水稻全產(chǎn)業(yè)鏈降鎘技術(shù)及效果評價研究

許艷霞 王達能 倪小英 余揚 鄧志堅 梅廣 洪玲

[摘要]通過水稻品種選育、田間施肥、產(chǎn)后加工等技術(shù)對水稻全產(chǎn)業(yè)鏈的產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后等環(huán)節(jié)進行控制，以尋求當(dāng)前湖南水稻鎘污染問題的解決方法。同時，對水稻品種選育、田間施肥、產(chǎn)后加工等技術(shù)的降鎘效果進行了評價，以期為水稻降鎘研究提供技術(shù)指導(dǎo)。研究結(jié)果表明，使用低鎘水稻品種、田間施肥措施及產(chǎn)后加工技術(shù)能分別使稻谷鎘含量降低36.4%、42.1%和8.7%。在水稻全產(chǎn)業(yè)鏈中，選擇合適的品種、合理施肥可大大減少鎘超標稻谷的產(chǎn)生，同時產(chǎn)后降鎘技術(shù)能有效降低水稻鎘污染。

[關(guān)鍵詞】水稻產(chǎn)業(yè);降鎘技術(shù);效果評價

耕地重金屬污染是當(dāng)前制約我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和綠色發(fā)展的主要因素。據(jù)報道，我國受重金屬污染的耕地達2000萬h㎡，約占我國耕地總面積的1/5，其中以鎘污染最為突出，約13萬h㎡的耕地存在鎘污染[1-2]。我國是農(nóng)業(yè)大國，稻谷是我國主要糧食作物之一，全國約60%的居民以大米為主食。農(nóng)田鎘污染不僅影響稻谷生長發(fā)育和產(chǎn)量，更為嚴重的是，稻谷的鎘吸收能力強，吸收的鎘通過食物鏈傳遞，對人們身體健康造成嚴重的威脅[3]。農(nóng)田土壤重金屬污染治理受到各級政府的高度重視，是當(dāng)前研究的熱點。然而，土壤重金屬污染治理需要一個長期的過程，在當(dāng)前土壤污染尚未被有效治理的情況下，從稻谷的生長特性出發(fā)，研究在污染土壤下種植安全稻谷，并采取有效措施，安全利用已產(chǎn)生的鎘污染稻谷，多手段、多措施綜合實現(xiàn)稻谷鎘污染的治理，對緩解當(dāng)前稻谷重金屬污染，保障我國糧食安全具有重要意義。

根據(jù)水稻的全產(chǎn)業(yè)鏈過程，產(chǎn)前水稻品種篩選、產(chǎn)中農(nóng)藝調(diào)控或土壤調(diào)節(jié)劑、產(chǎn)后稻米降鎘3個方面均能有效降低稻谷鎘含量，是稻谷鎘污染治理的重點研究方向。本文從水稻全產(chǎn)業(yè)鏈出發(fā)，產(chǎn)前選育低鎘水稻品種，產(chǎn)中采取炭基肥農(nóng)藝調(diào)控措施，產(chǎn)后對鎘超標稻谷進行發(fā)酵處理，并對各種方法的降鎘效果進行了評價，為合理選擇稻谷鎘污染治理方法、有效減少稻谷鎘污染狀況提供了有力支撐。

1 材料與方法

1.1試驗地選擇

選擇湖南省長沙市寧鄉(xiāng)市某輕度鎘污染區(qū)稻田為低鎘水稻品種選育和炭基肥農(nóng)藝調(diào)控的實驗基地，土壤鎘含量約為0.15mg/kg。

1.2 水稻品種

低鎘水稻品種：兩優(yōu)336，由湖南金健種業(yè)科技有限公司提供。

常規(guī)水稻品種：桃優(yōu)香占、湘早秈6號、湘早秈24號，由當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶提供，其中桃優(yōu)香占用于低鎘水稻品種的對照品種，湘早秈6號、湘早秈24號用于炭基肥農(nóng)藝調(diào)控的試驗品種。

1.3 炭基生物肥

炭基生物肥由湖南谷力新能源科技股份有限公司提供。

1.4 田間實驗處理

1.4.1 低鎘水稻品種選育

處理1為桃優(yōu)香占，處理2為兩優(yōu)336，2種處理采用同樣的農(nóng)藝措施（均施加炭基肥）。每種處理設(shè)3個重復(fù)，小區(qū)面秋約15㎡，隨機區(qū)組排列。低鎘水稻品種種植由湖南金健種業(yè)科技有限公司實施。

1.4.2炭基肥農(nóng)藝調(diào)控

以桃優(yōu)香占為試驗品種，每個品種設(shè)2種處理，一種按常規(guī)方式施肥，一種在常規(guī)施肥方式的基礎(chǔ)下，加入炭基肥。每種處理設(shè)3個重復(fù)，小區(qū)面積約15㎡，隨機區(qū)組排列。炭基肥農(nóng)藝調(diào)控試驗由湖南谷力新能源科技股份有限公司實施。

1.5 鎘超標稻谷產(chǎn)后發(fā)酵處理

1.5.1發(fā)酵處理

選取濃度分別為0.4mg/kg和l.Omg/kg左有的鎘超標大米為試驗對象，按1：1.2的料液比加入發(fā)酵液，在發(fā)酵罐中靜置24h。發(fā)酵處理試驗由湖南金健米業(yè)有限公司實施。

1.5.2 樣品檢測

發(fā)酵完成后，取出發(fā)酵后的大米和發(fā)酵水，其巾大米反復(fù)用蒸餾水清洗3次后，測定其鎘含量和品嘗評分值。

1.6 分析方法

稻谷樣品自然晾干后，脫殼成糙米，再將糙米粉碎至過20日篩，待測。大米樣品晾干后粉碎至20 目篩，待測。

樣品鎘含量的測定方法按GB5009.14-2014[4]進行。

1.7 數(shù)據(jù)處理

用Excel進行試驗數(shù)據(jù)處理和相關(guān)分析，SPSS統(tǒng)計軟件進行試驗數(shù)據(jù)的方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 低鎘水稻品種的降鎘效果分析

稻谷成熟后，同時扦取低鎘水稻品種和普通水稻品種進行鎘含量檢測，檢測結(jié)果見表1。

據(jù)表l可知，在相同的農(nóng)藝條件下，兩優(yōu)336（低鎘品種）稻谷鎘含量平均值為0.144mg/kg，桃優(yōu)香占（對照）鎘含量平均值為0.22mg/kg。兩優(yōu)336（低鎘品種）鎘含量較桃優(yōu)香占（對照）顯著降低，降低幅度達36.4%，表明兩優(yōu)336具有較好的降鎘效果，通過種植低鎘品種能顯著降低稻谷的鎘吸收，減少鎘超標稻谷產(chǎn)生[5]。

2.2 炭基肥農(nóng)藝調(diào)控降鎘效果分析

對實施炭基肥農(nóng)藝調(diào)控的稻谷及對照稻谷的鎘含量進行檢測，結(jié)果見表2。

據(jù)表2可知，施加炭基肥后，桃優(yōu)香占鎘含量平均值為0.22mg/kg，施加常規(guī)肥時，桃優(yōu)香占鎘含量平均值為0.38mg/kg。施加炭基肥后，桃優(yōu)香占的鎘含量顯著下降，降幅為42.1%，表明炭基肥的施加能顯著降低稻谷鎘含量[6]。

2.3 低鎘水稻品種選育和炭基肥農(nóng)藝調(diào)控協(xié)同降鎘效果分析

進一步考察了，低鎘水稻品種選育和炭基肥農(nóng)藝調(diào)控的協(xié)同降鎘效果，品種選育和農(nóng)藝調(diào)控后的稻谷鎘含量見表3。

據(jù)表3可知，在種植低鎘品種（兩優(yōu)336）的同時施加炭基肥，稻谷鎘含量相比常規(guī)種植的普通稻下降率可達63.2%。2.4 鎘超標稻谷產(chǎn)后發(fā)酵降鎘效果分析

發(fā)酵處理后，對2種不同鎘超標程度的大米鎘含量進行檢測，檢測結(jié)果見表4。

據(jù)表4可知，不同鎘污染程度的大米經(jīng)發(fā)酵處理后，其產(chǎn)品鎘含量均降至0.2mg/kg以下，其中鎘含量為0.408mg/kg的大米，發(fā)酵后鎘含量降至0.144mg/kg，鎘含量下降率達64.7%，鎘含量為1.066mg/kg的大米，發(fā)酵后鎘含量降至0.142mg/kg，鎘含量下降率達86.7%。結(jié)果表明，發(fā)酵可大大降低大米的鎘含量，最高降幅可達86.7%[7-11]。

3結(jié)論

稻谷作為我國南方居民的主食，其鎘污染現(xiàn)狀形勢嚴峻，在水稻全產(chǎn)業(yè)鏈巾，產(chǎn)前的水稻低鎘品種培育、產(chǎn)巾農(nóng)藝調(diào)控、產(chǎn)后加工均為稻谷控鎘關(guān)鍵環(huán)節(jié)，均能有效降低稻谷鎘含量。本文在水稻全產(chǎn)業(yè)鏈過程中，通過低鎘品種兩優(yōu)336的種植，同時在種植過程中施加炭基肥，可使稻谷鎘含量降低63.2%，其中低鎘品種兩優(yōu)336的種植降低稻谷鎘含量36.4%，炭基肥施加降低稻谷鎘含量42.1%，通過稻谷產(chǎn)后鎘超標大米經(jīng)發(fā)酵處理，可使大米鎘含量最高降低86.7%。因此，在稻谷全產(chǎn)業(yè)鏈中，產(chǎn)前、產(chǎn)中和產(chǎn)后3個環(huán)節(jié)合理配合，可有效解決當(dāng)前稻谷鎘污染問題，其中，產(chǎn)前低鎘品種培育和產(chǎn)中農(nóng)藝措施可從根本上減少鎘超標稻谷的產(chǎn)生，針對已產(chǎn)生的鎘超標稻谷，可通過產(chǎn)后加工的方式大大降低產(chǎn)品鎘含量。

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