叶面施硅对水稻籽实重金属积累的抑制效应

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1、王世华等：叶面施硅对水稻籽实重金属积累的抑制效应879叶面施硅对水稻籽实重金属积累的抑制效应王世华1，2，3，罗群胜4，刘传平2，李芳柏2*，沈振国11.南京农业大学生命科学院，江苏南京210095；2.广东省生态环境与土壤研究所，广东广州510650；3.河南科技大学农学院，河南洛阳471003；4.广东省乐昌市农业技术推广中心，广东乐昌512200摘要：采用盆栽方法，以硅酸钠和正硅酸乙酯为硅源分别配制纳米硅制剂，以水稻（OryzasativaL.）品种“优优128”为供试植物，在Cd（5mg·kg-1、10mg·kg-1、50mg·kg-1三个水平）、Pb（200mg·kg-1）、Cu（

2、250mg·kg-1）、Zn（300mg·kg-1）复合污染土壤进行种植，在水稻生长期内（苗期、分蘖期、抽穗期）进行叶面喷施纳米硅，研究纳米硅对水稻籽实生长状况及吸收重金属元素的影响，并对两种不同硅源的纳米硅的使用效果进行了比较。结果表明，随Cd污染质量分数增加，水稻百粒质量及单株穗质量均显著降低（P<0.01）；Cd、Pb、Zn在籽实中质量分数均增高，而Cu在籽实中质量分数降低。金属元素在籽实中的吸收系数顺序为Cd>Zn>Cu>Pb，表明Cd极易向籽实中迁移。随土壤Cd质量分数增加，水稻籽实中各金属元素的积累量都有所降低。重金属复合污染条件下，叶面施用两种硅制剂均可以缓解水稻的毒害效应，且

3、和施无机硅相比，施有机硅对水稻重金属毒害的缓解效果更显著。表现为叶面施用硅后，水稻百粒质量及单株穗质量均显著提高（P<0.05）；且籽实中Cd、Pb、Cu、Zn的吸收量在喷施硅制剂后均显著降低（P<0.05）；籽实中重金属元素的吸收系数和积累量均表现出降低的趋势。尤其是随着Cd处理质量分数的增高，施硅对重金属在籽实中积累的抑制效应越显著。这表明叶面施硅在重金属污染的水稻田污染防治中具有应用价值。文章所用的纳米硅制剂，制备简单，对于大面积推广硅肥极为有利。关键词：水稻；叶面喷施；纳米硅；重金属；复合污染中图分类号：X56文献标识码：A文章编号：1672-2175（2007）03-0875-04

4、王世华等：叶面施硅对水稻籽实重金属积累的抑制效应879随着工农业的快速发展，环境污染问题日益严重，重金属污染是主要的环境污染之一。土壤一旦受到重金属污染不仅会危害植物的生长和发育，而且会影响农产品的品质，并通过食物链危及人类健康[1]。因而土壤重金属污染的有效控制便成为环境保护工作中十分棘手，亟待解决的问题，也成为研究的热点。目前，对重金属污染土壤修复方法包括客土法、淋溶法和固化法等，这些方法成本昂贵，需要特殊的仪器和经过培训的专业人员，还不能从根本上解决问题。而最新发展的植物修复技术虽然经济环保，但其周期漫长并不适合我国的国情[2-4]。目前，我国农业污染土壤面积很大，但由于我国人多耕地少

5、，不可能对现有的耕地大面地不生产粮食而利用植物修复技术长期进行治理。因此很多污染的土地依然进行着粮食生产，从而带来粮食安全问题。以往的研究证明，向土壤中施加生石灰、有机肥、硅肥等改良剂可以提高植物对重金属毒害的耐受力、提高农作物的产量和品质[5-9]。目前，利用硅肥提高农作物对铝、锰和镉等重金属毒害抗性的研究较多，但大多数研究是向污染土壤中施加高炉渣等含硅材料，以降低土壤中重金属活性减少植物对重金属的吸收[8-10]。这种施肥方式需要大量的人力，而且对硅的利用率很低。近年来，利用环境材料与生物纳米材料提高作物抗逆性的研究正在形成独特的研究领域，并尝试在农业环境保护上的直接应用[11,12]。

6、我们的研究目的是通过叶面喷施纳米硅制剂来提高水稻（OryzasativaL.）对重金属的抗性、减少甚至阻断重金属向食物链转移，寻找一种方便、可行、有效的方法提高植物抗重金属毒害能力，减小其对重金属的累积。1材料与方法1.1试验材料供试土壤选自广东省生态环境与土壤研究所红壤站0~20cm的表层土，经自然风干后，过4mm筛。其理化性质见表1。1.2复合污染模拟及试验设计在风干土壤中加入Cu、Zn、Pb、Cd4种重金属（具体用量见表2），反复混匀后装桶，每桶装土10kg，共36桶。重金属分别以CuSO4、ZnSO4、CdCl2、Pb(NO3)2的形式加入，平衡一个月后移苗。试验设计：采用水稻全生育

7、期的试验方法，在水稻苗期（移苗后一周）、分蘖期（移苗后35d左右）以及抽穗开花期（移苗后70d王世华等：叶面施硅对水稻籽实重金属积累的抑制效应879左右）对水稻叶面喷施两种硅制剂进行处理，以不施硅（喷施相同量的清水）为对照。共9个处理，每处理4个重复。表1供试土壤基本性质Table1Thephysicalandchemicalpropertiesofthesoilsusedinthestudy土壤质地pH值w