不同生育期镉胁迫对两种水稻的生长,镉吸收.doc

生态环境第15卷第6期（2006年11月）
王凯荣等：不同生育期镉胁迫对两种水稻的生长、镉吸收及糙米镉含量的影响

生态环境2006,15(6):1197-1203http://www.jeesci.com
EcologyandEnvironmentE-mail:[e-mail]
基金项目：农业部农业结构调整重大研究专项（04－01－03B）资助
作者简介：王凯荣（1959－），男，教授，博士，博士生导师，主要研究方向为农业生态系统物质循环过程、污染修复与环境健康评价等。E-mail:[e-mail]
收稿日期：2006-08-07
不同生育期镉胁迫对两种水稻的生长、镉吸收
及糙米镉含量的影响
王凯荣1,2，龚惠群2
1.莱阳农学院农业生态与环境健康研究所，山东青岛266109；2.中国科学院亚热带农业生态研究所，湖南长沙410125

摘要：采用分阶段加镉水培试验，对杂交水稻“威优1126”和常规水稻“浙辐802”不同生育期对Cd胁迫的生长反应及其对Cd吸收、积累与分配特性进行了比较研究。结果表明，水稻对Cd胁迫的反应因生育期不同而异，幼穗分化之前（前期），镉毒害主要表现为降低光合生产力；幼穗分化至抽穗期（中期）主要抑制幼穗的分化与发育过程；抽穗之后（后期）主要阻碍碳水化合物和NP养分向穗部迁移和转化。从对产量形成影响来看，幼穗分化—抽穗期是水稻对Cd胁迫反应最敏感时期。水稻吸Cd速率为中期＞后期＞前期。糙米中Cd的含量受水稻植株吸收Cd的总量和茎叶Cd向籽粒转移效率的双重影响。杂交稻对Cd的吸收能力与常规水稻相近，但Cd在地上部分累积的比例比常规水稻高4.9%~21.8%，籽粒部分的镉与茎叶部分镉的比例比常规稻高49%~95%，糙米Cd含量比常规稻高33%~72%。从减产效应和对稻米卫生品质损害来看，杂交水稻对环境Cd污染比常规水稻更加敏感。
关键词：镉；植物毒性；杂交水稻；常规水稻；稻米镉含量
中图分类号：X171.5文献标识码：A文章编号：1672-2175（2006）06-1197-07Cd是生物迁移性强的重金属，主要通过食物链富集危及人体健康[1]。有关水稻籽粒Cd富集特性的品种间差异研究国内外都有不少工作[2-4]。有关Cd对水稻生长毒害的研究，主要是Cd引起减产的临界浓度问题，而Cd对生长发育过程影响的研究尚不多见[5]。并且，关于水稻吸Cd特性、Cd对生长的毒害性和对品质的影响研究结果大多基于土培或水培一次性给Cd的试验条件。由于Cd进入土壤环境之后，其生物有效性会因平衡时间的变化而变化[6-7]，而且水稻在不同生育时期对Cd暴露的反应可能并不相同。在现实污染环境中，无论是水型还是气型污染，重金属从污染源的排放（或农民引灌污水）可能只在作物生长的某一阶段，也可能是整个生育时期。因此，如果仅仅基于一次性添加镉试验来评价环境镉污染对水稻（作物）生长和品质的毒害影响显然具有片面性。本试验模拟污染区环境镉排放的特点，利用水培分阶段添加镉试验，对具有不同遗传特性的两类水稻（杂交稻和常规稻）在不同生育时期处于镉胁迫环境的生物学反应和对稻米卫生品质的影响进行综合评判，为完善环境镉污染危害评价技术提供科学依据。
1材料与方法
试验设5种给Cd时期，2种基因型水稻品种，重复5次。给Cd时期为：（1）全生育期无Cd培养（对照）；（2）全生育期给Cd培养；（3）前期（移栽—孕穗分化期）给Cd培养；（4）中期（孕穗分化—抽穗期）给Cd培养；（5）后期（抽穗—成熟期）给Cd培养。供试品种分别为具有不稳定遗传特性的杂交水稻“威优1126”和具有稳定遗传特性的常规水稻“浙辐802”。
水培容器为内径17cm、高19cm的釉面陶钵。每钵盛基础营养液4000ml，加5ml微量元素贮备液。营养液配方参照国际水稻研究所推荐标准（表1）。给Cd培养处理在陶钵中加CdCl2，使培养液含Cd浓度为1.0mg/L。水稻在普通泥床上育秧25d后移至营养钵中。移栽前用自来水将秧苗根系夹带的泥土冲洗干净。每钵定植5穴，每穴2株，用泡沐塑料板分隔，脱脂棉固定。
试验期间，每2d用400g/LNaOH溶液调节培养液的酸度，使pH值保持在5.0~5.2的范围之内。在水稻分蘖之前和腊熟期之后每6～7d更换一次培养液，分蘖至腊熟期每3～4d更换一次培养液。培养液含N水平在水稻分蘖之前为2.9mol/L；分蘖发生至分蘖盛期为3.8mol/L；分蘖盛期至抽穗期为5.7mol/L；抽穗期至腊熟期为2.9mol/L；腊熟期后停止供N。
水稻植株和糙米Cd用硝酸-高氯酸硝化，原子吸收分光光度计测定。养分含量按常规方法测定[8]。
2结果与分析
2.1水稻不同生育期镉胁迫的生物学反应
2.1.1毒害症状