水稻-苋菜间作对土壤砷吸收的影响及水分的调控效应

来源 :华南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:f023144553b
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土壤中的砷容易被植物吸收,过量的砷会危害农作物,并直接或间接地威胁人体健康。利用生物量较大的苋菜在砷污染土壤进行植物修复具有一定的应用潜力,水分调节能显著影响水稻对砷的吸收,当前关于旱地蔬菜与水稻间作吸收调控土壤中砷的研究还较少。本文通过小区种植试验,比较华南地区的10个苋菜品种砷累积能力差异,筛选出对砷富集能力较强的苋菜品种,探讨其与水稻间作对水稻砷吸收累积和根区土壤速效养分的影响;最后通过小区试验探明不同水分条件对水稻-苋菜间作系统中砷吸收的调控效果,以期在生产上采取合理的措施,实现在砷污染土壤上“边生产边修复”的目的。研究工作主要取得以下结果:1.通过小区试验对市面上常见的10个苋菜品种进行砷吸收累积差异对比研究,发现圆叶白苋菜生物量显著高于其他品种,其地上部、地下部生物量分别达26.6与1.3 g(干重,下同),同时其对砷有较强的富集能力,单株砷累积量达119.5μg,与累积量最小的大尖叶青苋菜相比,提高了17.2倍。对比其他品种,圆叶白苋菜转运系数也是最高的,其转运系数达到0.43,说明圆叶白苋菜从土壤中吸收的砷更多的向地上部转移。因此圆叶白苋菜较之其他9个品种,更适宜作为修复植物在砷污染地区种植。2.通过小区试验,研究三种水分管理的水稻栽培模式下水稻生物量、产量以及各部位砷含量的差异,发现与CK(正常淹水处理)相比,T15(土面下水位15 cm落干后复水)和T30(土面下水位30 cm落干后复水)水稻地上部、地下部生物量以及单位面积产量均显著提高,其中T15与T30单位面积产量分别增加66.4%与65.2%。同时T15和T30显著降低了水稻地上部、地下部、谷壳和糙米对砷的吸收(P<0.05),T15各部位砷含量分别下降40.8%、45.5%、71.3%和53.6%,T30各部位砷含量分别下降75.4%、61.4%、51.8%和53.1%。因此,在砷污染地区种植水稻,不饱和的水分条件能够显著降低水稻对的砷吸收。3.通过小区试验,研究在“高畦”(畦高5 cm种植苋菜,保持不淹水)“深沟”(保持淹水种植水稻)系统中,水稻单作(CK)、水稻与圆叶白苋菜间作(TB)、水稻与籽粒苋间作(TM)、水稻与红苋菜间作(TH)下水稻产量、砷含量及砷累积量、根际土壤速效养分与有机质的差异。发现与CK相比,TB显著提高了水稻地上部、地下部、谷壳和糙米砷含量,增幅分别为:88.49%、65.37%、152.66%、45.5%(p<0.05)。同时TB对每平方米土壤砷的提取量达5.44 mg,为CK的1.67倍。TB水稻地上部生物量较CK提高了63.3%。TB水稻根际土壤的铵态氮、速效磷、速效钾以及有机质含量较CK分别增加37.8%、9.8%、16.2%、27.1%。4.通过小区试验研究在淹水、干湿交替、干旱三种水分条件下,水稻-苋菜单间作系统中植株各部位砷含量、水稻根表铁膜数量、水稻根际土p H、有机酸含量以及有效态砷含量的差异。研究发现间作显著降低了水稻单株生物量以及单位面积产量,但对苋菜生物量无影响。在水稻成熟期,与CK相比,干湿交替间作下水稻地上部、地下部、谷壳、糙米砷含量分别下降76.2%、71.9%、46.7%和40.2%,根表铁膜数量增加了3.8倍,水稻根际土中有机酸量降低15.3%,有效态砷降低9.2%,有机质含量降低49.4%。同时干湿交替间作对修复土壤砷效果明显,砷提取当量比达1.19。综上所述,在水稻与苋菜间作系统中,干湿交替的水分条件能够促进水稻根表铁膜的形成,同时降低水稻根际土中有机酸、有机质以及有效态砷的含量,并显著减少砷在水稻各部位的累积,同时系统砷提取当量比达1.19,可以为砷污染农田进行边生产边修复提供参考。
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