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梁延鹏等 不同化肥品种对水稻铬吸收和分配的影响 不同化肥品种对水稻铬吸收和分配的影响* 梁延鹏 张学洪 刘 杰 朱义年 黄海涛 (桂林理工大学环境科学与工程学院,广西矿冶与环境科学实验中心,广西 桂林541004) 摘要 采用盆栽试验,研究在300 mgkg铬污染水稻土中分别施加氮肥(NH4C1、NH4NO3、Ca(NO3)2和CO(NH2)2)、钾肥 (K2SO4和KC1)、磷肥(Ca(H2PO4)2和NaHzPO4)对水稻生长以及吸收和分配铬的影响。结果表明:(1)施肥处理虽然增加了水稻 的产量,但也改变了水稻植株对土壤铬的吸收和积累。从总体上看,不同施肥处理对水稻植株总铬的影响达到显著水平(P氮肥钾肥,其中Ca(H P ) 和Nail P0 处理的水稻分别比对照处理增产 812 和458 。 表1 不同施肥处理对水稻生长及其生物量和产量的影响 Table 1 Effects of different fertilization on the biomass and yield of rice 注:”同列数值后不同小写字母代表LSD法多重比较差异显著( 叶部谷壳茎部糙米,这与 ZENG等_2l_ 。 删的研究结果相吻合。从总体上看, 施肥处理后,铬在水稻地上各部位分配量明显高于 对照处理,而水稻根部含铬量占水稻植株总铬的比 例下降(见图1和表2);施肥处理的水稻植株不同 部位铬的吸收富集系数也总体大于对照处理。这表 明,施肥促进了土壤铬向水稻地上部分迁移,从而增 加地上部分铬的含量。在我国,水稻秸秆和谷壳经 常被用作牲畜的饲料。水稻地上部分总铬的提高无 疑增加了铬通过食物链传导的风险。 值得重视的是,施肥处理后水稻糙米总铬为 110132 mgkg(见表2),均超过食品中污染物 限量(GB 2762-2005)中铬的限量(粮食10 mgkg)。而在对照处理中,糙米总铬仅为046 mgkg,是符合GB 2762-2005的。这表明,8种受 试化肥的使用均显著地增加了水稻糙米含铬量,提 高了稻米中铬对人体健康的风险。目前,对于施肥 提高水稻糙米含铬量的机制仍不很清楚,可能的原 因是施肥提高了水稻籽粒的氨基酸含量,而某些氨 基酸是重金属的存储库_2 。相似的结果也出现在 长豇豆、萝卜和燕麦等作物中。ZHU等 胡发现,施 肥提高了长豇豆可食用部分镉和铅的含量。 KASHEM等发现l_2 ,施肥提高了镉、锌和镍在萝 卜和燕麦可食用部分的含量。本研究表明,施肥提 高了水稻糙米中铬对人体健康的威胁。因此,为避 免水稻中铬通过食物链威胁到人体的健康,在耕作 铬背景值较高区域或铬污染区的水稻田时,应合理 地施肥,尽量避免使用那些能显著增加水稻糙米含 铬量的化肥。 4 结 论 (1)施肥虽然增加了水稻的产量,但也改变了 水稻植株对土壤铬的吸收和积累。从总体上看,不 同施肥处理对水稻植株总铬的影响达到显著水平; 氮肥、钾肥处理的水稻植株总铬比对照处理增加了 17 729 ,磷肥处理的水稻植株总铬比对照处 理降低了21 219 。 (2)不同施肥处理明显影响了铬在水稻植株内 的分配与迁移。受试的氮肥、钾肥不仅促进水稻根 部对铬的吸收和累积,也促进了铬向地上部分迁移; 而磷肥则降低了水稻根部对铬的吸收和累积以及铬 向地上部分迁移。 (3)8种不同施肥处理均显著提高了水稻糙米 含铬量,施肥处理后水稻成熟期糙米含铬量为11O 132 mgkg,均超过GB 2762 2005中铬的限量 (粮食10 mgkg),比对照处理提高了1391 1870 ,增加了铬通过食物链威胁人体健康的风 险。因此,在耕作铬背景值较高区域或铬污染区的 水稻田时,应合理地施肥,尽量避免使用那些能显著 增加水稻糙米含铬量的化肥。 参考文献: 1 黄益宗,胡莹,刘云霞cr和As复合污染对水稻幼苗吸收积累 Fe,P,As和cr的影响J中国科学:生命科学,2010,40(2): 175182 2ZAYED A M,TERRY NChromium in the environment:fac tors affecting biological remediationJPlant and Soil,2003, 249(1):139-156 3吴泽鑫,吴明作,李庆云灭菌与非灭菌土壤中苗期黑麦草对 49 环境污染与防治第36卷 第1期2014年1月 Cr(III)污染的响应J环境污染与防治,2008,3(5):5962, 68 r4 SINGH A KEffect of trivalent and hexavalent chromium on spinach(Spinacea oleracea L_)rJEnvironment and Ecology, 2001,19(4):807810 61 BARBOSA R M T,DE ALMEIDA A A F,MIELKE M S, et a1A physiological analysis of Genipa americana L:a po tential phytoremediator tree for chromium polluted watersheds JEnvironmental and Experimental Botany,2007,61(3): 264271 6张磊,宋风斌,崔良化肥施用对土壤中重金属生物有效性的影 响研究J中国生态农业学报,2006,14(4):122125 E7TU Cong,ZHENG Chunrong。CHEN HuaimanEffect of ap plying chemical fertilizers on forms of lead and cadmium in red soilJChemosphere,2000,41(12):133138 8LIU Jie,DUAN Changqun,ZHU Yinian,et a1Effect of chemi cal fertilizers on the fractionation of CuCr and Ni in contami nated soilJEnvironmental Geology,2007,52(8):1601 1606 9ZHAO Zhongqiu,ZHU Yongguan,LI Huiying,et a1Effects of forms and rates of potassium fertilizers on cadmium uptake by two cuhivars of spring wheat(Triticum aestivum,L)JEn vironment Internati0nal,2003,29(7):973978 1OLORENZ S E,HAMON R E,MCGRATH S P,et a1Applica tions of fertilizer cations affect cadmium and zinc concentra tions in soil solutions and uptake by plantsJEuropean Journal of Soil Science,1994,45(2):159-165 1 1 ZWONITZER J C,PIERzYNSKI G M,HETTIARACHCHI G MEffects of phosphorus additions on lead,cadmium,and zinc bioavailabilities in a metalcontaminated soilJWater, Air and Soil Pollution,2003,143(1234):193-209 12WANG Biling,XIE Zhengmiao,CHEN Jianjun,et a1Effects of field application of phosphate fertilizers on the availability and uptake of lead,zinc and cadmium by cabbage(Brassica chinensis L)in a mining tailing contaminated soilEJJournal of Environmental Sciences,2008,20(9):11O91117 13徐胜光,周建民,刘艳丽,等几种化肥对外源Cr(VI)形态和 小白菜吸收铬的影响J南京农业大学学报,2007,30(4): 52-57 14黄明,林华,张学洪,等施肥对大白菜吸收电镀污染土壤中重 金属的影响J生态与农村环境学报,2009,25(3):104108 15 徐明岗,刘平,宋正国,等施肥对污染土壤中重金属行为影响 的研究进展J农业环境科学学报,2006,25(S1):328333 161刘杰,王成贤,朱义年,等化肥对土壤中Cr(Il1)吸附行为的 影响J农业环境科学学报,2007,26(6):22772280 17邢维芹,冉永亮,梁爽,等施肥对土壤重金属的影响研究进展 J河南农业科学,2010,39(5):129133 18刘小林矿区水稻土壤重金属污染及其施肥调控技术J湖 北农业科学,2010,49(2):487490 E19刘立军,常二华,范苗苗,等结实期钾、钙对水稻根系分泌物 与稻米品质的影响J作物学报,2011,37(4):661669 E2o郑绍建土壤一植物系统中镉的环境化学行为及其控制D 南京:南京农业大学,1990 21ZENG Fanrong,CHEN Song,MIAO Ying,et a1Changes of organic acid exudation and rhizosphere pH in rice plants under chromium stressEJEnvironmental Pollution,2008,155(2) 22 RAuTARAY S K,GHOSH B C,MITTRA B NEffect of fly ash,organic wastes and chemical fertilizers on yield,nutrient 5O 231 24 uptake,heavy metal content and residual fertility in a rice mustard cropping sequence under acid lateritic soilsJBiore source Technology,2003,90(3):275283 ZHU Yun,YU Hui,WANG Junli,et a1Heavy meta1 accu mulations of 24 asparagus bean cultivars grown in soil con taminated with Cd alone and with multiple metals(Cd,Pb, and Zn)JJournal of Agricultural and Food Chemistry, 2007,55(3):10451052 KASHEM M A。SINGH B RThe effect of fertilizer additions on the solubility and plant availability o
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