锌铬复合污染对水稻根系生理生态、产量及品质的影响

论文摘要

四川省是粮食生产的大省，而成都平原的水稻（Oryza sativa L.）生产在全省中具有举足轻重的作用。据资料显示，成都市城市土壤的Hg，Cd，As，Cr，Pb，Cu，Zn等重金属元素存在不同程度的污染。此外，城镇、乡村生活污水和垃圾对土壤的重金属污染也十分严重。目前，重金属影响水稻生长的研究大多集中在单元素上，或建立在营养液培养基础上，对水稻生理生态的研究也仅局限于某一个生育期。由于农田生态环境的复杂性，以及水稻自身的抗逆性，使得重金属对水稻生理生态的影响尤为复杂。关于重金属复合污染对水稻不同生育期生理生态的影响尚未见报道。鉴于此，本试验根据四川成都平原水稻生产的状况，以大田水稻生产为基础，结合盆栽试验，研究了锌铬复合污染对水稻不同生育期根系生理生态、产量及品质的影响，揭示其变化规律，以期为研究水稻安全生产提供一定的理论基础。研究结果如下：1．在水稻分蘖期，土壤脲酶及转化酶活性随土壤中锌、铬浓度的增加而呈降低的趋势；在孕穗期及灌浆结实期则两种酶的活性则呈升高的趋势。同时，土壤过氧化氢酶的活性在水稻分蘖期、孕穗期及灌浆结实期，均随土壤中锌、铬浓度的增加呈下降的趋势。2．在锌铬复合污染下，水稻根系保护酶（SOD、POD及CAT）活性并不随锌、铬在土壤中浓度的增大而增强，而是呈现波状起伏。即在分蘖期，水稻根系SOD活性随铬浓度的增加呈先降后增的态势；当铬浓度一定时，随锌浓度的增加，SOD活性呈升高的趋势。在孕穗期，随土壤中锌、铬浓度的增加，水稻根系SOD活性呈先降后增再降的趋势，而在灌浆结实期呈降低的趋势。与SOD活性变化不同，水稻根系POD活性在分蘖期随土壤中锌、铬浓度的增加呈升高的趋势，在孕穗期及灌浆结实期则呈降低的趋势。而水稻不同生育期根系CAT活性均随土壤中锌、铬浓度的增大呈降低的趋势。3．在锌铬复合污染下，水稻在不同生育期根系可溶糖性含量均随着土壤中锌、铬浓度的增加呈增加的趋势。水稻根系全氮含量及可溶性蛋白含量随铬浓度的变化规律不明显，而随锌浓度的变化规律较为明显。在铬浓度一定时，水稻不同生育期根系全氮含量均随锌浓度的增加而呈先增后降的变化趋势，且转折浓度的锌均为250mg·kg-1；而可溶性蛋白含量在分蘖期随锌浓度的增大而增大，在孕穗期及灌浆结实期，随锌浓度的变化与全氮含量相同。4．水稻不同生育期根系锌含量随土壤中锌浓度的增加呈先增后降的变化，转折浓度为250 mg·kg-1；水稻不同生育期根系铬含量随土壤中铬浓度的增加而增大。从整个生育期来看，各生育期对锌的吸收量大小为：分蘖期＞灌浆结实期＞孕穗期，对铬的吸收量大小为：孕穗期＞灌浆结实期＞分蘖期。土壤中锌、铬浓度对水稻根系锌、铬含量均未产生复合效应。5．不同生育期的水稻根干重、地上部分干重均随着锌铬浓度的增加呈降低的趋势，而根冠比均呈升高的趋势，水稻千粒重、单株产量均有下降的趋势。同时，锌、铬对水稻千粒重及单株产量产生了协同效应，并且土壤中锌、铬浓度与水稻单株产量有极显著的线性回归关系。就锌铬的作用大小而言，锌对水稻单株产量的作用大于铬。6．锌铬复合污染对稻米的糙米率、精米率、整精米率、粒长、粒宽及长宽比的变化规律并不明显，即对碾米品质及粒形的影响规律不明显。然而，稻米垩白米率随土壤中锌、铬浓度的增大呈增大的趋势。从稻米的蒸煮食味品质及营养品质来看，随土壤中锌、铬浓度的增加，稻米直链淀粉含量的呈降低的趋势，稻米蛋白质含量均呈增大的趋势。水稻籽粒中锌含量随土壤中锌浓度的增加而呈增大的趋势，与土壤中铬浓度变化规律不明显。水稻籽粒铬含量随土壤中锌、铬浓度的增加而增加。同时，土壤中锌、铬浓度对水稻籽粒中铬含量产生了协同效应，而对籽粒中锌含量未产生复合效应。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 立项背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 土壤重金属污染状况
• 1.2.2 重金属污染对土壤酶活性的影响
• 1.2.3 重金属污染对对水稻根系生长的影响
• 1.2.4 重金属在水稻植株中的富集与分布
• 1.2.5 重金属污染对水稻产量构成的影响
• 1.2.6 重金属污染对稻米品质形成的影响
• 1.3 本研究的目的及意义
• 2 材料与方法
• 2.1 供试材料与试验设计
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 试验时间及地点
• 2.1.3 处理方式
• 2.2 测定内容与方法
• 2.2.1 水稻不同生育期土壤酶活性的测定
• 2.2.2 水稻不同生育期根系保护酶活性的测定
• 2.2.3 水稻不同生育期根系碳氮代谢产物含量的测定
• 2.2.4 水稻根系及籽粒重金属（Zn、Cr）含量的测定
• 2.2.5 水稻不同生育期生物量的测定
• 2.2.6 水稻产量构成的测定
• 2.2.7 稻米品质的测定
• 2.3 数据处理方法
• 3 结果与分析
• 3.1 水稻生育期气象资料
• 3.2 锌铬复合污染对水稻不同生育期土壤酶活性的影响
• 3.2.1 处理前土壤酶活性状况
• 3.2.2 锌铬复合污染对水稻不同生育期土壤脉酶活性的影响
• 3.2.3 锌铬复合污染对水稻不同生育期土壤转化酶活性的影响
• 3.2.4 锌铬复合污染对水稻不同生育期土壤过氧化氢酶活性的影响
• 3.3 锌铬复合污染对水稻不同生育期根系保护酶活性的影响
• 3.3.1 锌铬复合污染对水稻不同生育期根系SOD活性的影响
• 3.3.2 锌铬复合污染对水稻不同生育期根系POD活性的影响
• 3.3.3 锌铬复合污染对水稻不同生育期根系CAT活性的影响
• 3.4 锌铬复合污染对水稻不同生育期根系碳氮代谢产物含量的影响
• 3.4.1 锌铬复合污染对水稻不同生育期根系可溶性糖含量的影响
• 3.4.2 锌铬复合污染对水稻不同生育期根系全氮含量的影响
• 3.4.3 锌铬复合污染对水稻不同生育期根系可溶性蛋白含量的影响
• 3.5 锌铬复合污染对水稻不同生育期根系重金属（Zn、Cr）含量的影响
• 3.5.1 锌铬复合污染对水稻不同生育期根系锌含量的影响
• 3.5.2 锌铬复合污染对水稻不同生育期根系铬含量的影响
• 3.5.3 水稻不同生育期根系锌铬含量与土壤中锌、铬浓度的偏相关分析
• 3.6 锌铬复合污染对水稻不同生育期生物量的影响
• 3.7 锌铬复合污染对水稻产量构成的影响
• 3.8 锌铬复合污染对稻米品质的影响
• 3.8.1 锌铬复合污染对稻米碾米品质的影响
• 3.8.2 锌铬复合污染对稻米外观品质的影响
• 3.8.3 锌铬复合污染对稻米蒸煮食味品质的影响
• 3.8.4 锌铬复合污染对稻米营养品质的影响
• 4 讨论
• 4.1 锌铬复合污染下水稻不同生育期土壤酶活性的变化
• 4.2 锌铬复合污染下水稻不同生育期根系保护酶活性的变化
• 4.3 锌铬复合污染下水稻不同生育期根系的碳氮代谢
• 4.4 锌铬在水稻根系中的积累
• 4.5 锌铬复合污染与水稻产量的关系
• 4.6 锌铬复合污染与稻米品质的关系
• 4.7 结语
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表的论文