輕度鎘污染土壤上不同水稻品種間稻米鎘富集及產(chǎn)量差異研究

任樹友，何玉亭,李 浩,謝麗紅,趙希斌，張 成,曾勇凡

(成都市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，四川 成都 610041)

隨著我國工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，農(nóng)田和作物重金屬污染日趨嚴(yán)重，土壤污染導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品重金屬超標(biāo)威脅到人類健康[1-2]。重金屬鎘為植物生長發(fā)育非必需元素，是毒性最強(qiáng)的重金屬元素之一[3]。推廣應(yīng)用水稻安全品種被認(rèn)為是當(dāng)前解決鎘污染農(nóng)田安全生產(chǎn)行之有效的途徑之一[4]。因此，本研究選取21個(gè)水稻品種，探討輕度鎘污染土壤上不同水稻品種間稻米鎘富集及產(chǎn)質(zhì)量差異，篩選出鎘低富集高產(chǎn)水稻品種，為輕度鎘污染區(qū)水稻安全種植生產(chǎn)提供選種參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地處于亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，岷江中上游川西平原西部某家庭農(nóng)場(chǎng)。土壤類型為滲育灰潮田。試驗(yàn)前采集0～20cm耕層土樣，土壤化驗(yàn)結(jié)果：有機(jī)質(zhì)27.58g/kg、全氮1.859g/kg、有效磷16.3mg/kg、速效鉀153mg/kg、陽離子交換量13.75cmol/kg、pH值6.42、總鎘0.43mg/kg。根據(jù)國家《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)》(GB15618-2018)，5.5

表1 試驗(yàn)地土壤鎘污染化驗(yàn)結(jié)果

1.2 供試水稻品種

基于前期試驗(yàn)成果，結(jié)合成都市2019年主推水稻品種，選取德香4103、川優(yōu)6203、川作優(yōu)1727等21個(gè)水稻品種，其中早熟品種3個(gè)，中熟品種3個(gè)，遲熟品種15個(gè)，具體如表2所示：

表2 供試水稻品種及生長期情況

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采取完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)置21個(gè)處理，每個(gè)處理3次重復(fù)，共63個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)面積24m2，小區(qū)間留距50cm，重復(fù)間留距100cm，試驗(yàn)地塊周圍留足200cm以上保護(hù)行。本試驗(yàn)于2019年4月3日開始育苗，5月22日移栽。

1.3.1 底肥 所有處理水稻均用氯鉀型三元復(fù)合肥(15-15-15)30kg/667m2作底肥，肥料重金屬檢測(cè)結(jié)果符合國家要求，具體如表3、表4所示。

表3 肥料重金屬檢測(cè)結(jié)果 單位：(mg/kg)

表4 肥料重金屬限量標(biāo)準(zhǔn) 單位：(mg/kg)

1.3.2 追肥 返青期用尿素(N 46%)5kg/667m2，拔節(jié)期用尿素(N46%)5kg/667m2、氯化鉀15kg/667m2作追肥。

1.4 樣品采集及小區(qū)測(cè)產(chǎn)

由于各水稻品種生育期有差異，2019年9月4～14日，分6次完成早、中、遲熟水稻籽粒抽樣及分小區(qū)單收計(jì)產(chǎn)。每個(gè)水稻品種籽粒采用S形布點(diǎn)采樣12穴(不取邊行)裝網(wǎng)袋編號(hào)晾曬，自然風(fēng)干，分別測(cè)定稻米重金屬鎘含量。

1.5 測(cè)定指標(biāo)及方法

測(cè)定指標(biāo)包括水稻稻米鎘含量、土壤pH及總鎘含量。水稻稻米鎘的測(cè)定參照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中鎘的測(cè)定》(GB/T5009.15-2003)，土壤鎘檢測(cè)參照國家標(biāo)準(zhǔn)《土壤質(zhì)量鉛、鎘的測(cè)定石墨爐原子吸收分光光度法》(GB/T 17141)，儀器使用德國耶拿火焰-石墨爐原子吸收光譜儀(jena-ZEEnit700P型)。采用賽多利斯(PB-10型)pH測(cè)量計(jì)測(cè)定土壤pH值(水土比為1∶2.5)。

1.6 水稻稻米重金屬富集指數(shù)及質(zhì)量安全水平評(píng)價(jià)方法

稻米鎘富集指數(shù)=稻米鎘含量/土壤全鎘含量[5]；

依據(jù)《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)》(GB2762-2017)和全國農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤重金屬安全評(píng)估技術(shù)規(guī)定，稻米鎘質(zhì)量安全水平采用單因子指數(shù)法計(jì)算得到，具體如下：

1.6.1 評(píng)價(jià)方法 評(píng)估方法采用農(nóng)產(chǎn)品單因子指數(shù)法，農(nóng)產(chǎn)品單因子指數(shù)計(jì)算公式如下：

式中：Ei為稻米中重金屬i的單因子指數(shù)；Ai為農(nóng)產(chǎn)品中重金屬i的實(shí)測(cè)濃度；Si為農(nóng)產(chǎn)品中重金屬i的限量標(biāo)準(zhǔn)值。

1.6.2 等級(jí)劃分 稻米鎘質(zhì)量安全水平等級(jí)劃分為3個(gè)等級(jí)，具體如表5所示。

表5 農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量等級(jí)劃分依據(jù)

1.7 數(shù)據(jù)處理

所得數(shù)據(jù)用統(tǒng)計(jì)軟件DPS15.1進(jìn)行方差分析和LSD多重比較，檢驗(yàn)不同處理間差異的顯著性，用Microsoft Excel 2010進(jìn)行表格制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 各水稻品種稻米鎘含量及質(zhì)量安全水平分析

如表所示，不同水稻品種稻米鎘平均含量存在差異，變幅為0.078～0.789mg/kg，質(zhì)量安全水平不一。

表6 不同水稻品種稻米鎘平均含量與質(zhì)量安全水平

11個(gè)品種稻米鎘不超標(biāo)。鎘平均含量<0.10mg/kg的有2個(gè)品種，分別為9號(hào)蜀優(yōu)217和1號(hào)德香4103；≥0.10mg/kg<0.15mg/kg的有3個(gè)品種，分別為3號(hào)川作優(yōu)1727、11號(hào)旌優(yōu)127和2號(hào)川優(yōu)6203；≥0.15mg/kg<0.20mg/kg的有6個(gè)品種，分別為19號(hào)天優(yōu)華占、15號(hào)F優(yōu)498、5號(hào)千優(yōu)531、17號(hào)川作優(yōu)619、16號(hào)蓉18優(yōu)447和6號(hào)深兩優(yōu)5814。

稻米鎘超過標(biāo)準(zhǔn)限量值的有10個(gè)品種，包括輕微超標(biāo)品種2個(gè)，分別為8號(hào)內(nèi)5優(yōu)907和21號(hào)川作優(yōu)8727；嚴(yán)重超標(biāo)品種8個(gè)，分別為10號(hào)德優(yōu)4727、4號(hào)瀘優(yōu)11092、13號(hào)宜香優(yōu)2115、7號(hào)荃優(yōu)華占、18號(hào)贛香優(yōu)702、20號(hào)岡48優(yōu)38、14號(hào)內(nèi)5優(yōu)H25和12號(hào)品種C兩優(yōu)華占。

2.2 不同水稻品種產(chǎn)量及鎘富集系數(shù)差異

2.2.1 產(chǎn)量水平 如表7所示，不同水稻品種的667m2產(chǎn)量存在一定差異。產(chǎn)量變幅為555.6～627.5kg/667m2，均值為598.9kg/667m2。單產(chǎn)高于均值的品種有13個(gè)，占61.9%。從高到低依次為：宜香優(yōu)2115(627.5kg/667m2)、內(nèi)5優(yōu)907(623.9kg/667m2)、德優(yōu)4727(621.8kg/667m2)、深兩優(yōu)5814(618.5kg/667m2)、旌優(yōu)127(615.1kg/667m2)、蜀優(yōu)217(612.8kg/667m2)、川優(yōu)6203(610.4kg/667m2)、千優(yōu)531(608.2kg/667m2)、川作優(yōu)1727(605.9kg/667m2)、德香4103(604.9kg/667m2)、F優(yōu)498(603.8kg/667m2)、蓉18優(yōu)447(600.5kg/667m2)和內(nèi)5優(yōu)H25(599.3kg/667m2)。

表7 不同品種水稻產(chǎn)量及鎘富集指數(shù)

單產(chǎn)低于均值的品種有8個(gè)，占38.1%。從高到低依次為：瀘優(yōu)11092(597.1kg/667m2)、C兩優(yōu)華占(591.4kg/667m2)、荃優(yōu)華占(588.0kg/667m2)、川作優(yōu)8727(586.9kg/667m2)、岡48優(yōu)38(581.3kg/667m2)、贛香優(yōu)702(566.3kg/667m2)、天優(yōu)華占(557.0kg/667m2)和川作優(yōu)619(555.6kg/667m2)。

2.2.2 鎘富集系數(shù) 不同水稻品種稻米的鎘富集指數(shù)存在一定差異。鎘富集指數(shù)變幅為0.181～1.835，均值為0.790。

以蜀優(yōu)217鎘富集指數(shù)最低，低于平均值的13個(gè)，占61.9%。從低到高依次為：9號(hào)蜀優(yōu)217、1號(hào)德香4103、3號(hào)川作優(yōu)1727、11號(hào)旌優(yōu)127、2號(hào)川優(yōu)6203、19號(hào)天優(yōu)華占、15號(hào)F優(yōu)498、5號(hào)千優(yōu)531、17號(hào)川作優(yōu)619、16號(hào)蓉18優(yōu)447、6號(hào)深兩優(yōu)5814、8號(hào)內(nèi)5優(yōu)907、21號(hào)川作優(yōu)8727。

高于平均值的有8個(gè)，占38.1%。從低到高依次為：10號(hào)德優(yōu)4727、4號(hào)瀘優(yōu)11092、13號(hào)宜香優(yōu)2115、7號(hào)荃優(yōu)華占、18號(hào)贛香優(yōu)702、20號(hào)岡48優(yōu)38、14號(hào)內(nèi)5優(yōu)H25和12號(hào)C兩優(yōu)華占。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)條件下，不同品種水稻單產(chǎn)、稻米鎘含量及富集系數(shù)存在較大差異，其變幅分別為555.6～627.5kg/667m2、0.078～0.789mg/kg、0.181～1.835，最高值比最低值分別相差12.40%、911.54%、913.81%。依據(jù)水稻單產(chǎn)和稻米鎘含量及生育期進(jìn)行分析，初步篩選出水稻單產(chǎn)較高、稻米鎘富集能力較弱的早熟品種1個(gè)(3號(hào)川作優(yōu)1727)，遲熟品種6個(gè)(9號(hào)蜀優(yōu)217、11號(hào)旌優(yōu)127、2號(hào)川優(yōu)6203、1號(hào)德香4103、5號(hào)千優(yōu)531和15號(hào)F優(yōu)498)，可用于輕度鎘污染區(qū)水稻安全種植生產(chǎn)。