硅和秸稈施用對(duì)水稻響應(yīng)旱改水和砷脅迫的影響

【摘要】：水稻是我國(guó)最主要的糧食作物,水稻的收成直接影響農(nóng)戶的經(jīng)濟(jì)收入。江漢平原旱改水稻田經(jīng)常出現(xiàn)水稻穗部畸形病癥狀,表現(xiàn)為水稻穎花退化,內(nèi)外穎張開(kāi)、扭曲、似老鷹嘴、空殼成為畸形穎殼。該病也稱旱青立病或直穗病。本研究針對(duì)旱改水及砷污染等土壤不利因素容易誘發(fā)水稻穗部畸形、不利于水稻生長(zhǎng)的現(xiàn)狀,研究旱改水和砷處理?xiàng)l件下硅和秸稈對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育狀況和產(chǎn)量的影響以及礦質(zhì)元素吸收和抗氧化系統(tǒng)的變化,同時(shí)通過(guò)室內(nèi)土壤培養(yǎng),研究秸稈和紫云英對(duì)淹水條件下旱地和水稻土壤理化性質(zhì)和微量元素形態(tài)轉(zhuǎn)化的影響,探討硅和秸稈對(duì)不良土壤上水稻生長(zhǎng)的改良作用及其機(jī)理,為控制水稻穗部畸形病發(fā)生,提高農(nóng)戶收成提供新的思路。本研究主要結(jié)果如下： 1.旱改水土壤上種植水稻,幼苗期水稻葉片發(fā)黃、矮小,而施加秸稈后,可以顯著改善這種狀況。旱地土上添加秸稈促進(jìn)了水稻幼苗的生長(zhǎng),其幼苗生物量比對(duì)照高2.7倍,葉綠素值比對(duì)照高9.6%。添加秸稈后水稻幼苗地上部、地下部Fe含量分別比對(duì)照增加了48.0%和363.0%,Cu含量分別比對(duì)照減少了100.0%和93.7%,Zn含量分別減少了58.7%和60.2%。 2.旱改水土壤使得水稻的生育期延長(zhǎng)、產(chǎn)量下降、空癟率提高。施加秸稈后,水稻約能提前一周抽穗,產(chǎn)量顯著提高,較對(duì)照增加了32.8%,有效穗增加了30.4%,每穗實(shí)粒重增加了12.3%,空殼率降低了17.0%。秸稈施加使得抽穗期水稻莖、葉中Mn含量分別比對(duì)照高45.1%和21.5%,Cu含量分別減少了55.8%和23.1%,Zn含量分別減少了19.1%和3.4%。秸稈提高了成熟期水稻莖、葉和谷殼中砷的含量,但抑制了砷向糙米中的轉(zhuǎn)移。施加秸稈水稻成熟期莖、葉和谷殼中As含量較對(duì)照分別增加了17.3%、37.0%和6.1%,糙米中As含量減少了16.5%。 3.施加秸稈有利于加速土壤的還原狀態(tài),改良旱改水土壤上對(duì)于水稻生長(zhǎng)的障礙因子,其中,在淹水的第14天,旱改水施加水稻秸稈后其氧化還原電位值為-138.7,而未施加的僅為-48.4。秸稈有利于增加土壤有機(jī)質(zhì)和提高土壤肥力,施加秸稈的處理有機(jī)質(zhì)比未施加處理高7.3%。秸稈的施加改變了土壤養(yǎng)分結(jié)構(gòu),使土壤中的有效Fe、Mn含量分別增加了25.3和4.7倍,而有效Cu、Zn含量則分別減少了50.5%,32.8%。施加秸稈提高了旱地土壤中殘?jiān)鼞B(tài)Fe向鐵錳結(jié)合態(tài)和有機(jī)結(jié)合態(tài)的轉(zhuǎn)化。 4.硅肥有利于旱改水土壤上水稻的生長(zhǎng),使水稻葉片中POD和CAT酶活性顯著升高,MDA含量則略有降低,提高水稻的抗氧化脅迫的能力。抽穗期施用硅肥后縮短水稻生育期,使水稻約提前十天左右抽穗,增加水稻的千粒重和有效穗,千粒重和有效穗分別比對(duì)照高8.7%和30.2%。無(wú)砷污染的土壤條件下,硅肥的施用促進(jìn)了水稻對(duì)砷的吸收,但抑制了砷向糙米中的轉(zhuǎn)移。施硅處理水稻成熟期莖、葉和谷殼中As含量分別較對(duì)照增加了56.3%、34.7%和59.9%,而糙米中As含量則減少了7.7%。 5.在砷脅迫土壤下,苗期施加硅能在一定程度上緩解50mg/kg?s處理對(duì)水稻的毒害作用,顯著提高水稻的株高和干重,顯著降低水稻中的MDA含量,降低了砷脅迫下膜脂過(guò)氧化的程度。50mg/kg As處理?xiàng)l件下,50mg/kg硅處理使水稻的幼苗的株高和干重提高了28.0%和61.5%, MDA含量降低37.0%。 6.低砷處理(25mg/kg As)條件下,施加硅提高了水稻的穗長(zhǎng)、產(chǎn)量、千粒重、有效穗以及每穗實(shí)粒重,降低水稻的空殼率,抑制了砷向糙米中的轉(zhuǎn)移。25mg/kg As處理?xiàng)l件下,施加25mg/kg和50mg/kg硅處理使水稻穗長(zhǎng)、產(chǎn)量、千粒重、有效穗和每穗實(shí)粒重分別增加了14.5%、309.5%、9.2%、64.7%、357.0%(25mg/kg Si)和11.7%、178.6%、3.11%、52.9%和179.4%(50mg/kgSi)；同時(shí)施加25mg/kg硅和50mg/kg硅處理使水稻糙米中砷的含量分別降低了15.4%和18.7%。高濃度砷處理?xiàng)l件下(50mg/kgAs),硅對(duì)水稻產(chǎn)量無(wú)顯著影響(p0.05)。 【關(guān)鍵詞】：青立病 旱改水 砷污染 秸稈 硅 水稻
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：S511;Q945.78
【目錄】：

• 摘要7-9
• Abstract9-12
• 縮略詞和植物拉丁名表12-13
• 第一章 前言13-26
• 1. 研究背景13-18
• 1.1. 水稻穗部畸形病的發(fā)生、癥狀及可能的原因13-15
• 1.2. 早改水土壤的物理化學(xué)性質(zhì)變化15-17
• 1.3. 砷對(duì)水稻生長(zhǎng)的毒害作用17-18
• 2. 秸稈對(duì)土壤的改良作用18-19
• 3. 硅對(duì)水稻生長(zhǎng)的影響機(jī)理19-22
• 3.1. 硅對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育的影響20
• 3.2. 硅對(duì)水稻養(yǎng)分吸收及抗逆性的影響20-21
• 3.3. 硅緩解水稻重金屬毒害作用21-22
• 4. 選題依據(jù)與研究目的22-23
• 5. 研究?jī)?nèi)容23-25
• 5.1. 硅和秸稈對(duì)旱改水土壤水稻生長(zhǎng)發(fā)育的影響23-24
• 5.2. 水稻秸稈和紫云英處理對(duì)淹水狀態(tài)下旱地和水稻土壤微量元素轉(zhuǎn)化的影響24
• 5.3. 硅緩解水稻砷脅迫效果研究24-25
• 6. 技術(shù)路線25-26
• 第二章 硅和秸稈對(duì)早改水土壤水稻生長(zhǎng)發(fā)育的影響26-47
• 1. 材料與方法26-29
• 1.1. 供試材料26
• 1.2. 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及樣品處理26-27
• 1.3. 測(cè)定方法27-29
• 1.4. 數(shù)據(jù)處理29
• 2. 結(jié)果與分析29-43
• 2.1. 硅和秸稈對(duì)旱改水土壤水稻苗期生長(zhǎng)發(fā)育的影響29-36
• 2.2. 硅和秸稈對(duì)旱改水農(nóng)田水稻全生育期生長(zhǎng)及礦質(zhì)元素的影響36-43
• 3. 討論43-46
• 3.1. 施加秸稈和硅對(duì)旱改水農(nóng)田水稻幼苗生長(zhǎng)的影響43-44
• 3.2. 施加秸稈和硅對(duì)旱改水農(nóng)田水稻生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響44-46
• 4. 小結(jié)46-47
• 第三章 水稻秸稈和紫云英處理對(duì)淹水狀態(tài)下旱地和水稻土微量元素轉(zhuǎn)化的影響47-57
• 1. 材料與方法47-49
• 1.1. 供試材料47
• 1.2. 試驗(yàn)設(shè)計(jì)47-48
• 1.3. 測(cè)定方法48-49
• 2. 結(jié)果與分析49-55
• 2.1. 水稻秸稈和紫云英處理對(duì)淹水狀態(tài)下旱地和水稻土壤Eh和pH的影響49-50
• 2.2. 水稻秸稈和紫云英處理對(duì)淹水狀態(tài)下旱地和水稻土有效Fe、Mn、Cu和Zn動(dòng)態(tài)變化的影響50-52
• 2.3. 水稻秸稈和紫云英處理對(duì)淹水狀態(tài)下早地和水稻土中Fe、Mn、Cu和Zn形態(tài)變化的影響52-54
• 2.4. 水稻秸稈和紫云英處理對(duì)早地和水稻土壤中有機(jī)質(zhì)的影響54-55
• 3. 討論55-56
• 3.1. 施加秸稈和紫云英對(duì)淹水條件下旱地土和水稻土Eh和pH的影響55
• 3.2. 施加秸稈和紫云英對(duì)淹水條件下早地土和水稻土Fe、Mn、Cu和Zn動(dòng)態(tài)變化的影響55-56
• 4. 小結(jié)56-57
• 第四章 硅緩解水稻砷脅迫效果研究57-76
• 1. 材料與方法57-58
• 1.1. 供試材料57
• 1.2. 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及樣品處理57-58
• 1.3. 測(cè)定方法58
• 1.4. 數(shù)據(jù)處理58
• 2. 結(jié)果與分析58-73
• 2.1. 硅對(duì)砷脅迫下水稻幼苗生長(zhǎng)發(fā)育的影響58-66
• 2.2. 硅對(duì)砷脅迫下水稻全生育期生長(zhǎng)發(fā)育的影響66-73
• 3. 討論73-75
• 3.1. 施加硅對(duì)砷脅迫下水稻苗期生長(zhǎng)的影響73-74
• 3.2. 施加硅對(duì)砷脅迫下水稻全生育期生長(zhǎng)的影響74-75
• 4. 小結(jié)75-76
• 第五章 結(jié)論與展望76-78
• 1. 主要研究結(jié)論76
• 2. 研究展望76-78
• 參考文獻(xiàn)78-86
• 致謝86

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砷污染土壤的穩(wěn)定化修復(fù)研究    張立萍

電廠燃煤過(guò)程中砷的遷移轉(zhuǎn)化及控制技術(shù)    閆蓓

氫氧化鐵和雙金屬氧化物的合成及其對(duì)溶液中砷的吸附    季珊珊

蜈蚣草人工濕地處理含砷廢水的研究    孫桂琴

將蜈蚣草植物螯合肽合成酶基因（PvPCS1）轉(zhuǎn)入擬南芥中的研究    王奮飛

河套平原臨河區(qū)高砷地下水分布及水化學(xué)特征    李朝欣

水合氧化鈰吸附水中三價(jià)砷和五價(jià)砷的研究    甄青