镉污染条件下叶面喷施水杨酸、镁、谷氨酸对水稻镉等元素积累的影响

作为主要粮食作物的水稻在我国种植面积广泛,我国有超过65%的人口以稻米为主食,然而,随着环境污染尤其是重金属污染的加剧,我国有超过2000万hm2土地受到镉的污染,大米镉超标达到10.3%,镉污染日益严重。本研究使用水杨酸、镁、谷氨酸的不同配比叶面肥对水稻进行叶面喷施处理,分别测定水稻中镉、镁、铁、锰、铜、锌、叶绿素含量及农艺性状(株高、重量、结实率等),研究叶面喷施含镁、水杨酸、谷氨酸的混合叶面肥抑制水稻镉污染的效果。主要研究结果如下：(1)随着镉处理浓度的升高,水稻幼苗无论是根或者茎叶中镉含量均有极显著提高,且茎叶中镉含量明显低于根部镉含量,在喷施叶面肥条件下,水稻各部位镉含量均比对照下降。随着镉处理浓度的提高,水稻幼苗中根部镁含量呈现先升高后降低的趋势,其平均值分别为0.38%、0.40%、0.31%,茎叶中镁含量则显著升高,其平均值分别为0.37%、0.44%、0.50%。在同一镉处理浓度下,喷施叶面肥能均降低水稻中各部位镉含量,且喷施含谷氨酸叶面肥效果优于喷施不含谷氨酸叶面肥。喷施叶面肥后对水稻株高、重量均有积极作用,且总体而言喷施含水杨酸、镁、谷氨酸的叶面肥效果优于喷施含水杨酸、镁的叶面肥优于对照。(2)在喷施叶面肥条件下,成熟期水稻叶、壳、米中镉含量与对照相比均呈下降趋势,同时稻米中镉含量均比对照显著降低并且达到了可食用的标准。在50μmol/L的镉处理浓度下,水稻根部镁的含量呈现下降趋势,而稻米中镁含量呈现上升趋势,这说明喷施叶面肥之后镁向水稻上部的富集能力有所增强。钙、铁、锰、铜、锌等元素的含量随着镉处理浓度的提高有所提升,证实了几种元素相互之间的协同吸收作用。在不同镉处理浓度下,随着镉处理浓度的提高水稻株高、穗数、每穗重、每穗粒数、结实率、千粒重均有所下降；而在相同镉处理浓度下,水稻株高、穗数、每穗重、每穗粒数、结实率、于粒重在喷施叶面肥后,处理③效果优于处理②优于对照,即喷施含有水杨酸、镁、谷氨酸的叶面肥效果优于喷施含水杨酸、镁的叶面肥优于对照,表明喷施叶面肥能够对水稻农艺生长有促进作用,且喷施含水杨酸、镁、谷氨酸的叶面肥效果优于喷施含水杨酸、镁的叶面肥。总体而言,水杨酸能够降低水稻中的镉向地上部位富集；谷氨酸加氯化镁可能诱导镁原卟啉Ⅸ,从而提高植物叶绿素,同时,镁原卟啉Ⅸ作为信号分子也可能有降低水稻中镉向地上部富集的作用。研究显示水杨酸信号与镁原卟啉Ⅸ信号在降低镉向水稻地上部富集方面可能存在协同机制,同时,水稻中铁、锰、铜、锌、钙等元素与镉有协同吸收的趋势。使用水杨酸、镁、谷氨酸三种协同处理得到的效果最好,优于使用水杨酸、镁两种协同处理。