硒對(duì)鎘脅迫下寒地水稻鎘含量與分配的影響

劉春梅， 羅盛國(guó)， 劉元英*

(1 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院， 黑龍江哈爾濱 150030； 2 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院， 黑龍江大慶 163319)

硒對(duì)鎘脅迫下寒地水稻鎘含量與分配的影響

劉春梅1,2， 羅盛國(guó)1， 劉元英1*

(1 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院， 黑龍江哈爾濱 150030； 2 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院， 黑龍江大慶 163319)

【目的】研究施硒對(duì)不同鎘污染土壤上鎘在水稻各器官中的分配及稻米中鎘含量的影響，探討通過施硒降低水稻鎘吸收量及在稻米中分配的可行性。【方法】采用盆栽試驗(yàn)，以墾鑒稻6號(hào)為材料，研究添加不同濃度鎘(0、2、4和8 mg/kg土壤)的條件下，施硒(0、0.07和0.14 mg/kg土壤)對(duì)水稻不同器官鎘含量和鎘分配的影響。成熟期整盆收獲，分別測(cè)定葉片、葉鞘、莖稈、根系和糙米、精米鎘含量、硒含量和干物重，計(jì)算鎘積累量和分配比例?！窘Y(jié)果】1)當(dāng)土壤鎘濃度在0_4 mg/kg時(shí)，水稻各營(yíng)養(yǎng)器官和糙米、精米中鎘含量隨土壤鎘濃度增高而顯著增加，但當(dāng)土壤中鎘濃度>4 mg/kg時(shí)，糙米和精米中鎘含量增加不顯著。未施硒(Se0)時(shí)， Cd2(4 mg/kg)和Cd3(8 mg/kg)處理糙米中鎘含量分別為0.221 mg/kg和0.234 mg/kg，分別是Cd0處理的15.8和16.7倍，均超過我國(guó)國(guó)家食品安全標(biāo)準(zhǔn)中稻米鎘的限量(0.2 mg/kg)，精米鎘含量未超過國(guó)家食品安全規(guī)定的限量，Cd3處理精米中鎘含量最高，為0.174 mg/kg。2)相同鎘濃度下，隨著硒濃度的增加，水稻各營(yíng)養(yǎng)器官和糙米、精米的鎘含量和鎘積累量均顯著下降，糙米和精米的鎘含量均低于我國(guó)國(guó)家食品安全規(guī)定的稻米鎘限量，且Se2(0.14 mg/kg)處理優(yōu)于Se1(0.07 mg/kg)處理。其中Cd1(2 mg/kg)濃度時(shí)，Se2處理的精米鎘含量下降幅度最大，比Se0降低31.5%(P<0.01)。3)鎘在各器官中的分配比例為根系> 莖鞘> 稻谷> 葉片。隨著硒濃度的增加，鎘在根系中的分配比例增加，在地上部的分配比例減少，在稻殼中的分配比例增加，在精米中的分配比例下降。在Cd1濃度時(shí)，根系鎘分配比例范圍為60.9%_67.8%，稻谷鎘分配比例為12.6%_13.8%；Se2處理稻殼中鎘分配比例比Se0增加5.2個(gè)百分點(diǎn)，而精米中鎘分配比例則下降了6.2個(gè)百分點(diǎn)。4)相同鎘濃度下，隨著硒濃度的增加，植株各營(yíng)養(yǎng)器官干物重均增加，Se2處理對(duì)干物重的影響優(yōu)于Se1處理。Cd1、Cd2和Cd3濃度下，Se2處理比Se0處理稻谷干物重分別增加了6.4%(P<0.01)、5.2%(P<0.05)和11.3%(P<0.01)?！窘Y(jié)論】施硒可降低鎘污染土壤上水稻各營(yíng)養(yǎng)器官和糙米、精米的鎘含量，并能顯著降低精米中鎘的分配比例，保證稻米的食用安全性，尤其在Cd加入量為2 mg/kg土濃度下，施硒效果最顯著，以施Se量為0.07 mg/kg處理的效果最好。

硒； 鎘脅迫； 寒地水稻； 鎘含量； 鎘分配

我國(guó)農(nóng)田土壤鎘污染的主要原因是污灌，城鎮(zhèn)垃圾、污泥、農(nóng)藥、石灰和磷肥中也都含有一定量的鎘，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中施用這些物料也會(huì)使土壤中的鎘含量提高[1]。史文嬌等[2]研究了黑龍江北部土壤中主要重金屬和微量元素狀況，結(jié)果顯示，嫩江、五大連池、克山的鎘含量比1980年測(cè)定的黑龍江省土壤全鎘背景值0.042 mg/kg高出近一倍，均在輕度污染(0.08_0.16 mg/kg)的范圍內(nèi)。郭觀林[3]對(duì)中國(guó)東北北部22個(gè)縣市的黑土樣品進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)果表明，土壤樣品的鎘污染最為明顯，多集中在中度和重度水平。水稻對(duì)鎘吸收和累積作用強(qiáng)，糙米鎘含量可達(dá)其生長(zhǎng)環(huán)境中鎘濃度的數(shù)倍至數(shù)十倍[4]。據(jù)研究，稻米是亞洲人口體內(nèi)鎘攝入的源之一，經(jīng)稻米攝入的鎘量占總鎘攝入量的比例，菲律賓馬尼拉地區(qū)約占20%[5]，中國(guó)大陸大部分地區(qū)[6]、中國(guó)臺(tái)灣[7]、孟加拉國(guó)和泰國(guó)等約占30%_40%[8]。因此，如何減少鎘進(jìn)入水稻植株體內(nèi)，是保證稻米衛(wèi)生安全急需解決的問題。

雖然硒不是植物生長(zhǎng)必需的營(yíng)養(yǎng)元素，但近年來許多研究結(jié)果表明，植物體內(nèi)硒與鎘表現(xiàn)為拮抗作用。Cary[9]報(bào)道，小麥和萵苣施硒后，能降低其對(duì)鎘的吸收。Shanker等[10]發(fā)現(xiàn)，隨著外源硒濃度的升高，菜豆對(duì)鎘的吸收明顯下降。譚周磁等[11]的研究表明，施用低濃度的亞硒酸鈉能降低稻米中鎘、鉛和鉻的含量。目前硒與鎘脅迫關(guān)系的報(bào)道缺乏硒對(duì)鎘污染下寒地水稻各器官和籽粒各部位鎘含量和分布影響的研究。本文通過研究硒對(duì)鎘脅迫寒地水稻成熟期植株和籽粒中鎘含量和分布等方面的影響，揭示外源硒對(duì)寒地水稻體內(nèi)鎘分布及稻米中鎘積累的作用，探討寒地?zé)o公害稻米生產(chǎn)的技術(shù)措施，為該地區(qū)無公害稻米的生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試水稻品種為墾鑒稻6號(hào)。試驗(yàn)地土壤基本理化性狀為： 有機(jī)質(zhì)含量47.99 g/kg，全氮2.33 g/kg，堿解氮151.2 mg/kg，全磷1.48 g/kg，速效磷18.4 mg/kg，速效鉀240 mg/kg，pH 7.71；全鎘含量0.042 mg/kg，全硒0.03 mg/kg。氮肥為尿素，磷肥用磷酸二銨，鉀肥為硫酸鉀，用分析純亞硒酸鈉、分析純氯化鎘處理土壤。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2011年5月_10月在黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)盆栽試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行，采用盆栽方法，每盆栽水稻3穴，每穴3株。設(shè)4個(gè)土壤鎘濃度，分別為0、2、4、8 mg/kg，用Cd0、Cd1、Cd2、Cd3表示。每個(gè)鎘濃度下設(shè)為0、0.07、0.14 mg/kg 3個(gè)土壤硒水平，用Se0、Se1、Se2表示。共12個(gè)處理，每處理4次重復(fù)。試驗(yàn)用塑料桶直徑30 cm，高50 cm，裝土15 kg。施肥量為N 100 kg/hm2，P2O550 kg/hm2，K2O 60 kg/hm2。氮肥按基肥 ∶返青肥 ∶分蘗肥 ∶穗肥 =4 ∶2.5 ∶1.5 ∶2施用，磷肥作基肥一次性施入，鉀肥按基肥 ∶分蘗肥 ∶穗肥 = 4 ∶2 ∶4施用。移栽前，先用水泡土3d，然后將肥料施入土中混勻，同時(shí)將亞硒酸鈉和氯化鎘配成溶液均勻施入。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

樣品制備 成熟期，將整盆植株收獲，分別用自來水和蒸餾水清洗，將根、莖(包括稻穗枝梗部分)、葉、鞘、籽粒分開，105℃下殺青 30 min，80℃下烘干至恒重，稱重。礱谷機(jī)除去稻殼，將稻殼收集起來；然后用精米機(jī)將糙米處理為精米，將精米和糠皮分別收集并粉碎備用。

鎘含量的測(cè)定 稱取樣品1 g左右(精確至0.0001 g)，置于25 mL三角瓶中，加入10 mL體積比4 ∶1的優(yōu)級(jí)純HNO3-HClO4混合酸，冷消化過夜。第2天，將三角瓶置于砂浴上，在165_175℃下消化，直至溶液變?yōu)闊o色透明，稍冷卻后，分別加兩次約1 mL的蒸餾水排酸，蒸發(fā)濃縮消化液至2 mL左右，用5%的HCl轉(zhuǎn)移并定容至10 mL比色管中，用AA7003原子吸收光譜儀測(cè)定鎘含量[12]。

硒含量的測(cè)定 稱取樣品0.5 g左右(精確至0.0001 g)于25 mL的三角瓶，加入10 mL體積比為4 ∶1的優(yōu)級(jí)純HNO3-HClO4混合酸，蓋上彎頸漏斗，靜置過夜后在電熱板低溫砂浴消化l h，然后再逐步升溫，微沸條件下消化至無色并冒白煙，取下，稍冷后加入5 mL HCl(l ∶l)，繼續(xù)加熱至無色并冒白煙，取下，稍冷卻后分別加兩次約1 mL蒸餾水，然后用5% 的HCl轉(zhuǎn)入10 mL試管中，定容至10 mL，用AFS-930雙道原子熒光光度計(jì)測(cè)定[12]。

土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分含量的測(cè)定采用常規(guī)測(cè)定方法[13]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用 Microsoft Excel 2003 進(jìn)行處理，DPS 7.05版軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果分析

2.1 硒對(duì)鎘脅迫下水稻營(yíng)養(yǎng)器官鎘含量的影響

從圖1可以看出，各器官中鎘含量的大小順序?yàn)楦?莖稈>葉片>葉鞘。相同硒濃度下，隨著土壤中鎘濃度的增加，各營(yíng)養(yǎng)器官中鎘含量也隨之增加。Se0處理時(shí)，不同鎘處理間各營(yíng)養(yǎng)器官的鎘含量差異極顯著，其中Cd3濃度下各營(yíng)養(yǎng)器官的鎘含量最高，根系、莖稈、葉片、葉鞘中鎘含量高達(dá)3.71、2.55、1.17和0.491 mg/kg，分別是Cd0的32、27、14和20倍。

硒對(duì)鎘脅迫下水稻鎘含量的變異性分析(表1)表明，土壤鎘濃度對(duì)水稻各營(yíng)養(yǎng)器官鎘含量的影響極顯著；土壤硒濃度對(duì)莖稈和葉鞘、根系鎘含量的影響顯著，對(duì)葉片鎘含量的影響不顯著；土壤鎘濃度與土壤硒濃度的交互作用對(duì)各營(yíng)養(yǎng)器官鎘含量的影響極顯著。

相同鎘濃度下，各營(yíng)養(yǎng)器官的鎘含量隨著硒濃度的增加而減少。根系的鎘含量最高，在Cd1、Cd2和Cd3濃度下， 硒處理間的差異達(dá)到極顯著水平，Se2處理的根系鎘含量分別比Se0降低了19.3%、30.8%及30.1%。莖稈中鎘含量隨土壤鎘濃度升高而大幅增加，在Cd1濃度下，Se0處理莖稈中鎘含量為1.42 mg/kg，分別是Se1和Se2處理的1.2倍和1.5倍；Cd2濃度下，Se0處理莖稈中鎘含量為2.47 mg/kg，分別是Se1和Se2處理的1.3倍和1.5倍。Cd3濃度與Cd2濃度相比，莖稈中鎘含量增加不明顯。葉片和葉鞘的鎘含量相對(duì)較低，在Cd3濃度下，Se1和Se2處理的葉片鎘含量分別比Se0降低了19.6%和24.7%(P<0.01)，葉鞘中鎘含量分別比Se0降低了21.8%和28.7%(P<0.01)。

注(Note): *，**分別表示處理間差異達(dá)5%和1%顯著水平Mean significant at 5% and 1% levels, respectively.

2.2 硒對(duì)鎘脅迫下糙米和精米鎘含量的影響

圖2顯示，相同硒濃度時(shí)，隨著土壤鎘濃度的增加，糙米和精米的鎘含量增加，其中土壤鎘濃度在0_4 mg/kg時(shí)，糙米和精米鎘含量增加幅度較大，土壤鎘處理濃度在4_8 mg/kg時(shí)，糙米和精米鎘含量仍增加，但增加幅度變小。未施硒(Se0)時(shí)， Cd2和Cd3處理糙米中鎘含量分別為0.221和0.234 mg/kg，均超過我國(guó)國(guó)家食品安全標(biāo)準(zhǔn)(GB2762-2012)中大米鎘限量的0.2 mg/kg，分別是Cd0處理的15.8和16.7倍；精米鎘含量均未超過國(guó)家食品安全規(guī)定的限量，Cd3處理下精米鎘含量最高，為0.174 mg/kg。

相同鎘濃度時(shí)，隨著硒濃度的增加，糙米和精米的鎘含量均明顯下降，并且鎘含量均低于我國(guó)國(guó)家食品安全規(guī)定的大米鎘限量。Cd2和Cd3濃度下，Se2(0.14 mg/kg)處理的糙米鎘含量分別比Se0下降了27.8%(P<0.01)和22.7%(P<0.01)。在Cd1、Cd2和Cd3濃度，硒處理間精米鎘含量差異均達(dá)到5%顯著水平，Se2處理的精米鎘含量分別比Se0下降了31.5%、22.3%和16.1%。

硒對(duì)鎘脅迫下糙米和精米鎘含量的變異性分析結(jié)果見表1。從表中也可以看出，土壤鎘濃度對(duì)糙米和精米鎘含量的影響極顯著，土壤硒濃度對(duì)糙米和精米鎘含量的影響顯著，土壤鎘濃度與土壤硒濃度的交互作用對(duì)糙米和精米鎘含量也有極顯著的影響。

2.3 施硒對(duì)鎘脅迫下糙米和精米硒含量的影響

從圖3可以看出，相同鎘濃度下，隨著硒濃度的增加，糙米和精米的硒含量均增加，不同硒處理間的差異顯著。施硒后糙米硒含量范圍在0.119_0.296 mg/kg，精米硒含量為0.09_0.186 mg/kg，符合黑龍江省富硒大米的硒含量標(biāo)準(zhǔn)(0.1_0.3 mg/kg)。在Cd1濃度下，Se2處理糙米硒的含量最高，是Se0處理的5倍；Cd2濃度時(shí)，Se2處理糙米硒含量最高，是Se0處理的3倍。

2.4 硒對(duì)鎘脅迫下水稻鎘積累與分配的影響

2.4.1 植株各器官鎘積累與分配 由表2可知，土壤鎘濃度對(duì)植株各器官鎘積累量的影響極顯著；土壤硒濃度對(duì)莖鞘、稻谷、根系鎘積累量影響顯著，對(duì)葉片鎘積累量的影響不顯著；土壤鎘濃度與土壤硒濃度的交互作用對(duì)莖鞘、稻谷鎘積累量均有極顯著影響，對(duì)葉片和根系鎘積累有顯著影響。植株各器官鎘積累量的大小為根系>莖鞘>稻谷>葉片。相同硒濃度時(shí)，隨著鎘濃度的增加，水稻各器官鎘積累量均顯著增加。相同鎘濃度時(shí)，隨著硒濃度的增加，水稻地上部分各器官鎘積累量均下降；但不同鎘濃度時(shí)，水稻各器官鎘積累量變化不同。葉片鎘積累只在Cd1濃度時(shí)，Se處理間差異極顯著，其他Cd濃度時(shí)，差異不顯著。隨著硒濃度的增加，Cd3濃度下，莖鞘鎘積累量下降幅度最大，Se2比Se0處理下降了33.77%(P<0.01)；在Cd2濃度時(shí)，稻谷鎘積累量下降幅度最大，Se2比Se0處理下降了18.93%(P<0.01)。隨著硒濃度的增加，在Cd1濃度下，根系鎘積累量增加，而Cd2和Cd3濃度時(shí)，根系鎘積累量反而下降。

不同鎘濃度下，水稻各器官鎘的分配比例隨著硒濃度的增加變化也不相同。根系中鎘的分配比例最高，并且隨著硒濃度的增加而增加，其中Cd1濃度下根系中鎘分配比例最高，為60.9%_67.8%。Cd1和Cd2濃度時(shí)，隨著硒濃度的增加，稻谷中鎘的分配比例下降；在Cd3濃度下，隨著硒濃度的增加，稻谷中鎘的分配比例略有增加。

2.4.2 稻谷各部位鎘的積累與分配 由表3可以看出，土壤鎘濃度、土壤硒濃度、土壤鎘濃度與土壤硒濃度的交互作用均對(duì)稻谷各部位鎘積累量有極顯著的影響。在Cd0濃度下，稻谷不同部位鎘積累量隨著硒濃度的增加變化不大，并且各硒處理間差異不顯著。其他鎘濃度時(shí)，隨著硒濃度的增加，稻谷各部位鎘積累量均下降。Cd2濃度時(shí)，Se2比Se0處理稻殼鎘的積累量下降了21.76%(P<0.01)。Cd3濃度時(shí)，糠皮鎘積累量下降幅度最大，Se2比Se0處理減少了16.19%(P<0.01)。Cd1濃度時(shí)，精米鎘積累量下降幅度最大，Se2比Se0減少了27.25%(P<0.01)。

在相同鎘濃度下，隨著硒濃度的增加，稻殼中鎘的分配比例增加，精米鎘的分配比例下降，糠皮鎘的分配比例變化不大。Cd1濃度時(shí)，稻殼鎘分配比例增幅最大，Se2比Se0處理增加了5.2個(gè)百分點(diǎn)；Cd1濃度時(shí)，精米鎘的分配比例下降幅度最大，Se2比Se0處理下降了6.2個(gè)百分點(diǎn)。

注(Note): 同列數(shù)據(jù)后不同小、大寫字母分別表示處理間差異達(dá)5%和1%顯著水平 Values followed by different small and capital letters in same column mean significant at 5% and 1% levels, respectively. *，**分別表示處理間差異達(dá)5%和1%顯著水平Mean significant at 5% and 1% levels, respectively.

2.5 硒對(duì)鎘脅迫下植株干物重的影響

在相同硒濃度下，隨著土壤鎘濃度的增加，植株各器官干物重和總干物重均下降(表4)，未施硒的處理Se0，Cd3比Cd0處理總干物重、稻谷、根系、葉片、莖鞘的干物重分別減少了11.4%、10.8%、18.8%、10.0%和6.8%。相同鎘濃度時(shí)，隨著硒濃度的增加，植株各營(yíng)養(yǎng)器官干物重和總干物重均增加，但增加幅度不同。Cd0濃度時(shí)，Se2處理的總干物重、稻谷、根系、葉、莖鞘干物重比Se0處理增加了11.7%、6.5%(P<0.01)、36.9%、14.3%和6.6%。從不同器官干物重的結(jié)果看出，硒對(duì)稻谷干物重的影響較大，在Cd1、Cd2 和Cd3濃度下，Se2比Se0處理的干物重分別增加了6.4%(P<0.01)、5.2%(P<0.05)和11.3%(P<0.01)。

注(Note): 同列數(shù)據(jù)后不同小、大寫字母分別表示處理間差異達(dá)5%和1%顯著水平 Values followed by different small and capital letters in same column mean significant at 5% and 1% levels, respectively. *，**分別表示處理間差異達(dá)5%和1%顯著水平Mean significant at 5% and 1% levels, respectively.

3 討論

3.1 硒對(duì)鎘脅迫下水稻鎘含量的影響

黃冬芬[14]指出，向土壤中加鎘后，水稻各器官鎘含量隨土壤中鎘濃度的增高而增加；王凱榮等[4]的研究結(jié)果證明，培養(yǎng)液鎘濃度為0.01 mg/kg時(shí)，糙米中鎘的富集率可達(dá)500倍之多。本試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)土壤鎘濃度在0_4 mg/kg時(shí)，水稻營(yíng)養(yǎng)器官和稻谷中鎘含量隨土壤鎘濃度的增高而顯著增加，但當(dāng)土壤中鎘濃度>4 mg/kg時(shí)，糙米和精米中鎘含量增加不顯著。曾翔[15]指出，水稻成熟后，各器官鎘含量的大小順序?yàn)椋?根系>莖鞘>葉片>糙米。本試驗(yàn)測(cè)得的水稻各器官中鎘含量順序?yàn)楦?莖稈>葉片>葉鞘>糙米>精米，與曾翔的研究結(jié)果相一致。

李正文等[16]對(duì)57個(gè)水稻品種籽粒中鎘和硒的濃度的研究證明，硒與鎘呈負(fù)相關(guān)。譚周磁等[11]的研究表明，施硒比未施硒稻米中鎘含量下降29.8%。方勇[17]指出，當(dāng)葉面噴硒<50 g/hm2時(shí)，稻米中鎘含量變化不大，隨著葉面噴硒量的增加，稻米中鎘含量顯著下降。以上研究多集中在南方水稻種植區(qū)，而在寒地水稻種植區(qū)的這方面的研究較少。我們以往的研究[18]結(jié)果表明，葉面施硒可以有效地降低精米中鎘的含量。本試驗(yàn)結(jié)果表明，不同鎘濃度下，隨著硒濃度的增加，糙米、精米中鎘含量均明顯下降，尤其當(dāng)土壤鎘濃度為2 mg/kg時(shí)，施硒后精米鎘含量下降最明顯，且Se2處理對(duì)降低精米中鎘含量的效果優(yōu)于Se1處理，這些結(jié)果與在南方水稻種植區(qū)的研究結(jié)論基本一致。

雖然很多研究證明，施硒能降低稻米中的鎘含量[11, 15-16]，但關(guān)于硒與鎘拮抗作用的機(jī)理尚不明確，主要有3種觀點(diǎn)： 一是認(rèn)為硒能促進(jìn)PCs(植物螯合肽)的合成，增加鎘與PCs的絡(luò)合，降低水稻體內(nèi)的鎘含量，并阻礙鎘向水稻籽粒中遷移[17]；二是認(rèn)為硒能與鎘結(jié)合成難溶性復(fù)合物，抑制水稻對(duì)鎘的吸收而減緩鎘在植株體內(nèi)的累積[19]；三是認(rèn)為在一定范圍內(nèi)，硒可能參與能量代謝、蛋白質(zhì)代謝以及與其他元素的相互作用，從而緩解鎘對(duì)水稻的毒害[20]?？偠灾?，硒與鎘的拮抗作用的機(jī)理比較復(fù)雜，有待于深入研究。

3.2 硒對(duì)鎘脅迫下水稻鎘積累和分配的影響

土壤鎘污染對(duì)水稻的最大危害是鎘在稻米中的積累。水稻鎘積累量與環(huán)境鎘含量具有一致性。水稻生長(zhǎng)在鎘污染環(huán)境中，植株長(zhǎng)勢(shì)雖未受到明顯傷害，但鎘會(huì)在植物體內(nèi)積累，導(dǎo)致稻米的安全品質(zhì)下降。水稻不同器官中鎘的積累量存在很大差異，根系中鎘的積累量最高，是莖稈、籽粒的幾十至幾千倍[14,21-22]。劉侯俊等[23]的研究表明，未加鎘處理時(shí)，植物體內(nèi)鎘的分配為根系>莖葉>穎殼>籽粒；當(dāng)土壤鎘濃度為5 mg/kg時(shí)，植物體內(nèi)鎘的分配規(guī)律為莖葉>根系>穎殼>籽粒。本試驗(yàn)結(jié)果表明，無論是否加鎘，成熟期植株各器官鎘的分配順序均為根系>莖鞘>稻谷>葉片，與曾翔[15]的研究結(jié)果相近。鎘在稻谷中分配的結(jié)果表明，土壤環(huán)境中鎘濃度較低時(shí)，稻殼中鎘的分配比例較高，精米中鎘的分配比例較低，隨著鎘濃度的增加，稻殼中鎘分配比例逐漸下降，精米中鎘分配比例逐漸升高。說明除了根系能阻滯土壤中鎘向地上部運(yùn)轉(zhuǎn)外，稻殼也能阻滯鎘向精米中的運(yùn)輸，但只能在低鎘濃度下發(fā)揮作用。本研究發(fā)現(xiàn)，相同鎘濃度下，稻殼中鎘的分配比例隨著硒濃度的增加而增加，而精米中鎘的分配比例卻隨著硒濃度的增加而下降，即施硒能增加鎘在稻殼中的分配，減少鎘向精米中的運(yùn)轉(zhuǎn)，有助于提高精米的食用安全性。

3.3 硒對(duì)鎘脅迫下水稻干物重的影響

本試驗(yàn)條件下，未施硒時(shí)，隨著土壤鎘濃度的增加，植株各器官干物重均下降，與其他研究者[14, 24]的觀點(diǎn)一致，表明鎘脅迫能抑制水稻的生長(zhǎng)發(fā)育。施硒后，不同鎘濃度脅迫時(shí)，隨著硒濃度的增加，植株各營(yíng)養(yǎng)器官干物重均增加，Se2處理對(duì)干物重的影響優(yōu)于Se1處理，表明硒能減輕鎘脅迫對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育的抑制作用。

4 結(jié)論

鎘濃度在0_8 mg/kg時(shí)，水稻各器官鎘含量隨著土壤鎘濃度的增加而增加，鎘含量順序?yàn)楦?莖稈 >葉片>葉鞘>糙米>精米。施硒影響植株和籽粒中的鎘含量及其分配比例。隨著硒濃度的增加，植株各器官和稻米(糙米和精米)中鎘含量下降；根系鎘積累和分配比例增加，而稻谷鎘積累和分配比例下降。因此，施硒不僅能降低稻米中的鎘含量，減少鎘積累，而且能提高稻米硒含量，是保證稻米食用安全性的一項(xiàng)簡(jiǎn)單易行的農(nóng)藝措施。

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Effects of Se on Cd content and distribution in rice plant under Cd stress in cold climate

LIU Chun-mei1,2, LUO Sheng-guo1, LIU Yuan-ying1 *

(1CollegeofResourcesandEnvironment,NortheastAgriculturalUniversity,Harbin150030,China; 2CollegeofAgriculture,HeilongjiangBayiAgriculturalUniversity,Daqing,Heilongjiang163319,China)

【Objectives】 Effects of Se application on Cd accumulation and distribution in rice organs and content of Cd in rice grain were studied to explore countermeasures for rice planting in Cd polluted soils. 【Methods】 A pot experiment was conducted using rice cultivar Kenjiandao 6 as experimental material. Four levels of Cd additions (0, 2, 4 and 8 mg/kg soil) and 3 Se levels (0, 0.07 and 0.14 mg/kg soil) for each Cd addition were designed. The rice plants were harvested at the maturity stage, the Cd contents in leaves, stems, sheaths, roots, brown rice and polished rice were determined, Cd accumulation amounts and distribution ratios in rice organs were calculated, and the Se contents in brown rice and polished rice, and dry matter weight were determined as well. 【Results】 1) When the added Cd concentration in soil is increased from 0 to 4 mg/kg, the Cd contents in different organs of rice, brown rice and polished rice are increased significantly. When added Cd concentration is higher than 4 mg/kg, the increases of the Cd contents in brown rice and polished rice are not significant. The Cd contents in brown rice are 0.221 mg/kg and 0.234 mg/kg under the Cd2 (4 mg/kg) and Cd3 (8 mg/kg) treatments without Se application which are 15.8 and 16.7 times higher than that of Cd0, higher than the national food safety standards of China for Cd content (0.2 mg/kg). The Cd content in polished rice is 0.174 mg/kg, which conforms to the national food safety standards of China. 2) The Cd contents and Cd accumulation amounts in different organs of rice and brown rice, polished rice are decreased significantly with the increase of Se concentration under the same Cd concentration, and larger declines of the Cd content are observed under the Se2 (0.14 mg/kg) treatment. Under Cd1 (2 mg/kg), the Cd content in polished rice in the Se2 treatment is reduced by 31.5% (P<0.01) compared to Se0.3) Sequence of the Cd distribution in rice organs is roots > stems and sheaths > grains > leaves. The Cd distribution portion in roots is enhanced with the increase of Se concentration as Cd distribution in other organs is declined at the same time. The Cd distribution portion in rice husk is increased with the increase of Se concentration, meanwhile, the Cd distribution portion in polished rice is decreased. Under Cd1, the Cd distribution portions in roots and grains are in the range of 60.9%-67.8% and 12.6-13.8%, the Cd distribution portion in rice husk with Se2 is 5.2 percentage points higher than that of Se0, while the Cd distribution portion in polished rice with same treatment is lower than Se0 by 6.2 percentage points. 4) The dry matter weights of different organs are increased significantly with the increase of Se concentration under same Cd concentration. Under the concentrations of Cd1, Cd2 and Cd3, the dry matter weights of grain with the Se2 treatment are increased by 6.5% (P<0.01), 5.2% (P<0.05) and 11.3% (P<0.01), respectively compared to Se0. 【Conclusions】 Se application could reduce Cd concentration in rice plants, brown rice and polished rice, and reduce Cd transportation into polished rice. Se application shows the most significant effects when the added soil Cd concentration is 2 mg/kg，and the 0.07 mg/kg of Se application treatment exhibits the best effects.

Se； Cd stress； rice in cold climate； Cd content; Cd distribution

2013-12-25 接受日期： 2014-09-15

“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2013BAB20B04)資助。

劉春梅(1974—)， 女， 黑龍江嫩江人， 博士研究生， 講師。 主要從事水稻營(yíng)養(yǎng)調(diào)控方面研究。 Tel: 0459-6819183, E-mail: soilfertilizer@163.com。* 通信作者 Tel: 0451-55190439, E-mail: yuanyingL@163.com

S511.062; Q945.78

A

1008-505X(2015)01-0190-10