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来源:《学报》2021 年 06 期

作者:刘颖1,苏广权1,郭湘1,杨燕花2,3,姚爱军1*,仇荣亮2,3,4,汤叶涛2,3

单位:1. 中山大学地理科学与规划学院;2. 中山大学环境科学与工程学院;3. 中山大学广东省环境污染控制与修复重点实验室;4. 岭南现代农业科学与技术广东省实验室,华南农业大学

摘 要

为探究不同形态硫(SO42-/S2-)对水稻生物量和糙米Cd 积累的影响,采用金属矿区下游Cd、As 重度污染农田耕层土壤,以温室水稻盆栽试验,在施用足量CaCO3 条件下,向供试土壤中分别施加S 0(CK)、400 mg·kg-1(K2S/K2SO4)并持续淹水直至收获。

结果表明:与CK 相比,K2S 和K2SO4 处理显著提高水稻总生物量130.1%~186.7%,且K2S 处理增加糙米产量效果更佳。与CK 相比,施加S 能显著降低糙米Cd 含量,K2S 处理使糙米Cd 含量降低37.5%~50.0%,K2SO4 处理降低31.3%~45.0%。两种施S 处理均使糙米Fe 含量下降90%以上。K2S 和K2SO4 处理使土壤溶液pH 平均降低0.28~0.32 个单位,K2S 处理可显著促进土壤Cd 向铁锰氧化物结合态和有机硫化物结合态Cd 转化,铁锰氧化物结合态Cd 在酸化和氧化环境下相对稳定,有利于稳定土壤Cd 活性;K2S 处理同时增加茎、叶的S 含量,有效将Cd 液泡区隔化,将Cd 固定在茎、叶,从而降低糙米Cd 含量。K2SO4 处理促进土壤Cd 向碳酸盐结合态和有机硫化物结合态转化,在土壤酸化和Eh 回升条件下,K2SO4 处理土壤有效态Cd 显著提高。但K2SO4 处理比K2S 处理更有利于Cd 在植物体内的液泡区隔化,这可能是其能够抑制Cd 从根向地上部及籽粒转运的原因。

研究表明,在施用足量CaCO3 条件下,足量施用K2S 或K2SO4 均可提高水稻生物量,并有效降低糙米Cd 含量。

结 论:

(1)在足量施用CaCO3 条件下,K2S 和K2SO4 处理均能显著增加水稻的生物量,其中K2S 增加糙米产量更显著。

(2)土壤中性条件下,足量K2S 和K2SO4 处理可使糙米Cd 含量降低31%~50.0%,但同时使糙米Fe 含量下降90%以上,两种施S 处理间无显著差异。

(3)K2S 处理通过促进土壤Cd 向铁锰氧化物结合态和有机硫化物结合态Cd 转化而使土壤Cd 活性受到一定抑制;同时增加水稻茎、叶的S 含量,有效将Cd 液泡区隔化,将Cd 固定在茎、叶,从而降低糙米Cd 含量。

(4)K2SO4 处理对土壤Cd 有活化效应,但K2SO4 处理比K2S 处理更有利于Cd 在植物体内的液泡区隔化,是其能够抑制Cd 从根向地上部及糙米转运的原因。

责任编辑:郑庆祥

校对 | 审核:潘淑君 王农