湖北省主栽秈稻鎘低積累品種篩選

劉 榮，陳 晨，柯曉暢，劉曉繼，洪 俊，張敏敏，聶新星，楊 利

（1.湖北省潛江市高石碑鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，湖北 潛江 433116；2.湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植保土肥研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部廢棄物肥料化利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/農(nóng)業(yè)環(huán)境治理湖北省工程研究中心，武漢 430064；3.大冶市生態(tài)能源推廣服務(wù)中心，湖北 大冶 435199；4.大冶市種植業(yè)服務(wù)中心，湖北 大冶 435199）

重金屬鎘（Cd）是重要的無機(jī)污染物［1］，水稻（Oryza sativaL.）是中國人的主食，其對Cd 具有較強(qiáng)的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)能力［2］，食用超標(biāo)稻米成為Cd 進(jìn)入人體的主要途徑［3］。Cd 污染稻田是亟須解決的問題。國內(nèi)外學(xué)者開展了相關(guān)研究［4］，其中，低鎘積累水稻品種是指相同環(huán)境條件下稻米Cd 積累量較低的水稻品種［5］。實(shí)踐表明，種植Cd 低積累水稻品種是實(shí)現(xiàn)安全利用類稻田稻米安全生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)有效的途徑和必要條件［6］。

受工礦業(yè)污染物排放［7］、不合格農(nóng)業(yè)投入品大量使用及其部分區(qū)域地質(zhì)高背景值［8］等原因影響，湖北省耕地土壤環(huán)境受到污染，篩選出一批Cd 低積累水稻品種具有重要意義［6，9-11］。本研究選取湖北省主栽的40 個(gè)秈稻品種，通過田間試驗(yàn)篩選出Cd低積累水稻品種，為湖北省Cd 污染安全利用類稻田的稻米安全生產(chǎn)提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)與水稻品種

試驗(yàn)于2021 年5—10 月在湖北省大冶市某污染農(nóng)田進(jìn)行，試驗(yàn)所在區(qū)域?qū)俦眮啛釒Ъ撅L(fēng)濕潤氣候。耕層土壤pH 6.32，有機(jī)質(zhì)含量30.5 g/kg、全Cd含量0.60 mg/kg、有效態(tài)Cd 含量0.27 mg/kg。參照《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)（試行）》（GB 15618—2018），試驗(yàn)地土壤Cd 含量超過風(fēng)險(xiǎn)篩選值，但低于風(fēng)險(xiǎn)管制值，屬于安全利用類土壤。

供試的40 個(gè)水稻品種均為湖北省市售品種，包括秈型常規(guī)稻品種6 個(gè)、秈型雜交稻品種34 個(gè)（表1）。

表1 供試水稻品種信息

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與田間管理

每個(gè)供試水稻品種為1 個(gè)處理，重復(fù)3 次，小區(qū)面積10 m2，隨機(jī)區(qū)組排列。所有水稻品種于2021年5 月21 日播種，6 月15 日人工移栽，株行距為16.7 cm×26.7 cm，雜交稻每穴2 株苗，常規(guī)稻每穴3株苗。施肥方式為移栽前1 周撒施底肥（450 kg/hm2摻混肥），移栽7 d 后追施分蘗肥（75 kg/hm2尿素），抽穗期追施穗肥（75 kg/hm2尿素和75 kg/hm2氯化鉀），肥料品種為尿素（含N 46%）、氯化鉀（含K2O 60%）和摻混肥（N、P2O5和K2O 分別為20%、15%和15%，武漢楚虹農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司生產(chǎn)）。小區(qū)試驗(yàn)周邊設(shè)保護(hù)行，水分和病蟲害管理按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)水分管理和病蟲害防治措施進(jìn)行。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

1.3.1 產(chǎn)量 水稻成熟后分小區(qū)單打單收并稱鮮重，每小區(qū)保留稻谷1 kg，自然風(fēng)干清除雜質(zhì)和空癟粒后，采用谷物水分儀測定其水分含量，按照秈稻標(biāo)準(zhǔn)含水量（13.5%）計(jì)算產(chǎn)量。

1.3.2 糙米Cd 含量 稻谷風(fēng)干后，脫殼成糙米并粉碎，采用HNO3-H2O2消解，石墨爐原子吸收光譜儀（PinAAcle 900T 型，PerkinElmer 公司生產(chǎn)）測定，采用GBW（E）100348 大米粉成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行質(zhì)量控制。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2016 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，使用Origin Pro9.0 軟件制圖，利用SPSS 17.0 軟件（LSD法，P＜0.05）對試驗(yàn)處理進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水稻品種的產(chǎn)量

由圖1 可知，不同水稻品種產(chǎn)量差異明顯，產(chǎn)量變幅為4.70～7.95 t/hm2。整體來看，雜交稻平均產(chǎn)量（6.73 t/hm2）高于常規(guī)稻平均產(chǎn)量（5.56 t/hm2）。其中，兩優(yōu)289（V11）、全兩優(yōu)一號（V4）、全兩優(yōu)655（V13）、廣兩優(yōu)1813（V16）和兩優(yōu)培九（V33）5 個(gè)雜交稻品種產(chǎn)量較高，為7.45～7.95 t/hm2；常規(guī)稻中蝦稻1 號（V40）產(chǎn)量最高，為6.01 t/hm2。

圖1 供試水稻品種的產(chǎn)量

2.2 不同水稻品種糙米Cd 含量

由圖2 可知，不同水稻品種糙米Cd 含量在0.09～0.40 mg/kg。其中，隆稻3 號（V35）、深優(yōu)5438（V27）、隆兩優(yōu)1686（V14）、巨2 優(yōu)60（V17）和興安香占（V36）5 個(gè)水稻品種糙米Cd 含量未超過《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量（GB 2762—2022）》中的限量值（0.2 mg/kg），其中，隆稻3 號（V35）糙米Cd含量最低，為0.09 mg/kg。如圖3 所示，供試40 個(gè)水稻品種中雜交稻糙米平均Cd 含量（0.29 mg/kg）高于常規(guī)稻（0.24 mg/kg）。

圖2 供試水稻品種糙米Cd 含量

圖3 不同類型水稻品種糙米Cd 含量

2.3 糙米Cd 含量與產(chǎn)量相關(guān)性分析

由圖4 可知，供試40 個(gè)水稻品種糙米Cd 含量與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，Person 相關(guān)系數(shù)為0.377。表明水稻產(chǎn)量是影響糙米Cd 含量的因素之一。

圖4 供試水稻品種糙米Cd 含量與產(chǎn)量的相關(guān)性分析

3 小結(jié)與討論

40 個(gè)水稻品種糙米Cd 含量在0.09～0.40 mg/kg，品種間差異較大，篩選出5 個(gè)糙米Cd 含量低于0.2 mg/kg 的水稻品種，其產(chǎn)量高低表現(xiàn)為隆兩優(yōu)1686（6.87 t/hm2）、巨2 優(yōu)60（6.13 t/hm2）、興安香占（5.91 t/hm2）、隆稻3 號（5.90 t/hm2）、深優(yōu)5438（5.26 t/hm2）。兼顧高產(chǎn)量和糙米低Cd 含量，隆兩優(yōu)1686 和巨2 優(yōu)60 可優(yōu)先作為推薦水稻品種在湖北省Cd 污染安全利用類稻田中種植。

整體來看，與常規(guī)稻相比，雜交稻通常具有較高的產(chǎn)量，對Cd 的富集能力也較強(qiáng)。供試34 個(gè)雜交稻品種的平均產(chǎn)量（6.73 t/hm2）高于6 個(gè)常規(guī)稻品種的平均產(chǎn)量（5.56 t/hm2），雜交稻品種糙米Cd 平均含量（0.29 mg/kg）高于常規(guī)稻品種（0.24 mg/kg），且糙米Cd 含量與產(chǎn)量存在顯著正相關(guān)關(guān)系。這與陳德等［10］、呂本春等［12］的結(jié)果較為一致，但也有研究發(fā)現(xiàn)雜交稻與常規(guī)稻糙米Cd 含量差異不顯著［13］。篩選出的5 個(gè)Cd 低積累水稻品種中，隆兩優(yōu)1686、巨2 優(yōu)60 和深優(yōu)5438 為雜交稻，表明品種類型不是決定Cd 低積累性狀的關(guān)鍵因素。

稻米Cd 含量既受基因型影響，又受氣候、土壤和管理措施等因素調(diào)控，導(dǎo)致稻米Cd 積累量的差異［5］。因此，具體到某一區(qū)域種植時(shí)，必須通過田間試驗(yàn)進(jìn)一步確定水稻品種低鎘積累性狀穩(wěn)定表達(dá)的環(huán)境條件，即構(gòu)建基于低鎘積累水稻品種的稻米安全利用技術(shù)綜合措施。