不同栽培方式下早熟水稻品種的稻米鎘吸附規(guī)律

劉文江 曾憲平 高方遠(yuǎn)

（四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所，成都 611130；第一作者：lwjiang@126.com；*通訊作者：544682874@qq.com）

受工業(yè)化或自然因素的影響，土壤和水源重金屬污染越來(lái)越嚴(yán)重，導(dǎo)致農(nóng)作物對(duì)重金屬的吸收富集，對(duì)食品安全造成嚴(yán)重影響，近年來(lái)越來(lái)越引起各方面的重視[1-5]。作為我國(guó)第一大主食的稻米，其對(duì)鎘等重金屬的吸收，就受到了水稻育種栽培方面的關(guān)注。四川作為糧食生產(chǎn)大省，土壤及耕地重金屬污染問(wèn)題也比較突出[4，6]。目前，主要研究方向仍集中于對(duì)材料/組合鎘吸收轉(zhuǎn)運(yùn)規(guī)律方面研究，以及親本材料、組合在不同重金屬污染程度土壤中的試驗(yàn)篩選，通過(guò)栽培農(nóng)藝措施對(duì)鎘吸收的相關(guān)研究較少。

水稻直播栽培方式，尤其是麥（油）后直播，近年來(lái)在川西平原受到農(nóng)戶(hù)普遍的歡迎和大量推廣，其省工省時(shí)省力和節(jié)本增效的作用顯著[7]。作為新的栽培模式，其與傳統(tǒng)育苗移栽在很多方面有巨大差異。因此，進(jìn)行不同品種及兩種栽培方式下稻米鎘吸收的對(duì)比研究，對(duì)指導(dǎo)當(dāng)前水稻生產(chǎn)、探索高效安全的水稻生產(chǎn)方式、保障糧食數(shù)量安全的同時(shí)保障質(zhì)量安全，具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

以 891A/R727 （川 優(yōu) 1727）、891A/D2、891A/D6、CZ8A/R727（川作優(yōu) 8727）、CZ8A/D2、CZ8A/D6、CZ8A/R570、L3A/R473 等8 個(gè)組合為參試材料（其中，川優(yōu)1727、川作優(yōu)8727 已通過(guò)審定）。川作優(yōu)8727 是四川省區(qū)試“早熟組、山區(qū)組、麥油后直播組”的對(duì)照品種，在本組試驗(yàn)中也作為對(duì)照。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2019 年5 月至9 月，在四川省川西平原3個(gè)土壤鎘含量水平不同的地點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行。每個(gè)點(diǎn)又分為2 個(gè)試驗(yàn)組，即采用移栽、直播兩種栽培方式；每個(gè)組內(nèi)，各品種 2 次重復(fù)（16 個(gè)小區(qū)/組，32 個(gè)小區(qū)/試驗(yàn)點(diǎn)），隨機(jī)區(qū)組排列。小區(qū)面積10 m2（2 m×5 m）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 土壤鎘含量測(cè)定

各試驗(yàn)點(diǎn)的兩組（移栽、直播）試驗(yàn)在同一塊試驗(yàn)田進(jìn)行。試驗(yàn)田均為正方形或長(zhǎng)方形，播種前在各試驗(yàn)田4 個(gè)角方向居中取4 個(gè)土壤樣本，進(jìn)行土壤鎘含量測(cè)定。

1.3.2 整田及劃廂

旋耕后每667 m2施20 kg 復(fù)合肥、5 kg 尿素作底肥，整平，在四周留出不少于2 m 的隔離區(qū)后，在中間試驗(yàn)區(qū)域起壟劃分出直播組、秧田、移栽組（分開(kāi)管水）。直播組直接按2 m×5 m 有效廂面，四周開(kāi)20 cm深、30 cm 寬的溝，整平廂面后人工均勻撒播；秧田位于直播片和移栽片中間，約30 m2（每個(gè)試驗(yàn)組合有效廂面3 m2），整平做廂劃格后，與直播片同時(shí)播種；移栽片整平后灌深水，按每個(gè)小區(qū)“10 株/行×25 行”（行距=株距=0.2 m），插竹簽標(biāo)示出各小區(qū)株行位置，后面按竹簽栽插即可。

表1 土壤鎘含量及pH 值

表2 兩種栽培方式下3 個(gè)地點(diǎn)精米鎘含量 （單位：mg/kg）

1.3.3 種子用量和栽插密度

直播種子按2.0 kg/667 m2標(biāo)準(zhǔn)；移栽按1.5 kg/667 m2播種育苗，每叢栽插2 苗。

1.3.4 播種及除草

種子經(jīng)浸種、出芽、拌種劑處理后，于5 月24 日同時(shí)播種，第2 天噴施封閉除草劑“稻主”。

1.3.5 追肥及田間管理

在秧苗3 葉期，每667 m2撒施10.0 kg 復(fù)合肥作追肥。移栽組于6 月20 日（秧苗6 葉左右）進(jìn)行移栽，1周后每667 m2再施10.0 kg 復(fù)合肥1 次，直播組和移栽組同時(shí)施。之后按同樣方式管水和防治病蟲(chóng)。

1.3.6 精米鎘含量測(cè)定

9 月15 日成熟時(shí)，3 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)分小區(qū)同一天進(jìn)行收割脫粒，曬干后送稻谷至中國(guó)水稻研究所進(jìn)行精米鎘含量測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用Excel 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤及稻谷鎘含量數(shù)據(jù)

從表1 可見(jiàn)，3 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)土壤鎘含量呈低、中、高不同層次分布，對(duì)試驗(yàn)研究具有很好的代表性。但是3個(gè)點(diǎn)的土壤pH 值差異較大，會(huì)對(duì)鎘的吸附造成一定影響[1-2，4，8]。

2.2 土壤鎘含量對(duì)精米鎘含量的影響

從表2 可見(jiàn)，低鎘土壤下（地點(diǎn)1）各品種精米的鎘含量均顯著低于中鎘（地點(diǎn)2）和高鎘（地點(diǎn)3）土壤，且均在0.20 mg/kg 安全值以?xún)?nèi)；中鎘土壤下，移栽的各品種精米鎘含量均顯著低于高鎘土壤。但直播方式下，大部分品種在中鎘土壤下的稻米鎘含量高于高鎘土壤。這可能是因?yàn)榈攸c(diǎn)2 土壤pH 值較低，偏酸性，可吸收活性鎘比例較高，而地點(diǎn)3 土壤呈弱堿性，可吸收活性鎘比例較低；也可能是土壤中存在其他因素的影響，以及品種與環(huán)境互作效應(yīng)等原因。可見(jiàn)，不同鎘含量土壤及土壤pH 值，對(duì)水稻精米鎘含量具有顯著的影響和決定作用。

2.3 栽培方式對(duì)精米鎘含量的影響

從表2 可見(jiàn)，直播栽培方式下絕大部分品種的鎘吸附量明顯低于同等土壤下的移栽方式。移栽方式下，3 個(gè)點(diǎn)的精米鎘含量平均值分別為0.093 mg/kg、0.944 mg/kg、2.494 mg/kg；而直播方式下，3 個(gè)點(diǎn)的精米鎘含量平均值分別為 0.071 mg/kg、0.434 mg/kg、0.243 mg/kg。這種差異在中鎘土壤和高鎘土壤下尤其明顯。在中鎘含量土壤，直播方式下大部分品種的精米鎘含量不到移栽方式的1/2；在高鎘含量土壤，直播方式下各品種的精米鎘含量只有移栽方式的1/10。可見(jiàn)，栽培方式對(duì)稻米鎘吸附具有顯著的不同作用。

從表2 還可以看出，移栽方式下，各品種稻米鎘含量隨土壤鎘含量升高呈線(xiàn)性增加；而直播方式下，大部分品種稻米最高鎘含量出現(xiàn)在中鎘土壤。這說(shuō)明移栽方式下稻米鎘含量主要決定于土壤鎘含量，受其他因素，如土壤pH 值等的影響較小；而直播方式下，稻米鎘含量不僅受土壤鎘含量影響，還受pH 值等的影響。

2.4 不同組合稻米鎘含量差異

從表2 可見(jiàn)，不同品種/組合稻米對(duì)鎘吸附的差異明顯。直播方式下，表現(xiàn)最好的是891A/D6，在3 個(gè)點(diǎn)的鎘吸附量都低于0.20 mg/kg；其次是CZ8A/D6 和L3A/R473，中、低鎘土壤下均低于或等于0.20 mg/kg，高鎘土壤下也僅分別為0.27 mg/kg 和0.25 mg/kg。移栽方式下，表現(xiàn)最好的是CZ8A/R570，在低、中鎘土壤下，稻米鎘含量均低于0.20 mg/kg，高鎘土壤下，稻米鎘含量在所有參試組合中也是最低；其次是891A/D2 和CZ8A/D6，在中鎘含量土壤下，稻米鎘含量低于1.00 mg/kg。

3 討論與結(jié)論

水稻對(duì)土壤中鎘的吸收和富集是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，受到多方面因素的影響，比如品種、土壤鎘含量、pH 值、土壤中其他金屬元素的含量和狀態(tài)等[1-2，4]。但改善土壤因素較為困難，而從品種遺傳特性和栽培技術(shù)等方面來(lái)解決鎘污染區(qū)稻米安全是有效途徑[9]。本研究結(jié)果證明，直播栽培方式下水稻精米鎘含量顯著低于移栽方式。而直播方式下，土壤pH 值對(duì)稻米鎘吸附又有顯著影響。偏酸性土壤中，活性鎘含量比例比堿性土壤顯著提高[2，4，8]。這說(shuō)明除了品種、栽培方式以外，對(duì)土壤酸堿度進(jìn)行適當(dāng)改良，也能顯著降低稻米鎘吸附。本研究結(jié)果為降低土壤鎘污染地區(qū)稻米鎘含量，實(shí)現(xiàn)綠色安全的稻米生產(chǎn)，提供了一條簡(jiǎn)潔可行的途徑：選用低鎘吸附品種，采用直播方式，適當(dāng)改良和提高土壤pH 值[8，10]。而且直播又具有省工省時(shí)省力、節(jié)本增效的效果，所以，在土壤鎘污染地區(qū)推廣水稻直播，具有多方面的好處。 當(dāng)然，還有很多問(wèn)題需要進(jìn)行后續(xù)研究，以揭示其內(nèi)在規(guī)律，更好的為生產(chǎn)服務(wù)。如水稻直播與移栽方式下稻米中鎘含量巨大差異的原因，不同pH 值土壤中，水稻移栽和直播對(duì)稻米鎘吸附產(chǎn)生不同效應(yīng)的原因，以及其他熟期類(lèi)型水稻品種在兩種栽培方式下的鎘吸附規(guī)律等。