不同外源鎘對(duì)水稻生長和富集鎘的影響研究

龍思斯，宋正國，雷　鳴*，喻　理，王藝康，蔣宏芳，沈　躍

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，長沙410128；2.農(nóng)業(yè)部產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/天津市農(nóng)業(yè)環(huán)境與農(nóng)產(chǎn)品安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300191；3.湖南安邦新農(nóng)業(yè)科技股份有限公司/湖南省安邦農(nóng)業(yè)研究院，湖南衡陽421200）

?

不同外源鎘對(duì)水稻生長和富集鎘的影響研究

龍思斯1，宋正國2*，雷鳴1*，喻理1，王藝康1，蔣宏芳3，沈躍2

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，長沙410128；2.農(nóng)業(yè)部產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/天津市農(nóng)業(yè)環(huán)境與農(nóng)產(chǎn)品安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300191；3.湖南安邦新農(nóng)業(yè)科技股份有限公司/湖南省安邦農(nóng)業(yè)研究院，湖南衡陽421200）

摘要：為了探究不同來源鎘對(duì)水稻富集鎘的影響，通過盆栽種植水稻實(shí)驗(yàn)，以外源添加鎘方式分別模擬土壤鎘污染源、灌溉水鎘污染源和大氣降水鎘污染源，對(duì)水稻的生長及其鎘的含量和分布特征進(jìn)行分析。結(jié)果表明：與對(duì)照相比，三種不同污染源中鎘的含量對(duì)水稻株高以及稻谷的重量無顯著影響（P＞0.05）。水稻植株各部位的鎘含量隨著污染源中鎘濃度的升高而顯著增加（P＜0.05），其中土壤污染和灌溉水污染處理下水稻植株中鎘含量分布為根＞莖＞葉＞谷殼＞糙米，葉面污染為葉＞根＞莖＞谷殼＞糙米。無論是在同一污染源不同鎘濃度還是不同單一污染源下，糙米中鎘的含量與葉面中鎘的含量呈顯著線性關(guān)系（P＜0.05）。三種污染源對(duì)糙米富集鎘的貢獻(xiàn)順序?yàn)槿~面污染源＞灌溉水污染源＞土壤污染源。

關(guān)鍵詞：水稻；鎘；土壤污染源；灌溉水污染源；葉面污染源；糙米

龍思斯，宋正國，雷鳴,等.不同外源鎘對(duì)水稻生長和富集鎘的影響研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2016, 35（3）：419-424.

LONG Si-si, SONG Zheng-guo, LEI Ming, et al. Growth and Cd accumulation of rice（Oryzasativa L.）grown in soils amended with Cd from different pollution sources[J]. Journal of Agro-Environment Science, 2016, 35（3）: 419-424.

水稻是世界三大主要糧食作物之一，也是亞洲最重要的糧食來源。但是由于人類活動(dòng)的影響，導(dǎo)致水稻中重金屬，尤其是鎘含量嚴(yán)重超標(biāo)。由于鎘（Cd）對(duì)人體危害的風(fēng)險(xiǎn)水平超過Hg和Pb的3～4個(gè)數(shù)量級(jí)[1]，對(duì)人體健康造成巨大的威脅。我國稻米中Cd含量超標(biāo)問題日趨嚴(yán)重，隨著國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們生活水平的提高，Cd超標(biāo)的糧食安全問題也愈加引起國內(nèi)外消費(fèi)者的廣泛關(guān)注。研究表明，造成水稻中重金屬含量超標(biāo)原因有多種，如大氣降塵、污水灌溉和污染土壤、工業(yè)三廢排放、超標(biāo)肥料施用以及不合理的農(nóng)業(yè)措施等[2-8]，但究竟是哪一種污染源是造成水稻中重金屬含量的主要污染源，目前的報(bào)道還存在不同的觀點(diǎn)。如趙雄等[3]認(rèn)為土壤中Cd含量對(duì)水稻糙米中Cd的富集量貢獻(xiàn)較大；嚴(yán)連香等[4]調(diào)查表明，污水灌溉能顯著導(dǎo)致作物中Cd的含量超標(biāo)；而于瑞蓮等[8]研究發(fā)現(xiàn)大氣沉降中Cd含量導(dǎo)致城市道路和工業(yè)區(qū)作物中Cd含量超標(biāo)?？梢?，作物富集重金屬Cd的來源比較復(fù)雜，如何確定稻米富集Cd主要污染來源是當(dāng)前研究的熱門問題。本研究在溫室開展盆栽實(shí)驗(yàn)，通過對(duì)土壤添加外源Cd、灌溉水施加Cd和葉面噴施Cd分別模擬土壤Cd污染源、灌溉水Cd污染源和大氣降水Cd污染源，探討這三類污染途徑下，水稻對(duì)Cd的吸收積累規(guī)律，分析三種不同污染源對(duì)糙米富集Cd的貢獻(xiàn)關(guān)系，其結(jié)果對(duì)水稻的安全生產(chǎn)具有指導(dǎo)作用，并為阻控稻米Cd超標(biāo)問題提供科學(xué)理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

供試土壤為湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)耘園農(nóng)田表層土壤，pH值為7.05，土壤Cd本底為（0.06±0.01）mg·kg-1。土壤去除雜質(zhì)后，風(fēng)干，混勻，過1 cm×1 cm篩。Cd的污染物為CdCl2·2.5H2O分析純化學(xué)試劑。供試水稻為中嘉早17號(hào)（浙審稻2006020），供試盆栽容器為直徑22 cm、高25 cm的塑料桶。

1.2盆栽試驗(yàn)設(shè)計(jì)

盆栽實(shí)驗(yàn)在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)通風(fēng)玻璃房進(jìn)行。每個(gè)塑料桶裝土6.5 kg，實(shí)驗(yàn)設(shè)置4種處理：無Cd污染（對(duì)照，CK）、土壤外源Cd污染（T）、灌溉水外源Cd污染（G）和葉面外源Cd污染（Y）。為了避免過多的干擾因素，每種污染源中Cd的濃度設(shè)置一樣，即設(shè)置3個(gè)Cd處理濃度（CdCl2·2.5H2O）：1.5、3.0、6.0 mg·kg-1，每個(gè)濃度設(shè)置3次平行，對(duì)照組（CK）也設(shè)3次平行，共30盆。土壤外源Cd的添加是將Cd以溶液的形式與風(fēng)干土混勻，注水至飽和，平衡3～4周。移栽水稻秧苗前，按N：0.150 g·kg-1（氮肥比例按3：2的比例做基肥和分蘗肥施用）、P2O5：0.120 g· kg-1、K2O：0.150 g·kg-1施加基肥，注水飽和放置3～7 d，然后移植水稻秧苗，每桶均勻摘插3兜，每穴2株。水稻秧苗于2014年4月25日插入盆栽。葉面外源Cd和灌溉水外源Cd設(shè)計(jì)在水稻分蘗期、孕穗期、抽穗期、揚(yáng)花期、乳熟期，于早上9點(diǎn)和下午5點(diǎn)后分別進(jìn)行葉面Cd噴施和Cd溶液的灌溉，每次分別噴施和灌溉150 mL不同Cd濃度的溶液，共10次。葉面噴施時(shí)為避免溶液進(jìn)入土壤，用塑料薄膜覆蓋，待葉面近干，移走薄膜。在水稻整個(gè)生育期水分管理與大田管理方式一致，所用日常水Cd濃度為1.12 μg·L-1，未超過國家灌溉水標(biāo)準(zhǔn)值（＜10 μg·L-1）。在病蟲害出現(xiàn)初期，及時(shí)噴施農(nóng)藥。

1.3土壤和植物樣品采集與分析

土壤樣品以四分法取樣，經(jīng)風(fēng)干后，研磨過100目尼龍篩，采用電位法（水土比為2.5：1）測(cè)定pH[9]，用王水（HNO3：HCl=3：1）硝化法消煮，同時(shí)用土壤國家標(biāo)準(zhǔn)參比物質(zhì)（GSS-5）和空白樣進(jìn)行分析質(zhì)量控制，并用原子吸收分光光度計(jì)-石墨爐法（GTA120，美國Varian）測(cè)定土壤本底Cd含量。

在水稻收獲期采集植株樣品，用自來水清洗，并分離根、莖、葉、谷殼和糙米。將谷粒樣品置于室外陽光下曬干，其他部位樣品皆裝入A4信封袋編號(hào)后置于102℃烘箱內(nèi)2 h，后調(diào)至65℃烘至恒重。記錄谷粒的干重后，用JLG-Ⅱ型礱谷機(jī)分離谷殼和糙米，水稻的根、莖、葉用植物粉碎機(jī)粉碎后，裝入密封袋保存待用。水稻樣品（根、莖、葉、谷殼和糙米）采用混合酸硝酸-高氯酸（體積比為4：1）消化法消煮，同時(shí)用植物國家標(biāo)準(zhǔn)參比物質(zhì)[灌木枝葉GBW07603（GSV-2）]、大米植物國家標(biāo)準(zhǔn)參比物質(zhì)[GBW10010（GSB-1）]和空白樣進(jìn)行分析質(zhì)量控制。鎘全量測(cè)定采用原子吸收分光光度計(jì)-石墨爐法（GTA120，美國Varian）測(cè)定。分析過程中所用試劑均為優(yōu)級(jí)純。

1.4數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)均采用3次重復(fù)的平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差來表示。采用SPSS 18. 0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行單因素方差分析，采用Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)的繪圖。相關(guān)方程與相關(guān)系數(shù)在SPSS中通過“分析-回歸-線性”程序檢驗(yàn)實(shí)現(xiàn)。

2　結(jié)果與討論

2.1外源Cd對(duì)水稻株高和稻谷產(chǎn)量的影響

Cd進(jìn)入植物體內(nèi)后，對(duì)水稻的污染具有強(qiáng)烈的隱蔽性和危害性。由表1可知，三種污染源處理的株高與對(duì)照無顯著差異（P＞0.05），土壤源和葉面源的不同濃度間均無顯著差異（P＞0.05）；灌溉水污染源處理下G-1的株高顯著大于G-2和G-3，說明此類污染源的Cd脅迫對(duì)水稻生長有一定抑制作用。水稻稻谷的重量在不同處理間均無顯著性差異（P＞0.05），說明三種污染源下的不同Cd濃度對(duì)本實(shí)驗(yàn)供試水稻的產(chǎn)量影響不大。有研究表明，水稻在長期受到Cd脅迫時(shí)會(huì)產(chǎn)生抗性，從而使植株適應(yīng)這種逆境并進(jìn)行生長補(bǔ)償[10]，最終毒害作用相對(duì)減輕。孫聰?shù)萚11]通過盆栽試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在中堿性水稻土中，多種水稻品種生物量隨著Cd污染濃度增加沒有顯著性差異，說明在低濃度Cd（10 mg·kg-1）污染下不同水稻品種表現(xiàn)的生長性各有差異[12]。

2.2外源Cd污染下水稻植株各部位的Cd含量

如表2所示，對(duì)照處理下，水稻谷殼和糙米中Cd的含量分別為0.09 mg·kg-1和0.04 mg·kg-1。隨著土壤中Cd濃度的增加，水稻各部位Cd的含量也相應(yīng)升高，稻谷中的Cd含量差異性顯著（P＜0.05）。水稻各部位Cd含量大小順序?yàn)楦厩o＞葉＞谷殼＞糙米。水稻地上部分Cd的含量遠(yuǎn)低于根，這一規(guī)律和已有的研究結(jié)果一致[13]。

土壤受到灌溉水Cd污染時(shí)，水稻各部位Cd含量與對(duì)照組相比達(dá)到了顯著差異水平（P＜0.05），其大小順序?yàn)楦厩o＞葉＞谷殼＞糙米。隨著灌溉水中Cd濃度的增加，水稻植株各部位中Cd含量升高。可見，灌溉水中Cd2+極易被水稻吸收積累，水稻地上部分的Cd主要來源于根部對(duì)灌溉水中離子態(tài)Cd的吸收，且李玉清等[14]研究表明當(dāng)Cd2+質(zhì)量濃度＞0.005 mg·L-1時(shí)，稻米富集Cd的量隨著灌溉水中Cd質(zhì)量濃度的升高而顯著增加。

表1　外源Cd污染對(duì)水稻地上部生物量的影響Table 1 Effects of Cd pollution on aboveground biomass of rice

表2　不同Cd污染源條件下水稻植株Cd的含量Table 2 Content of Cd in rice plants treated with different pollution sources

通過噴施葉面Cd2+時(shí)，發(fā)現(xiàn)水稻葉子中Cd的積累效果非常明顯，其次就是莖跟籽實(shí)，達(dá)到了顯著水平（P＜0.05）。隨著Cd噴施濃度的增加，水稻地下部分的Cd含量相差不大，差異水平不顯著（P＞0.05）。水稻植株中Cd的含量大小順序?yàn)槿~＞根＞莖＞谷殼＞糙米，表明葉片中Cd的含量可作為判斷水稻富集重金屬來源的依據(jù)。糙米Cd含量所占葉片中的比重隨污染濃度增加而減小，說明Cd在葉片中存在永久性積累[15]，超過一定濃度后，葉片向糙米的運(yùn)輸會(huì)有局限性。

綜上所述，隨著外源Cd污染濃度的增加，水稻各部位Cd含量也相應(yīng)增加[16]。相同Cd濃度條件下，不同污染源對(duì)水稻Cd積累貢獻(xiàn)順序基本為葉面污染源＞灌溉水污染源＞土壤污染源。當(dāng)Cd處理濃度≥1.5 mg·kg-1時(shí)，三種污染源都導(dǎo)致了稻米中Cd含量超標(biāo)。研究表明，如果是土壤污染源和灌溉水污染源，水稻主要通過根的質(zhì)外體和共質(zhì)體途徑從土壤溶液中吸收Cd，然后從根系中柱流向木質(zhì)部，最后Cd被運(yùn)輸?shù)角o、葉以及籽實(shí)中[17]，且根際周圍Cd離子越多，水稻地下部分對(duì)Cd的吸收積累也會(huì)增多[18]。土壤源和灌溉水源較葉面源下糙米Cd含量所占根部Cd含量比重小，由于土壤自身生態(tài)環(huán)境以及氣候條件等諸多因素都會(huì)對(duì)植株從土壤中吸收Cd造成一定影響[19]，根部積累的Cd通過維束管組織向地上各器官轉(zhuǎn)運(yùn)過程中會(huì)受到各組織細(xì)胞壁的活性化合物阻控作用，最后能達(dá)到葉片和谷粒的量是有限的[20-21]。而葉面污染源，水稻吸收Cd主要是通過葉面氣孔、葉表面角質(zhì)層的親水小孔以及葉片細(xì)胞的質(zhì)外連絲進(jìn)行主動(dòng)吸收這三種途徑進(jìn)入葉肉細(xì)胞[22]。根莖部Cd含量在Y-1 和Y-2處理下分別大于T-1和T-2的處理，分析認(rèn)為葉片一部分Cd能向下遷移，葉片中富集的Cd主要來自于葉面噴施污染源，而不是從土壤中吸收獲得。

2.3外源Cd污染處理下水稻各部位Cd含量的相關(guān)分析

2.3.1外源Cd污染處理下水稻各部位和稻谷中Cd富集的相關(guān)性

水稻暴露在不同的污染源下，經(jīng)過根或葉面對(duì)Cd的吸收后，都會(huì)進(jìn)入其體內(nèi)造成一定的富集[23]。為了探究水稻各部位Cd含量對(duì)稻谷中Cd含量的影響，建立水稻根、莖、葉片與稻谷（谷殼+糙米）的一元方程，如圖1所示。在三種污染源處理下，水稻根部Cd含量與稻谷中Cd含量的相關(guān)方程為y=-0.001 6x+ 3.448 1，R2=0.000 04（P＞0.05，n=10）；水稻莖中Cd含量與稻谷中Cd含量的相關(guān)方程為y=0.3847x+0.114 0，R2=0.856 5（P＞0.05，n=10），水稻葉片中Cd含量與稻谷中Cd含量的相關(guān)方程為y=0.171 4x+0.907 7，R2= 0.910 8（P＜0.01，n=10）。由此可知，葉片中Cd含量對(duì)稻谷富集Cd有顯著的影響。

2.3.2外源Cd污染處理下水稻葉片Cd含量和稻谷中Cd富集的相關(guān)性

圖1　三種污染源處理下水稻根、莖、葉片Cd含量與稻谷中Cd含量相關(guān)性Figure 1 Correlation between Cd concentrations in roots，shoots，and leaves and brown rice under three Cd pollution sources

為了進(jìn)一步探究不同污染源下葉片Cd含量對(duì)糙米Cd含量的影響，建立水稻葉片和糙米之間的一元方程。如圖2所示，土壤外源污染時(shí)，糙米中Cd含量與葉片中Cd含量之間的相關(guān)方程為y=0.269 2x-0.059 7，R2=0.979 8；葉面外源污染時(shí)，糙米中Cd含量與葉片中Cd含量之間的相關(guān)方程為y=0.056 9x+ 0.378 8，R2=0.964 9；灌溉水外源污染時(shí)，糙米中Cd含量與葉片中Cd含量之間的相關(guān)方程為y=0.171 5x+ 0.082 5，R2=0.922 9。在三種污染源處理下，葉片中Cd含量與糙米中Cd含量的相關(guān)系數(shù)都顯著相關(guān)（P＜0.05），說明此處理下葉片中Cd的輸出可直接影響水稻糙米中的Cd含量，因此在盆栽條件下，通過葉片Cd含量的測(cè)定來檢測(cè)水稻可食部分Cd超標(biāo)是可行的。

圖2　三種污染源處理下葉片Cd含量和糙米Cd含量相關(guān)性Figure 2 Correlations between Cd concentrations in leaves and brown rice under three Cd pollution sources

根據(jù)圖2線性方程得出，當(dāng)葉片富集Cd＜1.50 mg·kg-1時(shí)，糙米中富集Cd的程度大小為灌溉水污染源＞土壤污染源；當(dāng)葉片富集Cd＜2.07 mg·kg-1時(shí)，糙米中富集Cd的程度大小為葉面污染源＞土壤污染源；當(dāng)葉片富集Cd＜2.61 mg·kg-1時(shí)，糙米中富集Cd的程度大小為葉面污染源＞灌溉水污染源。綜上所述，在葉片含Cd濃度為1.50 mg·kg-1以下時(shí)，三種污染源對(duì)水稻稻谷中富集Cd的貢獻(xiàn)大小為葉面污染源＞灌溉水污染源＞土壤污染源。以國家糧食安全標(biāo)準(zhǔn)值Cd 0.2 mg·kg-1（GB 2762—2012）為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)現(xiàn)大氣沉降中的Cd很容易通過葉片吸收向水稻稻谷轉(zhuǎn)移，因此，相比土壤和灌溉水污染源更容易造成稻米中Cd含量超標(biāo)問題。

3　結(jié)論

（1）與空白對(duì)照組相比，模擬土壤污染源、灌溉污染源和葉面污染源中Cd的含量對(duì)水稻的生長及稻谷重量無顯著影響。

（2）在三種污染源處理下，水稻植株各部位Cd的含量隨污染源中Cd的濃度升高而顯著增加，其中土壤污染源和灌溉水污染源處理下，水稻各部位Cd含量大小順序?yàn)楦厩o＞葉＞谷殼＞糙米，葉面污染源為葉＞根＞莖＞谷殼＞糙米。

（3）可以通過測(cè)定葉片Cd含量來預(yù)測(cè)水稻糙米中Cd的含量，但是在田間的實(shí)際應(yīng)用，有待于進(jìn)一步研究。

（4）葉面污染源更容易導(dǎo)致糙米中Cd含量超過國家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)值，其次是灌溉水污染源，最后是土壤污染源。

此外，本研究只考慮在單一污染源下的可能性，但是在農(nóng)田環(huán)境中，水稻可同時(shí)受到多方面的污染源影響。因此，在三種污染源的復(fù)合污染下，具體是哪一種或者哪幾種污染源中Cd對(duì)水稻富集Cd的貢獻(xiàn)率最大還有待深入研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]沈體忠,朱明祥,肖杰.天門市土壤-水稻系統(tǒng)重金屬遷移積累特征及其健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[J].土壤通報(bào), 2014, 45（1）：221-226. SHEN Ti-zhong, ZHU Ming-xiang, XIAO-jie. Characteristics of migration and accumulation of heavy mtals in soil-rice system of Tianmen and its health risk assessment[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2014, 45 （1）：221-226.

[2]歐陽達(dá),譚長銀,余霞,等.湘江長沙段土壤和沉積物重金屬污染模糊評(píng)價(jià)及污染源分析[J].湖南師范大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào), 2014, 37 （5）：1-7. OUYANG Da, TAN Chang-yin, YU Xia, et al. Fuzzy comprehensive evaluation and analysis of the pollutant source of heavy metal in soils and sediments in Xiangjiang Changsha section[J]. Journal of Natural Science of Hunan Normal University, 2014, 37（5）：1-7.

[3]趙雄,李福燕,張冬明,等.水稻土鎘污染與水稻鎘含量相關(guān)性研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2009, 28（11）：2236-2240. ZHAO Xiong, LI Fu-yan, ZHANG Dong-ming, et al. Relationship between paddy soils cadmium pollution and cadmium content in rice[J]. Journal of Agro-Environment Science, 2009, 28（11）：2236-2240.

[4]嚴(yán)連香,黃標(biāo),邵學(xué)新,等.不同工業(yè)企業(yè)周圍土壤-作物系統(tǒng)重金屬Pb、Cd的空間變異及其遷移規(guī)律[J].土壤學(xué)報(bào), 2009, 46 （1）：52-62.YAN Lian-xiang, HUANG Biao, SHAO Xue-xin, et al. Spatial variability and transfer of Pb and Cd in soil-crop system around different types of factories[J]. Acta Pedologica Sinica, 2009, 46（1）：52-62.

[5]田恒川,徐國志.鎘地球化學(xué)行為與我國西南地區(qū)鎘污染[J].現(xiàn)代礦業(yè), 2014（11）：134-136. TIAN Heng-chuan, XU Guo-zhi. Cadmium geochemical behavior and cadmium pollution in southwest of our country[J]. Modern Mining, 2014 （11）：134-136.

[6]張萌,毋燕妮,解靜芳,等.太原市污灌區(qū)土壤鎘存在形態(tài)與生物可利用性研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2015, 35（10）：3276-3283. ZHANG Meng, WU Yan-ni, XIE Jing-fang, et al. Chemical speciation and bioavailability of cadmium in sewage -irrigated farm soils in Taiyuan[J]. Acta Scientiae Circumstantiae, 2015, 35（10）：3276-3283.

[7]侯佳渝,劉金成,曹淑萍,等.天津市城區(qū)大氣干濕沉降地球化學(xué)研究[J].地質(zhì)調(diào)查與研究, 2013, 36（2）：131-135. HOU Jia-yu, LIU Jin-cheng, CAO Shu-ping, et al. Study on the dry and wet atmospheric deposition in the urban area of Tianjin[J]. Geological Survey and Research, 2013, 36（2）：131-135.

[8]于瑞蓮,胡恭任.土壤中重金屬污染源解析研究進(jìn)展[J].有色金屬, 2008, 60（4）：158-165. YU Rui-lian, HU Gong-ren. Research progress in sources identification of soil heavy metal pollution[J]. Nonferrous Metals, 2008, 60（4）：158-165.

[9]魯如坤.土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科技出版社, 2000：474-490. LU Ru-kun. Analysis of soil agricultural chemical[M]. Beijing：China Agriculture Science and Technique Press, 2000：474-490.

[10] Chaca M V P, Vigllocco A, Reinoso H, et al. Effects of cadmium stress on growth, anatomy and hormone contents in Glycine max（L.）Merr[J]. Acta Physiologiae Plantarum, 2014, 36（10）：2815-2826.

[11]孫聰,陳世寶,宋文恩,等.不同品種水稻對(duì)土壤中鎘的富集特征及敏感性分布（SSD）[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2014, 47（12）：2384-2394. SUN Cong, CHEN Shi-bao, SONG Wen-en, et al. Accumulation characteristics of cadmium by rice cultivars in soils and its species sensitivity distribution[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2014, 47（12）：2384-2394.

[12]龍小林,向珣朝,徐艷芳,等. Cd2+脅迫對(duì)秈稻和粳稻不同生育期生長發(fā)育的影響[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù), 2013, 36（11）：61-66. LONG Xiao-lin, XIANG Xun-chao, XU Yan-fang, et al. Effects of Cd2+stress on growth and development of rice indica and japonica[J]. Environmental Science & Technology, 2013, 36（11）：61-66.

[13]陳群芳,葉瑤瑤,徐青,等.水稻對(duì)鎘的吸收規(guī)律及大米的安全控制技術(shù)研究進(jìn)展[J]. Agricultural Science & Technology, 2014, 15 （10）：1801-1804. CHEN Qun-fang, YE Yao-yao, XU Qing, et al. Research advance on absorption law of cadmium by rice and safety control technology of cadmium in rice grain[J]. Agricultural Science & Technology, 2014, 15（10）：1801-1804.

[14]李玉清,周雪梅,姜國輝,等.含鎘水灌溉對(duì)水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].灌溉排水學(xué)報(bào), 2012, 31（4）：120-123. LI Yu-qing, ZHOU Xue-mei, JIANG Guo-hui, et al. Influnce of irrigation with different concentrations of cadmium solution on rice yield and quality[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2012, 31（4）：120-123.

[15] Wagner G J, Yeargan R. Variation in cadmium accumulation potential and tissue distribution of cadmium in tobacco[J]. Plant Physiol, 1986, 82（1）：274-279.

[16] Uraguchi S P, Fujiwara T. Cadmium transport and tolerance in rice：Perspectives for reducing grain cadmium accumulation[J]. Rice, 2012, 5（5）：1-8.

[17]陳愛葵,王茂意,劉曉海,等.水稻對(duì)重金屬鎘的吸收及耐性機(jī)理研究進(jìn)展[J].生態(tài)科學(xué), 2013, 32（4）：514-522. CHEN Ai-kui, WANG Mao-yi, LIU Xiao-hai, et al. Research progress on the effect of cadmium on rice and its absorption and tolerance mechanisms[J]. Ecological Science, 2013, 32（4）：514-522.

[18] Craig Plett D, Mller I S. Na+transport in glycophytic plants：What we know and would like to know[J]. Plant Cell Environment, 2010, 33（4）：612-626.

[19]陳濤,常青瑞,劉京.長期污灌農(nóng)田土壤Cd賦存形態(tài)及其有效性的空間變異研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2014, 33（7）：1322-1327. CHEN Tao, CHANG Qing-rui, LIU Jing. Fractions and bioavailability spatial distribution of soil Cd under long-term sewage irrigation[J]. Journal of Agro-Environment Science, 2014, 33（7）：1322-1327.

[20]楊志敏,鄭紹建,胡靄堂,等.鎘磷在小麥細(xì)胞內(nèi)的積累和分布特性及其交互作用[J].南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 1998, 21（2）：54-58. YANG Zhi-min, ZHENG Shao-jian, HU Ai-tang, et al. Accumulation and distribution of cadmium and phosphorus and their interaction in wheat suspension-cultured cells[J]. Journal of Nanjing Agricultural U-niversity, 1998, 21（2）：54-58.

[21] Clemens S, Aarts M G, Thomine S, et al. Plant science：The key to preventing slow cadmium poisoning[J]. Trends in Plant Science, 2013, 18 （2）：92-99.

[22]李燕婷,李秀英,肖艷,等.葉面肥的營養(yǎng)機(jī)理及應(yīng)用研究進(jìn)展[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2009, 42（1）：162-172. LI Yan-ting, LI Xiu-ying, XIAO Yan, et al. Advances in study on mechanism of foliar nutrition and development of foliar fertilizer application[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2009, 42（1）：162-172.

[23]胡星明,王麗平,楊坤,等.城市道路旁小蠟葉片對(duì)重金屬的富集特征[J].環(huán)境化學(xué), 2009, 28（1）：89-93. HU Xing-ming, WANG Li-ping, YANG Kun, et al. Accumulation of atmospheric heavy metals by Ligustrum sinense leaves in urban traffic road[J]. Environmental Chemistry, 2009, 28（1）：89-93.

雷鳴E-mail：leiming8297@163.com

Growth and Cd accumulation of rice（Oryza sativa L.）grown in soils amended with Cd from different pollution sources

LONG Si-si1, SONG Zheng-guo2*, LEI Ming1*, YU Li1, WANG Yi-kang1, JIANG Hong-fang3, SHEN Yue2
（1.College of Resources and Environment, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China; 2.Key Laboratory of Production Environment and Agro-product Safety of Ministry of Agriculture and Tianjin Key Laboratory of Agro-environment and Food Safety, Tianjin 300191, China; 3.Hunan Anbang New Agricultural Science and Technology Corp and Hunan Anbang Academy of Agricultural, Hengyang 421200, China）

Abstract：Cadmium from different pollution sources may have different bioavailability, thus showing various effects on plants. Here an experiment was carried out to study the effects of different sources of Cd on growth and Cd uptake of rice（Oryza sativa L.）under greenhouse condition. Cadmium was added to soil-rice system via mixing soil with Cd(2+)-containing solution, irrigating water and leaf-spraying to simulate soil pollution, irrigation water pollution, and atmospheric deposit pollution sources, respectively. Compared with the control, there were no significant differences in plant height and grain yields of rice among three different Cd pollution sources（P＞0.05）, while the contents of Cd in rice plants significantly increased（P＜0.05）with increasing Cd concentrations in three pollution sources. The distributions of Cd in rice plants treated with soil pollution and irrigation water pollution sources were：root＞stem＞leaf＞husk＞brown rice, whereas it was leaf＞root＞stem＞husk＞brown rice under atmospheric Cd pollution. Significant linear relationship（P＜0.05）was found between Cd content in leaves and in husks of rice in the same Cd pollution source, or across different pollution sources. The highest concentration of Cd in brown rice was observed under atmospheric pollution source, followed by irrigation water pollution and soil pollution sources, suggesting that enrichment of Cd in brown rice decreased in order of atmospheric pollution＞irrigation water pollution＞soil pollution.

Keywords：rice plant; cadmium; soil pollution source; irrigation water pollution source; atmospheric pollution source; brown rice

*通信作者：宋正國E-mail：forestman1218@163.com

作者簡介：龍思斯（1991—），女，湖南婁底人，碩士研究生，研究方向?yàn)榄h(huán)境污染修復(fù)與治理。E-mail：358719093@qq.com

基金項(xiàng)目：國家863項(xiàng)目子課題（2012AA10404-5）；湖南省安邦農(nóng)業(yè)研究院資助項(xiàng)目

收稿日期：2015-11-09

中圖分類號(hào)：X503.231

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1672-2043（2016）03-0419-06

doi:10.11654/jaes.2016.03.002