葉面噴施硒肥對水稻植株中鎘、硒含量分布的影響

?賀前鋒，李鵬祥，易鳳姣，黃 放，劉代歡，朱曉龍?

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

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葉面噴施硒肥對水稻植株中鎘、硒含量分布的影響

賀前鋒，李鵬祥，易鳳姣，黃 放，劉代歡，朱曉龍

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

摘 要：在大田生產(chǎn)條件下對鎘污染水稻噴施葉面硒肥，研究了外源硒對水稻植株不同部位中鎘、硒含量分布的影響。結(jié)果表明，噴施葉面硒肥均能有效降低水稻根系、秸稈和籽粒中鎘含量，分別較對照降低11.99%～19.85%、33.95%～70.78%和25.93%～47.06%；施用硒肥的處理顯著增加了水稻各組織器官中硒含量，水稻根系、秸稈和籽粒中硒含量分別較對照增加150%～300%、366%～450%和162.5%～225%。

關(guān)鍵詞：水稻；鎘；硒；分布

隨著工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，工業(yè)三廢的排放、化肥和農(nóng)藥等農(nóng)用物資的廣泛使用，重金屬通過各種途徑進(jìn)入農(nóng)田土壤，導(dǎo)致農(nóng)田土壤和農(nóng)作物重金屬污染日益嚴(yán)重。目前全國受鎘（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、鉻（Cr）、鉛（Pb）等重金屬污染的耕地面積約2 000 萬hm2，占全國耕地面積的1/5[1]。鎘作為“五毒”元素之一，其化學(xué)活性強(qiáng)、毒性持久，容易通過食物鏈富集作用而妨害人類的健康。鎘在土壤中有高遷移性，容易通過植物根系的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入生物有機(jī)體并積累在可食部分，因此農(nóng)田鎘污染問題引起了全社會的廣泛關(guān)注。

硒（Se）是維持人體正常生理所必需的微量元素之一，具備清除活性氧自由基、提高機(jī)體免疫力、保護(hù)生物膜等重要的生理功能，補(bǔ)硒還能預(yù)防腫瘤、心血管疾病和大骨節(jié)病[2]。我國大部分地區(qū)的人群每天硒的平均攝入量低于40 μg，僅為最低標(biāo)準(zhǔn)50 μg的80%，因此補(bǔ)硒十分必要[3]。水稻是世界第二大糧食作物，為我國居民營養(yǎng)和能量的主要來源，食用富硒大米能有效補(bǔ)充人體所需的硒元素。

目前，采用噴施含硒葉面肥降低籽粒中鎘含量和同時增加籽粒中硒含量的研究較多[4-5]，但關(guān)于噴施含硒葉面肥對水稻各組織器官中鎘、硒分布影響的研究較少。因此，以湖南省典型污染土壤和Y兩優(yōu)150水稻為研究對象，研究葉面噴施含硒葉面肥對水稻根系、秸稈和籽粒中鎘、硒含量的影響，以期探討富硒葉面肥對水稻降鎘富硒的機(jī)理，并為改善稻米品質(zhì)、增加稻米附加值、促進(jìn)農(nóng)民增收提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

參試水稻品種：Y兩優(yōu)150水稻。

葉面肥為湖南永清環(huán)保研究院有限責(zé)任公司自主研發(fā)的富硒葉面肥A、B。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設(shè)計 供試品種于2013年6月20日移栽于瀏陽市3塊實驗田塊。實驗處理分為對照組（CK）、處理1和處理2分別噴施葉面肥A和B，各處理組設(shè)置3個平行，共9個小區(qū)，隨機(jī)分布。每個小區(qū)面積4 m×5 m，水稻種植密度20 cm×26 cm。富硒葉面肥施用量均為200 mL/667m2，稀釋150～200倍。在孕穗期、抽穗初期各噴施1次葉面肥，每次3 mL（100 mL/667m2），均對水500 mL搖勻后噴施。對照組（CK）在孕穗期、抽穗初期各噴施1次清水，每次500 mL。田間栽培管理按大田常規(guī)措施進(jìn)行。試驗田的主要性狀數(shù)據(jù)于2013年6月10日按梅花形取土樣進(jìn)行分析，土壤主要性狀如表1。

表1　試驗農(nóng)田土壤基本理化性質(zhì)

1.2.2 樣品采集 采集成熟的水稻樣品，用自來水仔細(xì)沖洗植物的根系和秸稈，然后用蒸餾水清洗，105℃殺青30 min后40～50℃低溫烘干12 h，用植物粉碎機(jī)粉碎過100目篩，測定秸稈和根系中Cd、Se含量；稻谷風(fēng)干后手動去殼，粉碎，過100目篩測定Cd、Se含量。

1.2.3 分析方法 土壤有機(jī)質(zhì)含量：重鉻酸鉀容量法-外加熱法測定；pH值：pH計法（電位法）測定；土壤重金屬鎘總量：王水-高氯酸消解；土壤中重金屬鎘有效態(tài)：DTPA溶液法提取獲得；植株樣品中的Cd：HNO3-HClO4濕消化法；待測液中Cd含量用原子吸收分光光度法測定；植株樣品中的Se：HNO3-HClO4濕消化法消解，加濃鹽酸還原定容；待測液中Se含量用原子熒光分光光度法測定。以國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07405（GSS-5）、GBW10045（GSB-23）和GBW07602（GSV-1）為內(nèi)標(biāo)控制分析質(zhì)量。

1.2.4 數(shù)據(jù)分析 所有數(shù)據(jù)均采用3次重復(fù)平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差來表示。差異顯著采用SPSS17.0在95%的置信區(qū)間以O(shè)ne way ANOVA進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 噴施葉面肥對水稻根系中鎘、硒含量的影響

由表2可知，噴施含硒葉面肥能顯著降低水稻根系中鎘含量（P<0.05），其中試驗田1水稻根系鎘含量下降了14.73%～19.85%，試驗田2水稻根系中鎘含量下降了11.99%～14.27%，試驗田3水稻根系含量下降了17.38%～19.53%。說明噴施含硒葉面肥能抑制根系對土壤中鎘的吸收。水稻根系中硒含量有一定的增加，但效果不明顯。對比試驗田1、2和3，根系全鎘含量與土壤有效態(tài)鎘含量呈正相關(guān)（R2=0.973，P>0.05），土壤有效態(tài)鎘含量越高，根系中全鎘含量越高。

表2　水稻根系鎘和硒的含量變化

2.2 噴施葉面肥對水稻秸稈中鎘、硒含量的影響

由表3可以看出，噴施含硒葉面肥能顯著降低水稻秸稈中鎘含量（P<0.05），其中試驗田1水稻秸稈中鎘含量下降33.95%～38.70%，試驗田2水稻秸稈中鎘含量下降68.22%～70.78%，試驗田3水稻秸稈中鎘含量下降57.56%～61.95%。與對照相比，水稻秸稈中硒含量均顯著增加（P<0.05），試驗田1、2和3水稻秸稈Se含量分別增加400%～450%、366%～433%和300%～350%。

表3　水稻秸稈鎘和硒的含量變化

2.3 噴施葉面肥對水稻籽粒中鎘、硒含量的影響

由表4可以看出，3塊試驗田在葉面硒肥處理下稻米中鎘含量均能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)限值（0.2 mg/ kg），3塊試驗田分別較對照降低了31.82%～40.91%、44.12%～47.06%和25.93%～26.92%。噴施葉面肥后試驗田籽粒硒含量均顯著增加（P<0.05)，達(dá)到國家富硒大米標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 噴施葉面肥對水稻體內(nèi)鎘吸收與轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

轉(zhuǎn)移系數(shù)是指重金屬從地下部向地上部的轉(zhuǎn)移比例，是判斷植物吸收、分配與轉(zhuǎn)運(yùn)重金屬的一個非常重要的指標(biāo)，一般以地上與地下重金屬元素含量的比值（S/R）來表示[6]。由圖1可知，試驗田1中轉(zhuǎn)移系數(shù)由0.2都降到0.16，試驗田2中轉(zhuǎn)移系數(shù)由0.54都降低到0.23，試驗田3中轉(zhuǎn)移系數(shù)由0.4分別降低到0.18和0.21。與對照相比，3塊試驗田噴施含硒葉面肥水稻重金屬鎘轉(zhuǎn)移系數(shù)顯著下降（P<0.05），說明噴施一定濃度的葉面肥能顯著降低重金屬鎘在水稻體內(nèi)遷移、吸收，降低重金屬鎘對水稻的毒性作用。

表4　水稻稻米鎘和硒的含量變化

圖1　鎘在水稻體內(nèi)轉(zhuǎn)移系數(shù)

3 討 論

在鎘污染水平下，水稻植株體內(nèi)鎘含量依次為根系>秸稈>籽粒，這與前人的研究結(jié)論一致[7-8]，主要是因為重金屬在植物體內(nèi)的分布規(guī)律是在新陳代謝旺盛的器官蓄積量較大，而營養(yǎng)儲存器官如籽粒、果實中的蓄積量則較少。

已有研究表明，植物體內(nèi)硒與重金屬元素之間有拮抗作用[9-11]。硒與其他重金屬形成難溶性復(fù)合物，從而抑制植物對重金屬的吸收，減少植株體內(nèi)重金屬的累積[12]。硒可從植物代謝活躍的細(xì)胞點(diǎn)位上移除重金屬，還可通過改變植物細(xì)胞膜的通透性而影響重金屬在植物體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)[13]。陳珊珊等[14]的研究表明，施用適量濃度的硒可明顯抑制苗期冬小麥汞的積累。在生菜表面噴施含硒葉面肥使鎘含量降低了31.63%[15]。研究結(jié)果表明，噴施富硒葉面肥可顯著降低水稻植株根系、秸稈、稻米中鎘含量和鎘在水稻體內(nèi)的轉(zhuǎn)移系數(shù)，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)時所帶入的鎘含量，但其作用機(jī)制目前尚不明確，需要進(jìn)一步研究。

有研究證明水稻對硒有一定的富集效應(yīng)，周鑫斌等[16]通過噴施亞硒酸鈉，水稻籽粒中硒含量達(dá)到0.225～0.586 mg/kg，是對照的8～10倍。這表明采用葉面噴施硒肥可以作為提高大米中硒水平的有效措施，從而顯著提高稻米的附加值。

4 結(jié) 論

（1）噴施葉面富硒肥能顯著降低水稻根系、秸稈和稻米中重金屬鎘含量，有助于緩解鎘對水稻的毒性效應(yīng)，同時能降低水稻鎘的轉(zhuǎn)移系數(shù)，降低鎘向土壤地上部轉(zhuǎn)移。

（2）噴施葉面富硒肥能顯著提高稻米中硒含量，提升稻米附加值。

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（責(zé)任編輯：夏亞男）

Effects of Selenium Fertilizer Foliage Application on Distribution of Cadmium? and? Selenium? in? Rice

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

Abstract：This field experiment was conducted to investigate how the exogenous selenium (Se) would affect the content and distribution of cadmium (Cd) and Se in different parts of Cd polluted rice plants under the foliar-applied selenium fertilizer treatment. The results showed that the leaf-sprayed Se-fertilizer treatment could effectively decrease the Cd content in rice roots, straws and grains by 11.99%～19.85%, 33.95%～70.78% and 25.93%～47.06%, respectively; and significantly increase the Se content in rice different parts such as roots, straws and grains by 150%～300%, 366%～450% and 162.5%～225%, respectively, in comparison with the control.

Key?words：rice; cadmium(Cd); selenium(Se); distribution

通訊作者：劉代歡

作者簡介：賀前鋒（1979-），男，湖南邵陽市人，中級工程師，研究方向為環(huán)境污染控制。

收稿日期：2015-05-11

DOI:10.16498/j.cnki.hnnykx.2016.01.012

中圖分類號：S511

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1006-060X（2016）01-0037-03