摘要
小麦是我国的主要粮食作物之一，种植历史悠久，但是由于部分耕地土壤受到镉的污染，小麦镉超标情况时有发生。土壤中的镉可通过食物链进入人体并积累，进而威胁民众健康，而我国耕地镉污染问题仍未得到有效的解决。施磷技术是我国农业农村部推荐镉污染耕地安全利用技术之一，具有见效快、成本低等优势，但是施磷对小麦的降镉效果具有不确定性，某些情况下甚至会增加植物的镉含量，因此深入研究施磷对小麦镉积累的影响对于小麦安全生产具有重要的现实意义。本研究通过砂培和盆栽试验研究了不同供磷状况对小麦镉积累的影响及其机制，主要研究结果如下： （1）通过砂培试验，分析了不同磷形态（分别以难溶的磷酸三钙和易溶的磷酸二氢钾作为供试材料）对小麦镉积累的影响。结果表明与磷酸二氢钾处理相比，磷酸三钙处理降低了小麦植株的鲜重、株高和地下部生物量（降幅分别达36.7%、10.0%和27.3%），还降低了根长、根表面积、根体积等指标（降幅分别达51.3%、42.1%和29.9%），同时提高了小麦植株镉含量（地上部和地下部增幅分别达 172.1%和 192.8%）。此外还发现磷酸三钙处理提高了小麦对镉的活化总量（增幅达82.8%），这可能与磷酸三钙处理提高了小麦根部H+-ATP酶（增幅达91.9%）、NADP酶活性（增幅达226.2%）和有机酸的分泌（草酸根和苹果酸根增幅分别达1588.1%和37.7%）有关，这些过程均可降低根际环境的pH，以提高磷素可利用性，同时也促进了小麦对镉的活化和吸收。因此认为，难溶态磷可促进小麦对镉的积累，而易溶态磷可抑制小麦对镉的积累。 （2）通过盆栽试验，以磷酸二氢钾为磷源，分析了不同供磷水平在酸性土壤中对小麦镉积累的影响。结果表明，施磷增加了小麦植株的株高、生物量和磷含量（最高增幅分别达14.6%、157.1%和375.7%），这可能与施磷提高了土壤有效磷含量有关。随着施磷量的提高，地上部和地下部镉含量均呈先下降后上升的趋势。不同施磷处理均显著降低了小麦地上部镉含量（最高降幅达60.4%），其中160、320和640 mg/kg施磷处理显著降低了地下部镉含量（最高降幅达40.2%），而40 mg/kg施磷处理显著提高了地下部镉含量（增幅达20.8%）。此外发现，施磷还显著改变了土壤pH、有效磷含量、磷酸酶活性和植酸酶活性以及小麦根部H+-ATP酶活性。进一步通过RDA分析表明，小麦植株镉含量与H+-ATP酶和磷酸酶活性呈显著正相关关系，与土壤pH和有效磷含量呈显著负相关关系。因此认为，酸性土壤中磷素对小麦的降镉效果与施磷量有关，提高施磷量可降低小麦镉含量。施磷对小麦植株镉含量的影响可能是通过改变土壤pH、有效磷含量、磷酸酶活性以及小麦根部H+-ATP酶活性来实现的。 （3）通过盆栽试验，以磷酸二氢钾为磷源，分析了不同供磷水平在石灰性土壤中对小麦镉积累的影响。结果表明，尽管施磷提高了土壤有效磷含量和小麦植株磷含量（最高增幅分别达541.7%和129.4%），但未显著提高植株生物量和株高，这可能与供试土壤中有效磷背景值较高有关。随着施磷量的增加，小麦植株地上部和地下部镉含量均呈先下降后上升的趋势，其中 80、160 和 320 mg/kg施磷处理显著降低了地上部镉含量（最高降幅达45.0%），40、80和160 mg/kg施磷处理显著降低了地下部镉含量（最高降幅达34.4%），而640 mg/kg施磷处理显著提高了地下部镉含量（增幅达20.8%）。此外发现，施磷还显著改变了土壤pH、有效磷含量、有效镉含量和磷酸酶活性。进一步通过RDA分析表明，小麦植株镉含量与磷酸酶活性呈显著正相关关系，与土壤pH和有效磷含量呈显著负相关关系，这与酸性土壤的规律类似。因此认为，石灰性土壤中小麦植株镉含量与施磷量有关，低施磷量可降低小麦镉含量，而高施磷量可提高小麦植株镉含量。施磷对小麦植株镉含量的影响可能是通过改变土壤pH、有效磷含量和磷酸酶活性来实现的。 综上所述，磷形态和施磷量均可影响小麦对镉的积累，这可能与不同的供磷状况改变了小麦根际环境而影响了对镉的吸收有关。这些研究结果为通过合理施磷来实现小麦安全生产奠定了理论基础。
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