【摘要】：為了闡明紅壤水稻土高含鐵背景下重金屬銅脅迫對(duì)水稻生長(zhǎng)影響及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),論文采取了野外采樣調(diào)查和盆栽模擬實(shí)驗(yàn)的方式,選取了受銅礦污染的樂安河流域紅壤水稻土地區(qū)作為野外采樣調(diào)查研究區(qū)域,對(duì)區(qū)域內(nèi)主要污染地區(qū)的土壤和水稻樣品進(jìn)行了采集分析,測(cè)定了土壤的理化性質(zhì)、土壤及水稻體中重金屬Cu、Fe含量,分析了土壤的理化性質(zhì)與重金屬Cu、Fe之間的相關(guān)性,闡明了樂安河流域內(nèi)土壤和水稻重金屬Cu、Fe分布特征及土壤及水稻中重金屬Cu、Fe遷移規(guī)律,并對(duì)研究區(qū)域內(nèi)重金屬Cu污染的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。在此基礎(chǔ)上,通過外源添加重金屬Cu、Fe模擬樂安河流域紅壤水稻土高含鐵背景下重金屬銅脅迫對(duì)水稻生長(zhǎng)影響,測(cè)定了水稻各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)(株高、葉面積、分蘗數(shù)及相對(duì)產(chǎn)量)和生理指標(biāo)(葉綠素含量、超氧歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)及丙二醛(MDA)活性),并對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行綜合指數(shù)分析,揭示了紅壤水稻土高含鐵背景下重金屬銅脅迫對(duì)水稻生長(zhǎng)影響,旨在為水稻安全生產(chǎn)和改善優(yōu)化稻米質(zhì)量,并為重金屬污染防治提供科學(xué)依據(jù)。主要結(jié)論如下:(1)研究區(qū)域內(nèi)各采樣點(diǎn)土壤pH均小于7,呈現(xiàn)出酸性;土壤中重金屬Cu元素平均含量超出江西土壤重金屬Cu背景值7倍,超出國(guó)家農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)(GB15618—2018)5倍;重金屬Fe元素平均含量超出中國(guó)土壤背景值的28倍,超出世界土壤背景值20倍。土壤pH值、EC值與土壤中重金屬Cu、Fe元素含量之間均存在負(fù)相關(guān)關(guān)系,而土壤CEC值、OM值與土壤中重金屬Cu、Fe元素含量之間均存在正相關(guān)關(guān)系。此外,土壤中Cu、Fe兩種元素也呈現(xiàn)出極顯著正相關(guān)。(2)研究區(qū)域內(nèi)各采樣點(diǎn)成熟期水稻各部位中Cu、Fe總體呈現(xiàn)出沿河流方向依次遞減的趨勢(shì);在各點(diǎn)位中水稻各部位吸收累積重金屬Cu、Fe呈現(xiàn)為:根莖葉稻米的規(guī)律。(3)研究區(qū)域內(nèi)各采樣點(diǎn)水稻各部位重金屬Cu、Fe生物富集系數(shù)大小都呈現(xiàn)出根㧐莖㧐葉㧐稻米的規(guī)律,說明水稻根系是重金屬元素主要富集的部位;不同采樣點(diǎn)水稻各部位生物富集系數(shù)(BCF)隨著采樣點(diǎn)土壤重金屬Cu、Fe含量的升高而減小,說明水稻各部位生物富集系數(shù)(BCF)與土壤重金屬Cu、Fe含量呈反比關(guān)系。(4)研究區(qū)域內(nèi)各采樣點(diǎn)稻谷中重金屬Cu單因子污染指數(shù)(PI)均大于1.0,表明研究區(qū)域內(nèi)稻谷中重金屬Cu元素含量均超標(biāo);有75%的采樣點(diǎn)稻谷中重金屬Cu高危商指數(shù)(HQ)超過1.0,表明研究區(qū)域內(nèi)稻谷中存在較為明顯的健康風(fēng)險(xiǎn)。(5)隨著外源Cu、Fe單一及其復(fù)合脅迫下水稻各生長(zhǎng)指標(biāo)總體呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)。在單一外源Fe脅迫時(shí),水稻株高、分蘗數(shù)、葉面積在外源Fe濃度為400mg/kg時(shí)達(dá)到最大值,相對(duì)產(chǎn)量在外源Fe濃度為200mg/kg時(shí)達(dá)到最大值。在單一外源Cu脅迫時(shí),水稻株高、分蘗數(shù)、葉面積在外源Cu濃度為100mg/kg時(shí)達(dá)到最大值。而水稻產(chǎn)量呈現(xiàn)出持續(xù)下降的趨勢(shì),并在外源Cu濃度為300mg/kg時(shí)達(dá)到最小值,相對(duì)產(chǎn)量為68.8%。在外源Cu、Fe復(fù)合脅迫時(shí),水稻株高、分蘗數(shù)、葉面積、水稻產(chǎn)量在Cu濃度為100mg/kg、Fe濃度為200mg/kg時(shí)達(dá)到最大值,此后各生長(zhǎng)指標(biāo)開始出現(xiàn)下降趨勢(shì)。在Cu、Fe脅迫濃度分別為300mg/kg、800mg/kg時(shí)各生長(zhǎng)指標(biāo)達(dá)到最低值,此時(shí)水稻已枯萎。(6)無外源Cu背景下高含鐵紅壤耕作土(外源Fe"f400 mg/kg)有利于水稻的生長(zhǎng)與發(fā)育,無外源Fe背景下低濃度Cu("f100 mg/kg)以及低濃度Cu("f100 mg/kg)、Fe("f200 mg/kg)組合均對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)起到促進(jìn)的作用,誘導(dǎo)水稻葉片SOD、POD與CAT活性。然而,當(dāng)外源Fe濃度超過800 mg/kg或者Cu濃度超過200 mg/kg時(shí),盡管抗氧化酶SOD、POD與CAT活性受到極顯著誘導(dǎo),但水稻的生長(zhǎng)開始明顯受到影響。(7)IBR綜合分析表明,相較與外源Fe脅迫,外源Cu脅迫對(duì)水稻生物標(biāo)志物綜合效應(yīng)影響更大。(8)外源Cu、Fe單一及其復(fù)合脅迫下,當(dāng)Cu濃度為100mg/kg、Fe濃度為200mg/kg最適合水稻的生長(zhǎng)。
【圖文】：

紅壤水稻土重金屬銅對(duì)水稻生長(zhǎng)影響及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)2.1.2 樣品采集2.1.2.1 采樣點(diǎn)設(shè)置本研究于 2017 年 7 月開展，在樂安河流域共設(shè)置 8 個(gè)采樣點(diǎn)，采樣點(diǎn)的布設(shè)原則主要參考已有的樂安河流域重金屬污染研究，從重金屬污染較為嚴(yán)重的樂安河流域戴村段開始，依次樂安河中、下游各河段進(jìn)行采樣，，采樣點(diǎn)均采用 GPS 定位，各樣點(diǎn)分別為：戴村（L1）、m:口村（L2）、韓家村（L3）、葉家村（L4）、楊家村（L5）、蔡家（L6）、毛家（L7）、角子口（L8），樣點(diǎn)位置如圖 2.1 所示。

整株植物樣品，用去離子水洗滌，濾紙吸干，將根、莖、葉、可食部分剪開，然后分開裝入自封袋及網(wǎng)袋中密封，統(tǒng)一編號(hào)后帶回實(shí)驗(yàn)室。帶回實(shí)驗(yàn)室再用去離子水沖洗后在 105℃下殺青半小時(shí)，70℃下烘干，分別稱其干重。然后將其粉碎，并濾過 0.1mm尼龍篩，裝袋密封備用�，F(xiàn)場(chǎng)采樣圖見圖 2.2。表 2.1 采樣點(diǎn)位置Table 2.1 Sample Point Location編號(hào) 典型村落 經(jīng)度 緯度L1 戴村 117°28′50″28°55′36″L2 m:口 117°25′27″ 28°54′34″L3 韓家村 117°21′29″ 28°53′38″L4 葉家 117°16′23″ 28°53′03″L5 楊家村 117°12′52″ 28°58′01″L6 蔡家 117°03′44″ 28°55′18″L7 毛家 116°51′08″ 28°53′23″L8 角子口 116°41′50″ 28°57′32″
【學(xué)位授予單位】：南昌工程學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X503.231;X53;S511

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本文編號(hào)：2703783