土壤耕作和灌水方式对镉污染稻田水稻镉积累与分配的影响

作     者：谷子寒 

作者单位：湖南农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：周文新

授予年度：2017年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 07[理学] 08[工学] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 0901[农学-作物学] 0713[理学-生态学] 

主      题：镉污染 双季稻 耕作方式 灌水方式 

摘      要：我国是粮食生产大国,但近年来,随着工业化进程的加快,水稻受重金属污染特别是镉污染的影响日趋严重,如何应对稻田镉污染,实现水稻安全生产是当前的研究热点。在湖南湘潭镉污染双季稻区开展大田和盆栽试验,比较研究了5种双季稻土壤耕作方式(双季免耕、双季翻耕、双季旋耕、早旋晚免、早翻晚免)与不同灌水方式对土壤有效镉含量和水稻镉积累与分配的影响。主要结果如下:1.2015-2016年早、晚稻产量以双季翻耕处理最高,早翻晚免次之,双季免耕、双季旋耕较低。翻耕通过增加有效穗数来增产,免耕有利于千粒重的提高。2.耕作方式极显著影响土壤有效镉含量。双季免耕的土壤有效镉含量较高,双季翻耕次之,而早翻晚免与早旋晚免有利于降低土壤有效镉含量。3.双季免耕处理水稻成熟期根镉含量最高,双季旋耕处理水稻茎镉含量较高,旋耕处理水稻穗与籽粒镉积累较多。早翻晚免、早旋晚免有利于降低枝梗、空粒、谷壳与稻米镉含量;翻耕、旋耕处理水稻地上部镉累积量表现出逐年增大的趋势,免耕处理增加幅度较小;植株各部位镉累积量一般表现为茎稻米和叶空粒和枝梗。4.盆栽条件下,全生育期深水灌溉处理两季水稻总产量最高。全生育期间歇灌溉与分蘖-孕穗间歇灌溉处理使有效穗数增加,齐穗-灌浆中期间歇灌溉提高了每穗粒数。5.大田试验条件下,全生育期间歇灌溉较浅水灌溉在齐穗期之前土壤有效镉含量更高,之后略低于浅水灌溉。盆栽试验条件下,全生育期深水灌溉与齐穗-灌浆中期间歇灌溉有利于降低土壤有效镉含量。6.大田试验表明间歇灌溉处理水稻各生育时期茎、叶、稻米和糠层镉含量高于浅水灌溉处理。盆栽试验表明全生育期间歇灌溉处理水稻穗及籽粒各部位镉含量较高。早稻齐穗-灌浆中期间歇灌溉精米镉含量最低(0.0229mg/kg)。晚稻全生育期深水灌溉处理显著降低了成熟期根、茎、叶和籽粒镉含量,精米镉含量为0.1527mg/kg,比处理S27分别降低了77.98%、65.01%、72.64%、50.45%、46.36%与73.61%。水稻植株的镉主要累积在茎与叶中。盆栽水稻结果表明,全生育期深水灌溉有利于减少水稻(特别是晚稻)地上部镉累积量,全生育期间歇灌溉则提高水稻地上部镉累积量。齐穗-灌浆中期间歇灌溉处理有利于水稻减少对镉的吸收富集。水稻地上部镉累积量的差异主要由植株镉含量差异所致。综上所述,在镉污染双季稻田推行早翻晚免的土壤耕作方式与齐穗-灌浆中期间歇灌溉(其他时期浅水灌溉)的灌溉方式,既能保持较高的水稻产量,又能在一定程度上降低土壤有效镉含量、水稻根镉含量及稻米镉含量,适宜在镉污染双季稻区推广应用。