镉胁迫下生物炭与锌/钾叶面肥促进烟草生长降低镉富集的协同效应
[目的]生物炭和叶面肥在单独调控重金属胁迫条件下植物生长及重金属离子吸收方面的应用价值已被一些研究证实,然而它们在土壤重金属镉污染修复中的耦合效应及其机制尚不十分清楚.烟草为镉易富集植物,研究生物炭和锌/钾叶面肥单施或联合施用对烟草生长和镉富集特性的影响,为镉污染土壤的修复及烟草安全生产提供理论依据.[方法]采用盆栽模拟轻度土壤镉污染胁迫试验,供试烟草品种为'中烟100'.设置6个试验处理:对照(CK)、土施生物炭20 g/kg(B)、喷施0.5％ZnSO4叶面肥(Zn)、喷施0.5％KH2PO4叶面肥(K)、生物炭+喷施ZnSO4叶面肥(B+Zn)、生物炭+喷施KH2PO4叶面肥(B+K),每个处理重复8次.将烟草分割为根、茎、下部叶(从下到上1～5片)、中部叶(6～10片)、上部叶(11～15片)5部分.测定株高、生物量、丙二醛含量(MAD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性、烟株各部位的镉含量,计算了镉富集和转运系数,分析了土壤中镉形态的变化.[结果]1)单独施用叶面肥较单独施用生物炭更有利于增强镉胁迫下叶片的抗氧化性能,促进烟株生长.与B处理相比,Zn和K处理的MDA含量分别降低12.8％ 和15.1％,POD活性分别增加32.2％ 和29.9％,CAT活性分别增加25.5％ 和18.2％(P<0.05),Zn和K两处理之间的抗氧化酶活性无显著差异(P>0.05).单独施用生物炭较单独施用叶面肥更有利于降低土壤中镉的生物有效性.与Zn和K处理相比,B处理的土壤弱酸提取态镉含量分别降低19.0％ 和19.3％,可还原态镉含量分别降低22.3％ 和23.9％(P<0.05).单独喷施叶面肥对土壤镉形态无显著影响(P>0.05).2)生物炭和叶面肥配施具有叠加效应,且B+Zn处理对促进镉胁迫下烟株生长和减少烟株镉吸收方面效果大于B+K处理.与CK、B、Zn处理相比,B+Zn处理的株高分别增加52.8％、25.9％ 和11.8％,地上干重分别增加146％、89.1％ 和45.3％,SOD活性分别增加29.8％、19.7％ 和11.0％,POD活性分别增加94.0％、64.1％ 和24.1％,CAT活性分别增加183.8％、90.9％ 和52.2％,烟株根镉含量分别减少53.9％、25.2％ 和31.6％,茎镉含量分别减少74.5％、53.9％ 和63.7％,上部叶镉含量分别减少63.1％、18.8％ 和40.1％,中部叶镉含量分别减少63.6％、27.7％ 和35.3％,下部叶镉含量分别减少63.8％、34.1％ 和46.9％,烟株镉生物富集系数分别降低64.4％、31.0％ 和48.4％,镉生物转运系数分别降低33.3％、20.2％ 和28.5％,土壤中弱酸提取态镉含量分别降低19.5％、7.5％ 和19.0％,土壤中还原态镉含量分别降低22.9％、2.0％ 和20.8％,土壤中可氧化态镉含量分别增加62.5％、5.6％ 和54.6％,土壤中残渣态镉含量分别增加206.9％、10.7％ 和174.7％.与B+K处理相比,B+Zn处理的烟株地上干重增加18.3％,上部叶、中部叶、下部叶镉含量分别减少8.4％、13.9％ 和16.9％,镉生物富集系数和转运系数分别降低20.8％ 和8.5％.[结论]在镉污染胁迫下,土施生物炭可以降低土壤中镉的生物有效性,减少烟草的吸收.叶面喷施锌、钾肥可以提高烟草植株的抗氧化性能,促进烟株生长.生物炭配合叶面肥具有明显的协同作用,降低烟草中镉的运转系数和富集系数的效果显著高于锌/钾叶面肥单独施用.在本试验条件下,生物炭配合喷施硫酸锌的效果好于生物炭配合喷施磷酸二氢钾,可作为提高烟草生产安全及土壤镉污染修复的一项有效措施.
秸秆生物炭、叶面肥、烤烟生长、抗氧化酶活性、镉吸收、土壤镉形态
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国家自然基金项目31700367;国家留学基金项目201408410302;河南省高等学校青年骨干教师培养计划项目2016GGJS-062;河南科技大学学科提升振兴A计划项目13660002
2019-07-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
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