【摘 要】
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小麦是我国北方主要的栽培作物之一,也是我国北方居民的主粮。然而近年来我国北方小麦籽粒镉(Cd)含量超标报道较多,北方碱性Cd污染土壤的安全利用对保障我国粮食安全意义重大,而目前我们对小麦Cd吸收的机理所知甚少。铁(Fe)作为植物的必需营养元素,是否会影响小麦对Cd的吸收、转运和积累仍未可知。为探究Cd是否通过Fe吸收的途径进入小麦体内,我们观察了不同形态Fe对小麦Cd吸收的影响,以百农207和郑麦
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小麦是我国北方主要的栽培作物之一,也是我国北方居民的主粮。然而近年来我国北方小麦籽粒镉(Cd)含量超标报道较多,北方碱性Cd污染土壤的安全利用对保障我国粮食安全意义重大,而目前我们对小麦Cd吸收的机理所知甚少。铁(Fe)作为植物的必需营养元素,是否会影响小麦对Cd的吸收、转运和积累仍未可知。为探究Cd是否通过Fe吸收的途径进入小麦体内,我们观察了不同形态Fe对小麦Cd吸收的影响,以百农207和郑麦379两个小麦品种为试验材料,设置不同浓度的EDTA-Fe和Fe SO4的水培试验,同时以百农207为试验材料,设置了不同时期施Fe的盆栽试验。研究Cd胁迫下不同形态Fe对小麦幼苗生长发育和Cd吸收转运差异,以及不同时期施Fe对土壤Cd形态和小麦Cd吸收转运的影响。结果表明:(1)Fe的添加显著影响了小麦的生长发育和对Cd的吸收转运。与不加Fe处理相比,施加EDTA-Fe和Fe SO4,中低剂量(100μM和200μM)处理显著增加了小麦的根长、株高和生物量,高剂量(500μM)处理下,降低了小麦的根长、株高和生物量。中低浓度EDTA-Fe处理增加小麦的根系生长,增大光合参数。200μM EDTA-Fe处理时,两个小麦品种的总根长、根体积、净光合速率和气孔导度达到最大。随着Fe SO4浓度的增加,小麦的根体积、根表面积和根直径逐渐增大;净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO2浓度逐渐降低。两种形态Fe处理均降低了小麦的Cd含量,随着处理浓度的增加,小麦根系和地上部的Fe含量逐渐上升,Cd含量逐渐降低,与对照相比,Fe SO4使根系Cd分别降低25.8%~84.6%和29.0%~86.7%;地上部Cd分别降低27.1%~88.3%和25.3%~86.8%;EDTA-Fe处理使根系Cd分别降低22.5%~54.6%和18.9%~57.9%;地上部Cd分别降低4.3%~50.4%和12.8%~59.6%。(2)水培试验中Fe SO4会在根系形成附着物,对小麦Cd吸收的影响大于EDTA-Fe。Fe竞争性会显著影响小麦对Cd的吸收,随Fe浓度增加,小麦Cd吸收积累显著下降。在盆栽试验中不同时期施加Fe,均能显著降低土壤有效Cd,促进Cd在土壤中由可溶态向难溶态的转化,降低小麦根系对Cd的吸收。在拔节期追施Fe,会减少Cd从植株向籽粒的分配,降低小麦籽粒Cd含量。(3)土壤中添加Fe显著改变了土壤有效Cd和Cd的赋存形态,降低了小麦对Cd的吸收积累。与不加Fe处理相比,苗期和拔节期施Fe均增加了土壤有效Fe含量,降低了土壤有效Cd含量。随着Fe浓度的增加,土壤中生物有效态Cd含量逐渐降低,植物难以吸收利用的Fe/Mn氧化态Cd和残渣态Cd逐渐升高。施加Fe SO4对小麦生长无显著影响。苗期基施EDTA-Fe,会抑制小麦的生长,降低小麦的生物量和籽粒产量;拔节期追施EDTA-Fe对小麦生长无不利影响。不同时期施加EDTA-Fe和Fe SO4,随着Fe浓度的增加,小麦根系、颖壳和籽粒的Cd含量和积累量显著下降,同等剂量下EDTA-Fe处理小麦Cd含量最低。拔节期施加EDTA-Fe和Fe SO4,显著降低了穗轴-颖壳,颖壳-籽粒的Cd迁移系数。结论:Fe可促进小麦幼苗生长,增加小麦光合作用,增强抗氧化应激能力,显著缓解Cd对小麦的毒害,在200μM处理时效果最佳。在拔节期施加EDTA-Fe可在不影响产量的前提下显著降低小麦籽粒Cd积累,是一种有效的高Fe低Cd小麦生产方法。
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