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模拟土壤铜污染对水稻产量形成的影响

作　者: 沈春晓
导　师: 王余龙；杨连新；王云霞
学　校: 扬州大学
专　业: 作物栽培学与耕作学
关键词: 水稻土壤铜含量生长发育籽粒产量物质生产与分配 N素吸收利用 Cu元素吸收与分配
分类号: S511
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

土壤铜(Cu)含量是我国农田土壤环境质量评价的指标之一。随着现代工业的迅速发展和含Cu农药的大量使用,Cu污染土壤的面积逐年扩大,污染土壤中Cu的含量也越来越多,其对水稻生长发育的毒害也越来越受到人们的关注。本研究在土培池群体条件下,以常规籼稻矮仔占和两系杂交稻两优培九为供试材料,于2006年设对照(CK,Cu含量为30 mg kg-1)、200 mg kg-1和400 mg kg-1三个铜处理水平,2007~2009年研究土壤中不同形态铜的变化情况,并试图阐明不同水稻品种生育期、生长发育、籽粒产量及其构成因素、物质生产与分配、N素吸收分配与利用以及Cu元素的吸收与分配等对土壤铜含量的响应规律,以期为土壤Cu污染地区的水稻栽培提供理论参考依据。主要研究结果如下:1、表层土壤中可交换态铜含量随着时间的推移呈减小趋势:2006、2007、2008和2009年200 mg kg-1处理土壤的可交换态铜含量分别为1.9、1.5、1.3和0.8 mg kg-1,400 mg kg-1分别为3.7、2.2、1.9和1.6 mg kg-1;不同Cu处理土壤中碳酸盐结合态铜含量呈周期性变化,水稻收获后含量显著高于当季移栽前(移栽前:6月份,移栽后:10月份。下同);铁锰氧化物结合态Cu含量随时间推移呈上升趋势至2009年移栽前达最大值,到2009年水稻收获后极显著减小;有机物结合态Cu含量随时间推移呈下降趋势至2009年移栽前达最小值,到2009年水稻收获后极显著增大。2、同对照相比,200和400 mg kg-1土壤铜处理分别使供试品种的抽穗期平均推迟0.7和2.3天,成熟期平均推迟1.3和4.5天。Cu×品种的互作对水稻抽穗期和成熟期均无显著影响,而Cu×年度的互作对水稻抽穗期和成熟期影响均达极显著水平,影响程度2006年>2007年>2008年>2009年。3、土壤铜处理对水稻株高、主茎叶片数和茎蘖数的影响随着生育期的推移总体上呈先增大后减小的趋势(最大差异期:200 mg kg-1:移栽后14,21,21天,分别为CK的91%,98%,80%;400 mg kg-1:21,21,21天,分别为CK的85%,96%,58%),对功能叶SPAD值的影响随生育期的推移总体呈减小的趋势(最大差异期:200和400 mg kg-1:移栽后14和14天,分别为CK的90%和83%);铜处理浓度越高影响越大,且年度间影响有差异:2007年>2008年>2009年。4、200和400 mg kg-1铜处理使供试品种3年平均籽粒产量分别减少了5%和13%,后者达极显著水平。Cu×品种的互作对水稻籽粒产量无显著影响,而Cu×年度的互作对水稻籽粒产量影响达极显著水平:200 mg kg-1铜处理使2007和2008年水稻产量分别减少15%和6%,使2009年水稻产量平均增加10%;400 mg kg-1铜处理使2007和2008年水稻产量平均分别减少20%和17%,使2009年水稻产量平均增加1%。400 mg kg-1铜处理使单位面积穗数和每穗颖花数均减少7%,而对千粒重和结实率影响较小,均未达显著水平。Cu×品种的互作对产量构成因素均无显著互作效应,而Cu×年度的互作对产量构成因素(除单位面积穗数)的影响均达极显著水平。5、200 mg kg-1铜处理对水稻物质生产与分配无显著影响;400 mg kg-1铜处理使所有供试品种成熟期全株干重平均减少15%(P<0.01),使叶片干重占全株比例减少6%(P<0.05),而使稻穗干重占全株比例增加了3%(P<0.05),对根系和茎鞘占全株干重比例无影响。Cu×品种对物质生产与分配(除叶片干重占全株比例)无显著互作效应,Cu×年度的互作对水稻除全株干重达极显著水平(全株干重影响程度:2007年>2008年>2009年),对物质分配无显著互作效应。6、200 mg kg-1铜处理对水稻氮素浓度、吸收、分配和效率均无显著影响;400 mg kg-1铜处理使所有供试品种全株吸氮量和叶片N素分配比例分别减少18%和13%,使稻穗氮素分配比例和N素收获指数均增加4%,均达显著或极显著水平,对其它氮素浓度、分配和效率均无显著影响。Cu×品种的互作对水稻上述参数均无显著互作效应,而Cu×年度的互作对水稻上述参数(除叶片和稻穗分配比例、收获指数)的影响均达极显著水平。7、200 mg kg-1铜处理使水稻铜元素浓度、吸收和根系、茎鞘分配比例平均分别增加228%、206%、81%和41%,400 mg kg-1铜处理使对应参数平均分别增加424%、343%、106%和60%;200 mg kg-1使叶片和稻穗铜分配比例平均分别减少、48%和43%,400 mg kg-1铜处理使对应参数平均分别减少62%和60%;均达极显著水平。Cu×品种的互作对水稻上述参数(除茎鞘和稻穗分配比例)均达极显著水平,且Cu×年度互作对水稻上述参数(除叶片分配比例)均达极显著水平。

全文目录

摘要  3-6
ABSTRACT  6-12
前言  12-16
  1 土壤中Cu 的形态及其生物有效性  12-13
  2 Cu 处理对水稻生长发育的影响  13
  3 Cu 处理对水稻产量及其构成因子的影响  13-14
  4 Cu 处理对水稻物质生产与分配的影响  14
  5 Cu 处理对水稻N 素吸收与利用的影响  14
  6 Cu 处理对水稻体内Cu 元素吸收与分配的影响  14-16
1. 材料与方法  16-20
  1.1 试验设计和材料培育  16-17
  1.2 测定内容与方法  17-19
    1.2.1 土壤中Cu 元素分级测定  17-18
    1.2.2 生育动态调查  18
    1.2.3 干物重测定  18
    1.2.4 籽粒产量及产量构成测定  18
    1.2.5 N 元素测定  18-19
    1.2.6 Cu 元素测定  19
  1.3 数据处理与统计分析  19-20
2. 结果与分析  20-53
  2.1 土壤不同形态Cu 含量  20-22
  2.2 生长发育  22-28
    2.2.1 生育期  22-24
    2.2.2 株高  24-25
    2.2.3 主茎叶片数  25-26
    2.2.4 茎蘖数  26-27
    2.2.5 功能叶叶色  27-28
  2.3 水稻籽粒产量及其构成因素  28-33
    2.3.1 籽粒产量  28-29
    2.3.2 单位面积穗数  29-30
    2.3.3 每穗颖花数  30-31
    2.3.4 千粒重  31-32
    2.3.5 结实率  32-33
  2.4 水稻物质生产与分配  33-39
    2.4.1 全株干重  33-34
    2.4.2 各器官干重  34-35
    2.4.3 各器官干重占全株比例  35-37
    2.4.4 根冠比  37-38
    2.4.5 经济系数  38-39
  2.5 水稻N 素吸收与利用  39-47
    2.5.1 全株含N 率  39-40
    2.5.2 各器官含N 率  40-42
    2.5.3 全株N 素积累量  42-43
    2.5.4 各器官N 素吸收比例  43-44
    2.5.5 N 素利用效率  44-47
  2.6 水稻Cu 元素的吸收与分配  47-53
    2.6.1 全株Cu 含量  47-48
    2.6.2 各器官Cu 含量  48-50
    2.6.3 全株Cu 元素积累量  50-51
    2.6.4 植株各器官Cu 元素吸收比例  51-53
3. 小结与讨论  53-58
  3.1 土壤Cu 含量对水稻籽粒产量及其构成因素的影响  53-54
  3.2 土壤Cu 含量对水稻生长发育的影响  54
  3.3 土壤Cu 含量对水稻物质生产与分配的影响  54-55
  3.4 土壤Cu 含量对水稻N 素吸收与利用的影响  55-56
  3.5 土壤Cu 含量对水稻Cu 元素的吸收与分配的影响  56
  3.6 土壤中Cu 的形态及其生物有效性  56-58
参考文献  58-64
致谢  64

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