不同调理剂对富硒高镉农田水稻降镉增硒效果研究.pdf
《不同调理剂对富硒高镉农田水稻降镉增硒效果研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《不同调理剂对富硒高镉农田水稻降镉增硒效果研究.pdf(10页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、农业环境科学学报Journal of AgroEnvironment Science2023,42(10):2155-21642023年10月曹迟,鲍广灵,陶荣浩,等.不同调理剂对富硒高镉农田水稻降镉增硒效果研究J.农业环境科学学报,2023,42(10):2155-2164.CAO C,BAO G L,TAO R H,et al.Effects of different conditioners on reducing cadmium and increasing selenium in rice in selenium-rich and high-cadmium farmland rice
2、J.Journal of Agro-Environment Science,2023,42(10):2155-2164.不同调理剂对富硒高镉农田水稻降镉增硒效果研究曹迟1,鲍广灵1,陶荣浩1,王垚1,马中文1,吴承龙2,廖霞1,马友华1*(1.农田生态保育与污染防控安徽省重点实验室,安徽农业大学资源与环境学院,合肥 230036;2.石台县农业技术推广中心富硒农业试验站,安徽 石台 245100)Effects of different conditioners on reducing cadmium and increasing selenium in rice in selenium-ri
3、ch andhigh-cadmium farmland riceCAO Chi1,BAO Guangling1,TAO Ronghao1,WANG Yao1,MA Zhongwen1,WU Chenglong2,LIAO Xia1,MA Youhua1*(1.Key Laboratory of Farmland Ecological Conservation and Pollution Prevention and Control of Anhui Province,College of Resources andEnvironment,Anhui Agricultural Universit
4、y,Hefei 230036,China;2.Selenium-enriched Agricultural Experimental Station of ShitaiAgricultural Technology Extension Center,Shitai 245100,China)Abstract:The aim of the present study is to investigate the effects of different remedial measures on reducing cadmium and increasingselenium in rice in a
5、high selenium and cadmium background area.Under field experimental conditions,the effects of different soilconditioners on rice yield,cadmium and selenium uptake and transportation in different parts of rice,soil pH,available cadmium content,and chemical forms of cadmium were analyzed.The yield of a
6、ll treatments except single application of calcium magnesium phosphatefertilizer increased significantly compared with the control(11.95%25.98%).The cadmium content of rice grain was decreased and theselenium content was increased by different conditioners compared with the control.The selenium cont
7、ent in rice grain reached thestandard of selenium-enriched rice under all treatments.The cadmium content in rice grain treated with other conditioners except limewas below the National Food Safety Standard(0.2 mgkg-1).The bio-organic fertilizer treatment had the best effect on reducing cadmium收稿日期:2
8、022-12-26录用日期:2023-02-23作者简介:曹迟(1998),男,安徽合肥人,硕士研究生,从事土壤重金属污染修复研究。E-mail:*通信作者:马友华E-mail:基金项目:安徽省科技重大攻关项目(17030701053)Project supported:Major Science and Technology Project of Anhui Province,China(17030701053)摘要:为探讨不同修复措施对硒镉高背景区水稻的降镉增硒效果,在田间试验条件下,设置不同土壤调理剂处理进行效果对比,分析其对水稻产量、不同部位镉硒吸收转运、土壤pH、有效态镉含量及镉的化
9、学形态等的影响。结果表明:除单施钙镁磷肥外,其余处理产量均较对照显著增加,增产范围在11.95%25.98%。不同调理剂均较对照降低籽粒中镉含量以及提升硒含量,各处理下籽粒硒含量均达到 富硒稻谷 标准,除石灰处理外其余各调理剂处理籽粒镉含量均在食品安全国家标准(0.2 mgkg-1)以下,其中生物有机肥对水稻籽粒降镉增硒效果最好。相较对照,施用不同调理剂土壤pH值增加0.100.61个单位,从而降低了土壤有效态镉的含量,使土壤镉向残渣态转化。其中森美思处理下土壤镉的弱酸提取态降幅最大,达到17.59%;生物有机肥处理下土壤镉的可还原态降幅最大,为40.13%。钙镁磷肥硫酸钾、森美思和生物有机肥
10、处理下投入产出比显著高于其余处理,分别为3.39、3.31和3.18。综合来看,在硒镉高背景土壤中安全生产富硒水稻时,施用生物有机肥可以有效降低土壤镉有效性,抑制水稻中镉的迁移转运并促进籽粒对硒的富集,且具有较高的经济效益和可操作性。关键词:富硒土;镉;水稻;吸收与转运;富集系数;土壤调理剂中图分类号:X173;X53文献标志码:A文章编号:1672-2043(2023)10-2155-10doi:10.11654/jaes.2022-1298农业环境科学学报第42卷第10期硒(Se)是人类生存必不可少的微量元素之一,具有抗氧化、抗癌、增强免疫力等多种功效1-2。硒摄入不足会导致人体处于不健康
11、或亚健康状态,并引发多种疾病3-4。水稻是我国一半居民的主要粮食作物,食用富硒稻米补硒被认为具有安全、经济等优点。为提高民众对硒的摄入量,亟需对富硒地区丰富的硒资源加以利用。但有学者研究发现,土壤中硒常常由于呈“类质同象”而与重金属镉(Cd)等存在一定伴生关系5-6,这对开发天然富硒地区来生产富硒农产品产生了一定的潜在健康风险7。孙协平等8通过对三峡库区(重庆段)的研究发现,硒与土壤中的镉、铬、砷等重金属元素均存在显著的关系,其中镉的迁移性和毒性较高,可通过食物链进入人体,对人体的健康造成威胁。因此如何降低天然硒、镉高背景区域农田水稻中镉含量,安全生产富硒稻米是当前亟需解决的现实问题9-12。
12、与此同时,针对镉高背景下水稻的安全生产,优化施肥作为目前最主要的农艺调控措施,不仅对农业生产有重要的增产效果,而且对作物镉污染具有明显的调控作用13-14。铵态氮能酸化水稻根际,导致根际土壤有效态镉增加,而硝态氮则能碱化水稻根际,降低根际土壤有效态镉的含量15。李造煌等16发现,碱性含钙磷肥能够提高稻田土壤pH,导致碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态镉分配系数增加,有效态镉含量减少。此外,磷酸根离子导致土壤表面负电荷增加,有效态镉被大量吸附,水稻镉积累量大幅度降低17-18。相关研究表明,施用磷肥会使水稻根系的镉吸收能力增强19。相关研究表明,除氯化钾促进水稻镉积累外,硫酸钾和硝酸钾等钾肥也能够有
13、效调控水稻镉污染20-21。另外,增施有机肥能够使土壤中有机质含量增加,有机质富含活性基团,能够有效吸附重金属镉,从而使得镉生物有效性降低22。目前对于提高土壤硒的有效性,增强作物对硒的吸收的研究主要包括价态、结合态两个方面。土壤中硒的有效性不仅取决于总硒的含量,而且更重要的是取决于土壤中硒的形态转化23-24。土壤中的硒常以Se(0)的原子形态和Se(-)、Se()、Se()3种带电荷态存在25,其中 Se()溶解度和生物有效性较高,其次是Se(),而Se(0)和Se(-)的溶解度和生物有效性均较低26。对于土壤结合的硒形态而言,可溶态硒和可交换态硒是易被植物吸收利用的硒形态,常被认为是有效
14、态硒27,其包含+6、+4 和-2 三个价态,其中+6和+4价态也被认为是植物从土壤中吸收硒的最重要价态28。虽然有关调理剂影响土壤有效态硒的报道较少,但是相关研究表明施用调理剂能够调节土壤性质,从而影响土壤硒形态的转化,进而改变土壤硒的环境化学行为和有效性29。当前关于施用调理剂对硒镉高背景下农田水稻降镉增硒效果的研究较少,因此本研究选取池州市石台县某硒镉高背景农田开展田间验证性试验,分析比较不同修复措施对水稻籽粒镉降低效果和水稻不同组织硒含量的提升状况,探索在水稻产量不降低,稻米中镉含量达标的同时增加水稻籽粒硒含量的修复措施,为镉污染富硒稻田安全生产提供科学依据。1材料与方法1.1 试验区
15、概况试验田位于安徽省池州市石台县仙寓镇某硒镉高背景地。该地成土母质为寒武系荷塘组页岩残坡积物风化物,土壤类型为水耕人为土30,土壤质地为重壤土。该地区为亚热带湿润气候。参照 土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准(试行)(GB156182018)及 土地质量地球化学评价规范(DZ/T 02952016)要求,本试验田耕地土壤重金属镉含量为0.57 mgkg-1,高于筛选值(0.40 mgkg-1),但低于农用地土壤污染风险管控值(2.0 mgkg-1),有效态镉and increasing selenium in rice.Compared with the control,the pH v
16、alue of the soil with different conditioners increased by 0.100.61units,the content of available cadmium in the soil decreased,and soil cadmium was transformed into residual cadmium.The weak acidextractable fraction of cadmium in the soil treated with Senmeisi material decreased by 17.59%.The maximu
17、m reduction of soil cadmiumreducible form was 40.13%under bio-organic fertilizer treatment.The input-output ratios under the treatments of calcium magnesiumphosphate fertilizer+potassium sulfate,Senmeisi,and bio-organic fertilizer were significantly higher than the other treatments,being 3.39,3.31,a
18、nd 3.18 respectively.In conclusion,when selenium-rich rice is produced in soil with high background of selenium and cadmium,the application of bio-organic fertilizer could effectively reduce the availability of soil cadmium,inhibit the migration and transportation ofcadmium in rice,and promote the e
19、nrichment of selenium in grains,and have high achievable economic benefits.Keywords:selenium-enriched soil;cadmium;rice;absorption and transport;enrichment coefficient;soil conditioner2156曹迟,等:不同调理剂对富硒高镉农田水稻降镉增硒效果研究2023年10月含量为0.275 mgkg-1;土壤总硒含量为0.54 mgkg-1,属于高硒等级(0.43.0 mgkg-1),有效态硒含量为0.046 mgkg-1。
20、试验区土壤基本理化性质:pH 6.19,有机质25.6gkg-1,有效磷16.3 mgkg-1,全氮2.28 gkg-1,速效钾153.23 mgkg-1。1.2 供试材料供试水稻品种为适宜当地种植的玉针香(湘审稻2009038)。土壤调理材料:钙镁磷肥(GML)、石灰(SH)、天脊土壤调理剂(TJ)、森美思纳米材料(SMS)、生物有机肥(YJF)和生物炭(SWT)。其中,GML由湖北金山磷化股份有限公司提供、TJ由天脊煤化工集团股份有限公司提供、SMS由安徽芜湖格丰环保科技有限公司提供、YJF由安徽蚌埠莱姆佳生物科技股份有限公司提供、SWT由河南商丘三利新能源有限公司提供,各材料化学性质见表
21、1。其他肥料:供试肥料 17-17-17 复合肥、氯化钾(K2O60%)、硫酸钾(K2O52%)以及追肥所需的尿素(总氮46.0%)均来源于当地市场。1.3 试验设计与样品处理试验小区面积为 20 m2(4 m5 m),随机区组排列,共设置8种处理,每个处理设置3次重复,各小区用塑料薄膜覆盖的埂隔开。田间小区试验处理及材料用量如表2所示,在施用基肥前7 d施用土壤调理材料。基肥采用51%(17-17-17)氮磷钾复合肥,用量为450 kghm-2。水稻于2019年6月移栽,栽培密度即水稻直播密度为13 cm30 cm,各处理于分蘖期追施75 kghm-2尿素,穗期追施 60 kghm-2尿素和
22、 75 kghm-2氯化钾。于 2019年10月下旬收获后测产并采样。土壤样品和植株样品于2019年10月20日水稻成熟期采集。土壤样品置于阴凉通风处自然风干后用非金属磨土盘研磨,分别过10、60目和100目筛,储存备用。成熟期植株样品带回实验室立即用自来水清洗,用超纯水润洗,分为籽粒、秸秆、根部,于105 下杀青30 min,80 下烘干至恒质量,研磨后备用。1.4 样品测定土壤有效态镉(DTPA-Cd)的测定参照 GB/T237392009,采用德国耶拿Z700P原子吸收分光光度计火焰法测定31。土壤有效态硒的测定参照NY/T34202019,利用AFS测定。土壤与植株不同组织样品中总镉的
23、测定分别根据GB/T 171411997和GB/T 5009152003,利用德国耶拿Z700P原子吸收分光光度计石墨炉法测定31。植株与土壤样品中总硒的测定分别参照 GB 5009.932017 和 NY/T 11042006,利用原子荧光光度计(普析通用 PF5)测定30。土壤中镉的不同形态采用改进后的BCR三步连续提取法测定32。常规方法测定土壤理化指标33。以国家标准参比物质土壤样品(GBW07461)和植物样品(GBW10045)进行质量控制31,国标样分析结果均在允许误差范围内。富集系数(BCF)是植物体内不同部位某种元素含量与土壤中该种元素含量的比值。重金属转运系数(TF)是指植
24、物地上部分某种元素含量与地下部该种元素含量的比值。总产出为水稻产量与水稻单价的乘积31。投入产出比(ROI)为所获得的产出总收入与所投入的总成本的比值31。材料MaterialGMLSHTJSMSYJFSWTpH8.512.88.08.511137.88.89.5总镉Total cadmium/(mgkg-1)0.0150.1020.5600.095说明RemarkCaO25%、MgO5%、P2O512%CaO85%CaCO340%SiO24%、CaO5%、Mg4%有机质含量为538 gkg-1、N0.74%、P2O50.42%、K2O1.91%有机碳含量为460 gkg-1、P2O50.21
25、%、K2O3.97%处理类型Processing typeCKGML1TJSHGML2SMSYJFSWT修复材料Repair material钙镁磷肥天脊土壤调理剂石灰钙镁磷肥森美思纳米材料生物有机肥生物炭施用量Application rate/(kghm-2)4501 5001 5004501 5001 5001 500说明Remark常规施肥常规施肥常规施肥常规施肥穗期钾肥施用硫酸钾常规施肥基肥减少33%基肥减少33%表1 土壤调理材料化学性质Table 1 Chemical properties of soil conditioning materials表2 田间小区试验处理及材料用量
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 不同 调理 富硒高镉 农田 水稻 降镉增硒 效果 研究
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。