硅和秸秆施用对水稻响应旱改水和砷胁迫的影响

【摘要】水稻是我国最主要的粮食作物,水稻的收成直接影响农户的经济收入。江汉平原旱改水稻田经常出现水稻穗部畸形病症状,表现为水稻颖花退化,内外颖张开、扭曲、似老鹰嘴、空壳成为畸形颖壳。该病也称旱青立病或直穗病。本研究针对旱改水及砷污染等土壤不利因素容易诱发水稻穗部畸形、不利于水稻生长的现状,研究旱改水和砷处理条件下硅和秸秆对水稻生长发育状况和产量的影响以及矿质元素吸收和抗氧化系统的变化,同时通过室内土壤培养,研究秸秆和紫云英对淹水条件下旱地和水稻土壤理化性质和微量元素形态转化的影响,探讨硅和秸秆对不良土壤上水稻生长的改良作用及其机理,为控制水稻穗部畸形病发生,提高农户收成提供新的思路。本研究主要结果如下：1.旱改水土壤上种植水稻,幼苗期水稻叶片发黄、矮小,而施加秸秆后,可以显著改善这种状况。旱地土上添加秸秆促进了水稻幼苗的生长,其幼苗生物量比对照高2.7倍,叶绿素值比对照高9.6%。添加秸秆后水稻幼苗地上部、地下部Fe含量分别比对照增加了48.0%和363.0%,Cu含量分别比对照减少了100.0%和93.7%,Zn含量分别减少了58.7%和60.2%。2.旱改水土壤使得水稻的生育期延长、产量下降、空瘪率提高。施加秸秆后,水稻约能提前一周抽穗,产量显著提高,较对照增加了32.8%,有效穗增加了30.4%,每穗实粒重增加了12.3%,空壳率降低了17.0%。秸秆施加使得抽穗期水稻茎、叶中Mn含量分别比对照高45.1%和21.5%,Cu含量分别减少了55.8%和23.1%,Zn含量分别减少了19.1%和3.4%。秸秆提高了成熟期水稻茎、叶和谷壳中砷的含量,但抑制了砷向糙米中的转移。施加秸秆水稻成熟期茎、叶和谷壳中As含量较对照分别增加了17.3%、37.0%和6.1%,糙米中As含量减少了16.5%。3.施加秸秆有利于加速土壤的还原状态,改良旱改水土壤上对于水稻生长的障碍因子,其中,在淹水的第14天,旱改水施加水稻秸秆后其氧化还原电位值为-138.7,而未施加的仅为-48.4。秸秆有利于增加土壤有机质和提高土壤肥力,施加秸秆的处理有机质比未施加处理高7.3%。秸秆的施加改变了土壤养分结构,使土壤中的有效Fe、Mn含量分别增加了25.3和4.7倍,而有效Cu、Zn含量则分别减少了50.5%,32.8%。施加秸秆提高了旱地土壤中残渣态Fe向铁锰结合态和有机结合态的转化。4.硅肥有利于旱改水土壤上水稻的生长,使水稻叶片中POD和CAT酶活性显著升高,MDA含量则略有降低,提高水稻的抗氧化胁迫的能力。抽穗期施用硅肥后缩短水稻生育期,使水稻约提前十天左右抽穗,增加水稻的千粒重和有效穗,千粒重和有效穗分别比对照高8.7%和30.2%。无砷污染的土壤条件下,硅肥的施用促进了水稻对砷的吸收,但抑制了砷向糙米中的转移。施硅处理水稻成熟期茎、叶和谷壳中As含量分别较对照增加了56.3%、34.7%和59.9%,而糙米中As含量则减少了7.7%。5.在砷胁迫土壤下,苗期施加硅能在一定程度上缓解50mg/kg?s处理对水稻的毒害作用,显著提高水稻的株高和干重,显著降低水稻中的MDA含量,降低了砷胁迫下膜脂过氧化的程度。50mg/kgAs处理条件下,50mg/kg硅处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.低砷处理(25mg/kgAs)条件下,施加硅提高了水稻的穗长、产量、千粒重、有效穗以及每穗实粒重,降低水稻的空壳率,抑制了砷向糙米中的转移。25mg/kgAs处理条件下,施加25mg/kg和50mg/kg硅处理使水稻穗长、产量、千粒重、有效穗和每穗实粒重分别增加了14.5%、309.5%、9.2%、64.7%、357.0%(25mg/kgSi)和11.7%、178.6%、3.11%、52.9%和179.4%(50mg/kgSi)；同时施加25mg/kg硅和50mg/kg硅处理使水稻糙米中砷的含量分别降低了15.4%和18.7%。高浓度砷处理条件下(50mg/kgAs),硅对水稻产量无显著影响(p>0.05)。
【作者】李懋；
【导师】熊双莲；
【作者基本信息】华中农业大学，环境科学，2014，硕士
【关键词】青立病；旱改水；砷污染；秸秆；硅；水稻；

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