地質(zhì)高背景區(qū)鎘污染稻田中低累積水稻品種篩選

秦冉 婁飛 代良羽 王虎 周凱 何守陽(yáng) 何騰兵 付天嶺

摘要：【目的】探究地質(zhì)高背景區(qū)鎘（Cd）污染稻田水稻對(duì)Cd的富集轉(zhuǎn)運(yùn)特征，篩選適用于稻田安全生產(chǎn)的Cd低累積水稻品種，為該地區(qū)的水稻安全生產(chǎn)提供參考。【方法】以貴州開陽(yáng)縣10個(gè)主栽水稻品種為材料，采用田間小區(qū)試驗(yàn)的方法，測(cè)定土壤、水稻不同組織部位Cd含量，對(duì)比不同水稻品種對(duì)Cd的富集和轉(zhuǎn)運(yùn)特征，并結(jié)合水稻產(chǎn)量和聚類分析，篩選Cd低累積水稻品種?！窘Y(jié)果】參試水稻品種的稻田土壤pH為5.88～6.37、全Cd含量為0.89～1.30 mg/kg、有效態(tài)Cd含量為0.40～0.58 mg/kg，不同品種間土壤pH及Cd含量無(wú)顯著差異（P>0.05，下同）。水稻不同組織部位間的Cd含量以莖部和根部積累較高。相對(duì)于根際土，Cd在水稻莖、根中呈明顯的富集特征，富集系數(shù)均超過(guò)1.00，但多數(shù)品種谷殼、糙米對(duì)Cd的富集系數(shù)小于1.00。Cd轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)以糙米/谷殼、莖/根轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)較高，其中，水稻體內(nèi)Cd從根向莖、谷殼向糙米的轉(zhuǎn)運(yùn)能力相對(duì)較強(qiáng)，接近或超過(guò)1.00。在水稻品種間產(chǎn)量無(wú)顯著差異的前提下，結(jié)合聚類分析可將10個(gè)水稻品種劃分為三類：第Ⅰ類（較低值類）包括成優(yōu)1479和天優(yōu)1177;第Ⅱ類（中間值類）包括C兩U華占、黑糯80、川華優(yōu)320、紅優(yōu)2號(hào)、C兩優(yōu)華占和瀘香優(yōu)110;第Ⅲ類（較高值類）包括金優(yōu)2017和宜香優(yōu)2115?！窘Y(jié)論】10個(gè)參試水稻品種中，本地主栽水稻品種各部位相對(duì)易于富集Cd，其中，金優(yōu)2017和宜香優(yōu)2115糙米Cd含量嚴(yán)重超標(biāo)，不建議在Cd污染稻田中種植;成優(yōu)1479和天優(yōu)1177的糙米Cd含量較低，可作為Cd低累積水稻品種推廣種植。

關(guān)鍵詞：Cd污染稻田;水稻;Cd含量;富集系數(shù);轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù);低累積品種

中圖分類號(hào)：S511? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：2095-1191（2021）10-2709-08

Abstract：【Objective】A plot study was performed to explore the bioaccumulation and transport of cadmium（Cd）in the paddy fields of a high geological-background area，and to screen low-bioaccumulation rice varieties，providing refe-rence for safe rice production in the area.【Method】Ten rice varieties that spread throughout central Kaiyang of Guizhou? were tested by plot experiment. The Cd content of different soil and rice tissues was determined， and the enrichment and transport characteristics of Cd were compared with different rice varieties， and combined with rice yield and cluster analysis to select Cd low accumulation rice varieties. 【Result】The soil pH of the tested rice varieties was 5.88 to 6.37， full Cd content was 0.89 to 1.30 mg/kg， and effective Cd content was 0.40-0.58 mg/kg. There was no significant difference in soil pH and Cd content between different varieties （P>0.05， the same below）. Cd content in different tissues of rice was high in stem and root. Compared with rhizosphere soil， Cd was obviously enriched in rice stems and roots， and the enrichment coefficient was more than 1.00， but the enrichment coefficient of most varieties of husk and brown rice was less than 1.00. The Cd transport coefficient was high in brown rice/chaff and stem/root transport coefficient， and the capacity of Cd transport from root to stem and chaff to brown rice was relatively strong， close to or over 1.00. On the premise of no significant difference in yield among rice varieties， combined with cluster analysis， 10 rice varieties could be divided into three categories：category Ⅰ（lower value category） including Chengyou 1479 and Tianyou 1177; category II （intermediate value category） including C Liang U Huazhan， Heinuo 80， Chuanhuayou 320， Hongyou 2， C Liang U Huazhan and Luxianyou 110; category Ⅲ（higher value category） including Jinyou 2017 and Yixiangyou 2115. 【Conclusion】Among the 10 tested rice varieties， all parts of local main rice varieties are relatively easy to enrich Cd. Among them， the Cd content of Jinyou 2017 and Yixiangyou 2115 brown rice seriously exceeds the standard， so it is not recommended to plant in Cd polluted rice fields. The brown rice of Chengyou 1479 and Tianyou 1177 has low Cd content， which can be populari-zed as rice varieties with low Cd accumulation.

Key words：Cd contaminated paddy field; rice; Cd content; enrichment coefficient;transport coefficient; low-bioaccumulation varieties

Foundation item：Karst Center Project of National Natural Science Foundation of China-Guizhou Provincial People’s Government （U1612442）; Science and Technology Basic Condition Platform Project of Guizhou Provincial Department of Science and Technology （QKHPTRC〔2019〕5701）

0 引言

【研究意義】我國(guó)農(nóng)用地鎘（Cd）污染形勢(shì)嚴(yán)峻，據(jù)環(huán)境保護(hù)部和國(guó)土資源部2014年發(fā)布的《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》顯示，Cd污染物點(diǎn)位超標(biāo)率為7%，主要集中在中南、西南喀斯特等高背景值地區(qū)（Duan et al.，2016）。而貴州作為西南喀斯特連片集中區(qū)域，“七五”背景調(diào)查點(diǎn)土壤母質(zhì)層Cd平均含量為1.24 mg/kg，遠(yuǎn)高于全國(guó)的土壤Cd平均水平（0.084 mg/kg），且大面積地表土壤偏酸性（pH<6.5）（高雪等，2013;駱永明和滕應(yīng)，2018）。以GB 15618—2018《土地環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》中土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值（0.3 mg/kg）為標(biāo)準(zhǔn)，貴州農(nóng)用地存在大面積Cd超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)（田茂苑，2019）。在貴州耕地后備資源日漸趨緊的態(tài)勢(shì)下，針對(duì)輕中度重金屬污染農(nóng)田，采用低累積品種篩選是實(shí)現(xiàn)作物安全生產(chǎn)的推薦應(yīng)用模式（陳彩艷和唐文幫，2018），對(duì)保障當(dāng)?shù)丶Z食輸出潛力及主栽品種的推廣和應(yīng)用均具有重要意義。【前人研究進(jìn)展】近年來(lái)，有關(guān)低累積型水稻品種篩選及應(yīng)用研究已趨于成熟（薛濤等，2019）。何玉龍（2016）研究表明，水稻的根和莖對(duì)Cd具有強(qiáng)富集能力，可抑制Cd向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn);蘭艷（2017）以31份粳稻品種和8份秈稻品種為材料開展Cd排異型水稻品種篩選，結(jié)果表明，相對(duì)秈稻品種，粳稻品種不易富集Cd;張玉燭等（2019）通過(guò)開展285個(gè)雙季水稻Cd低累積品種篩選試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)25個(gè)應(yīng)急性Cd低累積水稻品種基本能保證糧食安全達(dá)標(biāo);薛濤等（2019）研究發(fā)現(xiàn)水稻對(duì)Cd的敏感程度不同，繼而使糙米Cd積累產(chǎn)生差異，可作為篩選低累積水稻品種的前提;馮愛煊等（2020）在Cd污染土壤上種植水稻，通過(guò)水稻糙米Cd含量區(qū)分為較高值、中間值、較低值3類，進(jìn)而篩選出Cd低累積型水稻品種;王萍等（2021）研究發(fā)現(xiàn)個(gè)別水稻品種對(duì)Cd有良好的吸收能力，并篩選出適宜在輕度Cd污染土壤上種植的Cd低累積水稻品種?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前，關(guān)于低累積水稻品種篩選的研究主要集中在湖南、廣東、東北等地區(qū)，但低累積水稻品種的應(yīng)用通常具有區(qū)域性（肖蓉等，2018），而針對(duì)貴州地區(qū)Cd污染稻田低累積水稻品種的研究鮮見報(bào)道。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】以貴州當(dāng)?shù)刂髟缘?0個(gè)水稻品種為試驗(yàn)材料，開展田間小區(qū)試驗(yàn)，探討不同水稻品種對(duì)Cd的轉(zhuǎn)運(yùn)富集特征，為地質(zhì)高背景區(qū)Cd污染稻田的安全生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1. 1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)地位于貴州省貴陽(yáng)市開陽(yáng)縣（東經(jīng)106°44′～107°16′，北緯26°47′～27°22′），地處云貴高原地區(qū)腹地。開陽(yáng)縣屬北亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候，冬無(wú)嚴(yán)寒，夏無(wú)酷暑，雨熱同季，全縣海拔在506.5～1702.0 m，全年無(wú)霜期約315 d，年平均氣溫10.6～15.4 ℃，年降水量1100～1200 mm。境內(nèi)地貌由于風(fēng)化強(qiáng)烈，流水侵蝕、溶蝕嚴(yán)重，形成復(fù)雜多樣的地貌類型，以山地為主，屬于典型喀斯特地區(qū)。土壤有著廣泛的富硒巖層及出露含硒量高的石煤層，土壤層存在一定的石漠化，敏感性以輕度敏感為主，土壤有效鉀、有效磷缺乏。貴陽(yáng)市土壤Cd含量背景值為0.119 mg/kg（李娟和汪境仁，2003;鄧秋靜等，2006）。

1. 2 試驗(yàn)材料

供篩選的水稻品種為10個(gè)貴州開陽(yáng)縣本地主栽品種，分別為本地品種黑糯80、紅優(yōu)2號(hào)及雜交稻宜香優(yōu)2115、C兩U華占、成優(yōu)1479、川華優(yōu)320、金優(yōu)2017、花優(yōu)375、瀘香優(yōu)110和天優(yōu)1177。種子購(gòu)自開陽(yáng)縣種子站和貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所。

1. 3 試驗(yàn)方法

插秧田間小區(qū)試驗(yàn)：集中播種育苗，施肥，淹水，機(jī)械打田，按4 m×5 m（20 m2）劃分小區(qū)，小區(qū)之間筑田埂并覆膜，每個(gè)小區(qū)內(nèi)人工插秧，每窩2株稻秧，行間距25 cm×35 cm，共計(jì)156窩，重復(fù)2次，共20個(gè)小區(qū)。田間管理按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)要求進(jìn)行，生長(zhǎng)期180 d。開陽(yáng)縣東風(fēng)水庫(kù)水灌溉，分蘗期曬田1次，揚(yáng)花期稻瘟病防御施藥1次，收割前7 d排水曬田。同時(shí)監(jiān)測(cè)灌溉水水質(zhì)3次，大氣干濕沉降2次。

1. 4 樣品采集及指標(biāo)測(cè)定

于水稻成熟期之際，每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)應(yīng)用棋盤式采樣法采集1窩稻穗，脫粒后進(jìn)行稱量計(jì)算稻米產(chǎn)量;小區(qū)中心采集整窩水稻樣品，并采集相應(yīng)點(diǎn)的水稻根際土壤樣品。采集的水稻樣品先用自來(lái)水沖洗后用超純水洗凈，稻谷使用小型脫粒礱谷機(jī)進(jìn)行脫殼，去皮即為糙米樣品，共分成根、莖、葉（含葉柄）、谷殼、糙米，室內(nèi)陰干，分別用牛皮紙信封包裝，放入65 ℃烘箱中，烘至恒重;水稻各個(gè)部分用小型植物磨樣機(jī)打成粉末，過(guò)40目尼龍篩備用。土壤陰干后，研磨過(guò)20目、100目篩，用于測(cè)定土壤pH及全Cd和有效態(tài)Cd含量。

水稻根際土壤樣品采用HNO3-HF-HCIO（3∶1∶1）三酸高壓密閉法消解，土壤中生物有效態(tài)Cd采用DTPA浸提法進(jìn)行提?。ㄑ龋?019）。水稻根、莖、葉、谷殼與糙米采用HNO3消解法，在石墨消解儀（YKM-36，長(zhǎng)沙永樂(lè)康儀器設(shè)備有限公司）中升溫至120 ℃消解2 h，消解液、浸提液均采用ICP-MS（X2，賽默飛）測(cè)定根際土有效態(tài)Cd、全Cd和水稻各部位Cd含量（Chen et al.，2005）。土壤和植物樣品分別采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07405（GSS-5）和GBW10012（GSB-3）進(jìn)行分析質(zhì)量控制。

水稻各部位Cd的富集、轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)計(jì)算公式：

富集系數(shù)=植物各部分Cd含量/土壤中Cd含量

轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)=Ci/Cj

式中，Ci代表植物后一部位Cd含量，Cj代表植物前一部位Cd含量。

1. 5 統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS 25.0進(jìn)行相關(guān)分析（Person檢驗(yàn)，雙尾，P為0.05）和雙因素方差分析（HSD檢驗(yàn)，P為0.05）;利用Origin 8.5制圖。

2 結(jié)果與分析

2. 1 土壤環(huán)境分析及水稻產(chǎn)量對(duì)比

如表1所示，水稻根際土pH范圍為5.88～6.37，但各品種間的根際土pH差異均不顯著（P>0.05，下同）;根際土全Cd含量為0.89～1.30 mg/kg，平均含量為1.02 mg/kg，是GB 15618—2018《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)》Cd風(fēng)險(xiǎn)篩選值（0.4 mg/kg）的2.23～3.25倍;根際土有效態(tài)Cd含量為0.40～0.58 mg/kg，有效態(tài)Cd占全Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)的19%～27%，其中，黑糯80根際土有效態(tài)Cd含量最高，達(dá)0.58 mg/kg，屬于高活性水平，但各品種根際土間的Cd含量差異也未達(dá)顯著水平。

10個(gè)水稻品種的產(chǎn)量在6075～7999 kg/ha，均無(wú)顯著差異，平均產(chǎn)量為6702 kg/ha。產(chǎn)量排序?yàn)椋禾靸?yōu)1177>川華優(yōu)320>花優(yōu)375>金優(yōu)2017>C兩U華占>黑糯80>紅優(yōu)2號(hào)>成優(yōu)1479>宜香優(yōu)2115>瀘香優(yōu)110。

2. 2 水稻不同部位的Cd含量分析

由表2可知，水稻根、莖、葉、谷殼和糙米的Cd含量分別是3.12～9.00 mg/kg、2.35～10.98 mg/kg、0.30～2.64 mg/kg、0.06～1.47 mg/kg和0.22～1.17 mg/kg，Cd含量累積以莖部和根部最高。不同品種的糙米Cd含量均超出GB 2762—2017《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》限值（0.2 mg/kg），其中，成優(yōu)1479和天優(yōu)1177糙米Cd含量較低，分別為0.36和0.22 mg/kg，較糙米Cd含量最高的金優(yōu)2017（1.17 mg/kg）分別顯著降低69.2%和81.2%（P<0.05，下同）。10個(gè)水稻品種糙米Cd含量排序?yàn)椋禾靸?yōu)1177<成優(yōu)1479<紅優(yōu)2號(hào)<川華優(yōu)320<黑糯80<瀘香優(yōu)110<C兩U華占<花優(yōu)375<宜香優(yōu)2115<金優(yōu)2017。

2. 3 水稻不同部位對(duì)Cd的富集特征

從表3可知，不同水稻品種不同部位對(duì)Cd的富集能力存在差異，各水稻品種根、莖、葉、谷殼和糙米對(duì)Cd的富集系數(shù)分別為2.59～8.97、1.95～10.04、0.25～2.82、0.06～1.35和0.18～1.16。10個(gè)品種均以根和莖部Cd富集能力較強(qiáng)。就水稻莖部富集系數(shù)而言，天優(yōu)1177、黑糯80對(duì)Cd的富集能力顯著低于成優(yōu)1479、宜香優(yōu)2115、金優(yōu)2017，10個(gè)水稻品種中，宜香優(yōu)2115、紅優(yōu)2號(hào)、C兩U華占、川華優(yōu)320、金優(yōu)2017、花優(yōu)375的莖部Cd累積量占水稻自身Cd累積量50%以上，說(shuō)明莖部是水稻體內(nèi)主要的Cd富集器官。就水稻谷殼富集系數(shù)而言，天優(yōu)1177、黑糯80對(duì)Cd的富集能力顯著低于金優(yōu)2017、宜香優(yōu)2115。水稻葉對(duì)Cd的富集能力低于莖，莖成為主要阻擋Cd向上遷移至糙米的主要部位。天優(yōu)1177糙米Cd富集系數(shù)最低（0.18），金優(yōu)2017糙米Cd富集系數(shù)最高（1.16），但不同品種間的糙米Cd富集系數(shù)均無(wú)顯著差異。

2. 4 水稻不同部位對(duì)Cd的轉(zhuǎn)運(yùn)特征

由表4可知，10個(gè)水稻品種莖/根、葉/莖、谷殼/莖及糙米/谷殼的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)分別為0.51～1.65、0.13～0.30、0.03～0.17、0.77～3.25，以糙米/谷殼、莖/根轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)相對(duì)較高。Cd從谷殼到糙米的遷移轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中，遷移能力最大的水稻品種為天優(yōu)1177，轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)為3.25，顯著高于其他水稻品種（黑糯80除外）的糙米/谷殼轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)。除黑糯80和天優(yōu)1177外，其他水稻品種莖/根的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)均大于1.00，說(shuō)明Cd在水稻體內(nèi)易從地下根部向地上部遷移。

2. 5 水稻糙米Cd含量的聚類分析及其與各指標(biāo)的相關(guān)性

由圖1可看出，根據(jù)糙米Cd含量，采用聚類分析并結(jié)合統(tǒng)計(jì)差異性檢驗(yàn)結(jié)果，可將不同水稻品種分成三類：第Ⅰ類（較低值類）有2個(gè)品種，包括成優(yōu)1479和天優(yōu)1177;第Ⅱ類（中間值類）有6個(gè)品種，包括C兩U華占、黑糯80、川華優(yōu)320、紅優(yōu)2號(hào)、C兩優(yōu)華占和瀘香優(yōu)110;第Ⅲ類（較高值類）有2個(gè)品種，包括金優(yōu)2017和宜香優(yōu)2115。表明不同水稻品種的糙米Cd累積能力存在差異。

由圖1中各水稻品種糙米Cd含量與其他指標(biāo)的相關(guān)分析結(jié)果可知，僅黑糯80的水稻根際土pH與糙米Cd含量呈顯著負(fù)相關(guān)，其他水稻品種根際土pH與糙米Cd含量的相關(guān)性均未達(dá)顯著水平。水稻根Cd含量與糙米Cd含量呈顯著負(fù)相關(guān)的水稻品種有金優(yōu)2017、花優(yōu)375、川華優(yōu)320和紅優(yōu)2號(hào)，呈顯著或極顯著（P<0.01，下同）正相關(guān)的水稻品種有宜香優(yōu)2115、C兩U華占和瀘香優(yōu)110。水稻莖Cd含量與糙米Cd含量呈顯著負(fù)相關(guān)的水稻品種為金優(yōu)2017，呈極顯著正相關(guān)的水稻品種有川華優(yōu)320和瀘香優(yōu)110。葉Cd含量與糙米Cd含量呈顯著負(fù)相關(guān)的水稻品種為金優(yōu)2017，呈顯著或極顯著正相關(guān)的品種有C兩U華占和川華優(yōu)320。水稻谷殼Cd含量與糙米Cd含量呈顯著負(fù)相關(guān)的水稻品種有黑糯80和花優(yōu)375，呈顯著或極顯著正相關(guān)的水稻品種有瀘香優(yōu)110、C兩U華占、紅優(yōu)2號(hào)、川華優(yōu)320和宜香優(yōu)2115。水稻根際土全Cd、有效態(tài)Cd含量與糙米Cd含量呈顯著正相關(guān)的水稻品種僅有金優(yōu)2017，根際土有效態(tài)Cd含量與糙米Cd含量呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)的水稻品種為C兩U華占和紅優(yōu)2號(hào)。綜上，表明水稻糙米Cd含量較高的品種，如花優(yōu)375、金優(yōu)2017、宜香優(yōu)2115，糙米Cd含量受根際土、根、莖、葉、谷殼Cd含量影響較大;而糙米Cd含量較低的水稻品種，如成優(yōu)1479和天優(yōu)1177，糙米Cd含量與根際土pH、Cd含量及根、莖、葉、谷殼Cd含量的相關(guān)性均不顯著。

3 討論

本研究表明，Cd主要在水稻的根和莖部積累，且在水稻體內(nèi)的遷移由下至上通過(guò)根、莖、葉、谷殼，最后到達(dá)糙米。張儒德（2016）、肖美秀等（2006）研究表明，Cd在水稻體內(nèi)的分布規(guī)律為根>莖>葉>谷殼>糙米。本研究結(jié)果與上述前人研究結(jié)果不一致，可能與重金屬離子在水稻體內(nèi)的吸收和遷移機(jī)制取決于水稻品種和土壤中重金屬的濃度有關(guān)（涂宇等，2020;林承奇等，2021）。另外，生長(zhǎng)在不同地域的不同水稻品種對(duì)Cd的吸收富集轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制有較大差異，主要體現(xiàn)在水稻不同部位的Cd分布（陳彩艷和唐文幫，2018;郭超等，2021），正是這種差異性為篩選低累積型水稻提供可能性。

植株各器官對(duì)Cd的吸收富集能力主要由植株本身性質(zhì)和環(huán)境因素決定（Liu et al.，2010;孫亞莉等，2017;祝志娟和傅志強(qiáng)，2020）。水稻根系吸收Cd的能力及根部向上轉(zhuǎn)運(yùn)Cd的強(qiáng)度和地上部Cd的遷移共同決定糙米Cd含量（黃太慶等，2017;張庭艷等，2021）。劉侯俊等（2011）通過(guò)對(duì)32個(gè)水稻品種的Cd累積特性進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)Cd在水稻體內(nèi)遵循根系>莖葉>穎殼>籽粒的規(guī)律;葉秋明等（2015）研究發(fā)現(xiàn)Cd在水稻體內(nèi)的累積呈根系>莖葉>籽粒規(guī)律。李慧敏等（2018）研究發(fā)現(xiàn)，水稻根部Cd富集能力最強(qiáng)，不同部位對(duì)Cd的富集能力呈根>莖葉>糙米的趨勢(shì)。楊德毅等（2018）等研究表明，Cd在水稻品種甬優(yōu)15和浙油50根部的富集系數(shù)遠(yuǎn)高于莖和籽粒。本研究以10個(gè)水稻品種為材料，對(duì)水稻各部位的Cd富集特征進(jìn)行探索，發(fā)現(xiàn)莖部Cd富集能力最強(qiáng)。該結(jié)果與上述前人研究結(jié)果不完全一致，其原因可能與水稻品種自身的特性有關(guān)。有研究指出，隨著水稻生長(zhǎng)到成熟期，莖部對(duì)重金屬的代謝機(jī)制弱化，致使從土壤和根部遷移轉(zhuǎn)運(yùn)到莖部的重金屬易積累（莫爭(zhēng)等，2002），而木質(zhì)部決定Cd從水稻根部轉(zhuǎn)運(yùn)至莖部的速率，由于通過(guò)莖部的大多數(shù)Cd被儲(chǔ)存在木質(zhì)部，導(dǎo)致水稻莖部Cd積累性增強(qiáng)（Uraguchi et al.，2009）。通過(guò)對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，不同水稻品種莖部富集系數(shù)有顯著差異，但糙米富集系數(shù)卻差異不顯著，說(shuō)明莖對(duì)Cd的富集能力并不能直接反映糙米對(duì)Cd的富集情況。

從水稻植株轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)可知，不同水稻品種根系向莖、葉、谷殼部位的Cd轉(zhuǎn)運(yùn)能力逐漸降低，以糙米/谷殼、莖/根轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)較高，這與前人的研究結(jié)果相似（李貴杰，2016）。Liu等（2007）研究發(fā)現(xiàn)，水稻糙米中的Cd更易受地上部遷移轉(zhuǎn)運(yùn)的控制，而Cd從根遷移至地上部對(duì)糙米Cd含量影響不明顯。本研究中，Cd主要富集在水稻根部和莖部，故莖/根轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)明顯高于葉/莖和谷殼/莖轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)。莖向其他部位的轉(zhuǎn)運(yùn)能力降低，有可能是莖向葉或谷殼轉(zhuǎn)運(yùn)Cd的通道并不通暢，致使糙米中Cd含量較低，但其葉/莖等轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制和能力還有待進(jìn)一步探討。

綜合考慮富集系數(shù)、轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)及低累積水稻品種的特征，包括當(dāng)?shù)貧夂蛱卣骱屯恋仡愋图八痉N植習(xí)慣，初步篩選出成優(yōu)1479和天優(yōu)1177可作為低累積品種，但仍存在超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)，需輔以阻隔重金屬在莖、葉等環(huán)節(jié)的農(nóng)藝措施，如噴施葉面肥、根際調(diào)理等將糙米Cd含量降至國(guó)家食品安全限量標(biāo)準(zhǔn)（0.2 mg/kg）。本研究開展地質(zhì)高背景單一Cd污染稻田低累積水稻品種篩選，但該地區(qū)還存在Cd與其他重金屬的復(fù)合污染稻田，其他重金屬離子可能也會(huì)影響水稻籽粒的Cd富集，導(dǎo)致水稻可食部位重金屬含量控制達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)（季冬雪等，2018;牟力等，2018）。因此，今后仍需進(jìn)一步開展其他單一重金屬污染或復(fù)合污染條件下低累積水稻品種的篩選工作。

4 結(jié)論

在地質(zhì)高背景區(qū)輕中度Cd污染條件下進(jìn)行低累積水稻品種篩選，10個(gè)參試水稻品種中，本地主栽水稻品種各部位相對(duì)易于富集Cd，其中，金優(yōu)2017和宜香優(yōu)2115糙米Cd含量嚴(yán)重超標(biāo)，不建議在Cd污染稻田中種植;成優(yōu)1479和天優(yōu)1177的糙米Cd含量較低，可作為Cd低累積水稻品種推廣種植。

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（責(zé)任編輯 王 暉）