土壤根际铁形态转化和低分子量有机酸对水稻镉吸收的影响

【摘要】镉(Cd)是一种毒性较强的重金属,容易通过水稻根部吸收和转运至籽粒中积累,危害人类健康。近年来,有关水稻根表铁膜对水稻Cd吸附、吸收及转运的影响有很多研究,但结论不一；另一方面,在Cd胁迫下,水稻根部分泌的低分子量有机酸如何影响Cd的吸附、吸收及转运的研究也鲜有报道。本文采用土壤—蛭石联合培养方法,研究在不同土壤氧化还原状况下,Fe.Cd在土壤(非根际)—蛭石(根际)系统内的迁移和形态、水稻根表铁膜和根系分泌的低分子量有机酸对水稻吸收转运Fe、Cd的影响。1.不同土壤氧化还原条件下铁镉形态转化对水稻镉吸附吸收的影响采用土壤—蛭石联合培养,以填充蛭石的网袋模拟根际,置于红壤、水稻土、盐土中后淹水栽培水稻13d。试验结果表明,水稻栽培期间,红壤、水稻土、盐土pH变化范围分别为6.05～6.78、6.47～7.33、6.42～7.44；有机质处理下,除红壤根际pH明显升高外,其余土壤根际和非根际pH均有所下降。各土壤对照根际Eh保持在233～385mV；有机质处理使根际Eh下降,同时也导致除盐土外的非根际Eh上升。土壤还原溶解Fe与蛭石吸附Fe的90%以上均来自铁锰氧化物结合态铁(Oxide-Fe)组分,与溶液Eh、pe+pH均有显著相关性,表明两表面同为Fe的氧化还原反应,但方向相反。水稻根表Fe膜的形成与根际氧化还原状况有关,在对照根际(高Eh)环境下,根表Fe含量随pH升高而降低,在有机质处理根际(低Eh)环境下则随pH升高而升高；在红壤中,根表Fe膜阻碍Fe的吸收,在水稻土和盐土中,根表Fe膜促进Fe吸收。根表Cd含量与根内Cd、地上部Cd有显著正相关；在红壤中,根表Fe膜阻碍了水稻Cd的吸附和吸收；水稻土和盐土中,根表Fe膜促进了水稻Cd的吸附和吸收。2.水稻根系分泌的低分子量有机酸对水稻吸附、吸收镉的影响采用土壤—蛭石联合培养方法,淹水培养水稻10d。在水稻淹水栽培期间,水稻土和盐土pH与淹水植稻前相比均有所升高,变化范围分别为6.57～7.06和6.45-7.23。两种土壤与处理下,有机酸的分泌并没有酸化根际pH,反而使其在栽培期间上升了0.10～0.29个单位,相比之下,水稻土的根际pH升高较为明显。各土壤根际对照的Eh维持在324～394mV；根际有机质处理的Eh较对照相比均有升高,而有机质处理加剧了非根际的还原状况,使其Eh较对照相比有所降低。非根际Cd的活性受Fe沉积的控制,沉积在土壤表面的Carb-Fe、Oxide-Fe和Org-Fe被还原溶解进入根际,使非根际土壤中高活性的Exc-Cd向低活性Oxide-Cd形态转化。根表面与蛭石表面是不同的界面,前者是具有生物学过程的界面,后者则以化学过程为主。两种土壤上根表吸附的Cd越多,根内吸收的Cd也就越多,同时向地上部转运并积累的Cd越多。不同土壤根际环境中,水稻分泌的不同种类与数量的有机酸对根表Fe膜的影响存在差异,水稻土根际下,乙酸能极显著地促进根表Fe的吸附；盐土中柠檬酸的分泌能极显著地增加根表Fe的数量,而草酸与有机酸总量能抑制根表吸附Fe。水稻各部分Cd含量与有机酸种类之间均存在特异性关系,并且在两种土壤中表现不一致。水稻土根际,乙酸能促进Cd的积累；而盐土中,酒石酸促进水稻积累Cd,苹果酸和柠檬酸的分泌阻碍Cd的积累。
【作者】陈雪；
【导师】葛滢；
【作者基本信息】南京农业大学，环境科学，2013，硕士
【关键词】水稻；镉；铁；低分子量有机酸；形态；吸附；吸收；

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