水稻不同濃度鉛污染脅迫下光譜特性與水稻生長的響應(yīng)研究.pdf

1、利用遙感技術(shù)識別與監(jiān)測農(nóng)作物的重金屬污染，對于人類的健康飲食安全具有重要的意義。本文實(shí)地考察延邊州典型水稻田，對當(dāng)?shù)氐乃就寥肋M(jìn)行潛在生態(tài)危害評價，鉛是當(dāng)?shù)刈钪饕闹亟饘傥廴驹?，并以該重金屬為研究對象，在延邊大學(xué)花房內(nèi)做水稻盆栽試驗(yàn)，用7個不同濃度的鉛污染，對水稻整個生長期中的光譜特征變化、葉綠素含量變化與水稻的產(chǎn)量進(jìn)行了相關(guān)性分析，并得到相關(guān)的響應(yīng)關(guān)系。其工作結(jié)果如下：
　?。?）研究區(qū)主要重金屬污染狀況
　　本文是以我國

2、土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB15618-1995）中的重金屬含量限定評價標(biāo)準(zhǔn)，用地質(zhì)累積指數(shù)法與潛在生態(tài)危害指數(shù)法對研究區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評價。結(jié)果發(fā)現(xiàn)研究區(qū)中Pb的污染程度相對比較嚴(yán)重，達(dá)中等污染-強(qiáng)污染水平；其次是As、Cd，其污染程度達(dá)輕度-中等污染水平；而Cr、Cu、Zn幾乎沒有受到污染?；诘刭|(zhì)累積指數(shù)法得到研究區(qū)土壤環(huán)境污染級別由大到小的順序依次為：Pb＞As=Cd＞Cr=Cu=Zn。從單一的重金屬生態(tài)危害指數(shù)來評價，研究區(qū)主要潛

3、在生態(tài)危害重金屬為Pb和Cd，而且兩者都達(dá)到中等生態(tài)危害程度，其他4種重金屬的EjR均為輕微生態(tài)危害程度，其潛在生態(tài)危害順序?yàn)椋篜b＞Cd＞As＞Cu＞Zn＞Cr。Ri值達(dá)到126.74，研究區(qū)處于輕微生態(tài)危害程度。其結(jié)果鉛為當(dāng)?shù)厮咎镒顬閲?yán)重的重金屬污染源。
　　（2）不同鉛污染脅迫下分析水稻葉片光譜特征變化規(guī)律以及確定最加監(jiān)測波段。
　　利用包絡(luò)線去除法和歸一化法，提取新的光譜特征參數(shù)，在光譜曲線的“綠峰”和“紅谷”處的

4、光譜反射率，通過了0.05顯著性檢驗(yàn)，在波段520-580nm、680-720nm和750-800nm的差異顯著性均在90％以上。顯示Pb使水稻光譜反射率在520-800nm處的特征吸收峰發(fā)生變化，且其變化幅度與Pb含量成正相關(guān)。特別是在630-720nm處的變化極為明顯。其光譜特征參數(shù)中只有Da、Db、Dc與水稻Pb含量有較高相關(guān)性，其復(fù)相關(guān)系數(shù)分別為R2Da=0.721、R2Db=0.522、R2Dc=0.369，其中最高是Da。因

5、此在520-800nm處的水稻光譜特征參數(shù)對Pb含量的響應(yīng)，可以作為估測Pb污染的有效手段。
　?。?）不同鉛污染脅迫下土壤鉛含量在水稻體內(nèi)的分布特征與葉綠素含量變化規(guī)律。
　　隨著Pb濃度的增高，水稻莖葉和根系中含Pb量也增高，在1300mg/kg濃度下水稻所吸收的Pb含量達(dá)最高值。說明低濃度的Pb能促進(jìn)水稻正常的生長，如莖葉內(nèi)硝酸還原酶活性、可溶性糖含量、會使葉綠素含量均有不同程度的增加，但所吸收的Pb濃度過量，Pb會開

6、始擬制水稻的生長，最后嚴(yán)重阻礙水稻正常的生理活動，一般的癥狀為水稻葉片黃化失綠。
　　在苗期Pb污染低濃度（Pb含量〈1300mg/kg）濃度時葉綠素SPAD值均增加，而高濃度（Pb含量〉1300mg/kg）時葉綠素含量開始減少，呈現(xiàn)下降的趨勢，表明Pb污染使水稻葉片的葉綠體的破壞作用明顯加劇。經(jīng)分蘗前期也是起初葉綠素含量增加，趨勢比苗期更明顯，Pb濃度到了900mg/kg開始往下滑。表明苗期到經(jīng)分蘗前期因Pb濃度的增加，嚴(yán)重破壞

7、水稻葉片的葉綠體，說明經(jīng)分蘗前期比起苗期，對于Pb污染的相關(guān)性更為明顯。
　　（4）不同鉛污染脅迫下水稻長勢的變化規(guī)律。
　　在株高方面，不同的土壤Pb污染下，隨著土壤中Pb濃度的升高，水稻的株高依次下降，移栽三周后株高開始出現(xiàn)變化，直到最后CK與2800mg/kg之間，植株的高度相差15%-20%。水稻植株地下部分方面，隨著Pb濃度的增加，水稻植株的根長也會變短。周泳等研究發(fā)現(xiàn)分粟期，低濃度Pb對酸性紫色土上水稻生長無不良

8、影響，也是在1000mg/kg左右時才表現(xiàn)對株高、分孽的抑制作用，而到了3000mg/kg時，水稻生長明顯矮化。這與本研究結(jié)果相似，且發(fā)現(xiàn)水稻各器官Pb累積量隨著土壤中Pb濃度的增加而增加，其分布規(guī)律為：根＞葉＞莖。在不定根方面，隨著Pb濃度的增加，水稻植株的根長也會變短，但是基部的不定根的條數(shù)卻增多。孕穗期，土壤Pb污染處理300mg/kg、800mg/kg、1300mg/kg、1800mg/kg、2300mg/kg、2800mg/k