锰、锌肥对土壤镉有效性及小麦镉吸收转运的影响研究

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近年来,我国耕地土壤Cd污染问题日益突出,如何控制小麦Cd积累面临极大挑战。施肥是农业生产中的必要环节,某些功能营养微量元素,如:锰(Mn)和锌(Zn)不仅能够提高作物产量、品质和抗逆性,而且具有调节土壤重金属有效性、拮抗作物根系吸收和转运重金属的作用。因此,施用锰肥和锌肥在抑制作物Cd吸收方面具有较好的应用前景。目前,利用Mn和Zn调控小麦Cd吸收的研究相对较少,相关机理尚不明确。本研究针对小麦Cd吸收阻控技术薄弱的问题,通过盆栽和大田试验,研究施用常规微肥(锰肥、锌肥)和缓释微肥(锰肥、锌肥)对小麦Cd吸收的阻控效果及机理,为调控土壤Cd活性、降低作物Cd吸收的优化施肥技术提供新思路。本研究取得的主要研究成果如下:(1)通过盆栽试验,研究了不同种类锰肥对小麦不同生育期土壤Cd和Mn有效性及体内Cd和Mn转运的影响。结果表明,施用锰肥可显著增加土壤有效态Mn含量,且缓释锰肥在小麦生长后期对土壤Mn的供给显著高于常规锰肥。施用常规锰肥显著增加了小麦拔节期根部Mn含量,而施用缓释锰肥在小麦灌浆期和成熟期显著增加了小麦根部Mn含量。同时,施用锰肥在一定程度上导致土壤p H值下降,在小麦生长后期,施用常规锰肥降低了土壤有效态Cd含量,而施用缓释锰肥则增加了土壤有效态Cd含量。但施用两种锰肥均显著降低了小麦拔节期和孕穗期根部Cd含量和成熟期地上部Cd含量;施用中、高浓度常规锰肥和中浓度缓释锰肥显著降低了小麦籽粒中Cd含量,降幅分别为14%、27%和17%。相关性分析显示,在小麦全生育期,小麦根部Mn含量与地上部Cd含量、小麦根部向地上部Cd转移系数均呈负相关关系。上述结果表明,施用锰肥可通过增加土壤有效态Mn含量,促进小麦根部Mn吸收,从而抑制了小麦根部Cd吸收,减少了小麦根部Cd向地上部的转运。(2)通过盆栽试验,研究了不同种类锌肥对小麦不同生育期土壤Cd和Zn有效性及体内Cd和Zn吸收、转运的影响。结果表明,施用高浓度缓释锌肥可降低土壤p H值,显著提高小麦拔节期、孕穗期和灌浆期土壤有效态Cd含量,同时显著提高小麦生长中后期土壤有效态Zn含量。施用中、高浓度缓释锌肥在小麦孕穗期和灌浆期对土壤有效态Zn的供给均显著高于常规锌肥。基施锌肥促进了小麦各部位对Zn的吸收,缓释锌肥处理中小麦不同时期根部和地上部Zn含量高于相应浓度常规锌肥处理。施用锌肥能有效降低小麦孕穗期、灌浆期和成熟期地上部Cd含量,且施用高浓度常规锌肥和缓释锌肥均显著降低了小麦籽粒Cd含量,降幅分别为19%和29%。施用缓释锌肥处理的小麦成熟期地上部-籽粒Cd转移系数随施Zn浓度的增加而降低,表明施用缓释锌肥可有效降低小麦成熟期Cd从地上部向籽粒的转运。(3)大田试验结果表明,在中轻度Cd污染农田中,施用锰肥和锌肥能促进小麦生长并抑制小麦对Cd的吸收。施用锰肥和锌肥处理均增加了小麦各部位Mn或Zn含量。施用常规和缓释锰肥、锌肥均显著降低了小麦拔节期和孕穗期根部和地上部Cd含量,且施用锌肥处理显著降低了小麦籽粒Cd含量。与对照相比,施用常规锌肥和缓释锌肥处理中小麦籽粒Cd含量分别降低了16%和28%。在本试验条件下,田间施用锌肥降低小麦籽粒Cd累积的效果优于锰肥。
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