天然植物營養素對水稻生長發育及降鎘效應研究

向艷艷，黃運湘，劉利杉，龍 泉

（湖南農業大學資源環境學院，湖南 長沙 410128）

天然植物營養素對水稻生長發育及降鎘效應研究

向艷艷，黃運湘，劉利杉，龍 泉

（湖南農業大學資源環境學院，湖南 長沙 410128）

為探明天然植物營養素（水溶有機肥料）對水稻生長發育、稻米品質和降鎘效應的影響，通過鎘超標土壤盆栽試驗開展研究。結果表明：噴施天然植物營養素對水稻株高及分蘗有一定的促進作用，提高水稻對氮、鉀的吸收和稻谷產量，稻草氮、鉀含量分別較對照提高2.2%～5.4%和15.4%～26.4%，稻谷產量提高5.7%；顯著提高稻米粗蛋白和賴氨酸含量，粗蛋白含量提高6.1%～10.9%，賴氨酸含量提高50.0%～63.6%；增加稻根鎘含量，阻止鎘向地上部轉移，莖葉鎘含量較對照降低3.7%～9.6%；稻米鎘含量0.07 mg/kg，低于國家食品衛生標準（＜0.2 mg/kg）。葉面噴施濃度以1∶900倍稀釋液為宜。

植物營養素；葉面噴施；水稻；生長發育；稻米品質；降鎘效應

隨著經濟社會的快速發展，我國農田土壤重金屬污染已成為主要的環境問題，其中以鎘污染最為嚴重[1]。據近幾年統計，我國遭受鎘污染農田面積高達28.0萬hm2，年產鎘超標農產品超過150萬t[2]。鎘是生物非必需元素，積累到一定數量會對生物產生毒害作用[3]。鎘具有極強的主極化能力，進入土壤后很少發生向下的再遷移，因而主要累積于土壤表層，更易被作物根系吸收[4]。水稻是我國主要的糧食作物，極易吸收累積土壤中的鎘，從而導致稻米鎘含量超標，嚴重威脅人類食品安全[5]。為此，尋求行之有效的阻鎘產品，抑制或阻斷水稻鎘的吸收和轉運，降低稻米鎘含量成為人們關注的焦點，國內外已進行了大量的理論研究，并取得了豐碩成果。應用研究主要集中在化學調控[6-7]、葉面阻控[8-10]、有機肥螯合鈍化[11-12]及綜合配套技術措施等方面[13-14]。

天然植物營養素是以小肽多元氨基酸為主要成分的水溶有機肥料，葉面噴施具有調控植物生理、均衡補充植物養分、提高作物產量和改善品質等作用，但其對阻控水稻鎘吸收和轉運效果方面的研究尚未見報道。通過土壤盆栽試驗，研究了天然植物營養素對水稻產量及稻米品質的影響，并探明其阻鎘效果，以期為篩選和豐富葉面阻鎘材料提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 供試土壤 取自株洲縣某鄉鎮鎘超標土壤，系由紫色頁巖風化物發育的紫泥田。采集耕作層土樣，取樣深度0～20 cm，土壤取回后，經風干、錘碎，過5 mm篩，混勻備用。土壤質地粘重，pH值6.94，有機質40.0 g/kg、全氮1.88 g/kg、全磷0.53 g/kg、全鉀16.61 g/kg、堿解氮182 mg/kg、有效磷12.2 mg/kg、速效鉀107 mg/kg、緩效鉀223 mg/kg，全量鎘1.335 mg/ kg，有效態鎘0.78 mg/kg。

1.1.2 供試作物 湖南省主栽早稻品種——湘早秈32。

1.1.3 天然植物營養素（粉劑） 由榮成鴻德海洋生物科技有限公司提供。pH值6.50，有機質81%、水不溶物0.3%、鎘0.10 mg/kg、鉛1.00 mg/kg。

1.2 試驗設計

采用土壤盆栽的試驗方法，試驗在湖南農業大學資源環境學院試驗基地玻璃網室進行。共設3個處理，以清水為對照，每個處理重復6次，隨機區組排列。具體試驗方案見表1。

表1 試驗設計方案

盆栽試驗選擇裝6 kg土壤的塑料盆，高22 cm，直徑22.5 cm。N、P、K以尿素、磷酸二氫鉀、氯化鉀為肥源，分別施用0.10、0.05、0.13 g/kg。2016年4月27日將氮、磷、鉀肥做基肥拌入土壤后裝盆，淹水2～3 d，選擇長勢一致的秧苗移栽至盆中，每盆移栽3株。分蘗期（5月11日）進行第1次葉面噴施，始穗期（6月6日）噴施第2次，齊穗期—灌漿期（6月20日）噴施第3次，每次噴施時以正反葉面完全濕潤為標準。根據水稻生育特性進行水分管理，并記載水稻生長發育動態，7月14日分盆缽收獲稻株并采集土壤樣品，帶回室內考種和分析測定。

1.3 分析測定項目與方法

土壤基本理化性質和植株N、P、K含量采用常規分析方法測定[15]；稻米粗蛋白質含量采用半微量凱氏法測定；賴氨酸采用染料結合賴氮酸（DBL）法測定[15]；淀粉測定采用旋光法測定[15]。稻草、稻米、稻根鎘含量采用HNO3-HClO4濕灰化[16]，電感耦合等離子體發射光譜儀測定[17]。植株標準物質采用綠茶，標準號GBW10052（GSB-30）；大米標準物質采用湖南大米，標準號GBW10045（GBS-23）。土壤全量鎘采用HCl-HNO3-HF-HClO4全消解[18]，土壤有效態鎘采用0.1 mol/L HCl浸提，電感耦合等離子體發射光譜儀[19]。土壤標準物質采用污染農田土壤，標準號GBW08303。

1.4 數據處理

試驗數據采用SPSS 17.0軟件和Excel（2007）軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 天然植物營養素對水稻生長發育的影響

從表2可知，噴施天然植物營養素（處理2、處理3）與噴施清水（處理1）相比，對水稻株高及分蘗均有一定的促進作用。處理2株高與分蘗數較對照分別提高5.7%和10.0%，處理3分蘗數提高10.0%。

表2 天然植物營養素對水稻生長發育的影響

2.2 天然植物營養素對水稻經濟性狀的影響

從表3可知，噴施天然植物營養素可提高水稻生物產量和稻谷產量，但未達顯著差異水平，處理2和處理3水稻地上部生物產量分別較對照提高4.2%和6.8%，稻谷產量提高5.7%。對千粒重影響差異不顯著。

表3 天然植物營養素對水稻經濟性狀的影響

2.3 天然植物營養素對植株氮磷鉀含量的影響

從表4可知，噴施天然植物營養素可提高水稻對氮、鉀養分的吸收，減少對磷素養分的吸收。處理2和處理3稻草氮含量較對照分別提高2.2%和5.4%，鉀含量較對照分別提高26.4%和15.4%，但均未達顯著差異水平。

表4 天然植物營養素對水稻植株氮磷鉀含量的影響（%）

2.4 天然植物營養素對稻米品質的影響

從表5可知，噴施天然植物營養素可顯著提高稻米賴氨酸含量，1∶900倍稀釋液噴施可顯著提高稻米粗蛋白含量，對淀粉含量無影響。處理2和處理3稻米粗蛋白含量較對照分別提高10.9%和6.1%，賴氨酸含量分別提高63.6%和50.0%。

表5 天然植物營養素對稻米品質的影響 （%）

2.5 天然植物營養素對水稻鎘吸收的影響

從表6可知，噴施天然植物營養素根系鎘含量稍高于對照，但降低鎘向地上部轉移。處理2和處理3莖葉鎘含量分別較對照降低9.6%和3.7%，對稻米鎘含量影響差異不顯著，稻米鎘含量均未超過國家大米衛生標準（0.2 mg/kg）。

表6 天然植物營養素對水稻不同部位鎘含量的影響（mg/kg）

3 結論與討論

天然植物營養素是以深海魚類為原料制成的小肽多元氨基酸水溶有機肥料，在水果、煙草和水稻作物上表現一定的增產效果，可明顯改善作物品質。該研究表明，葉面噴施天然植物營養素，促進水稻對氮、鉀的吸收，提高水稻生物產量和谷粒產量，適宜濃度噴施可顯著提高稻米粗蛋白和賴氨酸含量，水稻葉面噴施最適宜濃度為1∶900倍稀釋液。

葉面阻控技術是指通過噴施某種物質后被作物吸收遷移到根尖與節間的一些關鍵部位，阻控鎘的吸收或遷移，以此來提高作物對鎘脅迫的抗性、減少甚至阻斷鎘的吸收[20]。該研究表明，葉面噴施天然植物營養素，一定程度上阻止鎘向地上部轉移，莖葉鎘含量較對照下降3.7%～9.6%，其阻控鎘遷移的機理有待進一步研究。

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（責任編輯：夏亞男）

EffectsofNaturalPlantNutrientsonGrowthandCadmiumReductioninRice

XIANG Yan-yan，HUANG Yun-xiang，LIU Li-shan，LONG Quan
（College of Resources and Environment, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, PRC）

A pot experiment using cadmium contaminated soil was conducted to study the effects of natural plant nutrients (water-soluble organic fertilizer) on growth of rice and the quality of rice grain and the reduction of cadmium (Cd) in rice. The results showed that foliar application natural plant nutrients showed a positive effects on height and tillers in rice grain, but the absorption of nitrogen and potassium in straw were increased by 2.2%-5.4% and 15.4%-26.4%, respectively, the yield of rice grain increased by 5.7%, and crude protein and lysine in rice grain significantly increased by 6.1%-10.9% and 50.0%-63.6%, respectively. The Cd concentration in rice root increased which prevented the transportation of Cd from root to overground part in rice. The Cd concentration in straw decreased by 3.7%-9.6%, and the Cd concentration of rice grain was 0.07 mg/kg, which was lower than the national food and healthy standard (＜0.2 mg/kg). The concentration of foliar application 1∶900 times diluted natural plant nutrients is the most appropriate.

plant nutrients; foliar application; rice; growth and development; quality of rice grain; Cd reduction

S511

A

1006-060X（2017）05-0036-03

10.16498/j.cnki.hnnykx.2017.005.011

2017-03-09

項目名稱：湖南省農業廳項目（2015）

向艷艷（1994-），女，湖南湘西州人，碩士研究生，主要從事環境污染控制。

黃運湘