鎘低積累水稻品種篩選

作者簡介 陶娟花（1987—），女，浙江紹興人，農藝師，從事土壤肥料技術研究與推廣工作。

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

收稿日期 2024-03-25

摘要 采用鎘低積累水稻品種是實現鎘輕度污染耕地安全、高效和可持續生產的途徑之一。本研究針對輕度鎘污染農田開展了為期2年的鎘低積累水稻品種篩選試驗，并對稻米鎘含量及其鎘轉運能力進行分析。試驗結果表明，不同水稻品種的鎘積累特性存在明顯差異，與常規稻相比，雜交水稻對鎘的積累和轉移能力更強。2021年供試水稻品種稻米鎘含量為0.154～0.531 mg/kg，其轉移系數為0.51～1.89；2022年供試水稻品種稻米鎘含量為0.024～0.346 mg/kg，其轉移系數為0.08～1.31。在兩年的品種篩選試驗中，雜交稻甬優15，常規稻紹糯9714、寧88均能較好地適應當地環境條件，且具有較低的鎘積累特性，適宜在鎘輕度污染農田推廣種植。本研究結果可為研究區鎘輕度污染農田安全利用中水稻品種選擇提供參考。

關鍵詞 鎘；水稻；安全生產；積累特性；轉移系數

中圖分類號 S512"" 文獻標識碼 A

文章編號 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影響人類健康[1-2]。因此，如何限制土壤中鎘進入食物鏈，降低鎘在作物食用部位的累積，合理實現鎘輕度污染農田的安全利用，是亟待解決的問題之一。在鎘輕度污染地區，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來控制作物食用部位重金屬濃度，是實現鎘輕度污染耕地安全、高效和可持續生產的途徑之一。林小兵等[3]開展了低鎘積累品種篩選試驗，表明早稻品種陵兩優47、晚稻品種甬優4949為當地高產低鎘品種。韓瑜等[4]研究發現，在研究區鎘污染地塊種植水稻品種隆兩優1212能有效降低水稻籽粒鎘超標風險。在蘇南鎘輕度污染地區，水稻品種南粳46、南粳3908表現出較強的低積累特性和較好的穩定性[5]。水稻對鎘的吸收效果易受到環境氣候、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538在浙江麗水地區種植表現出較好的高產穩產和低鎘積累特性，但在浙江桐廬地區的高產低鎘積累特性表達效果有限[6-7]。此外，不同區域推廣的水稻品種也存在較大差異。因此，結合區域環境和主推水稻品種篩選出適宜當地環境條件的鎘低積累水稻品種，對實現地區農田的安全利用具有重要意義。

針對S研究區鎘輕度污染土壤，本研究選用19個市售水稻品種開展為期2年的鎘低積累品種篩選試驗，對其積累特性進行分析評價，旨在篩選出適宜當地氣候條件和土壤環境的鎘低積累水稻品種，為后續構建水稻安全生產綜合配套技術奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 供試土壤" 試驗地設在S地區一試驗基地進行，試驗前采集基地土壤樣品（采用棋盤采樣法，設置10個點，采集表層土壤），風干后除去土壤中的殘留物，研磨混勻后過100目篩，測定土壤理化性質。試驗地土壤理化性質：全量鎘0.53 mg/kg、有效態鎘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、有機質46.40 g/kg和全氮3.20 g/kg。

1.1.2 供試水稻品種" 選擇研究區市售水稻品種19個，于2021、2022年連續單季種植進行品種篩選試驗，選用水稻品種如表1所示。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計" 選擇研究區主要市售水稻品種19個，在同一試驗區連續開展為期2年的水稻鎘低積累品種篩選試驗，2年所用品種一致。試驗地地塊面積約0.13 hm2，各品種種植面積一致，以溝劃分，不設重復。田間日常管理與當地農事習慣保持一致。

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

1.2.3 樣品處理與檢測" 土壤有效態鎘含量采用二乙三胺五乙酸（DTPA）法浸提測定，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行樣品處理，所有待測液均用石墨爐原子吸收光譜儀進行測定。土壤pH、有效磷和速效鉀等理化指標均參照《土壤農業化學分析方法》[8]。

1.2.4 水稻品種的鎘轉移能力" 同一地塊不同區域土壤中鎘含量存在一定差異，為進一步明確不同水稻品種的鎘積累特性，采用轉運系數來表征水稻從土壤中轉移鎘到籽粒的能力。鎘轉移系數=水稻糙米中鎘含量/土壤中有效態鎘含量，系數越高，表示其鎘轉移能力越強。

1.3 數據處理

采用SPSS 24和Excel軟件進行數據統計與分析。

2 結果與分析

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家標準（GB 2762—2017）規定的限量值（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15的鎘含量最低，常規稻系列中品種紹糯9714的鎘含量最低。

2022年鎘低積累水稻品種篩選試驗中。供試水稻品種糙米鎘含量0.024～0.346 mg/kg，除春優84、甬優12、甬優538、浙優18、甬優1540、中浙優8號和甬優9號糙米鎘含量高于GB 2762—2017標準規定的限量值（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15號的鎘含量最低，常規稻系列中品種紹糯9714、寧88均處于較低水平。

綜合來看，不同水稻品種在2年的篩選試驗中籽粒鎘含量存在一定的波動，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稻，其中雜交稻以甬優15含量較低；常規稻以紹糯9714含量較低，且在2年種植中表現較為穩定。

2.2 不同水稻品種的鎘轉移能力

水稻品種的鎘轉移能力如表2所示。從表2可以看出，2021年，水稻品種的鎘轉移能力存在差異，轉移系數范圍0.51～1.89。2022年，水稻品種的鎘轉移能力存在差異，轉移系數范圍0.08～1.31，綜合來看，2021和2022年水稻品種的鎘轉移能力存在差異，其中2021年高于2022年，這可能與年份間氣候差異有關。從品種類型來看，雜交水稻的鎘轉移能力高于常規稻，其中雜交水稻品種甬優15號2年均表現出較低的轉移能力；常規稻品種紹糯9714、寧88在2年試驗中均表現出較低的轉移能力，且較為穩定。因此，實現研究區鎘輕度污染農田安全生產，可選用雜交稻品種甬優15號，常規稻品種紹糯9714和寧88。

3 結論與討論

本研究發現，在鎘輕度污染農田中，不同系列的水稻品種對鎘的積累存在差異，雜交水稻系列鎘含量和轉移能力高于常規系列水稻，這與已有研究結果一致[9]。研究表明，水稻各器官的鎘轉運能力不同[10]，耐鎘水稻品種易通過根系細胞區室化作用將鎘封存于細胞內，進而抑制鎘向籽粒中轉移[11]。此外，本研究連續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，這可能與當季水稻種植期間的降水量及氣候差異有關[12]。王會來等[7]的研究也有類似發現，土壤含水量的改變對水稻籽粒中鎘的積累起到了關鍵作用，水稻生育期內適當淹水能明顯抑制水稻各器官間鎘的轉移及籽粒中鎘的積累[13-15]。因此，適當增加篩選周期對當地品種的可適性具有重要意義。

鎘低積累型水稻品種聯合相應的調控保障技術可以保障鎘污染區域水稻的安全生產。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，結果表明，生物酵素對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家安全限值以下。黃宇[17]開展了鎘低積累型水稻品種聯合調控技術保障污染農田生產安全的研究，提出在重度污染農田上，利用鎘低積累型水稻品種聯合阻控劑可以實現水稻的安全生產；在中、輕度污染土壤上，低積累型水稻品種聯合農藝措施進行安全生產調控，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，達到國家食品安全標準；通過施用石灰和有機肥提高土壤pH和土壤有機質均可降低土壤有效態鎘含量，促進土壤鎘向有效性較低的形態轉化，減少土壤鎘向水稻植株的遷移及其在水稻精米中的積累，實現鎘污染農田的稻米安全生產。

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

參考文獻

[1] 蔡嘉旖，張文麗. 人群暴露環境鎘污染與健康危害的流行病學研究進展[J]. 環境衛生學雜志，2019，9（6）：621-627.

[2] HUANG Y，WANG L Y，WANG W J，et al. Current status of agricultural soil pollution by heavy metals in China：a meta-analysis[J]. The science of the total environment，2019，651（Pt 2）：3034-3042.

[3] 林小兵，張鴻燕，張秋梅，等. 基于多指標的鎘低積累水稻品種篩選[J]. 浙江農業學報，2023，35（11）：2507-2515.

[4] 韓瑜，彭勃，劉庭云，等. 重金屬低積累水稻品種篩選初報[J]. 湖南農業科學，2023（6）：7-10.

[5] 涂峰，胡鵬杰，李振炫，等. 蘇南地區Cd低積累水稻品種篩選及土壤Cd安全閾值推導[J]. 土壤學報，2023，60（2）：435-445.

[6] 陳德，葉雪珠，張棋，等. 不同水稻品種對Cd、Zn的積累特性[J]. 浙江農業科學，2020，61（10）：2113-2118，2121.

[7] 王會來，陳麗芬，李賽慧，等. 鎘輕度污染農田的水稻品種篩選[J]. 浙江農業科學，2022，63（8）：1657-1660.

[8] 魯如坤. 土壤農業化學分析方法[M]. 北京：中國農業科技出版社，2000.

[9] 黃春艷. 低鎘水稻資源的篩選與主栽水稻品種鎘積累特性的比較[D]. 長沙：湖南師范大學，2014.

[10] URAGUCHI S，KAMIYA T，SAKAMOTO T，et al. Low-affinity cation transporter （OsLCT1） regulates cadmium transport into rice grains[J]. Proceedings of the national academy of sciences of the United States of America，2011，108（52）：20959-20964.

[11] LIU B，CHEN L，CHEN S B，et al. Subcellular Cd accumulation characteristic in root cell wall of rice cultivars with different sensitivities to Cd stress in soil[J]. Journal of integrative agriculture，2016，15（9）：2114-2122.

[12] LIU Y，ZHANG C B，ZHAO Y L，et al. Effects of growing seasons and genotypes on the accumulation of cadmium and mineral nutrients in rice grown in cadmium contaminated soil[J]. The science of the total environment，2017，579：1282-1288.

[13] 褚軍杰，馬進川，鄒平，等. 水分管理對水稻灌漿期鎘傷流強度和轉移的影響[J]. 農業環境科學學報，2023，42（6）：1219-1227.

[14] 楊小粉，伍湘，汪澤錢，等. 水分管理對水稻鎘砷吸收積累的影響研究[J]. 生態環境學報，2020，29（10）：2091-2101.

[15] 張雨婷，田應兵，黃道友，等. 典型污染稻田水分管理對水稻鎘累積的影響[J]. 環境科學，2021，42（5）：2512-2521.

[16] 丁芳林，張朝輝，顏淑婷，等. 鎘低積累水稻品種的篩選及酵素降鎘效果研究[J].湖南農業科學，2024（4）：23-26.

[17] 黃宇. 鎘低積累型水稻品種聯合調控技術保障污染農田生產安全的研究[D].杭州：浙江大學，2017.

（責編：何 艷）