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水磷耦合对不同磷效率水稻根—土界面砷形态及其生物有效性的影响

作　者: 张秀
导　师: 郭再华
学　校: 华中农业大学
专　业: 植物营养学
关键词: 水稻磷效率砷水分管理磷用量农艺性状砷分配砷形态
分类号: S511
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

为探索缓解水稻砷污染的农艺措施,以耐低磷水稻99011和低磷敏感水稻99012为材料,通过根箱土培试验研究水分管理、磷用量及其交互作用对不同砷浓度酸性土壤上水稻生长发育及产量、水稻根表铁膜及其磷和砷含量、水稻体内磷和砷分配以及不同根区磷和砷形态(含价态)的影响。主要研究结果如下：1.干湿交替和增加磷用量都能明显促进水稻生长(包括分蘖期株高、分蘖数、总穗数、有效穗、干物质)和产量形成,缓解砷胁迫对水稻生长和产量的不利影响。2个水稻品种在3个砷水平下的生物学性状和产量均为干湿交替处理且磷用量为180mg/kg时表现最好。效应分析表明,水分效应在土壤砷浓度较高以及磷用量较少的条件下表现更明显；磷效应在淹水环境以及磷敏感水稻上表现更明显；水磷耦合(交互)表现出明显的正效应,且在土壤砷浓度较高以及磷敏感水稻上表现更明显。不加砷和土壤砷浓度为50mg/kg时,2个水稻品种的生物学性状和产量均为磷效应大于水分效应；砷浓度为100mg/kg时,水稻株高、总穗数和干物质累积量为磷效应大于水分效应,而分蘖数、有效穗和产量则为水分效应大于磷效应。加外源砷以后,相同处理的农艺性状为耐低磷水稻的比磷敏感水稻好。2.干湿交替显著降低砷的生物有效性,减少根表铁膜、根系、秸秆、颖壳以及精米中的砷含量。土壤浓度为50mg/kg时,增加磷用量显著降低耐低磷水稻99011植株体个部位的砷含量,而增加磷敏感水稻99012精米中的砷含量；土壤浓度为100mg/kg时,增加磷用量显著降低2个水稻品种植株体各部位的砷含量。效应分析表明,水分效应在砷浓度较高的情况下表现更明显,磷效应在淹水环境以及耐低磷水稻上表现更明显,水磷耦合(交互)表现出明显的正效应,且在土壤砷浓度较高以及耐低磷水稻上表现更明显。3.酸性土壤中砷的赋存形态从高到低依次为：Fe-As、O-As、残渣态砷(Res-As)、 Ca-As、Al-As和NH4Cl-As。水稻根际的NH4Cl-As、Al-As和Ca-As含量高于近根际、中根际和远根际,而Fe-As、O-As和Res-As含量低于其他区域。减少水分降低酸性土壤中的NH4Cl-As和Fe-As的含量,增加Al-As的含量。增加磷用量降低残渣态砷(Res-As)的含量,增加Al-As的含量。水分管理和磷用量对砷形态的交互作用受水分效应主导。土壤溶液中As(Ⅲ)的含量高于As(V)的含量,干湿交替明显降低土壤溶液的As(Ⅲ)的含量,增加磷用量明显增加土壤溶液的As(Ⅲ)的含量,显著降低高砷环境下的土壤溶液的As(Ⅴ)的含量。水分管理表现为正效应、磷用量表现为负效应,二者对砷价态的交互作用表现为正效应。研究表明,可以根据砷污染程度采取干湿交替水分管理、调节磷用量以及选择吸收磷能力强的耐低磷水稻品种等措施降低酸性土壤砷的有效性、缓解砷污染对水稻生长和产量的不利影响、提高食品安全性。

全文目录

目录  4-6
摘要  6-8
Abstract  8-10
1 绪论  10-19
  1.1 题背景  10-11
  1.2 文献综述  11-17
    1.2.1 砷的土壤环境容量  11-12
    1.2.2 磷与砷的相互关系  12-13
    1.2.3 水分管理对土壤中砷生物有效性的影响  13-14
    1.2.4 水稻对砷的吸收和代谢机制  14-15
    1.2.5 水稻品种特性对砷的生物有效性的影响  15-16
    1.2.6 土壤中砷的存在形态及分析  16-17
  1.3 研究内容和目标  17-18
  1.4 技术路线  18-19
2 材料与方法  19-22
  2.1 供试材料  19
    2.1.1 供试水稻品种  19
    2.1.2 供试土壤  19
  2.2 试验设计  19-20
  2.3 样品处理及测验  20-22
    2.3.1 植物样品采集和分析测定  20-21
    2.3.2 土壤样品采集和分析测定  21-22
    2.3.3 水稻花粉采集及电镜扫描  22
  2.4 数据处理  22
3 结果与分析  22-43
  3.1 砷胁迫下水磷耦合对不同磷效率水稻生长及产量的影响  22-28
    3.1.1 水稻分蘖期株高  22-23
    3.1.2 水稻分蘖数  23-24
    3.1.3 水稻总穗数和有效穗  24-25
    3.1.4 水稻生物量  25-26
    3.1.5 水稻实粒重  26-27
    3.1.6 水稻经济系数  27-28
  3.2 砷胁迫下水磷耦合对不同磷效率水稻根表铁膜的影响  28-30
    3.2.1 根表铁膜数量  28-29
    3.2.2 铁膜中磷、砷含量  29-30
  3.3 砷胁迫下水磷耦合对不同磷效率水稻体内磷、砷分配的影响  30-35
    3.3.1 不同磷效率水稻根系、秸秆、颖壳、精米中磷含量  30-32
    3.3.2 不同磷效率水稻根系、秸秆、颖壳、精米中砷含量  32-34
    3.3.3 不同磷效率水稻不同部位砷含量的相关性分析  34-35
  3.4 砷胁迫下水磷耦合对不同磷效率水稻根际-非根际磷、砷形态分布的影响  35-43
    3.4.1 不同根区土壤磷形态分级(分布)特征  35-37
    3.4.2 不同根区土壤砷形态分级(分布)特征  37-41
    3.4.3 土壤溶液中As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的分布特征  41-43
4 讨论  43-49
  4.1 砷胁迫下水磷耦合对不同磷效率水稻生长发育的影响  43-45
  4.2 水磷耦合对不同磷效率水稻根-土界面砷生物有效性的影响  45-48
  4.3 砷胁迫下水磷耦合对不同磷效率水稻根际-非根际磷、砷形态分布的影响  48-49
5 主要研究结果与研究展望  49-51
  5.1 主要结果  49-50
  5.2 研究展望  50-51
参考文献  51-59
研究生期间撰写和发表的论文  59-60
附录  60-61
致谢  61

水磷耦合对不同磷效率水稻根—土界面砷形态及其生物有效性的影响

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