不同叶面阻控剂对玉米Cd、Pb积累与转运差异研究_刘奇.pdf

农业环境科学学报Journal of AgroEnvironment Science2023，42（6）:1247-12562023年6月刘奇，王晟，赵炫越，等.不同叶面阻控剂对玉米Cd、Pb积累与转运差异研究J.农业环境科学学报,2023,42（6）：1247-1256.LIU Q,WANG S,ZHAO X Y,et al.Differences in foliar inhibitor effects on Cd and Pb accumulation and transport in cornJ.Journal of Agro-EnvironmentScience,2023,42（6）：1247-1256.不同叶面阻控剂对玉米Cd、Pb积累与转运差异研究刘奇1，2，王晟2，3，赵炫越1，2，陈文1，2，包立1，2，张乃明1，2*（1.云南农业大学资源与环境学院，昆明 650201；2.云南省土壤培肥与污染修复工程研究中心，昆明 650201；3.云南农业大学植物保护学院，昆明 650201）Differences in foliar inhibitor effects on Cd and Pb accumulation and transport in cornLIU Qi1,2,WANG Sheng2,3,ZHAO Xuanyue1,2,CHEN Wen1,2,BAO Li1,2,ZHANG Naiming1,2*（1.College of Resources and Environment,Yunnan Agricultural University,Kunming 650201,China;2.Yunnan Soil Fertilizer andPollution Repair Engineering Research Center,Kunming 650201,China;3.College of Plant Protection,Yunnan Agricultural University,Kunming 650201,China）Abstract：This study aimed to investigate the effects of different types of foliar inhibitors on Cd and Pb uptake in corn and to achieve safeproduction of crops in heavy metal-contaminated land.Eight treatments were set up in a field experiment,with Huaxing dan 88cultivated variety as the test corn：control（CK）,YZ-1,YZ-2,YZ-3,YZ-4,cadmium reduction spirit（JGL）,PPF and WWS,to investigatethe differences in biological traits,as well as Cd and Pb enrichment and transport coefficients in different parts of corn.The results showedthat the yield increased by 4.8%-30.4%under the seven types of foliar inhibitors,compared with CK,showing the following trend：WWS PPF JGL YZ-1 YZ-2 YZ-4 YZ-3.The Cd and Pb contents and enrichment coefficients of each part of the test corn were seed cob stalk leaf root.The Cd and Pb contents and enrichment coefficients of corn seeds were lower than those of CK.Compared withCK,the Cd and Pb contents in corn seeds decreased by 13.9%-69.4%and 16.7%-55.6%,respectively,and the enrichment coefficients of收稿日期：2022-12-21录用日期：2023-02-08作者简介：刘奇（1996），男，吉林长春人，硕士研究生，研究方向为农业环境保护和土壤重金属污染修复。E-mail：*通信作者：张乃明E-mail：基金项目：国家自然科学基金联合基金项目（U2002210）；云南省重大科技专项（202002AE32005）Project supported：The Joint Funds of the National Natural Science Foundation of China（U2002210）；The Special Fund for Key Program of Science andTechnology of Yunnan Province，China（202002AE32005）摘要：为探究不同类型叶面阻控剂对玉米吸收Cd、Pb的阻控效果，实现重金属污染耕地农作物的安全生产，以“华兴单88”为供试玉米，采用田间试验方法，设置8个处理：对照（CK）、YZ-1、YZ-2、YZ-3、YZ-4、降镉灵（JGL）、喷喷富（PPF）和万物生（WWS），研究不同处理玉米生物性状和各部位Cd、Pb富集及转运系数的差异性。结果表明：7种叶面阻控剂处理下，产量相较CK提高了4.8%30.4%，增产能力表现为WWSPPFJGLYZ-1YZ-2YZ-4YZ-3；供试玉米各部位Cd、Pb含量与富集系数均表现为籽粒棒芯茎部叶部WWSPPFYZ-4YZ-3JGLYZ-2YZ-1；供试玉米各部位Cd、Pb转运系数均表现为根部-茎部茎部-棒芯棒芯-籽粒YZ-2JGLYZ-3YZ-4PPFWWS。本试验条件下，YZ-3作为增产效果最好的叶面阻控剂，建议在Cd轻中度污染的玉米产区推广使用；YZ-1作为Cd、Pb阻控效果最好且成本最低的叶面阻控剂，建议在Cd重度污染的玉米主产区推广使用。关键词：叶面阻控剂；玉米；Cd；Pb；积累；转运中图分类号：X173文献标志码：A文章编号：1672-2043（2023）06-1247-10doi:10.11654/jaes.2022-1291农业环境科学学报第42卷第6期近年来，随着我国工业化、城市化进程不断加快以及农药化肥的不合理施用，每年都有大量的重金属通过灌溉、大气沉降等途径转移到土壤中1-3。土壤是保障人类生存和发展的重要资源，由于我国人均耕地面积较少，大部分受重金属污染的土壤仍用于农业生产4。土壤中重金属会被农作物富集，通过食物链最终危害人体健康5。因此，在重金属污染耕地上生产安全可食用的农产品，具有重要的现实意义与推广价值6。耕地土壤重金属污染具有隐蔽性、多源性和持久性等特点，重金属进入作物体内会破坏其叶绿体结构，使叶绿素含量降低，从而抑制作物光合作用导致其生长发育受到影响7。影响农作物吸收与积累重金属的因素众多，目前控制重金属向食物链中转移主要有两种途径，一是筛选出对重金属有耐受性且积累量低的农作物品种8，二是通过化学方法抑制农作物从土壤吸收积累重金属到可食用部位。随着土壤重金属污染及粮食安全的社会关注度日益高涨，相应的技术调控措施也得到广泛的研究，在一些中重度污染耕地上，仅仅依靠品种筛选很难实现农产品安全生产，因此成本相对较低的施用土壤钝化剂和喷施叶面阻控剂等技术得到广泛应用9-10。相较于施用土壤钝化剂，喷施叶面阻控剂具有操作简单、成本低、易推广等特点。前人研究表明，在土壤重金属复合污染条件下，叶面施用纳米硅肥后水稻籽粒中Cd和Pb的吸收量显著降低11。于焕云等12在三地开展4年田间试验结果表明，施用一定量的降镉灵，在不同污染程度耕地上种植的稻米，Cd含量降低38%43%。尹炳等13和熊仕娟等14发现硒可作为重金属抑制剂用于降低玉米和黄瓜中的Cd含量。Wang等15在Cd、Pb污染土壤上种植的水稻，相较于CK，叶面喷施Si、Se复合溶胶的水稻籽粒和叶片中Cd、Pb含量显著降低。詹旭芳等16通过两年的田间试验发现，在Cd污染土壤上通过叶面喷施降镉灵后，玉米籽粒Cd含量有显著下降。目前有关叶面喷施阻控重金属技术的系统研究主要应用在水稻与蔬菜等作物，关于玉米的叶面阻控剂报道多为Si、Se或二者复合成分对其影响，涉及的重金属以Cd为主。由于不同作物对重金属的响应机制存在差异，不能依据单一作物结果广泛应用于其他农作物17。因此，本研究选取7种类型叶面阻控剂，以田间试验的方式使用同一品种的玉米进行叶面阻控剂喷施试验，探究不同类型叶面阻控剂在相同玉米品种间生物性状以及各部位Cd、Pb的富集与转运差异，以期筛选出针对玉米增产及降低重金属超标风险效果最好的叶面阻控剂，为受Cd、Pb污染耕地玉米安全利用提供科学依据和技术支撑。1材料与方法1.1 研究区概况田间试验地点位于云南省宣威市热水镇格依村（260316N，1035042E），地处滇东山地高原区，属喀斯特地貌，土壤类型为红壤。土壤pH值为6.500.36，有机质含量为17.250.70 gkg-1，碱解氮含量为218.9826.28 mgkg-1，有效磷含量为12.565.84 mgkg-1，速效钾含量为496.67124.33 mgkg-1，全Cd含量为 2.160.04 mgkg-1，有效 Cd含量为 0.260.04 mgkg-1，全Pb含量为81.344.10 mgkg-1，有效Pb含量为4.850.53 mgkg-1，根据 土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准（试行）（GB 156182018），试验地土壤Cd含量超过了农用地土壤重金属污染风险管制值，存在Cd超标的情况。1.2 供试材料供试玉米品种为云南省主栽杂交品种“华兴单88”（滇审玉米2015018），亲本关系为：ZH08QR273。供试的叶面阻控剂分别为：YZ-1、YZ-2、YZ-3和YZ-4，由云南农业大学云南省土壤培肥与污染修复工程研究中心自行研制，主成分分别为P+K、腐植酸+B、腐植酸+B+Zn和Ca+Mg，每公顷喷施总成本（以无人Cd and Pb decreased by 14.5%-70.8%and 11.5%-49.8%,respectively,under the treatment of 7 foliar inhibitors,following the trend ofCK WWS PPF YZ-4 YZ-3 JGL YZ-2 YZ-1.The transport coefficients of each part of the test corn ranked as root-stalk stalk-cob cob-seed YZ-2 JGL YZ-3 YZ-4 PPF WWS.Under the conditions of this test,YZ-3 is the best foliar inhibitor for yield increase,and its use isrecommended in corn production areas with light to moderate Cd pollution.YZ-1 is the best foliar inhibitor for Cd and Pb control,and italso has the lowest cost.YZ-1,as the best and cheapest foliar inhibitor for