鎘低積累水稻品種篩選

作者簡(jiǎn)介 陶娟花（1987—），女，浙江紹興人，農(nóng)藝師，從事土壤肥料技術(shù)研究與推廣工作。

通信作者 褚軍杰（1995—），男，浙江余姚人，碩士，從事農(nóng)田重金屬污染修復(fù)與安全利用研究。

收稿日期 2024-03-25

摘要 采用鎘低積累水稻品種是實(shí)現(xiàn)鎘輕度污染耕地安全、高效和可持續(xù)生產(chǎn)的途徑之一。本研究針對(duì)輕度鎘污染農(nóng)田開展了為期2年的鎘低積累水稻品種篩選試驗(yàn)，并對(duì)稻米鎘含量及其鎘轉(zhuǎn)運(yùn)能力進(jìn)行分析。試驗(yàn)結(jié)果表明，不同水稻品種的鎘積累特性存在明顯差異，與常規(guī)稻相比，雜交水稻對(duì)鎘的積累和轉(zhuǎn)移能力更強(qiáng)。2021年供試水稻品種稻米鎘含量為0.154～0.531 mg/kg，其轉(zhuǎn)移系數(shù)為0.51～1.89；2022年供試水稻品種稻米鎘含量為0.024～0.346 mg/kg，其轉(zhuǎn)移系數(shù)為0.08～1.31。在兩年的品種篩選試驗(yàn)中，雜交稻甬優(yōu)15，常規(guī)稻紹糯9714、寧88均能較好地適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件，且具有較低的鎘積累特性，適宜在鎘輕度污染農(nóng)田推廣種植。本研究結(jié)果可為研究區(qū)鎘輕度污染農(nóng)田安全利用中水稻品種選擇提供參考。

關(guān)鍵詞 鎘；水稻；安全生產(chǎn)；積累特性；轉(zhuǎn)移系數(shù)

中圖分類號(hào) S512"" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 1007-7731（2024）13-0019-04

Screening of low-cadmium accumulation rice varieties

TAO Juanhua1""nbsp; CHU Junjie2""" WEN Miao2

（1Shaoxing Keqiao District Agricultural and Aquatic Technology Promotion Station， Shaoxing 312030， China;

2Institute of Environmental Resources and Soil Fertilizer， Zhejiang Academy of Agricultural Sciences，

Hangzhou 310021， China）

Abstract Utilizing rice varieties with low cadmium accumulation is one of the primary strategies for achieving safe，efficient，and sustainable production in slightly cadmium-contaminated paddy field. In this study，rice varieties with low cadmium accumulation were screened for a period of 2 years， and cadmium content and transport capacity of rice were analyzed. The results indicated that there were significant differences in cadmium accumulation characteristics among the rice varieties. Compared to conventional rice， hybrid varieties demonstrated higher capacities for cadmium accumulation and translocation. In 2021， the cadmium content in the rice varieties tested ranged from 0.154 to 0.531 mg/kg，with translocation coefficients ranging from 0.51 to 1.89; in 2022， these figures were 0.024 to 0.346 mg/kg and 0.08 to 1.31， respectively. Throughout the two-year variety selection trial，the hybrid rice Yongyou 15， the conventional rice varieties Shaonuo 9714， and Ning 88 adapted well to the local environmental conditions and exhibited lower characteristics of cadmium accumulation， making them suitable for promotion and cultivation in slightly cadmium-contaminated farmlands. The findings of this study provided a reference for the selection of varieties for the safe use of slightly cadmium-contaminated farmlands in the local area.

Keywords cadmium; rice; safe production; enrichment characteristic; transfer ratio

鎘是一種高生物毒性的重金屬元素，通過食物鏈富集可能會(huì)影響人類健康[1-2]。因此，如何限制土壤中鎘進(jìn)入食物鏈，降低鎘在作物食用部位的累積，合理實(shí)現(xiàn)鎘輕度污染農(nóng)田的安全利用，是亟待解決的問題之一。在鎘輕度污染地區(qū)，基于鎘在不同物種及品種間的吸收和分配差異，開展作物品種篩選試驗(yàn)來控制作物食用部位重金屬濃度，是實(shí)現(xiàn)鎘輕度污染耕地安全、高效和可持續(xù)生產(chǎn)的途徑之一。林小兵等[3]開展了低鎘積累品種篩選試驗(yàn)，表明早稻品種陵兩優(yōu)47、晚稻品種甬優(yōu)4949為當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)低鎘品種。韓瑜等[4]研究發(fā)現(xiàn)，在研究區(qū)鎘污染地塊種植水稻品種隆兩優(yōu)1212能有效降低水稻籽粒鎘超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)。在蘇南鎘輕度污染地區(qū)，水稻品種南粳46、南粳3908表現(xiàn)出較強(qiáng)的低積累特性和較好的穩(wěn)定性[5]。水稻對(duì)鎘的吸收效果易受到環(huán)境氣候、立地種植條件、田間水分狀況及管理水平等影響。例如，水稻品種甬優(yōu)538在浙江麗水地區(qū)種植表現(xiàn)出較好的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)和低鎘積累特性，但在浙江桐廬地區(qū)的高產(chǎn)低鎘積累特性表達(dá)效果有限[6-7]。此外，不同區(qū)域推廣的水稻品種也存在較大差異。因此，結(jié)合區(qū)域環(huán)境和主推水稻品種篩選出適宜當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件的鎘低積累水稻品種，對(duì)實(shí)現(xiàn)地區(qū)農(nóng)田的安全利用具有重要意義。

針對(duì)S研究區(qū)鎘輕度污染土壤，本研究選用19個(gè)市售水稻品種開展為期2年的鎘低積累品種篩選試驗(yàn)，對(duì)其積累特性進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，旨在篩選出適宜當(dāng)?shù)貧夂驐l件和土壤環(huán)境的鎘低積累水稻品種，為后續(xù)構(gòu)建水稻安全生產(chǎn)綜合配套技術(shù)奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 供試土壤" 試驗(yàn)地設(shè)在S地區(qū)一試驗(yàn)基地進(jìn)行，試驗(yàn)前采集基地土壤樣品（采用棋盤采樣法，設(shè)置10個(gè)點(diǎn)，采集表層土壤），風(fēng)干后除去土壤中的殘留物，研磨混勻后過100目篩，測(cè)定土壤理化性質(zhì)。試驗(yàn)地土壤理化性質(zhì)：全量鎘0.53 mg/kg、有效態(tài)鎘0.31 mg/kg、pH值5.43、速效鉀40.00 mg/kg、有效磷5.87 mg/kg、堿解氮181.32 mg/kg、有機(jī)質(zhì)46.40 g/kg和全氮3.20 g/kg。

1.1.2 供試水稻品種" 選擇研究區(qū)市售水稻品種19個(gè)，于2021、2022年連續(xù)單季種植進(jìn)行品種篩選試驗(yàn)，選用水稻品種如表1所示。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)" 選擇研究區(qū)主要市售水稻品種19個(gè)，在同一試驗(yàn)區(qū)連續(xù)開展為期2年的水稻鎘低積累品種篩選試驗(yàn)，2年所用品種一致。試驗(yàn)地地塊面積約0.13 hm2，各品種種植面積一致，以溝劃分，不設(shè)重復(fù)。田間日常管理與當(dāng)?shù)剞r(nóng)事習(xí)慣保持一致。

1.2.2 樣品采集與測(cè)定分析" 在水稻收獲期采集土壤和植株樣品。每個(gè)試驗(yàn)品種取3份，每份樣品取3穴。水稻樣品用清水洗凈根系后帶回實(shí)驗(yàn)室，分別取水稻籽粒部分，于70 ℃恒溫烘箱烘干至恒重，用小型電動(dòng)出糙機(jī)去谷皮后，粉碎，待測(cè)試。每個(gè)試驗(yàn)品種取3份土壤表層樣品，自然風(fēng)干后，粉碎研磨并過100目篩，待測(cè)試。

1.2.3 樣品處理與檢測(cè)" 土壤有效態(tài)鎘含量采用二乙三胺五乙酸（DTPA）法浸提測(cè)定，土壤全鎘含量（HNO3-H2O2-HF消解）和水稻糙米（HNO3-H2O2消解）鎘含量均采用微波消解法進(jìn)行樣品處理，所有待測(cè)液均用石墨爐原子吸收光譜儀進(jìn)行測(cè)定。土壤pH、有效磷和速效鉀等理化指標(biāo)均參照《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》[8]。

1.2.4 水稻品種的鎘轉(zhuǎn)移能力" 同一地塊不同區(qū)域土壤中鎘含量存在一定差異，為進(jìn)一步明確不同水稻品種的鎘積累特性，采用轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)來表征水稻從土壤中轉(zhuǎn)移鎘到籽粒的能力。鎘轉(zhuǎn)移系數(shù)=水稻糙米中鎘含量/土壤中有效態(tài)鎘含量，系數(shù)越高，表示其鎘轉(zhuǎn)移能力越強(qiáng)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 24和Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水稻品種籽粒的鎘積累特性

2021年鎘低積累水稻品種篩選試驗(yàn)中，供試水稻品種糙米鎘含量0.154～0.531 mg/kg，除紹糯9714、秀水519和寧88糙米鎘含量低于食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB 2762—2017）規(guī)定的限量值（0.200 mg/kg）外，其他供試品種均略高于限量值。其中雜交稻系列中品種甬優(yōu)15的鎘含量最低，常規(guī)稻系列中品種紹糯9714的鎘含量最低。

2022年鎘低積累水稻品種篩選試驗(yàn)中。供試水稻品種糙米鎘含量0.024～0.346 mg/kg，除春優(yōu)84、甬優(yōu)12、甬優(yōu)538、浙優(yōu)18、甬優(yōu)1540、中浙優(yōu)8號(hào)和甬優(yōu)9號(hào)糙米鎘含量高于GB 2762—2017標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限量值（0.200 mg/kg）外，其他品種均低于限量值，其中雜交稻系列中品種甬優(yōu)15號(hào)的鎘含量最低，常規(guī)稻系列中品種紹糯9714、寧88均處于較低水平。

綜合來看，不同水稻品種在2年的篩選試驗(yàn)中籽粒鎘含量存在一定的波動(dòng)，其中2021年籽粒鎘含量較2022年高。從水稻品種來看，雜交稻鎘含量明顯高于常規(guī)稻，其中雜交稻以甬優(yōu)15含量較低；常規(guī)稻以紹糯9714含量較低，且在2年種植中表現(xiàn)較為穩(wěn)定。

2.2 不同水稻品種的鎘轉(zhuǎn)移能力

水稻品種的鎘轉(zhuǎn)移能力如表2所示。從表2可以看出，2021年，水稻品種的鎘轉(zhuǎn)移能力存在差異，轉(zhuǎn)移系數(shù)范圍0.51～1.89。2022年，水稻品種的鎘轉(zhuǎn)移能力存在差異，轉(zhuǎn)移系數(shù)范圍0.08～1.31，綜合來看，2021和2022年水稻品種的鎘轉(zhuǎn)移能力存在差異，其中2021年高于2022年，這可能與年份間氣候差異有關(guān)。從品種類型來看，雜交水稻的鎘轉(zhuǎn)移能力高于常規(guī)稻，其中雜交水稻品種甬優(yōu)15號(hào)2年均表現(xiàn)出較低的轉(zhuǎn)移能力；常規(guī)稻品種紹糯9714、寧88在2年試驗(yàn)中均表現(xiàn)出較低的轉(zhuǎn)移能力，且較為穩(wěn)定。因此，實(shí)現(xiàn)研究區(qū)鎘輕度污染農(nóng)田安全生產(chǎn)，可選用雜交稻品種甬優(yōu)15號(hào)，常規(guī)稻品種紹糯9714和寧88。

3 結(jié)論與討論

本研究發(fā)現(xiàn)，在鎘輕度污染農(nóng)田中，不同系列的水稻品種對(duì)鎘的積累存在差異，雜交水稻系列鎘含量和轉(zhuǎn)移能力高于常規(guī)系列水稻，這與已有研究結(jié)果一致[9]。研究表明，水稻各器官的鎘轉(zhuǎn)運(yùn)能力不同[10]，耐鎘水稻品種易通過根系細(xì)胞區(qū)室化作用將鎘封存于細(xì)胞內(nèi)，進(jìn)而抑制鎘向籽粒中轉(zhuǎn)移[11]。此外，本研究連續(xù)兩年種植同一品種的水稻，其自身鎘的積累存在較大的波動(dòng)，這可能與當(dāng)季水稻種植期間的降水量及氣候差異有關(guān)[12]。王會(huì)來等[7]的研究也有類似發(fā)現(xiàn)，土壤含水量的改變對(duì)水稻籽粒中鎘的積累起到了關(guān)鍵作用，水稻生育期內(nèi)適當(dāng)淹水能明顯抑制水稻各器官間鎘的轉(zhuǎn)移及籽粒中鎘的積累[13-15]。因此，適當(dāng)增加篩選周期對(duì)當(dāng)?shù)仄贩N的可適性具有重要意義。

鎘低積累型水稻品種聯(lián)合相應(yīng)的調(diào)控保障技術(shù)可以保障鎘污染區(qū)域水稻的安全生產(chǎn)。丁芳林等[16]研究了鎘低積累水稻品種的篩選及酵素降鎘效果，結(jié)果表明，生物酵素對(duì)不同品種稻米鎘累積的影響存在明顯差異，施噴酵素可以使某些水稻品種中鎘含量降低至國(guó)家安全限值以下。黃宇[17]開展了鎘低積累型水稻品種聯(lián)合調(diào)控技術(shù)保障污染農(nóng)田生產(chǎn)安全的研究，提出在重度污染農(nóng)田上，利用鎘低積累型水稻品種聯(lián)合阻控劑可以實(shí)現(xiàn)水稻的安全生產(chǎn)；在中、輕度污染土壤上，低積累型水稻品種聯(lián)合農(nóng)藝措施進(jìn)行安全生產(chǎn)調(diào)控，如通過常年淹水和增施鈣鎂磷肥可以降低水稻品種的精米鎘含量，達(dá)到國(guó)家食品安全標(biāo)準(zhǔn)；通過施用石灰和有機(jī)肥提高土壤pH和土壤有機(jī)質(zhì)均可降低土壤有效態(tài)鎘含量，促進(jìn)土壤鎘向有效性較低的形態(tài)轉(zhuǎn)化，減少土壤鎘向水稻植株的遷移及其在水稻精米中的積累，實(shí)現(xiàn)鎘污染農(nóng)田的稻米安全生產(chǎn)。

綜上，本研究選用19個(gè)水稻品種，在鎘輕度污染農(nóng)田開展為期2年的鎘低積累品種篩選試驗(yàn)，通過綜合比較分析，雜交稻系列甬優(yōu)15號(hào)，常規(guī)稻系列紹糯9714、寧88對(duì)研究區(qū)鎘輕度污染農(nóng)田水稻安全生產(chǎn)具有良好效果，為該地區(qū)污染農(nóng)田安全利用中水稻品種選擇提供了參考。

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（責(zé)編：何 艷）