摘要
水稻作为我国大部分人口的主要粮食作物，相比于其他粮食作物更容易从农田土壤中吸收镉，并在可食用部分籽粒中累积。籽粒中的镉通过食物链转移到人体内，可导致人体病变或者癌症，“镉大米”的危害已引起社会普遍关注。因此，采取经济性好、操作便捷的有效措施降低污染农田上种植的水稻籽粒的镉积累，对减少大米镉超标的食品安全风险、保障我国居民的身体健康具有重要意义。课题组前人已通过多年研究证明叶面喷施特定有机物可显著降低水稻籽粒的镉积累。本论文在课题组前人研究基础上，探索多元醇BS和有机酸TS阻隔水稻籽粒镉积累的最佳喷施时期、最佳喷施浓度；并通过测定叶面喷施后水稻的光合作用参数、抗氧化系统、镉转运系数、镉的亚细胞分布及化学形态等，探讨了叶面喷施多元醇BS和有机酸TS阻隔水稻籽粒镉积累的生理机制。最后，验证了两个地方大田条件下降低水稻籽粒镉积累的有效性和利用植保无人机喷施多元醇BS降低水稻籽粒镉积累的有效性进行了初步探讨，为该项技术进入实际生产应用提供科学依据和理论指导。本论文的主要研究结果如下： （1）在4种有机阻隔剂中，叶面喷施多元醇BS和有机酸TS的效果最好，与喷清水对照相比，糙米中镉含量分别降低56.9%和40.3%，达到显著性差异，喷施含腐殖酸（Nui）和氨基酸螯合硅（A-Si）两种市售阻隔剂与对照无显著差异。 （2）孕穗期和灌浆期叶面喷施多元醇BS和有机酸TS均能有效降低糙米中镉含量。与空白组相比，孕穗期叶面喷施BS、孕穗期叶面喷施TS、灌浆期叶面喷施BS、灌浆期叶面喷施TS的糙米中镉含量分别降低44.3%、47.1%、57.8%和51.4%，灌浆期喷施效果要略好。 （3）喷施不同浓度多元醇BS对糙米镉含量影响的研究结果显示，与喷清水对照相比，叶面喷施0.8mM多元醇BS降低糙米中镉的效果最佳，降幅为60.4%。叶面喷施0.4、1.5、5mM多元醇BS降低糙米中镉含量的幅度分别为32.2%、28.5%、32.9%。叶面喷施50mM多元醇BS可导致糙米中镉含量略增，但与对照无显著差异。与喷清水对照相比，叶面喷施0.4、0.8、1.5mM多元醇BS对稻草和稻谷有一定的增产，其中叶面喷施1.5mM多元醇BS对稻草的增产效果最佳，增幅为4.5%。 （4）叶面喷施多元醇BS对水稻叶片光合参数和抗氧化系统影响的试验结果表明，与对照组相比，孕穗期叶面喷施多元醇BS1天后，显著性地提高了叶绿素含量和降低了气孔导度，对净光合速率、细胞间二氧化碳浓度和蒸腾速率无显著性影响。与对照组相比，叶面喷施多元醇BS和有机酸TS提高了水稻叶片CAT酶的活性并降低了过氧化氢含量，达到显著性差异；对POD酶、SOD酶、APX酶、丙二醛和超氧阴离子自由基均无显著性影响。 （5）叶面喷施多元醇BS有机酸TS对水稻植株不同部位镉积累、镉的亚细胞分布和化学形态变化的试验结果表明，叶面喷施多元醇BS和有机酸TS均可有效降低剑叶、节点、稻壳和糙米的镉含量，与对照组相比达到显著性差异；从水稻各部位镉的转运系数看，叶面喷施多元醇BS和有机酸TS有效降低了镉在剑叶和节点向籽粒的转运系数，与对照组相比达到显著性差异；在镉的亚细胞分布中，叶面喷施多元醇BS和有机酸TS提高了剑叶中镉在亚细胞水平上可溶性部分的比例；在镉的化学形态变化中，叶面喷施多元醇BS和有机酸TS促进了剑叶和茎中无机态镉和水溶性有机态镉向果胶和蛋白质结合态镉、不溶性磷酸盐镉的转化。 （6）广东清远和湖南益阳的大田实验结果显示，与对照组相比，叶面喷施BS能有效降低糙米中镉含量，两地降幅分别为46.6%和66.2%，达到显著性差异；与对照组相比，叶面喷施BS能有效降低稻壳中镉含量，降幅分别为50.6%和64.8%，达到显著性差异。在大田条件下，使用植保无人机叶面喷施BS能有效降低水稻籽粒镉积累，降幅为33.47%。
NETL