土施和喷施锌肥对不同基因型油菜吸收镉的影响.docx

1、土施和喷施锌肥对不同基因型油菜吸收镉的影响摘要：随着近年来我国蔬菜消费量的不断增长，土壤的污染状况也随之吸引消费者越来越多的关注。我国土壤污染调查状况结果表明，我国土壤Cd污染情况虽然并不十分严重，但情况也并不乐观。本课题主要是通过盆栽实验来研究不同的施肥量及施肥方式对不同基因型油菜吸收土壤Cd的影响；通过对地上部鲜重、Cd含量、Zn含量及土壤有效态Zn、Cd含量、pH值的分析统计，得到一些结论：低积累品种具有较强的稳定性，地上部Cd含量显著低于普通品种；在土施的基础上喷施高水平的Zn肥是比较有效的降低地上部Cd含量的方式；两种不同的施肥方式反而会抑制地上部Zn含量；条件相同时，喷施处理下的Z

2、n肥利用率远超出于土施处理；普通品种较低积累品种来说，易受到不同施Zn肥量的影响，土施效果优于喷施，对土壤pH产生一定的影响。关键词：镉，喷施，土施，油菜，锌肥表2.2施肥方式及浓度施肥方式浓度土施Zn肥(mg/kg)O(S1)l(X)(S2)-喷施Zn肥(pg/mL)0(FI)40(F2)200(F3)400(F4)640(F5)2.3实验过程污染土的制备：选中山西省太原市尖草坪区南固碾的某块正常菜地，采用随机取样法，对菜地进行取样取样深度为地下020cm°将取回的土样进行风干过筛处理，待风干后，称量0.31gCd(NO3)2溶解入100mL的水中，再经多次稀释至10L水中。与称量

3、过的土样混合均匀，经过一星期的自然风干，捣碎备用。油菜收获后依次用自来水和去离子水洗净，称量鲜重，在70°C下烘干至恒重，称量干重，用研钵研磨至完全粉碎，备用；采集盆栽土样，具体方法为：将盆中土壤平铺在干净塑料纸薄膜上，按照四分法均匀取样，取样量为5()g左右。风干后研磨，过0.15mm筛，备用。植物样Cd、Zn含量分析采用HNO3-HCIO4法(体积比3:1)消解。土壤Cd、Zn全量分析采用HNO3-HF-HCIO4法消解；有效态Cd、Zn分析采用0.025mol/LH2SO4浸提，土液比为1:5,25笆振荡1.5h后离心过滤。上述待测液中的重金属含量均采用原子吸收光谱仪测定。土壤

4、pH测定：(1) 仪器校准。开启电源预热30分钟，使用0.05mol-L-1邻.苯二甲酸氢钾(pH=4.008)和0.025mol-L-1磷酸二氢钾(pH=6.865)两种不同的标准缓冲液校准pH计。(2) 测定。称取5g土样于50mL烧杯中加入去离子水15mL,振荡混匀后静置30min,用校准后的pH计测定上清液的pH值，记录数据。3数据处理与分析3.1施用Zn肥对油菜生物量的影响如图3.1所示，对于普通品种来说，喷施Zn肥处理，对地上部鲜重的增长起到了关键作用，增幅范围为10.1%20.6%(P0.05)；土施Zn肥处理，虽然也对地上部鲜重的增长有着一定的影响，但增幅效果不明显，增幅仅有1

5、.8%3.9%。对低积累品种来说，喷施处理的效果反而不如土施效果明显，喷施处理的增幅为7.1%16.4%；±施处理的增幅为16.0%27.7%。对比图表可知，不同Zn肥处理对油菜地上部生物量的影响不仅与Zn肥施用方法和剂量有关，而且与供试品种有关；在仅有喷施条件下,中高浓度的喷施Zn肥处理增产效果显著，在结合土施的条件下，中低浓度的喷施Zn肥处理才是油菜增产的最佳方式。且从各方面来看，低积累品种的增产效果普遍高于普通品种。图3.1不同施Zn肥处理对两种油菜地上部鲜重的影响图3.1不同施Zn肥处理对两种油菜地上部鲜重的影响地上部辞重/g注：图中数据为3次重复的平均值3.2施用Zn肥对油

6、菜Cd和Zn积累量的影响由图3.2(a)可知，对于普通品种来说，两种施Zn肥处理都能显著地降低地上部Cd含量；在一定程度上，喷施Zn肥的量与地上部Cd含量呈正相关(PvO.05),喷施Zn肥处理的降幅为4.6%36.0%不等，且仅在中高浓度下有效；土施Zn肥处理的降幅从数据上看可以达到36.0%50.9%,但是从这方面来看，喷施效果远远高于土施。对于低积累品种来说，喷施Zn肥处理对于降低地上部Cd含量的效果并不明显，最高降幅才20.0%；而土施处理的降幅均在40%左右。由此可知，两个油菜品种的地上部Cd含量对施用Zn肥的应答规律不同。低积累品种具有较强的稳定性，地上部Cd含量显著低于普通品种；

7、综合来看，在土施的基础上喷施高水平的Zn肥是比较有效的降低地上部Cd含量的方式。不同Zn肥处理下油菜地上部Zn含量见图3.2(b)。对普通品种来说，喷施Zn肥处理对于提升地上部Zn含量有着非常明显的效果，最大增幅为4.3倍，而土施Zn肥处理下，Zn含量的仅有18.1%,甚至在不同Zn肥处理下，Zn含量反而下降，最低下降22.8%。对于低积累品种，喷施Zn肥处理的最大增幅为4.7倍，土施Zn肥的最大增幅仅有36.3%。从这些数据可以看出，两个品种的地上部Zn含量与喷施Zn含量呈正相关(P<0.05),两种不同的施肥方式反而会抑制地上部Zn含量，条件相同时，喷施处理下的Zn肥利用率远超出于土

8、施处理。图3.2(a)不同施Zn肥处理下两种油菜地上部Cd含量图3.2(a)不同施Zn肥处理下两种油菜地上部Cd含量优品华骏图3.2(b)不同施Zn肥处理下两种油菜地上部Zn含量60-i3.3施用Zn肥对土壤有效态Cd和Zn含量的影响如图3.3(a)所示，对于两种不同品种的油菜，喷施处理下，土壤中有效态Zn含量基本保持不变。这说明喷施的Zn肥主要被植物地上部吸收，对土壤基木没有影响。如图3.3(b)所示，对于两种不同品种的油菜，喷施中等水平的Zn肥，土壤中有效Cd含量有所下降但并不明显(PV0.05),这说明喷施中等水平的Zn肥能间接的影响土壤有效Cd含量，但具体原因可能需要进一步来研究其机理

9、；土施Zn肥处理，对与土壤有效Cd含量基本没有影响(PvO.05),Zn,Cd之间在土壤中不存在竞争机制，相互之间没有影响。图3.3(a)不同施Zn处理下对土壤有效态Zn含量的影响图3.3(b)不同施Zn处理下对土壤有效态Cd含量的影响如图3.4所示，不同施Zn肥处理，对低积累品种种植下的土壤pH没有显著的差异；细较之下，普通品种的土壤pH的变化情况较明显，董如茵I国的研究成果中曾指出：土壤pH与土壤中有效态Cd含量呈正相关(P<0.05)o从这一方面来看，普通品种较低积累品种来说，易受到不同施Zn肥量的影响，土施效果优于喷施，对土壤pH产生一定的影响。且土壤pH对普通品种吸收土壤Cd的

10、影响更大。图3.4不同施Zn肥处理下土壤pH的变化3.4小结(1) 对于普通品种来说，两种施Zn肥处理都能显著地降低地上部Cd含量；但是,喷施效果远远高于土施。对于低积累品种来说，喷施Zn肥处理对于降低地上部Cd含量的效果并不明显，最高降幅才20.0%；而土施处理的降幅均在40%左右。由此可知，两个油菜品种的地上部Cd含量对施用Zn肥的应答规律不同。低积累品种具有较强的稳定性，地上部Cd含量显著低于普通品种；在土施的基础上喷施高水平的Zn肥是比较有效的降低地上部Cd含量的方式。(2) 对普通品种来说，喷施Zn肥处理提升地上部Zn含量的最大增幅为4.3倍，而土施Zn肥处理下，Zn含量的仅有18.

11、1%,甚至在不同Zn肥处理下，Zn含量反而下降，最低下降22.8%。对于低积累品种，喷施Zn肥处理的最大增幅为4.7倍，土施Zn肥的最大增幅仅有36.3%。从这些数据可以看出，两个品种的地上部Zn含量与喷施Zn含量呈正相关(P<0.05),两种不同的施肥方式反而会抑制地上部Zn含量；条件相同时，喷施处理下的Zn肥利用率远超出于土施处理。(3) 对于不同品种的油菜，喷施的Zn肥主要被植物地上部吸收，对土壤有效态Zn含量基本没有影响；喷施中等水平的Zn肥，土壤中有效Cd含量有所下降但并不明显(PvO.05),这说明喷施中等水平的Zn肥能间接的影响土壤有效Cd含量。不同施Zn肥处理，普通品种较

12、低积累品种来说，易受到不同施Zn肥量的影响，土施效果优于喷施，对土壤pH产生一定的影响。且土壤pH对普通品种吸收土壤Cd的影响更大。参考文献1 郑媛.贵州黄壤中镉的生物有效性调控及其机理研究D.贵州大学,2007.2 王林，徐应明，梁学峰等.生物炭和鸡粪对镉低积累油菜吸收镉的影响J.中国环境科学,2014(11):133-140.3 环境保护部和国土资源部全国土壤污染状况调查4 Rawlins.B.G,McGralh.S.P.,Scheib.A.J.,etal.TheAdvancedSoilGeochemicalAtlasofEnglandandWales;BritishGeologicalS

13、urvey:Keyworth,U.K.,2012;htm：www.bgs.ac.uk/gbase/advsoilatlasEW.hlmlHolmgren,G.G.S.,Meyer,M.W.,Chaney,R.L.,etaLCadmium,lead,zinc,copper,andnickelinagriculturalsoilsoftheUnitedStatesofAmerica.J.Environ.Qual,1993,22(2),335-348.5 程吐大.土壤-水稻体系中的重金属污染及其控制J.中国农业科技导报，2005(4):53-56.6 董如茵.喷施锌肥对镉低积累油菜吸收累积铜的影响及

14、生理生化机理D.中国农业科学院,2015.7 2012年全国环境统计公报htm：www.meD8 国家统计局和环境保护部，中国环境统计年鉴-2012G.中国统计出版社,2012.9 黄静宜.天津市东丽区大毕庄土壤重金属污染评价及在矿物中的稳定性分析D.中国地质大学(北京)，2008黎晓红.镉离子胁迫对小麦不同生育期活性氧代谢的影响D.四川大学,2008.10 Luo,L.,Ma,Y.B.,Zhang,S.Z.,etal.AninventoryoftraceelementinputstoagriculturalsoilsinChina.J.Environ.Manage.2009,90(8),25

15、24-2530.11 HartJJ,WelchRM,NorvellWA,etal.Zinceffectsoncadmiumaccumulationandpartitioninginnear-isogeniclinesofdurumwheatthatdifferingraincadmiumconcentrationJ.NewPhytologist,2005,167:391-401.12 刘文菊，张西科，张福锁.根分泌物对根际难溶性镉的活化作用及对水稻吸收、运输镉的影响.生态学报,2000,20(3):448-451.致谢Effectsofsoilapplicationandzincsprayin

16、goncadmiumuptakebydifferentgenotypesofrapeAbstract:AlongwiththegrowingvegetableconsumptioninChinainrecentyears,thepollutionofthesoilconditionalsoattractconsumersmoreandmoreattention.SoilpollutionsurveyinChinatheresultsshowedthatthesoilCdpollutionsituationinourcountryalthoughisnotveryserious,butthesi

17、tuationisnotoptimistic.ThistopicismainlythroughthepotexperimenttostudydifferentwaysoffertilizerandfertilizerontheinfluenceofdifferentgenotypesofrapetoabsorbsoilCd;Throughtotheabovegroundfreshweight,Cdcontent,effectivestatezinc,zinccontentandsoilCdcontent,pHvalueanalysis,getsomeconclusions:lowaccumul

18、ationofvarietieswithstrongstability,abovegroundCdcontentwassignificantlylowerthanordinaryvarictics;InsoilonthebasisofsprayinghighlevelsofzincfertilizerismoreeffectivewaytoreducethecontentofabovegroundCd;Twokindsofdifferentfertilizationmethodcansuppressthegroundinsteadofzinccontent;Undertheconditions

19、atthesametime,thesprayingprocessofzincfertilizerutilizationratefarbeyondappliedinsoiltreatment;Averagevarietiesloweraccumulationofvarieties,aresusceptibletodifferentappliedzincfertilizerconsumption,theinfluenceofsoileffectisbetterthanthatofspraying,producecertaineffectonsoilpH.Keyword:cadmium,sprayi

20、ng,soil-dressing,oilseedrape,applyingzincfertilizer摘要I英文摘要II1前言11.1概述11.1.1我国蔬菜消费情况11.2国内研究进展21.2.1我国的土壤镉污染状况21.2.2我国土壤Cd污染的主要来源31. 2.3我国土壤Cd污染变化趋势41.3国外研究进展41.3.1镉低积累作物品种的概念41.3.2影响镉地积累作物吸收重金属的因素52实验部分61实验材料62.2试验方法62.3实验过程63数据处理与分析71施用Zn肥对油菜生物量的影响73.2施用Zn肥对油菜Cd和Zn积累量的影响73.3施用Zn肥对土壤有效态Cd和Zn含量的影响93.

21、4小结11参考文献13致谢141.1概述1.1.1我国蔬菜消费情况我国农业部与国家统计局2016年公布的我国蔬菜行业产量及消费量显示，蔬菜质量的要求日益受到广大群众的关注，对蔬菜的需求量日益增长；预计，2016年我国蔬菜表观消费量将比2015年上涨两个百分点。2010年-2016年我国蔬菜消费量情况如图1.1：图1.12010年.2016年我国蔬菜消费量1.1.2土壤Cd污染的危害重金属污染物的存在形式是多变的，而且，随着重金属污染物的存在形式不同，对人或植物体的危害也不尽相同，甚至可能在某些情况下还会促进植物体的生长。(1) 对植物体的危害Cd在自然界中的存在形式是多样的：有存在于空气中的交

22、换态Cd：有存在于土壤中具有吸附性；有易与金属氧化物反应生成结合态的存在；也有纯净的，不反应的以原子形式存在的等等。在植物体中，Cd的化学形态与其迁移能力(植物体内)大小相关联，其中，以乙醇可提取态和水溶态Cd的迁徙活性最强，醋酸和盐酸提取态最弱。Cd作为植物生长的非必需元素,Cd作为植物生长的非必需元素，当Cd进入植物体内并积聚到一定程度时，植物就会出现毒害症状，通常表现为生长迟缓、植株矮小、退绿、产量下降、质量下降等。（2）对人体的危害Cd不是人体所必需的元素。Cd进入人体的方式主要有以下两种：一是通过食用一些含Cd食物等经由消化道进入人体；二是指经由人体的内外两种呼吸作用（内呼吸指人类用

23、肺呼吸获得氧气的方式；外呼吸是指人类的皮肤进行呼吸的方式）进入人体。其中，对人体产生危害的Cd主要来源于饮食摄入，吸收率为百分之五左右。尽管土壤Cd污染对人体没有构成直接性的接触危害，但污染土壤中的Cd却经由食物链进入人体，并对人体产生严重的危害。Cd被人体吸收后主要分布在肝脏与肾脏中，与低分子蛋白结合成金属蛋白。Cd中毒的主要特征是肾脏功能的损害和肺部的损伤，Cd对人体的危害性比较大，当人体内摄入量达到一定值时，会导致“痛痛病”，严重时还会导致死亡。此外，Cd还会对人体的肾脏等器官造成损伤，以及对男性生殖系统造成无法治愈的伤害。1.2国内研究进展王林通过向污染菜地施加生物炭和鸡粪（碱性材料）

24、，改良土质环境以提高植物的增产率并降低土壤有效Cd含量，试验结果证明，高剂量的生物炭和鸡粪可显著提升油菜地上部鲜重，增产率最高可达到1.74倍；同时也可显著降低地上部Cd含量,最大降低72%,显著的降低土壤Cd的有效性。1.2.1我国的土壤镉污染状况环境保护部和国土资源部全国土壤污染状况调查同结果显示，2015年南方土壤污染程度严重高于北方，尤其是西南、中南地区土壤重金属污染程度严重超标；镉、汞、砰、铅四种无机污染物含量由东北到西南、由西北到东南呈逐渐升高的趋向。其中，镉的点位超标率达到七个百分点。根据我国环境部发布的土壤无机污染物的环境质量第II级标准中指出：pH<7.5的土壤中总镉的

25、II级标准限值为0.3mg/kg,pH>7.5的土壤中总镉的II级标准限值为0.6mg/kgo我国总镉的土壤质量II级标准限值比较低，土壤镉位点超标率却显得更加突出。例如，英国的土壤调查结果叫显示，英格兰、威尔士等地pH<7.5的土壤中铜含量污染点位超过0.3mg/kg,pH>7.5的土壤镉含量污染位点超过0.6mg/kg的占约五分之一。英国土壤镉的含量的背景值为0.62mg/kg,这个意味着英国大部分土壤中的镉含量超过0.3mg/kg。而美国的耕种用地的土壤镉含量的第三、四分位数也达到了0.34mg/kg同。这表明，我国相较于发达国家土壤镉污染状况相对好一点。1.2.2我国

26、土壤Cd污染的主要来源由于土壤中含有成土母质，使得土壤本身就具有一定的重金属含量，但不会对土壤生态系统产生影响，因此，目前土壤的重金属污染主要是由人为因素引起的。从80年代末我国实行改革开放政策以来，随着工农业的快速发展以及现代化城市的建设，导致大量污染物被排放到环境中，尤其以重金属污染为最。我国重金属Cd污染的主要来源有以下几点：(1) 大气中镉的沉降城市的人口密度、城市土地利用率及机动车密度等都与大气中镉的沉降息息相关。进入大气的镉中，经由自然沉降和雨水淋洗等过程进入到土壤中，但自然风化释放的量仅仅只有人类活动释放的量1/15。仅2012年就有大约6.4X1()5亿立方米的废气被排放到大气

27、中。据国家统计局统计同，2010年中国共消耗33.8亿吨煤炭，按煤炭中的平均含量计算，约有镉360吨、砰9000吨、汞450吨和铅2.5万吨被排放到大气(环境)中。(2) 污水灌溉和污泥施肥污水灌溉主要包括生活污水、商业污水和工业污水等，这些污水一般都是经过一定处理甚至未经处理的污水。据中国环境保护局和中国统计局统计数据显示：2012年，仅中国就向环境中排放了221.6亿吨的工业废水，其中，重金属Cd、Hg、As、Pb、Cr的就达到441吨之多，而我国利用污水灌溉的农田中出现了重金属污染的问题的农田也占了十分之三。污泥施肥是有效增加土壤中有机质和营养元素的方式之一。但随着大量的污泥进入农田，大

28、量的重金属(这里的镉来自于生活和商业中排放的污水沉降)也随之在农田中大量积累。且污泥使用越多，污染就越严重，更严重的是没有使用有效的办法来降低镉的含量，这就导致Cd含量越来越高【哟。(3) 农业措施一方面，在农业生产过程中，镉污染主要渠道有：（1）喷洒含有Cd等重金属的农药；不合理施用化肥。正常情况下，N肥和K肥中含有较多的Cd,P肥次之，过磷酸盐中含量最多。P肥的平均含Cd量是7mg/kg,据估计，平均每年给全球带入约6.6X105公斤Cdo另一方面，随着进入二十一世纪，农业生产逐步进入自动化和机械化，大棚生产占主流生产方式，老的农耕方式己经不适合现在的社会节奏，而生产农用塑料薄膜所使用的热

29、稳定剂中含有Cd,因此，大量使用塑料大棚和地膜都可能会造成大量的土壤Cd污染山。（4）金属矿业开采金属矿业的开采一般会选在靠近河流的地方，方便引水利用，同时也方便了他们将废水、废气等污染物乱排乱放进入到河流中，对田间土壤造成Cd污染，充其根本,是监察力度不够，以及对正在开采的金属矿山、冶炼的废渣和矿渣等管理不当。矿山酸性废水Cd污染的范围一般在矿山的周围和河流的下游，在河流中不同河段的镉污染一般都受污染源（矿山）控制1.2.3我国土壤Cd污染变化趋势对比上世纪8（）年代末至2014年的全国土壤重金属含量，中国的西部、北部地区土壤Cd的平均含量增长十分惊人.高的达到40%,低的地方至少也上升了10%,东南沿海地区的增幅更是惊人的达到了50%以上（PV0.05）叫镉是中国土壤环境中危害最大的污染物之一。根据Luol等人的研究估计，在不发生特殊事件（严重污染点源污染）的情况下，中国农业土壤耕作层（特指土表面至以下0.2米）中的镉含量将以每年0.004mg/kg的速度增长，约是欧洲增速的12.1倍。由此可知，我国的土壤Cd污染增长趋势令人担忧。1.3国外研究进展Hart',3通过水培实验研究Zn对不同Cd积累能力的硬粒小麦种子吸收镉的影响，发现了在小麦不同