镉轻度污染稻田生育期水分管理对水稻生长和土壤镉活性的影响

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生育期水分管理是一种成本较低、操作简单、无二次污染且农民接受度高的稻田降镉(Cd)措施。为研究不同生育期水分管理降镉措施的实际效果以及揭示水分管理对水稻镉吸收的影响机理,本研究采用盆栽试验,分别设置水稻全生育期湿润灌溉(CK),全生育期淹水(T1),和拔节期(T2)、孕穗期(T3)、抽穗扬花期(T4)、灌浆乳熟期(T5)以及蜡熟期(T6)开始淹水7个处理,主要结果如下:1、不同生育期水分管理对水稻不同器官镉积累有影响。与CK相比,T1处理降低稻米含镉量达76.9%。就不同生育期而言,成熟期淹水减少水稻茎叶镉积累,灌浆乳熟期淹水降低根系镉吸收,抽穗扬花期淹水可以阻止水稻从地下部分向地上部分转移镉,分蘖期淹水降低水稻植株镉积累。本试验中水稻元素积累中Mg与Cd呈竞争关系,Mn、Cu、Zn与Cd呈协同关系,这与土壤中不同元素的活性密切相关。2、不同生育期水分管理对水稻生长有显著影响。长期湿润灌溉(CK)处理的产量显著高于其他淹水处理,淹水时间越长水稻产量越低,但蜡熟期开始淹水(T6)的产量显著低于灌浆乳熟期开始淹水(T5)。3、在水稻不同生育期进行淹水可以降低土壤镉活性,土壤水溶性Cd最高可下降78.2%。一方面,污染土壤淹水后根际土壤氧化还原电位Eh迅速下降,根际土壤溶液的p H明显提高。根际土壤溶液中的还原性离子Fe2+和Mn2+含量显著提高,溶解性有机碳(Dissolved organic carbon,DOC)含量升高,水溶性Cd明显下降。另一方面,由于不淹水处理(CK)的水稻对不稳定形态镉(水溶态镉)的吸收,促进土壤中弱酸提取态镉向水溶态镉的转化,导致土壤中弱酸提取态减少。另外,本试验中土壤弱酸提取态Cu、Zn与Cd呈协同作用,Ca与Cd呈拮抗作用,从一定程度上影响土壤中镉的活性。综合考虑水稻产量和稻米镉含量,以及稻田管理实际,镉轻度污染稻田从抽穗扬花期开始淹水至收获前一周淹水(即T4处理)有助于实现水稻降镉稳产的双赢。
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