張淼,葉長城,喻理,彭鷗,張燕,許蒙,陳喆,鐵柏清
(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院,長沙 410128)
礦物硅肥與微生物菌劑對水稻吸收積累鎘的影響
張淼,葉長城,喻理,彭鷗,張燕,許蒙,陳喆,鐵柏清*
(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院,長沙410128)
采用室外盆栽試驗(yàn)和田間隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)相結(jié)合的方法,研究基施礦物硅肥、微生物菌劑、礦物硅肥與微生物菌劑組配施用,對湖南地區(qū)晚稻成熟期內(nèi)各部位中Cd的含量及產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明,在盆栽試驗(yàn)中,與CK相比,微生物菌劑處理對水稻根部、莖鞘、谷殼和糙米中Cd含量的抑制效果最佳,降低幅度分別為46.19%、52.46%、38.39%和55.31%,而礦物硅肥處理對葉片中Cd含量的抑制效果最佳,降低幅度為54.39%;在田間隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)中,與CK相比,礦物硅肥處理對水稻根部、莖鞘和葉片中Cd含量的抑制效果最佳,降低幅度分別為73.91%、71.28%和76.77%,而微生物菌劑處理對谷殼和糙米中Cd含量的抑制效果最佳,降低幅度分別為65.52%和69.57%。對于輕度污染土壤,施用三種改良劑后,糙米中Cd含量明顯降低,分別為0.09、0.07、0.12 mg·kg-1,均能達(dá)到國家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(Cd<0.2 mg·kg-1);水稻產(chǎn)量方面,施用改良劑均能使水稻增產(chǎn),其中以礦物硅肥+微生物菌劑組配處理的效果最為顯著,在盆栽試驗(yàn)和田間隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)中,分別比對照增產(chǎn)28.06%和31.1%。
鎘污染;水稻;硅肥;微生物菌劑;配施
張淼,葉長城,喻理,等.礦物硅肥與微生物菌劑對水稻吸收積累鎘的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2016,35(4):627-633.
ZHANG Miao,YE Chang-cheng,YU Li,et al.Effects of mineral silicon fertilizer and microbial agent on uptake and accumulation of cadmium by rice[J].Journal of Agro-Environment Science,2016,35(4):627-633.
Cd是生物生長發(fā)育過程的非必需元素,是自然界中對動植物和人體危害性最大的重金屬種類之一,也是生物毒性最強(qiáng)的重金屬元素[1-2]。Cd在較低濃度下便能經(jīng)由土壤到達(dá)植物根部進(jìn)而遷移至植物地上部[3],大量積累后會對植物體造成危害,而由于鎘的隱蔽性,植物在不影響生長的情況下往往會積累較高濃度的鎘,并且通過食物鏈的富集作用進(jìn)入人體,危害人體健康[4],對人體具有三致(致病、致癌、致突變)作用,能誘發(fā)腎衰變、關(guān)節(jié)炎、痛痛病、癌癥等?。?-7]。近用來,隨著大氣沉降、工業(yè)廢渣堆積、農(nóng)田污灌、城市垃圾和污泥的農(nóng)業(yè)化利用及化肥、農(nóng)藥和農(nóng)膜的大量使用等,使農(nóng)用土壤受到多種重金屬不同程度的污染,尤其是Cd在環(huán)境中的化學(xué)活性強(qiáng),移動性大,毒性持久,對土壤及農(nóng)田造成的污染日趨嚴(yán)重[8-9]。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國受鎘(Cd)污染的耕地面積近130萬hm2,涉及11個省市的25個地區(qū)[10],可見對Cd污染的治理迫在眉睫。
水稻是世界上最重要的糧食作物之一,世界上一半以上的人口以稻米為主食,我國60%以上人口以稻米為主食[11]。近用來,鎘污染稻米事件層出不窮,尤其地處有色重金屬之鄉(xiāng)的湖南,稻米產(chǎn)業(yè)面臨著前所未有的挑戰(zhàn)[12]。因此,尋找降低Cd含量效果更好的改良劑,開展對稻米Cd的阻控效果研究,進(jìn)一步篩選出最佳稻米阻鎘配套技術(shù),對湖南稻米Cd污染阻控技術(shù)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值。
在Cd污染的農(nóng)田土壤上,施用改良劑來達(dá)到降低作物可食部中Cd積累量的目標(biāo),從而保障糧食生產(chǎn)安全是較為有效的技術(shù)手段之一[13]。石灰、海泡石、磷酸鹽類等常用改良劑[14]一直是國內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn),近用來探索新型有效改良劑(硅肥、生物碳、微肥類物質(zhì)等)[15-17]也成為研究趨勢。因此,通過盆栽試驗(yàn)和田間隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn),開展單一施用進(jìn)口礦物硅、微生物菌劑及其組配施用方式,對稻米Cd的阻控效果進(jìn)行研究,為探索礦物硅肥及微生物菌劑對阻控稻米Cd污染的機(jī)理提供科學(xué)依據(jù)并為稻米Cd污染控制技術(shù)提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)儲備。
1.1供試樣品
1.1.1供試水稻品種
采用湖南省篩選的相對低鎘積累品種,盆栽試驗(yàn)及田間隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)的晚稻品種均為湘晚秈13號,常規(guī)晚稻,全生育期124 d。
1.1.2試驗(yàn)土壤性質(zhì)
(1)盆栽試驗(yàn)土壤土壤類型為第四紀(jì)紅壤,采自株洲市馬家河鎮(zhèn)新馬村。供試土壤pH和重金屬含量見表1。
表1 土壤理化性質(zhì)(mg·kg-1)Table 1 Physical and chemical properties of soil(mg·kg-1)
從表1可知,土壤pH<5.0,屬于偏酸性紅壤,土壤中Pb、Cu和Zn的含量沒有超過國家土壤環(huán)境質(zhì)量域級標(biāo)準(zhǔn),但土壤中Cd的含量已超過域級標(biāo)準(zhǔn)的28.8倍,故屬于單一重度Cd污染稻田土壤(一般認(rèn)為土壤總Cd>2 mg·kg-1歸類為重度Cd污染土壤)。
(2)田間隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)選擇湖南省茶陵縣馬江鎮(zhèn)為試驗(yàn)點(diǎn),土壤中Cd含量為0.36 mg·kg-1,屬于輕度污染區(qū)。
1.1.3供試盆栽裝置
盆栽裝置為PE材質(zhì)40桶,上口徑為40 cm,下口徑為35 cm,桶高為30 cm。每盆裝土壤25 kg,保持表土平整、濕潤,于室外淹水等待土壤穩(wěn)定緊實(shí)后備用。
1.1.4供試肥料
基施硅肥:俄羅斯進(jìn)口礦物硅肥,奧斯科海外有限公司提供,主要成分是古微生物化石(硅藻、原始海綿體、海龍),富含70%以上二氧化硅和植物可用的氮、磷、鈣、鎂等微量元素,正常施用量75~150kg·hm-2。
微生物菌劑:CJY微生物菌劑,主要含有多種±勢菌群及微量元素,可作底肥,也可作追肥使用,正常施用量1200 mL·hm-2。
1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)
室外盆栽試驗(yàn)及田間區(qū)組試驗(yàn)均采用完全隨機(jī)方案設(shè)計(jì),詳見表2和表3。試驗(yàn)共設(shè)計(jì)了4個處理水平:空白對照(CK),基施進(jìn)口礦物硅肥(Si),基施微生物菌劑(F),進(jìn)口礦物硅肥+微生物菌劑(Si+F),每個處理水平重復(fù)3次。在水稻盆栽試驗(yàn)開展前,采集盆栽土壤樣品,測定土壤理化性質(zhì),并于移栽前一周基施氮肥、磷肥及鉀肥,移栽后正常水分管理。田間隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)小區(qū)面積30 m2(5 m×6 m),各處理設(shè)獨(dú)立灌溉溝渠,采用單一隨機(jī)種植模式,移栽前施磷肥和氮鉀復(fù)合肥作基肥,田間管理按大田常規(guī)操作進(jìn)行。
表2 盆栽試驗(yàn)來理及操作規(guī)程Table 2 Design for pot experiment
表3 田間隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)來理及操作規(guī)程Table 3 Design for field experiment
1.3分析測定
1.3.1土壤性質(zhì)測定
在試驗(yàn)前,按梅花采樣法采集試驗(yàn)田土壤樣品,自然風(fēng)干后,采用電位法(水土比為2.5頤1)[18]測定土壤pH。經(jīng)HCl-HNO3-HClO4[19]微波法消解土壤樣品,用ICP-OES(美國PE8300)檢測土樣中Cd的含量。
1.3.2水稻樣品預(yù)處理
水稻樣品采集后,用自來水清洗根部泥土,再手工拆解為根、莖、葉、穗、谷粒等部位,將谷粒樣品置于室外陽光下曬干,曬干后稱取記錄其干重,其他部位樣品皆裝入編號信封置于103益烘箱內(nèi)殺青1 h,調(diào)至65益烘至恒重后,用植物粉碎機(jī)粉碎植物樣品,裝入密封袋保存。
1.3.3水稻樣品中Cd的測定方法
按混合酸濕法消解[18],取水稻樣品用消解儀進(jìn)行消解:稱取0.500 0依0.000 2 g水稻粉末樣品放入50 mL高溫消煮管中,加10 mL混合酸(GR級HNO3頤GR級HClO4=4頤1),蓋上彎頸小漏斗后插入消解孔中放置過夜;次日,開通風(fēng)櫥,先將消解儀溫度設(shè)置為95益,緩慢解熱使樣品起泡,保持95益恒溫10 min,升溫到120益使酸回流并保持30 min,再次升溫到170益并保持60 min,徹底消解樣品,如果溶液不透明,冷卻后補(bǔ)加5 mL混合酸,或滴加H2O2,升溫并保持溫度,至溶液透明;最后升溫至190益,趕酸至溶液3~5 mL左右消解完畢,待消解液冷卻后,用去離子水定容至25 mL,過濾至干凈50型PE瓶中即完成消解。
用ICP-OES(美國PE8300)測定Cd濃度在0.1 mg·kg-1以上的水稻樣品,用原子吸收分光光度計(jì)-石墨爐法(GTA120,美國Varian)測定Cd濃度在0.1 mg·kg-1以下的水稻樣品。未能及時(shí)測定的消解液放入冰柜冷藏保存。
1.3.4數(shù)據(jù)處理方法
本文數(shù)據(jù)圖表處理采用Microsoft Excel 2013,多重差異顯著性分析采用SPSS(Statistical Product and Service Solutions,19.0)進(jìn)行。
2.1礦物硅肥與微生物菌劑對晚稻植株各部位吸收積累Cd的影響
2.1.1盆栽試驗(yàn)
湘晚秈13從移栽到收割的時(shí)間為2014用7月至10月,表4為不同改良劑對晚稻各部位中Cd含量的影響。
表4 盆栽試驗(yàn)不同來理對水稻植株各部位Cd含量的影響Table 4 Effects of different treatments on Cd concentrations in different parts of rice in pot experiment
從表4可知,在盆栽試驗(yàn)中,各處理水稻植株不同部位中Cd含量大小依次為根部>莖鞘>葉片,且施用不同改良劑對水稻吸收積累Cd含量呈一定的降低趨勢。水稻根部的Cd含量大小依次為CK>Si+F>Si抑F(“抑”表示處理間Cd含量差異不顯著,“>”表示處理間差異顯著,下同),與CK相比,施用改良劑處理均能顯著降低水稻根部Cd的含量,其中以Si和F單獨(dú)施用處理對根部Cd含量的抑制效果較好,降Cd幅度分別為45.67%和46.19%;水稻莖鞘的Cd含量大小依次為CK>Si+F抑Si>F,與CK相比,施用改良劑處理均能顯著降低水稻莖鞘中Cd的含量,其中以F處理對莖鞘Cd含量的抑制效果最佳,降Cd幅度為52.46%;水稻葉片的Cd含量大小依次為CK抑Si+F>F抑Si,與CK相比,F(xiàn)和Si處理均能顯著降低水稻葉片中Cd的含量,降Cd幅度分別為45.36%和54.39%,但是Si+F對葉片中Cd含量的降低效果不顯著。
2.1.2田間隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)
由表5可知,田間隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)中,各處理水稻植株不同部位中Cd含量大小依次為根部>莖鞘>葉片,與盆栽實(shí)驗(yàn)的結(jié)果一致。水稻根部的Cd含量大小依次為CK>Si+F抑F>Si,與CK相比,施用改良劑處理均能顯著降低水稻根部中Cd的含量,其中以Si單獨(dú)施用處理對根部Cd含量的抑制效果最佳,降Cd幅度分別為73.91%;水稻莖鞘的Cd含量大小依次為CK>Si+F抑F抑Si,與CK相比,施用改良劑處理均能顯著降低水稻莖鞘中Cd的含量,其中以F和Si處理對莖鞘Cd含量的抑制效果較好,降Cd幅度分別為63.08%和71.28%;水稻葉片的Cd含量大小依次為CK>Si+F抑F抑Si,與CK相比,施用改良劑處理均能顯著降低水稻葉片中Cd的含量,且F和Si單獨(dú)施用對葉片Cd含量的抑制效果最佳,降Cd幅度分別為74.75%和76.77%。
綜上所述,施用單一改良劑及其組配施用對晚稻植株各部位Cd含量有一定的抑制作用,且單一施用礦物硅肥和微生物菌劑處理的效果較好,其中單一施用礦物硅肥的效果最佳,能有效降低根部、莖鞘和葉片中Cd的含量,與盆栽實(shí)驗(yàn)結(jié)果呈一致趨勢。
表5 田間試驗(yàn)不同來理對水稻植株各部位Cd含量的影響Table 5 Effects of different treatments on Cd concentrations in different parts of rice in field experiment
2.2礦物硅肥與微生物菌劑對晚稻成熟期稻谷Cd含量及產(chǎn)量的影響
2.2.1盆栽試驗(yàn)
從表6可知,晚稻稻谷中谷殼和糙米的Cd含量大小依次為谷殼>糙米;水稻谷殼的Cd含量大小依次為CK>Si+F抑Si>F,與CK相比,施用改良劑處理措施均能顯著降低水稻谷殼中Cd的含量,其中Si和F處理對谷殼Cd含量的抑制效果較好,降Cd幅度分別為27.20%和38.39%;水稻糙米的Cd含量大小依次為CK>Si+F抑Si抑F,與CK相比,施用改良劑處理措施均能顯著降低糙米中Cd的含量,以F處理對糙米Cd含量的抑制效果最佳,降Cd幅度達(dá)到55.31%。結(jié)果說明,施用單一改良劑及其組配施用對晚稻稻谷Cd含量有一定的抑制作用,以單一施用微生物菌劑處理的效果最佳,能有效降低谷殼和糙米中Cd的含量,明顯抑制Cd向糙米中的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)過程。
表6 盆栽試驗(yàn)不同來理對稻谷Cd含量及水稻產(chǎn)量的影響Table 6 Effects of different treatments on grain Cd concentrations and yields of rice in pot experiment
在水稻產(chǎn)量(以稻谷干重計(jì))方面,與CK相比,單一施用俄羅斯進(jìn)口礦物硅肥、微生物菌劑及其組配施用處理措施均能使水稻產(chǎn)量有一定的增加,但單一施用硅肥的效果并不顯著,只有Si+F處理的效果最佳,使水稻增產(chǎn)28.06%。
2.2.2田間隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)
從表7可知,田間隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)晚稻稻谷中谷殼和糙米的Cd含量大小依次為谷殼>糙米。水稻谷殼的Cd含量大小依次為CK>Si+F抑Si抑F,與CK相比,施用改良劑處理措施均能顯著降低水稻谷殼中Cd的含量,以Si和F處理對谷殼Cd含量的抑制效果較好,降Cd幅度分別達(dá)到62.07%和65.52%;水稻糙米的Cd含量大小依次為CK>Si+F抑Si抑F,與CK相比,施用改良劑處理措施均能顯著降低水稻糙米中Cd的含量,且都達(dá)到國家食品衛(wèi)生安全標(biāo)準(zhǔn),其中Si和F處理對糙米Cd含量的抑制效果較好,降Cd幅度分別達(dá)到60.87%和69.57%。綜上所述,田間隨機(jī)區(qū)組實(shí)驗(yàn)與盆栽實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致,說明施用單一改良劑及其組配施用能有效抑制晚稻稻谷Cd含量,以單一施用微生物菌劑處理的效果最佳,能明顯抑制Cd向糙米中的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)過程。
在水稻產(chǎn)量(以稻谷干重計(jì))方面,與CK相比,單一施用俄羅斯進(jìn)口礦物硅肥,微生物菌劑及其組配施用處理措施均能使水稻產(chǎn)量有一定的增加,其中Si+F處理的效果最佳,使水稻增產(chǎn)31.10%,與盆栽試驗(yàn)結(jié)果一致。
表7 不同來理對稻谷Cd含量及水稻產(chǎn)量的影響Table 7 Effects of different treatments on grain Cd concentrations and yields of rice in field experiment
硅(Si)是土壤中豐度最高的元素,是對植物生長有益的元素,能促進(jìn)莖鞘壁加厚,有利于抗倒伏,增強(qiáng)植物對生物脅迫和非生物脅迫的抗性,研究已證實(shí)它能夠幫助植物克服各種環(huán)境脅迫[19]。富硅材料一般呈堿性,施入土壤中不僅能提高土壤的pH,降低土壤中重金屬的植物有效性,起到鈍化鎘的作用,并且減少重金屬向地上部的轉(zhuǎn)運(yùn)量,從而達(dá)到了區(qū)室化阻隔之目的[20-21]。水稻是一種典型的硅富集作物,硅的高積累對水稻的豐產(chǎn)和可持續(xù)農(nóng)耕作業(yè)尤為重要,史新慧等[22]通過水稻水培試驗(yàn)結(jié)果證實(shí):施硅能顯著抑制Cd向水稻地上部的運(yùn)輸,加硅也降低了質(zhì)外體內(nèi)不同形態(tài)Cd的含量,特別是結(jié)合態(tài)的Cd,施硅顯著降低了Cd毒害所誘導(dǎo)的過氧化物酶活性,說明加硅緩解了高濃度Cd對水稻的毒害作用;陳喆等[23]通過室外盆栽試驗(yàn)得出,施用含硅肥料能有效控制水稻植株各部位Cd含量的遷移,并能明顯降低水稻各部位及糙米中Cd的含量;黃道友等[24]研究發(fā)現(xiàn),向鎘污染土壤施用熔渣硅肥能夠抑制水稻對鎘吸收,降低稻米中的鎘含量;龔光明等[25]研究結(jié)果表明,施用俄羅斯硅肥能抑制水稻對土壤中鎘的吸收,降低鎘對水稻的毒害作用,降低稻米的鎘含量,提高水稻的產(chǎn)量。
微生物菌劑是由一種或數(shù)種有益微生物、經(jīng)工業(yè)化培養(yǎng)發(fā)酵而成的生物性肥料,是以微生物生命活動產(chǎn)生肥力效應(yīng)的制品,有研究表明施用生物菌肥能夠明顯增強(qiáng)土壤生化作用強(qiáng)度,提高土壤酶活性、呼吸強(qiáng)度、氨化作用強(qiáng)度[26]。微生物菌肥配施一定數(shù)量的化學(xué)肥料可以提高水稻產(chǎn)量,有利于提高土壤供肥能力,增強(qiáng)根系活力,改善植物的營養(yǎng),促進(jìn)礦質(zhì)營養(yǎng)釋放,協(xié)助養(yǎng)分吸收,刺激植株生長,減少病蟲害,使作物增產(chǎn),對水稻各項(xiàng)生育指標(biāo)有較好影響[27-28]。就生物菌肥本身而言,在細(xì)胞壁及周圍區(qū)域形成大量顆粒狀鎘沉積物,在菌體表面形成附著的沉淀物,利用胞內(nèi)外沉積作用可能是對鎘的抗性和富集作用的重要途徑,從而減少土壤中可溶態(tài)鎘含量[29]。秦禮寶等[30]研究表明,微生物肥可以改善土壤的松散性,土壤個體的生長環(huán)境得到了改善,有利于提高水稻的成穗率、結(jié)實(shí)率、千粒重,對產(chǎn)量的提高有一定的幫助,并且具有良好的減肥穩(wěn)產(chǎn)效果,在改良土壤、保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境方面也有積極意義。
本試驗(yàn)研究結(jié)果表明,施用單一礦物硅肥、微生物菌劑及其組配方式均能降低水稻各部位Cd含量,但單一施用改良劑方式效果±于組配施用效果,說明這兩組改良劑組配施用并沒有起到協(xié)同作用,可能是由于兩種改良劑產(chǎn)生了拮抗作用的原因,具體原因還有待進(jìn)一步的研究與探索。對于水稻稻谷,施用改良劑處理方式均可使糙米含量明顯降低,尤其是對輕度污染農(nóng)田的稻米,均能達(dá)到國家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn),也能提高水稻產(chǎn)量。因此,礦物硅肥與微生物菌在米鎘污染治理與控制方面使用簡單、效果良好,具有較好的應(yīng)用前景。
(1)通過分析盆栽試驗(yàn)和田間隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)晚稻植株各部位中Cd的含量變化情況,發(fā)現(xiàn)水稻各部位間Cd含量大小規(guī)律為根部>莖鞘>葉片>谷殼>糙米。
(2)研究表明,無論是盆栽試驗(yàn)還是田間隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn),改良劑單一施用及組配施用均能降低晚稻植株各部位Cd含量,其中單一施用硅肥與微生物菌劑對降低根部、莖鞘和葉片的效果要±于組配施用的效果。
(3)在盆栽試驗(yàn)中,單一施用改良劑及其配施都能對稻米Cd的含量起到阻控效果,顯著降低了水稻稻谷中Cd的含量,其中以微生物菌劑處理的效果最佳。在輕度污染區(qū)的田間隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)中,根據(jù)各種改良劑對糙米阻控潛力來看,與CK相比,所有處理措施都能顯著降低水稻糙米中Cd的含量,且均可達(dá)到國家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn),其中以微生物菌劑處理的效果最為顯著,與盆栽實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。
(4)在兩組實(shí)驗(yàn)中,水稻產(chǎn)量與CK相比,單一施用改良劑及其組配施用均能使水稻有一定程度的增產(chǎn)作用,其中以礦物硅肥+微生物菌劑組配處理的效果最佳。
[1]陳宏,陳玉成,楊學(xué)春.石灰對土壤中Hg、Cd、Pb的植物可利用性的調(diào)控研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2003,22(5):549-552.
CHEN Hong,CHEN Yu-cheng,YANG Xue-chun.Regulation of phyto-availability of Hg,Cd,Pb in soil by limestone[J].Journal of Agro-Environment Science,2003,22(5):549-552.
[2]Arao T,Kawasaki A,Baba K,et al.Effects of water management on cadmium and arsenic accumulation and dimethylarsinic acid concentrations in Japanese rice[J].Environmental Science&Technology,2009(43):9361-9367.
[3]Dong J,Wu F B,Zhang G P.Influence of cadmium on antioxidant capacity and four microelement concentrations in tomato seedlings[J]. Chemosphere,2006,64:1659-1666.
[4]張興梅,楊清偉,李揚(yáng).土壤鎘污染現(xiàn)狀及修復(fù)研究進(jìn)展[J].河北農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,14(3):79-81.
ZHANG Xing-mei,YANG Qing-wei,LI Yang.Progress of status and remediation of soil admium pollution[J].Journal of Hebei Agricultural Sciences,2010,14(3):79-81.
[5]康浩,石貴玉,潘文平,等.鎘對植物毒害的研究進(jìn)展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2008,36(26):11200-11204.
KANG Hao,SHI Gui-yu,PAN Wen-ping,et al.Research progress of toxic effect of cadmium on plant[J].Journal of Anhui Agricultural Sciences,2008,36(26):11200-11204.
[6]Moreno C J,Moral R,Perrez E A,et al.Cadmium accumulation and distribution in cucumber plant[J].Plant Nutrition,2000,23(2):243-250.
[7]Moriarty F.Ecotoxicology:The study of pollutants in ecosystems[M]. London,Academic Press,1999:29-35.
[8]趙慶齡.基于文獻(xiàn)計(jì)量的土壤重金屬污染國際比較研究[D].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院,2010.
ZHAO Qing-ling.International comparison on the studies of soil heavy metal pollution based on bibliometric[D].Chinese Academy of Agricultural Sciences,2010.
[9]李兆輝,王光明,徐云明,等.鎘、汞、鉛污染及其微生物修復(fù)研究進(jìn)展[J].中國畜牧獸醫(yī),2010,37(8):39-43.
LI Zhao-hui,WANG Guang-ming,XU Yun-ming,et al.Progress on pollutions of cadmium,mercury,lead and microbial remediation[J]. ChinaAnimal Husbandry&Veterinary Medicine,2010,37(8):39-43.
[10]安紅敏,鄭偉,高揚(yáng).鎘的健康危害及干預(yù)治療研究進(jìn)展[J].環(huán)境與健康雜志,2007,24(9):739-742.
AN Hong-min,ZHENG Wei,GAO Yang.Research progress in cadmium toxicity[J].Journal of Environment and Health,2007,24(9):739-742.
[11]凌啟鴻,張洪程,戴其根,等.水稻精確定量施氮研究[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2005,38(12):2457-2467.
LING Qi-hong,ZHANG Hong-cheng,DAI Qi-gen,et al.Study on precise and quantitative N application in rice[J].Scientia Agricultura Sinica,2005,38(12):2457-2467.
[12]曾文偉,石柱.“鎘米”認(rèn)知與區(qū)域±質(zhì)稻產(chǎn)業(yè)發(fā)展對策[J].作物研究,2015,29(2):185-187.
ZENG Wen-wei,SHI Zhu."Cadmium rice"cognitive and regional background industry development countermeasure[J].Crop Research,2015,29(2):185-187.
[13]許珂,鐵柏清,陳喆,等.硅肥與硒肥施用對水稻吸收積累Cd的影響規(guī)律研究[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué),2012(11):56-59.
XU Ke,TIE Bo-qing,CHEN Zhe,et al.Influence rule of single fertilization of Si or Se on uptake and accumulation of Cd by rice[J].Hunan Agricultural Sciences,2012(11):56-59.
[14]丁凌云,藍(lán)崇鈺,林建平,等.不同改良劑對重金屬污染農(nóng)田水稻產(chǎn)量和重金屬吸收的影響[J].生態(tài)環(huán)境,2006,15(6):1204-1208.
DING Ling-yun,LAN Chong-yu,LIN Jian-ping,et al.Effects of different ameliorations on rice production and heavy metals uptake by rice grown on soil contaminated by heavy metals[J].Ecology and Environment,2006,15(6):1204-1208.
[15]陳喆,鐵柏清,劉孝利,等.改良-農(nóng)藝綜合措施對水稻吸收積累鎘的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2013,32(7):1302-1308.
CHEN Zhe,TIE Bai-qing,LIU Xiao-li,et al.Impacts of optimized agronomic regulation management on cadmium absorption and accumulation by late rice[J].Journal of Agro-Environment Science,2013,32(7):1302-1308.
[16]毛懿德,鐵柏清,葉長城,等.生物炭對重污染土壤鎘形態(tài)及油菜吸收鎘的影響[J].生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào),2015,31(4):579-582.
MAO Yi-de,TIE Bai-qing,YE Chang-cheng,et al.Effects of biochar on forms and uptake of cadmium by rape seed in cadmium-polluted soil[J].Journal of Ecology and Rural Environment,2015,31(4):579-582.
[17]葉長城,陳喆,鐵柏清,等.生物菌肥與石灰配施對水稻吸收積累Cd的影響[J].環(huán)境污染與防治,2015,37(6):49-54.
YE Chang-cheng,CHEN Zhe,TIE Bai-qing,et al.Effect of bio-fertilizers and lime combined application on cadmium uptake by rice plant[J].Environmental Pollution&Control,2015,37(6):49-54.
[18]劉鳳枝.農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測實(shí)用手冊[M].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2001.
LIU Feng-zhi.Agricultural environment monitoring of practical manual[M].Beijing:Standards Press of China,2001.
[19]陳喆,張淼,葉長城,等.富硅肥料和水分管理對稻米鎘污染阻控效果研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2015,35(12):4003-4011.
CHEN Zhe,ZHANG Miao,YE Chang-cheng,et al.Mitigation of Cd accumulation in rice(Oryza sativa L.)with Si fertilizers and irrigation managements[J].Acta Scientiae Circumstantiae,2015,35(12):4003-4011.
[20]Qiu Hao,Gu H H,He E K,et al.Attenuation of metal bioavailability in acidic multi-metal contaminated soil treated with fly ash and steel slag[J].Pedosphere,2012,22(4):544-553.
[21]鄧騰灝博,谷海紅,仇榮亮.鋼渣對多金屬復(fù)合污染土壤的改良效果及水稻吸收重金屬的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2011,30(3):455-460.
DENG Teng-hao-bo,GU Hai-hong,QIU Rong-liang.Ameliorative effects of steel slag application on multi-metal contaminated soil and heavy metal uptake of rice[J].Journal of Agro-Environment Science,2011,30(3):455-460.
[22]史新慧,王賀,張福鎖.硅提高水稻抗鎘毒害機(jī)制的研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2006,25(5):1112-1116.
SHI Xin-hui,WANG He,ZHANG Fu-suo.Research on the mechanism of silica improving the resistance of rice seedlings to Cd[J].Journal of Agro-Environment Science,2006,25(5):1112-1116.
[23]陳喆,鐵柏清,雷鳴,等.施硅方式對稻米鎘阻隔潛力研究[J].環(huán)境科學(xué),2014,35(7):2762-2770.
CHEN Zhe,TIE Bai-qing,LEI Ming,et al.Phytoexclusion potential studies of Si fertilization modes on rice cadmium[J].Environmental Science,2014,35(7):2762-2770.
[24]黃道友,陳惠萍,龔高堂,等.湖南省主要類型水稻土鎘污染改良利用研究[J].農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究,2000,21(6):364-370.
HUANG Dao-you,CHEN Hui-ping,GONG Gao-tang,et al.Resesarch report on improvement and utilization of main type paddy soil polluted by cadmium in Hunan Province[J].Research of Agricultural Modernization,2000,21(6):364-370.
[25]龔光明,何可佳,夏元芳,等.俄羅斯硅肥對水稻的降鎘增產(chǎn)效果研究[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2014(10):233-234.
GONG Guang-ming,HE Ke-jia,XIA Yuan-fang,et al.Study on effect of cadmium-decreasing and yield-increasing of Russian silicon fertilizeronrice[J].Modern Agricultural Science and Technology,2014(10):233-234.
[26]栗麗,洪堅(jiān)平,謝英荷,等.生物菌肥對采煤塌陷復(fù)墾土壤生物活性及盆栽油菜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2010,18(5):939-944.
LI Li,HONG Jian-ping,XIE Ying-he,et al.Effect of bacterial manure on soil biological activity,yield and quality of rape in reclaimed coremining areas[J].Chinese Journal of Eco-Agriculture,2010,18(5):939-944.
[27]徐志峰,王旭輝,丁亞欣,等.生物菌肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2010(5):269-270.
XU Zhi-feng,WANG Xu-hui,DING Ya-xin,et al.The application of the bio-bacterial manure in agricultural production[J].Modern Agricultural Sciences and Technology,2010(5):269-270.
[28]曹國軍,李三元,胡永平,等.微生物肥料對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的影響[J].農(nóng)技服務(wù),2011,28(8):1138-1139.
CAO Guo-jun,LI San-yuan,HU Yong-ping,et al.Microbial fertilizer on rice yield and its composition factors of influence[J].Agricultural Technology Service,2011,28(8):1138-1139.
[29]應(yīng)嬌妍,袁紅莉,李寶珍.一株莖點(diǎn)霉菌的抗鎘機(jī)制[J].中國環(huán)境科學(xué),2003,23(6):575-578.
YING Jiao-yan,YUAN Hong-li,LI Bao-zhen.The cadmium resistance mechanisms of Phoma strain[J].China Environmental Science,2003,23(6):575-578.
[30]秦禮寶,錢衛(wèi)紅,楊蛟虎,等.翠京元微生物肥對水稻生長和產(chǎn)量的影響效應(yīng)分析[J].北方水稻,2014,44(6):61-63.
QIN Li-bao,QIAN Wei-hong,YANG Jiao-hu,et al.Cuijingyuan microbial fertilizer on rice growth and yield effect analysis[J].North Rice,2014,44(6):61-63.
Effects of mineral silicon fertilizer and microbial agent on uptake and accumulation of cadmium by rice
ZHANG Miao,YE Chang-cheng,YU Li,PENG Ou,ZHANG Yan,XU Meng,CHEN Zhe,TIE Bai-qing*
(College of Resources and Environment,Hunan Agricultural University,Changsha 410128,China)
In pot and field experiments,the effects of base mineral silicon fertilizer and microbial agent alone and in combination on the concentrations of Cd in different parts and the yield of late rice were investigated during maturation period in Hunan region.Results showed that the microbial agent was more effective in reducing Cd accumulation in rice than mineral silicon fertilizer was.The Cd content in roots,leaves,sheaths and chaffs was 46.19%,52.46%,38.39%and 52.46%lower in microbial agent treatment than in CK,respectively.The mineral silicon fertilizer was more useful for reducing Cd content in the leaves,with 54.39%Cd reduction compared with CK in the pot experiment.In the field experiment,the mineral silicon fertilizer was the most effective in inhibiting Cd accumulation in roots,leaf sheaths and blades of rice among the three treatments,with a 73.91%,71.28%,and 76.77%reduction in Cd content as compared with CK,respectively,while in microbial agent treatment the Cd content in chaff and brown rice reduced by 65.52%and 69.57%,respectively,compared with CK. In slightly contaminated soil,three treatments significantly reduced Cd content in brown rice,which was 0.09 mg·kg-1,0.07 mg·kg-1,and 0.12 mg·kg-1in silicon fertilizer,microbial agent and their combination,respectively,meeting the national food health standards(Cd<0.2 mg·kg-1).The yields of the rice were significantly increased by three treatments,with greatest yield increase found in combined silicon fertilizer and microbial agent treatment,in which there were 31.1%and 28.06%yield increases in the pot and field experiments,respectively,as compared with the CK.
Cd pollution;rice;silicon fertilizers;microbial agents;combined application
X171.5
A
1672-2043(2016)04-0627-07
10.11654/jaes.2016.04.003
2015-11-15
張淼(1990—),女,碩士研究生,研究方向?yàn)榄h(huán)境污染治理與修復(fù)。E-mail:402310980@qq.com
鐵柏清E-mail:tiebq@qq.com