土壤鎘污染對不同品種水稻的毒性閾值及其物種敏感性分布.pdf

1、土壤鎘(Cd)污染對水稻的環(huán)境風(fēng)險已受到了廣泛的關(guān)注，但我國還缺乏切實可行的稻田Cd風(fēng)險評價體系，且針對不同性質(zhì)土壤的Cd風(fēng)險閾值研究還相對薄弱。因此，本研究依據(jù)我國地域土壤性質(zhì)（土壤pH、有機碳等）差異，選取我國8個不同地區(qū)的典型農(nóng)田表層(0-20 cm)土壤，同時選取了我國水稻主產(chǎn)區(qū)的3種對Cd敏感性不同的水稻品種為試材，結(jié)合Log-logistic模型擬合得到水稻Cd毒性與土壤中Cd濃度的劑量-效應(yīng)關(guān)系，進(jìn)而獲得土壤Cd污染對水稻

2、的毒性閾值(EC10、 EC50)。并通過逐步回歸分析，確定水稻Cd毒性與土壤性質(zhì)間的相互關(guān)系，探明水稻Cd毒性的土壤主控因子，并建立了水稻Cd毒性與土壤主控因子的毒性閾值預(yù)測模型。同時選取20種不同品種水稻開展了基于籽粒Cd含量的水稻Cd吸收敏感性研究，并通過BurrⅢ分布函數(shù)擬合獲得了土壤中Cd對水稻毒性的物種敏感性分布(SSD)，依據(jù)國家食品衛(wèi)生稻米Cd限量標(biāo)準(zhǔn)推導(dǎo)出土壤中Cd濃度的閾值，為我國稻田土壤Cd污染防控及土壤Cd污染限

3、量標(biāo)準(zhǔn)的修訂提供參考。主要研究結(jié)果如下:
　　1.不同性質(zhì)土壤對Cd的水稻毒性有顯著影響，Cd敏感性水稻品種T優(yōu)167的毒性閾值EC10變化為1.40-5.25 mg·kg-1，EC50變化為17.83-46.93 mg·kg-1; Cd非敏感性品種湘早45的毒性閾值EC10變化為1.72-8.22 mg·kg-1，EC50變化為26.96-68.16 mg·kg-1。通過水稻Cd毒性閾值ECx與土壤性質(zhì)間的多元回歸分析證實了土壤

4、pH、有機碳含量(OC)、陽離子交換量(CEC)是控制水稻Cd毒性的主控因子。其水稻Cd毒性預(yù)測模型為:Log(EC50)=0.078 pH+0.208 log(CEC)+0.202log(OC)+0.705（R2=0.94，n=24），且pH、OC、CEC可以控制Cd毒性預(yù)測模型94.1％的變異性。
　　2.在Cd濃度4.8 mg·kg-1以下的土壤上種植水稻不會顯著降低水稻籽粒的產(chǎn)量，其籽粒產(chǎn)量的變化為20.69-37.22

5、g·pot-1。相同品種水稻在不同Cd濃度處理下，其根、莖葉、籽粒中Cd濃度逐漸增加，而相同Cd濃度處理下，不同品種水稻的根、莖葉、籽粒中Cd濃度存在顯著的差異，在不同Cd濃度處理下Cd濃度相差1.52-4.11倍;1.68-3.52倍;3.54-6.00倍。Cd由根遷移轉(zhuǎn)運至莖葉的轉(zhuǎn)運系數(shù)TFstraw在不同品種間存在顯著的差異，不同品種間TFstraw的變異系數(shù)為:41.02％-71.18％。而Cd由莖葉遷移轉(zhuǎn)運至籽粒的轉(zhuǎn)運系數(shù)TF

6、grain不同品種間差異不顯著，其變異系數(shù)為:10.82％-27.50％。故轉(zhuǎn)運系數(shù)TFstraw比TFgrain更能真實準(zhǔn)確的反映不同品種水稻對Cd的吸收轉(zhuǎn)運能力的差異，且不同品種水稻籽粒Cd積累量的差異主要是由于Cd由根遷移轉(zhuǎn)運至莖葉的能力不同引起的。
　　3.不同品種水稻對Cd的富集系數(shù)(BCF)存在顯著差異，其變化為0.28-1.54。BCF在不同Cd濃度處理中的變異系數(shù)為10.79％-27.72％。水稻籽粒Cd濃度高的品