镉污染水稻土中水稻氮素营养的spad诊断①

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1、土壤(Soils),2017,49(5):941–950DOI:10.13758/j.cnki.tr.2017.05.013①镉污染水稻土中水稻氮素营养的SPAD诊断1,21,231*李昌明，周艳丽，龙光强，孙波(1土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所)，南京210008；2中国科学院大学，北京100049；3云南农业大学资源环境学院，昆明650201)摘要：治理和安全利用重金属污染水稻土过程中，氮素营养的快速诊断是制定合理施肥措施的基础。叶绿素测定仪SPAD已广泛应用于非污染耕地土壤中玉米、

2、小麦和棉花等作物的氮素营养诊断，然而针对镉污染条件下的不同类型水稻土，SPAD在诊断水稻氮素营养的适应性方面仍然缺乏系统研究。本研究采集了我国水稻主产区的21种典型水稻土，以德农2000为供试水稻品种，设置无镉污染、轻度镉污染、重度镉污染处理的水稻盆栽试验，研究水稻叶片SPAD值对镉污染水稻土氮素供应诊断和水稻产量预测的能力。结果表明：水稻土类型影响了水稻叶片SPAD值对不同水平镉污染的响应，土壤pH是主控因子，其相对影响的平均值为20%。水稻叶片SPAD值与不同生育期水稻籽粒氮素含量显著正相关，其中拔节期的相关系数

3、最大；同时水稻叶片SPAD值与水稻营养生长期(苗期至拔节期)土壤溶液总氮和铵态氮含量呈显著正相关，且不受镉污染程度和土壤类型的影响。总体上，不同生育期(尤其是拔节期)水稻叶片的SPAD值可以表征镉污染条件下不同类型水稻土氮素养分供应对水稻氮素营养的影响。关键词：叶绿素仪(SPAD)；镉污染；水稻土类型；土壤氮素供应；氮素营养诊断中图分类号：S154；Q958文献标识码：A稻田土壤氮素养分供应影响了水稻的产量和品稻生长产生过氧化胁迫，抑制水稻根系和叶片生长，[1-2]质，以高产为目标的大水大肥管理方式导致稻田降低叶绿素

4、和蛋白质含量，破坏营养元素离子通道和[3-4]氮素负荷增加，引起水环境污染。根据土壤供应运输器，导致光合速率降低，最终影响了水稻株高、[19-20]和作物需求制定精确施氮方案可以有效控制氮肥过分蘖、颖花数和生物量。另一方面，土壤镉污染[5-6]量施用问题，而氮素的营养诊断是制定精确施肥影响了土壤微生物群落组成和土壤酶活性，从而影响[7][22-23]方案的基础。了土壤氮素的转化，并最终影响作物对氮素的吸[24]作物叶片的叶绿素含量是衡量作物氮素营养变收。研究表明，水稻叶片SPAD值不仅能表征水稻[8]化的敏感指标，与

5、叶片的光合作用强度和作物产量植株氮素营养状况和籽粒产量，也可反映稻田土壤的[25-26]密切相关。叶绿素仪(SPAD-502)通过测定作物功能叶氮素供应情况。然而，叶片总叶绿素或氮含量与[27-28][29-30]对红波段(波长约650nm)的透射强度估算叶绿素含叶色之间的定量关系受到作物种属、生育期[9][31-32]量。叶绿素仪作为监测田间作物氮素营养状况的及其生长环境的综合影响。我国水稻土类型多快速简便方法，已广泛应用于指导水稻、玉米、小麦样，目前对镉污染条件下不同水稻土中水稻叶片[10-16]等作物的田间施肥

6、。在美国和巴基斯坦的稻田系SPAD值表征土壤氮素供应和水稻氮素营养的能力及统中，研究发现控制氮肥过量施用的水稻叶片SPAD其影响因素，仍缺乏系统研究。[17]阈值分别为40和37.5。2005—2013年对全国土壤本研究在我国东北、长江流域及东南沿海水稻主污染状况的调查表明，在所有采样点(38393个土样)产区采集21种典型水稻土，通过镉添加盆栽试验，中，中度镉污染比例占12.7%，中度以上到重度镉污研究不同水稻生育期中水稻叶片SPAD值的动态变[18]染的比例占4.6%。一方面，稻田土壤镉污染对水化特征，分析不同镉

7、污染水平下水稻叶片SPAD值与①基金项目：国家绿肥产业技术体系项目(CARS-22-G-14)，国家重点研究计划项目(2016YFD0200300)和中国科学院科技服务网络计划项目(KFJ-SW-STS-142)资助。*通讯作者(bsun@issas.ac.cn)作者简介：李昌明(1987—)，男，甘肃兰州人，博士研究生，主要从事土壤环境生态学方面的研究。E–mail：churmi@163.cnhttp://soils.issas.ac.cn942土壤第49卷水稻籽粒氮素含量和产量的关系，以及与不同水稻土PVC盆(口

8、径35cm，底径12.5cm，高30cm)，每盆中氮素供应的关系，为治理和安全利用镉污染水稻土装土7kg。针对21种水稻土类型和3个镉污染水平提供水稻氮素营养的快速诊断方法。设置双因素完全随机试验，每个处理设置3次重复，共计63盆。镉污染处理包括无镉污染(Cd0)、轻度镉1材料与方法污染(Cd1)和重度镉污染(Cd2)3个水平。其中，土壤1.1