不同富硒葉面肥對輕度鎘污染稻田稻米降鎘富硒效果的研究

賀前鋒，易鳳姣，李鵬祥，黃 放，王 帥，朱曉龍，劉代歡

（湖南永清環(huán)保研究院有限責(zé)任公司，湖南 長沙 410330）

?

不同富硒葉面肥對輕度鎘污染稻田稻米降鎘富硒效果的研究

賀前鋒，易鳳姣，李鵬祥，黃 放，王 帥，朱曉龍，劉代歡

（湖南永清環(huán)保研究院有限責(zé)任公司，湖南 長沙 410330）

摘 要：評價了6種富硒葉面肥對輕度鎘污染稻田不同水稻品種稻米中鎘和硒積累的調(diào)控效果。結(jié)果表明，噴施6種不同富硒葉面肥處理比清水對照處理水稻產(chǎn)量均有增加，增產(chǎn)0.5％～14.0％；其中，以山東出品的麥稻寶葉面肥的增產(chǎn)效果最好，平均可增產(chǎn)13.55％；噴施不同種類的富硒葉面肥對稻米有一定的降鎘富硒作用，試驗田稻米的鎘含量降低25.75％～64.38％，以一種湖南出品的富硒葉面肥效果最佳；稻米的硒含量增加3.40～21.54倍，以一種上海出品的有機富硒肥和上述湖南出品的富硒葉面肥效果最佳。

關(guān)鍵詞：富硒葉面肥；稻米；稻田；鎘污染；產(chǎn)量；降鎘富硒

水稻作為全球第二大主要糧食作物，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位。但隨著我國工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，工業(yè)三廢的排放以及化肥、農(nóng)藥等農(nóng)用物資的廣泛使用，導(dǎo)致重金屬污染尤其是鎘污染問題日益嚴(yán)重。近年來，我國“鎘大米”問題日益凸現(xiàn)，對食品安全和人類健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。因此，降低稻米重金屬鎘含量，對保障大米衛(wèi)生安全，維護人們身體健康以及提高稻米商品競爭力等具有十分重要的現(xiàn)實意義。目前，針對農(nóng)田水稻重金屬鎘污染的問題已有相關(guān)研究報道，專家們通過品種篩選、水分控制或土壤鈍化劑的施用等手段有效地降低了稻米中的鎘含量[1]。而葉面肥作為控制農(nóng)作物重金屬含量的一種新型手段，在農(nóng)作物耐重金屬脅迫方面發(fā)揮了重要作用。

硒（Se）是人體中一些抗氧化酶（谷胱甘肽過氧化物酶）和硒-P蛋白的組成部分，在體內(nèi)起著平衡氧化還原氛圍的作用，參與了清除活性氧自由基、保護生物膜、提高機體免疫力等生理活動；另有報道稱，硒元素在提高人體免疫力以及預(yù)防癌癥等方面也有重要作用[2]，故其被認(rèn)為是人體必需的微量元素之一。

我國大部分地區(qū)的人群硒元素的平均攝入量低于40 μg/d，僅為最低標(biāo)準(zhǔn)（50 μg/d）的80％[3]。水稻是我國居民營養(yǎng)和能量的主要來源，主食富硒大米能有效補充人體所需的硒元素。在水稻生產(chǎn)過程中施用富硒葉面肥，一方面可增加稻米中硒含量，增強稻米的營養(yǎng)價值；另一方面可降低稻米中的重金屬含量，尤其是鎘的含量，保障稻米的安全性。因此，研究以6種富硒葉面肥為材料，于2014年在湖南省長沙市郊進行了葉面肥田間比較試驗，以期篩選出水稻降鎘富硒應(yīng)用效果較好的葉面肥，為指導(dǎo)農(nóng)戶在鎘污染土壤種植富硒水稻提供科學(xué)依據(jù)。

1　材料與方法

1.1供試材料

供試葉面肥有：有機富硒液體肥1（氨基酸≥100 g/L，微量元素≥20 g/L，有機硒合成劑≥6 g/L）、綠維康有機富硒肥（Cu+Fe+Mn+Zn+B≥100 g/L，有機硒≥60 g/L；）、有機富硒液體肥2（氨基酸100 g/L，微量元素≥20 g/L，有機硒母料≥60 g/L）、微分子硒肥、麥稻寶葉面肥（Cu+Fe+Mn+Zn≥10.0％，Se≥0.12％）、永清富硒葉面肥（大量元素≥300 g/L，微量元素≥50 g/L，硒含量≥0.2 g/L）。

供試水稻品種為豐源優(yōu)299和湘晚秈13號。

1.2試驗設(shè)計

試驗在長沙市郊兩塊稻田中進行，共設(shè)7個處理（見表1），每個處理重復(fù)2次，各小區(qū)隨機排列，小區(qū)面積25 m2，葉面肥嚴(yán)格按照說明書噴施。

表1　試驗設(shè)計

1.3試驗管理

2014年7月10日對試驗田進行前處理，包括拖拉機耕耙地，人工耙平田面，分小區(qū)筑田埂、開好排水溝，并用塑料薄膜包裹田埂隔離防止串肥。2014年7月20日插秧，密度同當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)種植密度。于水稻孕穗期（2014年9月2日和9月7日）連續(xù)噴施2次葉面肥。除葉面肥種類不同外，其余管理如施肥、除草、灌水和病蟲害防治等均按常規(guī)管理要求進行。在水稻生育期做好田間觀察記錄，水稻成熟后收獲籽粒，并計算產(chǎn)量。

1.4取樣及分析方法

噴施葉面肥前采集農(nóng)田土樣，土壤樣品采用垂直柱狀法采集，每塊試驗田選取5個點采集耕作層表層土壤（0～20 cm），每個取樣點取0.5 kg樣品混勻裝入樣品袋中。經(jīng)自然風(fēng)干后分別過1 mm和0.15 mm尼龍篩，檢測其pH值和有機質(zhì)、土壤有效態(tài)、土壤全鎘等含量。

收獲后的水稻籽粒經(jīng)去離子水反復(fù)沖洗干凈，60℃烘干；去除雜質(zhì)的稻谷，脫殼，得糙米；再把糙米用碾米機進行碾磨，碾出的米為精米；60℃烘干，粉碎，過80目篩，供鎘、硒的分析測定。

土壤pH值（水土比2.5︰1）用pH計測定[4]。有機質(zhì)含量采用水合熱重鉻酸鉀氧化-比色法測定[5]。土壤樣品用HNO3-HF-HClO4混合酸在聚四氟乙烯坩堝中消化，重金屬有效態(tài)采用DTPA浸提；稻米樣品用HNO3-HClO4混合酸在聚四氟乙烯坩堝中消化；用原子吸收分光光度計和原子熒光分光光度計檢測。

土壤全鎘、土壤有效態(tài)鎘、稻米全鎘和稻米Se分別參考GB/T 17141-1997、GB/T 23739-2009、GB/T 5009.13-2003和GB 5009.93-2010的方法測定。

1.5供試土壤的污染評價方法與標(biāo)準(zhǔn)

1.5.1單項污染指數(shù)法 單因子指數(shù)法是目前國內(nèi)評價單項重金屬污染普遍采用的方法，其計算公式為：

Pi=Ci/Si

式中：Pi為土壤污染物i的環(huán)境質(zhì)量指數(shù)；Ci為污染物i的實測值（mg/kg）；Si為污染物i的評價標(biāo)準(zhǔn)（mg/kg）。污染程度劃分及環(huán)境評價：根據(jù)P數(shù)值的大小，把污染程度劃分為未污染（P≤1）、輕度污染（1＜P≤2）、中度污染（2＜P≤4）、重度污染（4 ＜P≤6）和極重污染（P＞6）。

1.5.2評價標(biāo)準(zhǔn) 采用土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 15618-2008）中的二級標(biāo)準(zhǔn)（pH值≤5.5，鎘0.25 mg/kg）計算土壤鎘單項污染指數(shù)[6]。稻米中的鎘限量為0.2 mg/ kg，參考糧食衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB 2715-2005。

1.6數(shù)據(jù)分析

采用Excel軟件進行數(shù)據(jù)整理和相關(guān)性分析，采用SPSS17.0統(tǒng)計分析軟件在95％置信區(qū)間以O(shè)neway ANOVA進行不同處理間的差異顯著性分析。

2　結(jié)果與分析

2.1供試土壤的鎘污染狀況

如表2所示，兩塊試驗田的有效態(tài)鎘含量為0.12～0.15 mg/kg，均屬于輕度鎘污染稻田。

表2　試驗農(nóng)田土壤基本理化性質(zhì)及水稻品種

2.2不同葉面肥處理對水稻產(chǎn)量的影響

由表3可知，試驗田1和試驗田2噴施6種富硒葉面肥后，對湘晚秈13號和豐源優(yōu)299號都有一定的增產(chǎn)效果。

試驗田1各處理增產(chǎn)幅度在0.5％～14.0％之間，以處理6（麥稻寶）的產(chǎn)量最高，比對照增產(chǎn)14.0％，與其他各處理存在顯著性差異；其次為處理7（富硒葉面肥）和處理2（有機富硒液體肥1），增幅分別為8.7％和7.4％；此外，增產(chǎn)幅度最小的是處理4（有機富硒液體肥2），顯著低于其他各處理。試驗田2各處理增產(chǎn)幅度在1.4％～13.1％之間，其中仍以處理6的產(chǎn)量最高，比對照增產(chǎn)13.1％，顯著高于其他處理；增產(chǎn)幅度最小的也是處理4。

表3　不同葉面肥處理對水稻產(chǎn)量的影響

2.3不同葉面肥處理對稻米中鎘含量的影響

從表4中可以看出，6種葉面肥對兩塊試驗田中不同水稻品種的稻米鎘含量均有降低作用，除試驗田1的處理4以外，其他處理的稻米鎘含量均低于國家標(biāo)準(zhǔn)限值（Cd≤0.2 mg/kg）。

表4　不同葉面肥處理對稻米中鎘含量的影響

試驗田1中對稻米鎘含量降低幅度最大的是處理7（富硒葉面肥），相較于對照處理降低了64.38％，顯著高于其他各處理；其次是處理2（有機富硒液體肥1）、處理5（微分子硒肥）和處理6（麥稻寶），降鎘率均達(dá)60％以上；而處理4（有機富硒液體肥2）對稻米鎘含量的降低幅度最小，但其稻米鎘含量也比對照處理的低36.64％。由于湘晚秈13號屬于重金屬Cd低吸收積累水稻品種[7]，所以試驗田2的稻米鎘含量比試驗田1中的稍低。其中，降鎘效果最好的是處理7，降鎘率為49.79％，顯著高于其他各處理；效果最差的是處理4，降鎘率為36.64％。

2.4不同葉面肥處理對稻米中硒含量的影響

從表5中可以看出，與對照相比，噴施6種葉面肥均能促進豐源優(yōu)299號和湘晚秈13號稻米中的硒含量富集，稻米中的硒含量基本達(dá)到國家富硒米標(biāo)準(zhǔn)限值（Se≥0.03 mg/kg）。

試驗田1中稻米硒含量富集倍數(shù)最大的是處理3（有機富硒肥）和處理7（富硒葉面肥），分別比對照處理的增加20.76和21.54倍，其次是處理6和處理5，分別比對照處理的增加16.31和11.76倍；硒含量富集倍數(shù)最低的是處理2和處理4，僅7.69和7.85倍。試驗田2各處理稻米硒含量的富集趨勢與試驗田1類似，其中富硒效果最佳的為處理7，為6.43倍。

表5　不同葉面肥處理對稻米中硒含量的影響

3　討論與結(jié)論

目前，針對鎘輕度污染稻田的主要修復(fù)措施有選育鎘低富集品種，施用改良劑、抑制劑等重金屬固定劑。但是選育鎘低富集品種耗時較長，且廣譜性差；施用重金屬固定劑雖能改變重金屬在土壤中的賦存形態(tài)，降低其生物有效性，但金屬元素仍滯留在土壤中，容易再度活化[8]。而噴施葉面肥因具有方便快捷、對環(huán)境無害以及可同時實現(xiàn)修復(fù)和利用等優(yōu)點受到人們的普遍關(guān)注。因此，利用葉面肥來降低輕度鎘污染稻田的稻米鎘含量是進行稻米安全生產(chǎn)的有效途徑。

研究結(jié)果表明，噴施一定含量的葉面硒肥能增加水稻產(chǎn)量，這與近年來許多研究結(jié)果一致[9-11]，主要是因為硒元素能減少水稻的空癟率[12]，而結(jié)實率的提高是水稻增產(chǎn)的主要原因。硒還能與多數(shù)重金屬元素發(fā)生拮抗效應(yīng)，它能將重金屬從植物代謝活躍的細(xì)胞點位上移除或通過改變植物細(xì)胞膜對重金屬的通透性來影響重金屬在植物體內(nèi)的轉(zhuǎn)運[13]。有研究表明，施用適量濃度的硒可明顯抑制汞在苗期冬小麥中的積累，在生菜表面噴施含硒葉面肥可使鎘含量降低31.63％[14-15]。該研究結(jié)果顯示，噴施6種含硒葉面肥可顯著降低稻米中的鎘含量，其作用機理可能是硒元素在水稻中與鎘元素存在拮抗作用；也可能是富硒葉面肥中含有大量水稻生長必需營養(yǎng)物質(zhì)，從而降低水稻從土壤中吸收營養(yǎng)物質(zhì)時所帶入的鎘；或者這兩種機制共同作用，仍需進一步研究。

水稻對硒元素有一定的富集效應(yīng)，周鑫斌等[16]通過噴施亞硒酸鈉使水稻籽粒中硒含量達(dá)到0.225～0.586 mg/kg，是對照的8～10倍。因此，噴施含硒葉面肥能顯著提高稻米中的硒含量，使稻米達(dá)到國家富硒大米標(biāo)準(zhǔn)，可以為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益。稻農(nóng)與企業(yè)合作生產(chǎn)富硒稻谷，可以顯著提高農(nóng)民的種稻效益。有資料顯示，科學(xué)合理噴施硒肥，種稻效益可以提高100元/667 m2以上。

參考文獻：

[1] 紀(jì)雄輝，梁永超，魯艷紅，等.污染稻田水分管理對水稻吸收積累鎘的影響及其作用機制[J].生態(tài)學(xué)報，2007，27（9）：3930-3939.

[2] 顧公望.Se抗癌機理研究進展[J].中國腫瘤臨床，1994，21（2）：139-141.

[3] 張現(xiàn)偉，鄭家奎，張 濤，等.富硒水稻的研究意義與進展[J].雜交水稻，2009，24（2）：5-9.

[4] 魯如坤.土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2000.

[5] 農(nóng)業(yè)部全國土壤肥料總站.土壤分析與技術(shù)規(guī)范[M].北京：農(nóng)業(yè)出版社，1993.

[6] 李 靜，謝正苗，徐建明，等.杭州市郊蔬菜地土壤重金屬環(huán)境質(zhì)量評價[J].生態(tài)環(huán)境，2003，12（3）：277-280.

[7] 彭 華.Cd、Pb低吸收積累水稻品種篩選研究[D].長沙：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2009.

[8] 湯海濤，李衛(wèi)東，孫玉桃，等.不同葉面肥對輕度重金屬污染稻田水稻重金屬積累調(diào)控效果研究[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，（1）：40-44.

[9] 管恩相，姜守全，譚旭生，等.噴施硒肥對水稻產(chǎn)量及稻米含硒量的影響[J].中國種業(yè)，2012，（5）：43-45.

[10] 池忠志，鄭家國，姜心祿，等.硒肥噴施時期對水稻產(chǎn)量和籽粒中硒含量的影響[J].耕作與栽培，2010，（4）：13-14.

[11] 池忠志，鄭家國，姜心祿，等.硒肥噴施時期對水稻產(chǎn)量的影響及其經(jīng)濟效益分析[J].中國稻米，2010，16（1）：11-12.

[12] 魏 丹，楊 謙，遲鳳琴，等.葉面噴施硒肥對水稻含硒量及產(chǎn)量的影響[J].土壤肥料，2005，（1）：39-41.

[13] Filek M，Keskinen R，Hartikainen H，et al.The protective role of selenium in rape seedlings subjected to cadmium stress[J].Journal of Plant Physiology，2008，165（8）：833-844.

[14] 陳珊珊，張崇玉，張 琴，等.硒與汞在冬小麥苗期的相互作用[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37（1）：28-29.

[15] 呂選忠，宮象雷，唐 勇.葉面噴施鋅或硒對生菜吸收鎘的拮抗作用研究[J].土壤學(xué)報，2006，31（3）：19-22.

[16] 周鑫斌，施衛(wèi)明，楊林章.葉面噴硒對水稻籽粒硒富集及分布的影響[J].土壤學(xué)報，2007，44（1）：73-77.

（責(zé)任編輯：成 平）

Effects of Different Selenium Foliar Fertilizers on Cd Reduction and Se Enrichment in Rice Grain from Mild Cd-Polluted Paddy Field

HE Qian-feng，YI Feng-jiao，LI Peng-xiang，HUANG Fang，WANG Shuai，ZHU Xiao-long，LIU Dai-huan
（Hunan Yonker Environmental Protection Research Institute Co., Ltd., Changsha 410330, PRC）

Abstract：The controlling effects of six kinds of Se-enriched foliar fertilizer on Cd-Se accumulation in rice grain of different rice varieties in mild Cd-polluted paddy field were evaluated in this study.The results showed that, in comparison with the fresh water treatment| (control), the treatments of the six Se-enriched foliar fertilizers respectively increased the rice yield by 0.5％ to 14.0％, a Shandong-produced Maidaobao-branded foliar fertilizer of them had the optimal effect on the yield increase; the six Se treatments respectively decreased the rice grain Cd content by 25.75％～64.38％, a Hunan-produced Se-enriched foliar fertilizer had the optimal effect on the Cd reduction; and the six Se treatments respectively increased the rice grain Se content by 3.40 to 21.54 times, a Shanghai-produced organic Se-enriched fertilizer and the Hunan-produced Se-enriched foliar fertilizer both had the optimal effect on the Se enrichment.

Key words：selenium-enriched foliar fertilizer; rice grain; rice field; cadmium pollution; yield; Cd reduction and Se enrichment

通訊作者：劉代歡

作者簡介：賀前鋒（1979-），男，湖南邵東縣人，工程師，主要從事環(huán)境修復(fù)研究工作。

收稿日期：2015-05-11

DOI:10.16498/j.cnki.hnnykx.2015.12.012

中圖分類號：S143.79

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1006-060X（2015）12-0038-04