基于不同葉面肥處理水稻籽粒Cd吸收富集效應研究

陳麗芬，周俊杰，李雅倩，徐煒杰，馬嘉偉，柳 丹

(1.麗水市蓮都區農業農村局，浙江 麗水 323000；2.浙江農林大學，浙江 臨安 311300)

1 引言

當前，土壤重金屬污染問題愈發嚴峻，也越來越多地被人們所關注[1, 2]。與其他元素相比，重金屬Cd以更低濃度對植物和人體產生毒害，毒性僅次于Hg。2014年環境保護部發布的《全國土壤污染狀況調查公報》顯示，在無機污染物中，Cd污染的點位超標率最高，達到了7%，使土壤Cd污染的治理顯得更加迫切[3]。而作為我國主要的糧食產物，水稻的Cd污染問題尤為突出，Cd進入水稻體內后，會對線粒體、葉綠體等產生影響，導致水稻光合效率下降[4]。

施加葉面肥技術是降低水稻籽粒重金屬Cd含量的有效措施[5]，直接向水稻植株葉面上噴施肥料，具有吸收好，利用率高，施用方法簡便經濟等優點[6]。目前常用的葉面肥主要包括硅肥、鋅肥、硒肥等，有研究表明[7]，水稻葉面噴施硒肥、硅肥可以促進植物的生長，增強植物的抗逆性，抑制水稻籽粒對重金屬的吸收富集。噴施不同葉面肥對水稻產量有顯著影響，且施加葉面肥后，水稻籽粒Cd含量均顯著下降，低于《食品安全國家標準食品中污染物限量》(GB2762-2017)中糙米鎘的限量[8]。

為保證水稻作物的安全利用與生產，本項目擬在噴施4種不同葉面劑進行對比試驗，比較水稻籽實重金屬含量，評價4種葉面肥對水稻籽粒Cd含量的調控效果，以期為農作物安全生產與利用提供理論依據。

2 材料與方法

2.1 試驗地概況

研究區域位于浙江省某修復試點，該區域主要種植制度為早晚稻輪作，試驗區土壤pH值為5.1，試驗區表層Cd含量超標率55%，最高值為0.39 mg/kg，主要由于不規范的施肥和耕作制度等引發。

2.2 試驗設計

試驗共設置5個處理，包括不噴施葉面肥的對照處理(CK)、噴施硒肥、噴施硅肥、噴施海藻肥、噴施黃腐酸鉀處理，具體添加量及添加方式如表1所示。每個試驗設置3個重復，隨機區組排列，共15個小區(每個小區面積為100 m2)，各小區之間修建田埂并進行薄膜覆蓋處理。

施肥種植措施：種植前按照25 kg/畝的復合肥(稻香源)作為基肥，小區全部采用人工移栽的插秧方式，將水稻種子(甬優1540)播種于事先平整好的育秧地，至秧苗35～40 d左右進行大田移栽，采用25 cm×10 cm的株行距種植，每穴2～3株，在秧苗移栽大田后10～15 d進行追肥，追肥采用10 kg/畝的尿素。在水稻孕穗期、灌漿初期進行葉面肥稀釋噴施處理，噴施后一個星期左右觀察水稻葉色及植株差異。整個生育期的水稻管理與當地常規管理模式保持一致。

表1 葉面劑種類及施加量

2.3 樣品采集與分析

籽粒Cd含量：各小區按照“五點法”采集水稻樣品，并帶回實驗室。將帶回的水稻樣品用超純水沖洗干凈，在105 ℃下殺青30 min，然后65 ℃下烘干至恒重后取出，將水稻籽粒分離，研磨過100目篩。重金屬Cd通過HNO3消解法進行提取，然后用石墨爐原子吸收光譜(AAS)儀進行測定。

葉面肥噴施7 d后，隨機選取3個點，每個點隨機選5穴，數分蘗數，并用直尺測量水稻株高。將帶回實驗室的水稻在每個處理重隨機選取3個1000粒籽粒，稱重求平均值，即為千粒重。大田試驗結束后，收割水稻，曬干后進行質量的測定，以統計實際產量。

2.4 數據處理

在Excel2016中進行試驗數據的整理與匯總，數據統計分析采用Dps7.05，圖形的繪制采用Origin Pro 8.0進行。

3 結果與討論

3.1 水稻葉色及植株差異

噴施葉面肥后8 d，觀察各葉面肥處理下的水稻葉色。噴施供試的4種葉面肥后，各處理水稻植株的葉色沒有明顯差異，水稻生長均表現正常，未出現明顯的脅迫癥狀。

3.2 不同葉面肥噴施對水稻分蘗數和株高的影響

有研究表明[9]，水稻在受到脅迫時，分蘗數和水稻株高會下降，所以分蘗數和水稻株高是反映水稻是否受到脅迫的重要指標。本試驗中，施加葉面肥，水稻的分蘗數均顯著增加，分別增加29.41%、17.65%、35.29%、11.77%(p<0.05)，其中，以硅肥效果最佳，黃腐酸鉀效果最差(圖1)。葉面噴施海藻酸和硅肥處理能夠顯著提高水稻株高，分別增加38.96%和51.95%(p<0.05)。與對照相比，施加硒肥和黃腐酸鉀后，水稻株高均提高12.98%，但與對照相比無顯著性差異(圖2)。綜上，施加葉面肥能夠使水稻在Cd污染脅迫下保持較好的生長，尤其以噴施海藻酸和硅肥的處理效果最好，可以考慮用于實際生產。

圖1 不同葉面肥噴施對水稻分蘗數的影響

圖2 不同葉面肥噴施對水稻株高的影響

3.3 不同葉面肥噴施對稻米千粒重影響

噴施供試葉面肥，水稻的千粒重均顯著增加，其效果表現為海藻酸>硅肥>硒肥>黃腐酸鉀，相比對照CK分別提高了8.13%、7.49%、3.35%和2.43%(p<0.05)。說明噴施葉面肥能夠增加水稻千粒質量，在一定程度上對水稻的增產具有積極作用，其原因是葉面肥中含有中微量元素，施加后可以促進植物葉綠素的形成，促進水稻光合作用的進行，由此提高干物質積累量(圖3)[10]。

圖3 不同葉面肥噴施對水稻千粒重的影響

3.3 不同葉面肥噴施對稻米產量的影響

有研究發現[11]，施加葉面肥，其增產效果主要是通過提高水稻有效穗、穗粒數、降低空秕率來實現。由圖4可知，不同葉面肥噴施對水稻產量均有所影響。與對照相比，葉面噴施海藻酸、硒肥、硅肥、黃腐酸鉀均能夠顯著提高水稻產量，增產效果依次為：硅肥>海藻酸>黃腐酸鉀>硒肥。噴施硅肥能夠顯著提高水稻產量，其原因是硅是水稻生長不可或缺的微量元素，能夠促進水稻的生長發育，提高水稻光合作用，還能提高稻米品質[12]，提高作物的抗逆性，提升葉綠素的含量，提高根系活度和增加產量。也有研究發現[13]，海藻酸類新型尿素、磷肥、葉面肥的應用在作物上具有明顯的增產效果。馬彩霞[14]等研究表明，20%黃腐酸鉀與不同成分組配成的葉面肥對生菜生長均有顯著的促進作用。硒肥施加不但能提高水稻產量，還能改善其品質，使水稻在原有基礎上更具備營養保健作用[15]。說明葉面肥的噴施均對水稻的產量及品質具有一定的積極作用，與本研究結果一致。

圖4 不同葉面肥噴施對水稻產量的影響

3.4 不同葉面肥噴施對稻米鎘含量的影響

施加不同葉面肥對稻米Cd產生顯著影響(圖5)。與對照相比，葉面噴施海藻酸和硅肥能夠顯著降低水稻稻米中的Cd含量，均降低6.25%(p<0.05)。而施加硒肥和黃腐酸鉀后，水稻籽粒Cd含量卻顯著增加，較對照增加12.42%和11.80%(p<0.05)。葉面噴施硅肥，Si進入水稻體內后可以向根部移動，與重金屬發生沉淀反應，從而降低重金屬在水稻體內向上運輸的過程，最終減少地上可食用部分中重金屬的含量[16]。海藻酸為野生海帶經生物發酵后提取的海藻酸濃縮液，主要物質為海藻多糖及天然生長調節物質[13]，本試驗中施加海藻酸，顯著降低水稻稻米中的Cd含量，其原因可能是海藻酸的添加激發水稻細胞產生植保素，而海藻酸在海藻酸降解酶的作用下形成聚合度不同的寡糖[17]，而海藻酸鈉寡糖可通過改變Cd在細胞中的亞細胞分布，使更多的Cd累積在細胞壁上，降低水稻籽粒對Cd的吸收[18]。施加硒肥和黃腐酸鉀后，水稻籽粒Cd含量顯著上升，其原因可能與施入量與稀釋濃度有關[19]。

圖5 不同葉面肥及用量對稻米Cd含量的影響

4 結論

噴施不同葉面肥既可以使水稻增產，還可以有效降低水稻對重金屬Cd的吸收，是一種具有良好前景的阻控技術。本試驗結論如下。

(1)在試驗設計的用量和濃度下，4種葉面肥噴施后對水稻植株葉色沒有明顯的影響，對水稻的生長沒有影響。

(2)施加葉面肥能夠促進水稻在Cd污染脅迫下的生長，尤其以噴施海藻酸和硅肥的處理效果最好，可以考慮用于實際生產。

(3)葉面噴施海藻酸、硒肥、硅肥、黃腐酸鉀均能夠顯著提高水稻千粒重及產量，增產效果依次為：硅肥>海藻酸>黃腐酸鉀>硒肥。

(4)與對照相比，葉面噴施海藻酸和硅肥能夠顯著降低水稻稻米中的Cd含量(p<0.05)。而施加硒肥和黃腐酸鉀后，水稻籽粒Cd含量卻顯著增加。