低積累水稻品種篩選試驗(yàn)

乃冬梅，黃正剛，黃上爭(zhēng)

（1.田東縣農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢驗(yàn)檢測(cè)站，廣西壯族自治區(qū) 田東 531500；2.田東縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，廣西壯族自治區(qū) 田東 531500；3.百色市農(nóng)業(yè)生態(tài)和資源保護(hù)站，廣西壯族自治區(qū) 百色 533000）

隨著工業(yè)化和城市化的快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨著越來(lái)越多的環(huán)境挑戰(zhàn)，尤其是土壤重金屬污染問(wèn)題。重金屬如鎘、鉛等的積累不僅影響農(nóng)作物的生長(zhǎng)，而且會(huì)通過(guò)食物鏈對(duì)人類(lèi)健康構(gòu)成潛在威脅。

水稻作為全球范圍內(nèi)重要的糧食作物，其對(duì)重金屬的積累特性受到了廣泛關(guān)注，在這樣的背景下，開(kāi)展低積累水稻品種的篩選試驗(yàn)尤為重要。為了尋找在重金屬污染土壤中能夠最小化重金屬積累的水稻品種，本文進(jìn)行了試驗(yàn)篩選，以期為人們的飲食安全提供可靠保障。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)域概述

試驗(yàn)區(qū)域位于長(zhǎng)期受到輕微至中度工業(yè)污染的地區(qū)。試驗(yàn)區(qū)表層土壤重金屬點(diǎn)位評(píng)價(jià)結(jié)果如表1所示。

表1 試驗(yàn)區(qū)表層土壤重金屬點(diǎn)位評(píng)價(jià)結(jié)果Tab.1 Evaluation results of heavy metal points in surface soil in test area

試驗(yàn)區(qū)土壤主要是砂質(zhì)壤土，具有較好的排水性和透氣性，但同時(shí)也因歷史上的工業(yè)活動(dòng)而受到一定程度的重金屬污染，土壤主要超標(biāo)元素為鎘、砷、鉻等，81%調(diào)查點(diǎn)位樣品中鎘含量介于風(fēng)險(xiǎn)篩選值和嚴(yán)格管控值之間，其次是砷，67%調(diào)查點(diǎn)位樣品中砷含量介于風(fēng)險(xiǎn)篩選值和嚴(yán)格管控值之間，鉻、汞、鉛均不超標(biāo)。

1.2 水稻品種選擇

本文共選取了16 個(gè)水稻品種，其中自購(gòu)7 種、當(dāng)?shù)剞r(nóng)技部門(mén)推薦8 種以及當(dāng)?shù)厮酒贩N1 種，具體如表3所示。選取標(biāo)準(zhǔn)主要基于品種的成熟期、產(chǎn)量潛力以及對(duì)當(dāng)?shù)貧夂蚝屯寥罈l件的適應(yīng)性。其中，特別注意選擇了不同成熟期的品種，以便評(píng)估成熟期對(duì)重金屬積累的可能影響。同時(shí)，還考慮了品種的抗病性和耐逆性，因?yàn)檫@些因素也可能影響植株對(duì)重金屬的吸收和積累[1]。

表3 采用水稻品種統(tǒng)計(jì)表Tab.3 The statistical table of adopted rice varieties

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.1 試驗(yàn)小區(qū)規(guī)劃和布設(shè)

試驗(yàn)區(qū)實(shí)施16 個(gè)水稻品種、兩種葉面阻隔劑（硅類(lèi)——降鎘靈和硒類(lèi)——鍋無(wú)憂(yōu)）和空白對(duì)照的完全區(qū)組試驗(yàn)，設(shè)置4個(gè)區(qū)組，即4個(gè)重復(fù)，分別以I、II、III和IV表示，每個(gè)區(qū)組包含48個(gè)試驗(yàn)小區(qū)，小區(qū)面積25 m2，共計(jì)192 個(gè)試驗(yàn)小區(qū)。水分按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)進(jìn)行管理。為符合試驗(yàn)小區(qū)完全隨機(jī)布置設(shè)計(jì)的要求，本方案應(yīng)用隨機(jī)數(shù)生成器生成的每區(qū)組48個(gè)小區(qū)。各小區(qū)間預(yù)留1 個(gè)空行，每一個(gè)區(qū)組間預(yù)留2 個(gè)空列，確保品種之間能夠有效區(qū)分，試驗(yàn)區(qū)四邊各預(yù)留1 m以上保護(hù)行。

按科研試驗(yàn)要求進(jìn)行相關(guān)小區(qū)布設(shè)、建立隔離設(shè)施，完成從整地、育苗、移植、管護(hù)等工作，并完成樣品采集。每試驗(yàn)小區(qū)配有統(tǒng)一說(shuō)明牌和編號(hào)牌，各重復(fù)小區(qū)的品種、播種期、插秧期、插秧密度保持一致，各重復(fù)肥料施用種類(lèi)、施用量、施用方式、施用時(shí)間均一致，各重復(fù)小區(qū)的田間管理嚴(yán)格保持一致（包括：灌溉、排水、中耕、除草、病蟲(chóng)防治等）[2]。

1.3.2 試驗(yàn)小區(qū)葉面阻隔劑施用

選擇經(jīng)過(guò)試用過(guò)、具有較好降低植株鎘含量的2種葉面阻隔劑“降鎘靈”和“鎘無(wú)憂(yōu)”，設(shè)置3 個(gè)處理（2 種葉面阻隔劑和1個(gè)空白對(duì)照），重復(fù)4次。

兩種葉面阻隔劑施用處理：降鎘靈原液，施用量每個(gè)小區(qū)用15 mL 原液兌清水10 倍以上噴施。鎘無(wú)憂(yōu)施用量為每小區(qū)用原液3 mL兌清水100倍以上噴施。

每個(gè)處理試驗(yàn)小區(qū)均噴施2 次，分別于孕穗期（2020 年10 月2 日）和灌漿期（2020 年10 月10 日）各噴施1 次，采用人工噴霧器對(duì)水稻葉面均勻噴施，達(dá)到葉片正反兩面全部濕潤(rùn)，但尚未滴水為宜。對(duì)照處理小區(qū)噴施清水，噴施量與處理相同[3]。

1.3.3 試驗(yàn)區(qū)測(cè)試樣品采樣

采用五點(diǎn)法，使用竹鏟采集耕層土壤（0～20 cm），每個(gè)樣品約1 kg，置于土壤樣品采集袋中，進(jìn)行重金屬檢測(cè)。

2 結(jié)果與分析

2.1 小區(qū)試驗(yàn)水稻品種產(chǎn)量

葉面阻控劑處理下水稻產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)如圖1 所示。與本地水稻品種野香優(yōu)明月絲產(chǎn)量378.9 kg/667 m2相比，桂育12 和桂香18 水稻產(chǎn)量分別提高4.43%和2.64%，但差異不顯著，其中桂育12水稻品種產(chǎn)量最高，單產(chǎn)為395.36 kg/667 m2，其余13 個(gè)品種產(chǎn)量均低于本地野香優(yōu)明月絲品種。

圖1 葉面阻控劑處理下水稻產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)柱狀圖Fig.1 Histogram of rice yield statistics under foliar control agent treatment

由圖1看出，桂育12、桂香18、恒豐優(yōu)666和野香優(yōu)明月絲等4 個(gè)品種的水稻單產(chǎn)均超過(guò)400.0 kg/667 m2，且桂育12 和桂香18 較本地品種野香優(yōu)明月絲產(chǎn)量提高了2.20%和1.67%，但差異不顯著；同樣，對(duì)鎘無(wú)憂(yōu)而言，桂育12、桂香18 和恒豐優(yōu)666 等3 個(gè)品種單產(chǎn)也超過(guò)400.0 kg/667 m2，與本地品種野香優(yōu)明月絲水稻產(chǎn)量398.5 kg/667 m2相比，桂育12、桂香18和恒豐優(yōu)666等3個(gè)品種的水稻產(chǎn)量分別提高了4.29%、3.46%和2.53%。可見(jiàn)，降鎘靈和鎘無(wú)憂(yōu)對(duì)桂育12、桂香18 和恒豐優(yōu)666 等3 個(gè)品種的產(chǎn)量有一定的提高，且總體上降鎘靈較鎘無(wú)憂(yōu)對(duì)不同品種產(chǎn)量的提升效果更佳。

2.2 小區(qū)試驗(yàn)各水稻品種稻米鎘含量

不同品種水稻籽粒的鎘含量統(tǒng)計(jì)情況見(jiàn)圖2。由圖2 可以看出，未噴施葉面阻控劑（CK）處理下，廣8 優(yōu)169、恒豐優(yōu)666、深兩優(yōu)8386、廣8 優(yōu)香絲苗、野香優(yōu)703 和晶兩優(yōu)1212 等6 個(gè)品種的稻米鎘含量均已超標(biāo)（Cd＞0.20 mg/kg）。與當(dāng)?shù)仄贩N野香優(yōu)明月絲（稻米鎘含量為0.195 mg/kg)相比，桂香18 和廣8 優(yōu)金占稻米鎘含量顯著低于野香優(yōu)明月絲，含量分別為0.135 mg/kg和0.152 5 mg/kg，其余7 個(gè)品種稻米鎘含量則與野香優(yōu)明月絲差異不顯著。

圖2 不同品種水稻籽粒的鎘含量統(tǒng)計(jì)柱狀圖Fig.2 Statistical histogram of cadmium content in rice grains of different varieties

噴施降鎘靈和鎘無(wú)憂(yōu)兩種阻控劑對(duì)不同水稻品種籽粒中的鎘含量有不同程度的影響。從圖2可以看出，噴施降鎘靈和鎘無(wú)憂(yōu)后稻米鎘含量均未超標(biāo)，前者和后者處理下稻米鎘含量范圍分別在0.120～0.168 mg/kg和0.120～0.178 mg/kg。從噴施降鎘靈對(duì)稻米鎘含量的影響來(lái)看，廣8 優(yōu)169、恒豐優(yōu)666、深兩優(yōu)8386、廣8 優(yōu)香絲苗、野香優(yōu)703 和晶兩優(yōu)1212 等6 個(gè)品種較CK 稻米鎘含量分別下降了34.13%、39.22%、32.10%、34.69、30.0%和41.46%，且噴施降鎘靈后這6個(gè)品種稻米鎘含量均低于0.20 mg/kg；而當(dāng)?shù)仄贩N野香優(yōu)明月絲在噴施降鎘靈后較CK 稻米鎘含量下降了25.64%。統(tǒng)計(jì)分析表明，桂香18、桂育11 號(hào)、晶兩優(yōu)1212 和野香優(yōu)油絲的稻米鎘含量顯著低于其余品種，其含量分別為0.128、0.123、0.120、0.133 mg/kg。

從噴施鎘無(wú)憂(yōu)對(duì)稻米鎘含量的影響來(lái)看，廣8 優(yōu)169、恒豐優(yōu)666、深兩優(yōu)8386、廣8 優(yōu)香絲苗、野香優(yōu)703和晶兩優(yōu)1212 等6個(gè)品種較CK 處理稻米鎘含量分別下降了24.10%、45.10%、28.04%、30.61%、39.89%、31.71%，且噴施鎘無(wú)憂(yōu)后這6 種稻米鎘含量均低于0.20 mg/kg；而當(dāng)?shù)仄贩N野香優(yōu)明月絲在噴施鎘無(wú)憂(yōu)后較CK 稻米鎘含量下降了18.04%。統(tǒng)計(jì)分析表明，桂香18、特優(yōu)5058 和桂育11 號(hào)稻米鎘含量顯著低于其余品種，其含量分別為0.120、0.127、0.125 mg/kg。可見(jiàn)，CK 處理下桂香18 和廣8 優(yōu)金占的稻米鎘含量較低，降鎘靈和鎘無(wú)憂(yōu)處理對(duì)廣8 優(yōu)169、恒豐優(yōu)666、深兩優(yōu)8386、廣8 優(yōu)香絲苗、野香優(yōu)703 和晶兩優(yōu)1212 等6 個(gè)品種的降鎘效果更佳。

因此，結(jié)合不同水稻品種的產(chǎn)量，可選擇桂香18和廣8 優(yōu)金占作為低積累品種進(jìn)行推廣應(yīng)用，而廣8 優(yōu)169、恒豐優(yōu)666、深兩優(yōu)8386、廣8 優(yōu)香絲苗、野香優(yōu)703和晶兩優(yōu)1212等6個(gè)品種建議采用低積累品種+葉面阻控劑的技術(shù)模式進(jìn)行推廣應(yīng)用。同時(shí)，其他低積累品種根據(jù)當(dāng)?shù)赝寥拉h(huán)境和其他因素進(jìn)行選擇應(yīng)用。

2.3 小區(qū)試驗(yàn)各水稻品種稻米其他重金屬含量

水稻籽粒中的砷含量如表4 所示，而鉻、鉛和汞3種重金屬含量未能檢測(cè)出數(shù)據(jù)，可能是籽粒中所含的鉻、鉛和汞較少，機(jī)器未能進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定所造成。

表4 不同水稻品種噴施兩種葉面阻控劑的籽粒砷金屬含量Tab.4 Arsenic metal content in grain of different rice varieties sprayed with two kinds of leaf surface control agents 單位：mg/kg

從表4可以看出，與CK相比，降鎘靈處理下全部品種砷含量均有所降低，其中桂香18、廣8 優(yōu)169、恒豐優(yōu)666、廣8 優(yōu)香絲苗和晶兩優(yōu)1212 等5 個(gè)品種降砷率均在30.0%以上，分別為43.75%、31.13%、31.25%、41.74%和32.71%，而當(dāng)?shù)仄贩N野香優(yōu)明月絲苗的降砷率為24.74%；同時(shí)，鎘無(wú)憂(yōu)處理下桂育12、桂香18、恒豐優(yōu)666、特優(yōu)5058、廣8優(yōu)香絲苗和野香優(yōu)油絲等6個(gè)品種較CK 處理砷含量也分別降低了36.75%、46.88%、36.81%、36.84%、31.59%和52.60%，而當(dāng)?shù)仄贩N野香優(yōu)明月絲苗的降砷率為21.13%。可見(jiàn)，噴施降鎘靈和鎘無(wú)憂(yōu)對(duì)桂香18、恒豐優(yōu)666 和廣8 優(yōu)香絲苗等3 個(gè)品種的降砷均有顯著的效果，降砷率均超過(guò)30.0%。

2.4 討論

小區(qū)試驗(yàn)得出，16個(gè)品種低積累重金屬順序?yàn)椋汗鹣?8、廣8 優(yōu)金占、桂育12、特優(yōu)5058 等，同時(shí)，兩種葉面阻抗劑相比差異不顯著；小區(qū)試驗(yàn)研究結(jié)果表明，野香優(yōu)700、野香優(yōu)莉絲、野香優(yōu)9號(hào)、特優(yōu)5058、廣8優(yōu)金占、桂育12 和桂香18 等7 個(gè)品種中的籽粒鎘含量均顯著低于其他品種（P＜0.05）；其中，桂香12 中的含量最低，為0.118 mg/kg?？紤]不同水稻品種產(chǎn)量、食用成本等因素，推薦桂育12 為低積累品種推廣應(yīng)用。降鎘靈和鎘無(wú)憂(yōu)這兩種阻控劑均能有效地降低稻米中鎘的含量，保證稻米達(dá)到食用稻米重金屬含量安全標(biāo)準(zhǔn)；鎘無(wú)憂(yōu)的降鎘率略高于降鎘靈，但無(wú)顯著差異，推薦鎘無(wú)憂(yōu)作為葉面阻控劑優(yōu)選產(chǎn)品。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文不僅成功篩選出了一批低積累水稻品種，而且為理解水稻對(duì)重金屬吸收和積累的機(jī)制提供了重要數(shù)據(jù)，對(duì)于改善受污染土壤中的水稻種植具有重要的實(shí)踐意義，為保障糧食安全和提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量提供了數(shù)據(jù)支持。未來(lái)，還需要進(jìn)一步研究這些低積累品種的農(nóng)藝性狀，以及在不同環(huán)境條件下的表現(xiàn)，同時(shí)繼續(xù)探索更多有效降低作物重金屬積累的方法，如改良種植技術(shù)和土壤修復(fù)措施等，以更全面地應(yīng)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重金屬污染問(wèn)題。