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镉(Cd)是一种毒性元素,由于人类的相关生产活动使过量Cd进入土壤,造成土壤Cd污染。农作物根系通过对土壤中Cd的吸收,很容易将Cd累积在可食用部位中,从而通过食物链对人体健康造成危害。水稻是一类容易富集Cd的作物,即使当土壤中Cd含量很低时,水稻根系也容易将大量的Cd富集在稻米中。盐基离子属于土壤的基本理化性质之一,是土壤施肥和改良的重要参考。目前治理修复Cd污染土壤的技术,一定程度影响了土壤盐基离子含量。研究假设改变土壤盐基离子含量,可以改变土壤-水稻系统中土壤Cd的迁移性以及Cd在水稻体内转运和累积。通过水稻盆栽试验,按照供试土壤中4种盐基离子的摩尔比例(K:Ca:Na:Mg=2.8:10.9:1.0:1.3),使用分析纯KCl、CaCl2、NaCl和MgC12制备出盐基离子混合液,按照0,0.2,0.8 cmol·kg-1(分别标记为CK、T1、T2)水平施用到模拟制备的轻度(约0.5 mg·kg-1)和中度(约1.5mg·kg-1)Cd污染土壤中,分析盐基离子对土壤CaCl2提取态Cd含量(简称CaC12-Cd含量),TCLP提取态Cd含量(简称TCLP-Cd含量)和2种水稻(湘晚籼12号,简称XWX12;威优46号,简称WY46)吸收累积Cd以及2种水稻产量的影响,探讨调控土壤盐基离子含量,阻抗土壤-水稻系统Cd迁移和水稻Cd吸收的作用效果与作用机制,为稻田Cd污染治理和水稻安全生产提供新的理论基础和技术思路。主要研究结果如下:(1)在2种水稻5个不同生育期,随盐基离子施用量的增大,2种水稻土壤的pH呈现下降的趋势,降低幅度在0.24-0.96个单位内,且盐基离子的施用对中度Cd污染水稻土壤pH影响幅度更大,对水稻XWX12土壤pH的改变更显著。(2)盐基离子施用对土壤CEC有影响,随着2种水稻的生育期的延长,呈现先增加后波动下降的趋势。轻度Cd污染土壤中,水稻XWX12土壤CEC最高值出现在孕穗期(32.4cmol·kg-1),蜡熟期最低(22.0cmol·kg-1),而WY46土壤CEC最高值和最低值分别出现在水稻成熟期(34.5 cmol·kg-1)和蜡熟期(18.1 cmol.kg-1)。中度Cd污染土壤中,XWX12 土壤CEC最高值和最低值则仍然出现孕穗期(38.8cmol.kg-1)和蜡熟期(20.7cmol.kg-1),而水稻WY46土壤CEC值分别在分蘖期出现最高值(42.5 cmol·kg-1),蜡熟期呈现最低值(18.1cmol·kg-1)。2种Cd污染土壤中,盐基离子的施用都更大幅度改变了 WY46土壤CEC。(3)随着盐基离子施加量增加,在2种程度Cd污染土壤中,2种水稻土壤CaCl2-Cd含量变化整体呈现随着水稻生育期的延长而下降的趋势。轻度Cd污染土壤中,盐基离子处理使XWX12水稻分蘖期、灌浆期和蜡熟期土壤CaCl2-Cd含量分别下降了42.9-61.4%、10.0-30.8%和 16.7-26.4%;中度Cd污染土壤中,分蘖期、孕穗期、灌浆期和蜡熟期土壤CaC12-Cd含量分别降低了7.2-19.3%、38.0-46.5%,40.2-42.1%和21.4-28.0%;成熟期高浓度盐基离子T2处理会使得CaCl2-Cd含量激增。水稻WY46,轻度Cd污染土壤中,分蘖期、蜡熟期和成熟土壤 CaCl2-Cd含量分别下降了 23.2-29.6%、16.2-35.9%,15.6-38.6%,中度 Cd污染土壤中仅使得蜡熟期和成熟土壤CaC12-Cd含量降低24.8-31.8%,53.3-71.1%。(4)轻度Cd污染土壤中,盐基离子处理能够使熟化期土壤TCLP-Cd含量降低65.6-67.9%,水稻移栽后,盐基离子处理使水稻XWX12和WY46孕穗期、灌浆期土壤 TCLP-Cd 含量分别下降 27.7-31.2%、33.2-34.6%和 13.3-21.9%、35.5-39.9%。中度Cd污染土壤中,盐基离子处理对熟化期土壤TCLP-Cd含量降低效应不显著,对各生育期土壤TCLP-Cd含量反而有增大效应,仅在成熟期使XWX12和WY46水稻土壤TCLP-Cd含量下降3.74-6.54%和10.4-21.9%。施加盐基离子对轻度Cd污染土壤TCLP-Cd含量降低作用要强于中度Cd污染土壤。(5)盐基离子施用对水稻各部位Cd含量的影响因生育期和水稻品种的不同而不同。2种Cd污染土壤中,2种水稻根中Cd含量呈现随盐基离子施用量增大而降低的趋势,各生育期降幅在29.0-91.4%之间;对茎中Cd含量大幅降低,最大降幅为83.3%,且降低效应在轻度Cd污染土壤中更显著。盐基离子施用大幅增加中度Cd污染土壤,2种水稻分蘖期叶片中Cd含量,增幅在5-10倍,到成熟期后则降低了WY46叶片中Cd含量,降低213.5-512.8%;对灌浆期XWX12糙米中Cd含量有增大趋势,而对水稻WY46是降低效应,就成熟期而言,水稻XWX12和WY46在轻度和中度2种Cd污染程度土壤种植,糙米中的Cd含量均是降低的,降低了 53.8-62.3%,41.5-49.2%和 10.2-25.0%,23.2-36.0%。轻度Cd污染土壤中,2种水稻糙米Cd含量在0.015-0.04 mg·kg-1之间,中度Cd污染土壤中,2种水稻糙米Cd含量在0.022-0.038 mg.kg-1之间,均低于国家食品中污染物的限量标准(0.2mg·kg-1)。(6)盐基离子施用对水稻各部位K,Ca,Na和Mg吸收,因生育期不同及水稻各部位的不同而差异较大。茎叶中各元素整体呈现随盐基离子施用量增大而增大,随生育期延长而增大,糙米中则呈现随生育期延长而逐渐降低的趋势。轻度Cd污染土壤中,XWX12水稻叶中Cd含量与Mg含量呈现显著负相关;中度Cd污染程度土壤中,WY46水稻根中Cd含量与Na含量呈现显著负线性相关;其他无显著负线性关系。(7)盐基离子施用对轻度Cd污染土壤种植的水稻XWX12和WY46的生物量有增大效应,就成熟期生物量而言,可分别增大8.51-30.4%和40.5-40.8%,高浓度盐基离子的施用也可增大XWX12糙米干重21.8%;而对中度Cd污染土壤,则是降低效应,可在成熟期分别降低水稻XWX12和WY46的总生物量11.2-27.6%和3.20-9.70%,其中糙米干重分别降低3.95-40.1%和22.3-22.8%。相关分析表明,本试验中,水稻生物量与土壤CEC之间没有相关性,改变土壤CEC对水稻生物量影响小,而土壤Cd的CaC12-Cd含量与水稻生物量显著负相关,土壤Cd的活性越大,对水稻的毒害越强,影响水稻正常生长。