1. 研究目的与意义及国内外研究现状

我国土壤重金属污染的现状总体不容乐观，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出。工矿业、农业等人为活动以及土壤环境背景值高是造成土壤污染或超标的主要原因。目前主要的重金属污染物主要是镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍这8种，点位超标率分别为7.0%、1.6%、2.7%、2.1%、1.5%、1.1%、0.9%、4.8%。食品重金属超标对人类的健康都产生了严重的伤害，如日本的骨痛病事件，湖南的镉米事件。

在全球气候变暖的背景下，温度和co₂浓度对植物痕迹元素吸收的影响从宏观上将关系到生态系统对全球气候变化的效应，从农业耕地和牧场已经受到不同程度地多种矿质胁迫的影响的现实角度来看，这种影响一定程度上还将影响到食品品质、人类营养，甚至事关一些随气候变化而暴露出新的环境污染问题，研究升温对水稻重金属吸收的影响具有重要的实际意义。本课题拟通过重金属污染农田土壤水稻盆栽的不同温度和时间的高温处理试验，明确土壤污染下水稻生长和吸收重金属的高温热害影响，探寻高温热害与粮食安全的关系。

国内外研究现状

研究表明，土壤增温提高营养（或微量元素）的吸收。⁴温度升高导致植物对重金属元素的吸收和积累的增加可能由多种原因造成。有学者认为可能是温度的升高提高了植物的生长速率，增大了生物量，从而增大了植物对重金属的吸收量⁴；也有学者认为温度的变化影响了细胞外壁表面金属离子和溶液中金属离子之间的平衡，即温度升高增加了细胞壁上重金属的结合位点的数量，从而导致植物对重金属吸收的增加⁶。目前广泛认可的观点：温度变化影响了质膜脂质的组成，进而改变了植物生物膜的流动性，使高温下植物生物膜透性变高，对金属吸收增加。同时，温度升高促进植物的新陈代谢和蛋白质的合成，从而增加细胞膜上重金属结合位点或促进分子释放以增强金属元素的吸收^5，6。

2. 研究的基本内容

针对土壤污染和气象灾害双重问题，本研究在大田环境下使用湖南的重金属污染农田土壤盆栽水稻，在开花期利用人工气候箱模拟高温热害，对比研究不同增温幅度和时间对水稻重金属吸收的影响；通过分析增温处理前后根际土壤溶液的理化性质及重金属浓度差异，水稻籽粒、谷壳、秸秆中重金属含量及其生物量的差异，以及两者的相关性，研究高温热害对污染土壤中水稻吸收重金属的影响机制。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

研究方案：

本研究采用大田环境下的盆栽试验，使用湖南重金属污染农田土壤栽培水稻，盆栽水稻在开花期放入人工气候箱中进行不同温度和时间的增温处理。设置以下7个处理：①未做增温处理的对照（ck）；②在35c下培养3天；③在35c下培养5天；④在35c下培养7天；⑤在37c下培养3天；⑥在37c下培养5天；⑦在37c下培养7天。实验设置2个重复。抽取处理前和处理后根际土壤溶液，测量其ph，ec和重金属含量；采集35c、37c培养7天后的植物样，测其重金属含量；在水稻成熟后，收获水稻，测其生物量和籽粒、谷壳及秸秆中重金属含量。

4. 参考文献

[1] 环境保护部，国土资源部. 全国土壤污染状况调查公报. 中国国土资源报，2014.4

[2] li l q,wu z y, zhang q,wang x h, zhang j h, yang y m, wang h l, wu l,li y.state-of-the-art review of the impact of climatic change on bioavailability of mineral elements in crops. acta ecologica sinica, 2014; 34(5):1053-1060.

[3] 李裕，张强，王润元, 等. 气候变暖对春小麦籽粒痕量元素利用率的影响[j]. 农业工程学报，2011，27(12)：96－104.