤Cu含量的响应规律等也缺乏研究。为了明确这些问题,本研究设计了品种试验(20个品种)和土壤Cu含量试验(土壤Cu含量为100-1000 mg/kg),研究土壤Cu处理对水稻地上部的生长发育、根系生长、根系活性、产量及其构成因素、稻米品质、物质生产与分配、N和P的吸收利用以及植株体内Cu含量的影响等,探讨土壤Cu污染造成水稻减产的主要原因,以期为土壤Cu污染地区的水稻品种选择和种植提供参考依据。主要研究结果如下:1、土壤Cu含量400 mg/kg (三级Cu污染土壤)处理使所有供试的20个水稻品种(组合)均比CK减产,减产幅度为4.63%-64.08%,依据品种(组合)减产的显著性将供试的水稻品种分为3种类型。第一类是不显著减产类型品种,平均比CK减产8.65%,品种有扬稻6号、丰优香占、IR8等3个,占供试品种数的15%;第二类是显著减产类型,平均比CK减产22.95%,品种有南京11号、武运粳7号、特青等3个,占供试品种数的15%;第三类是极显著减产类型,平均比CK减产41.35%,品种有日本晴、矮仔占、早丰9号、汕优63、桂朝2号、连粳3号、农垦57、武香粳14号、两优培九、黄金晴、IR24、武育粳3号、镇稻88、盐粳2号等14个,占供试品种数的70%。说明本研究供试的绝大部分(85%)水稻品种(组合)对土壤Cu污染(400 mg/kg)的抗性或耐性较差,只有少部分(15%)水稻品种(组合)对土壤Cu污染(400 mg/kg)的抗性或耐性较强。2、土壤Cu含量400 mg/kg条件下表现为不显著减产的水稻品种(组合),其在CK条件下的基本特征为穗数少、每穗颖花数多、千粒重高、生物产量高、经济系数低、N素总积累量大、成熟期植株的Cu含量低。3、穗数减少、穗型变小、N素总累积量减少和生物产量下降是土壤Cu污染造成水稻不同品种(组合)减产的重要原因。土壤Cu污染条件下,减产幅度越大的水稻品种(组合),其穗数、每穗颖花数、N素总累积量以及生物产量下降的幅度越大,相反亦然。4、土壤Cu含量在100-1000 mg/kg范围内,所有土壤Cu处理均使武香粳14号和汕优63的产量显著低于CK,且土壤Cu含量越高产量下降的幅度越大。从生长发育看,土壤Cu含量低于200 mg/kg处理对武香粳14号和汕优63的株高、主茎总叶数、伸长节间数和抽穗期几乎没有影响或影响很小。但当土壤Cu含量达到400 mg/kg及其以上时,随着土壤Cu含量的增加,武香粳14号和汕优63的株高显著变矮、主茎总叶数和伸长节间数显著变少、抽穗期显著推迟。从产量构成因素来看,土壤Cu含量100、200 mg/kg处理使武香粳14号和汕优63减产是由于每穗颖花数减少所致,土壤Cu含量400 mg/kg及其以上处理使武香粳14号和汕优63减产是由于穗数和每穗颖花数共同减少所致。进一步研究表明,土壤Cu处理使穗数减少主要是由于返青活棵慢、分蘖发生迟、高峰苗少所致,每穗颖花数减少主要是由于分蘖发生迟,抽穗期单茎干物重小和单位干物重形成的颖花数少所致。从物质生产与分配来看,土壤不同Cu含量处理均使武香粳14号和汕优63生物产量显著下降,土壤Cu含量越高生物产量下降幅度越大,且对生育前期干物质积累量、叶面积和叶片叶绿素含量的影响明显大于生育中、后期,但土壤不同Cu含量处理对水稻经济系数的影响均不大。从N素和P素的吸收利用来看,土壤Cu处理使武香粳14号、汕优63的N素总积累量、P素总积累量均显著下降,使单位N素籽粒生产效率、P素籽粒生产效率也显著下降,但土壤Cu处理对N素总积累量、P素总积累量的影响明显大于对单位N素籽粒生产效率、单位P素籽粒生产效率的影响。从稻体Cu含量来看,随着土壤Cu胁迫的加重,稻体Cu含量明显升高,稻体内Cu含量与水稻穗数、每穗颖花数、生物产量、N素吸收量、P素吸收量、单株根系重量和单株根系活性均呈显著或极显著负相关。5、随着土壤Cu含量的提高,武香粳14号和汕优63的出糙率、精米率均明显降低,而糙米中的蛋白质和Fe、Zn、Mn、Mg、Cu含量均有一个先增后降的过程,糙米中蛋白质的含量以土壤Cu含量400-600 mg/kg处理为最高,糙米中Fe、Zn、Mn、Mg含量以土壤Cu含量100-200 mg/kg处理为最高,糙米中Cu含量以土壤Cu含量200 mg/kg (武香粳14号)或400 mg/kg (汕优63)处理为最高(11.3 mg/kg、12.1 mg/kg),最高Cu含量均超过国家规定的卫生标准。稻谷不同部位的Cu含量为米糠>糙米>精米>谷壳,经精加工后,精米中最高Cu含量武香粳14号低于国家粮食卫生(安全) Cu含量标准,汕优63高于国家粮食卫生(安全) Cu含量标准,两品种米糠中Cu含量均低于国家饲料卫生(安全) Cu含量标准。6、土壤Cu污染一方面由于土壤Cu含量高,显著抑制了水稻根系的发生和生长,并使根系合成内源激素(Z+ZR)的能力和根系活性下降。另一方面,由于土壤Cu含量高,根系吸收的Cu多,使水稻植株体内的Cu含量显著提高,影响了植株的正常生理代谢过程。在根系和植株体内Cu含量提高的综合影响下,使水稻返青活棵慢,吸收的N、P等养分少,出叶速度慢,叶面积小,叶片叶绿素含量低,干物质生产能力小,造成分蘖发生迟、株高矮、主茎总叶数和伸长节间数显著减少、抽穗期显著推迟,最终使水稻穗数显著减少、穗型显著变小、N和P的积累量显著减少、N素和P素籽粒生产效率显著下降、生物产量显著降低。这些可能是土壤Cu污染影响水稻产量和品质的重要原因。

论文目录:

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英文摘要

第一章水稻重金属污染研究综述

1 水稻重金属污染概述

2 水稻对有毒重金属元素的吸收与分配

3 水稻对重金属元素吸收与分配的机理

4 Cu 胁迫对水稻的毒害机理

5 本研究的目的意义和研究设想

参考文献

第二章土壤 Cu 处理对水稻不同品种产量形成的影响及其原因分析

1 引言

2 材料与方法

3 结果与分析

3.1 土壤 Cu 处理对水稻不同品种产量的影响及其类型划分

3.2 土壤 Cu 处理对不同减产类型品种产量构成因素的影响

3.3 土壤 Cu 处理对不同减产类型品种物质生产与分配的影响

3.4 土壤 Cu 处理对不同减产类型品种氮素吸收利用的影响

3.5 土壤 Cu 处理对不同减产类型品种 Cu 含量影响及其与产量形成关系

4 讨论

5 摘要

参考文献

第三章土壤不同 Cu 含量对水稻生长发育和产量形成的影响

1 引言

2 材料与方法

3 结果与分析

3.1 土壤 Cu 含量对水稻生长发育的影响

3.2 土壤 Cu 含量对水稻产量及其构成因素的影响

3.3 水稻产量构成因素、主要形态指标与产量的相关性

4 讨论

5 摘要

参考文献

第四章土壤 Cu 含量对稻米加工品质、营养品质和安全品质的影响

1 引言

2 材料与方法

3 结果与分析

3.1 土壤 Cu 含量对稻米加工品质的影响

3.2 土壤 Cu 含量对糙米中蛋白质含量的影响

3.3 土壤 Cu 含量对糙米中 Fe、Zn、Mn、Mg 含量的影响

3.4 土壤 Cu 含量对稻米中 Cu 含量的影响

4 讨论

5 摘要

参考文献

第五章土壤 Cu 含量对水稻物质生产与分配的影响及其与产量形成的关系

1 引言

2 材料与方法

3 结果与分析

3.1 土壤 Cu 含量对水稻干物质生产的影响

3.2 土壤 Cu 含量对水稻物质分配的影响

3.3 土壤 Cu 含量对水稻单株叶面积和叶绿素含量的影响

3.4 干物质生产量与产量及其构成因素的关系

4 讨论

5 摘要

参考文献

第六章土壤 Cu 含量对水稻 N、P 吸收利用的影响及其与产量形成的关系

1 引言

2 材料与方法

3 结果与分析

3.1 土壤 Cu 含量对水稻 N 素吸收利用的影响

3.2 土壤 Cu 含量对 P 素吸收与利用的影响

3.3 水稻 N 素吸收利用与产量形成的关系

3.4 水稻 P 素吸收利用与产量形成的关系

4 讨论

5 摘要

参考文献

第七章土壤 Cu 含量对水稻根系的影响及其与产量形成的关系

1 引言

2 材料与方法

3 结果与分析

3.1 土壤 Cu 含量对水稻根系干重的影响

3.2 土壤 Cu 含量对水稻根系活性的影响

3.3 水稻根系内源激素 Z+ZR 含量与根系生长的关系

3.4 根系有关性状与产量形成的关系

4 讨论

5 摘要

参考文献

第八章土壤 Cu含量对水稻 Cu吸收与分配的影响及其与产量形成的关系

1 引言

2 材料与方法

3 结果与分析

3.1 土壤 Cu 含量对拔节期植株 Cu 含量的影响

3.2 土壤 Cu 含量对抽穗期植株 Cu 含量的影响

3.3 土壤 Cu 含量对成熟期植株 Cu 含量的影响

3.4 植株 Cu 含量与水稻产量形成的关系

4 讨论

5 摘要

参考文献

第九章综合讨论

1 关于水稻对土壤 Cu 污染响应的品种间差异及其原因

2 关于土壤 Cu 污染程度对水稻产量形成的影响及其原因

3 关于土壤 Cu 污染程度对稻米品质的影响

参考文献

致谢

附：在读期间发表的学术论文

发布时间: 2007-11-21

参考文献

[1].覆膜综合栽培技术对西南丘陵区水稻产量、土壤水热过程和作物氮素利用的影响机理[D]. 董瑜皎.中国农业大学2019
[2].田间水稻化感抑草作用形成的分子机制[D]. 王海斌.福建农林大学2015
[3].水稻miR529a的功能研究[D]. 岳二魁.浙江大学2017
[4].杂交水稻耐潜沼性逆境的农艺特征与生理特性[D]. 王红妮.西北农林科技大学2018
[5].水稻产量基因NOG1的克隆与功能分析[D]. 霍兴.中国农业大学2018
[6].转录因子DTH8抑制开花的分子机制及其在杂交水稻育种中的应用[D]. 杜安平.四川农业大学2017
[7].孕穗期地下部低温对节水栽培水稻生理和产量的影响机制[D]. 张君.石河子大学2018
[8].铝胁迫下质膜H~+-ATP酶调控水稻氮素吸收的机理研究[D]. 周小华.昆明理工大学2017
[9].水稻高光谱特征及其生物理化参数模拟与估测模型研究[D]. 唐延林.浙江大学2004
[10].水分与磷素对水稻旱作期间土壤—植株磷素营养的影响[D]. 何园球.南京农业大学2003

土壤Cu含量对水稻产量和品质的影响及其原因分析

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