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。
參考文獻
[1]黃益宗,赫曉偉,雷鳴,等.重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)及其修復(fù)實踐[J]農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2013(3):409.
[2]曾希柏,徐建明,黃巧云,等.中國農(nóng)田重金屬問題的若干思 考[J]土壤學(xué)報,2013(1):188-196.
[3]徐加寬,楊連新,王余龍,等.水稻對重金屬的吸收和分配機 理研究進展[J].植物學(xué)通報,2005(1):614-622.
[4] GB 5009. 14-2014.食品安全國家標準食品中鎘的測定[S].
[5]易龍生,王文燕,陶冶,等有機酸對污染土壤重金屬的淋洗 效果研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2013 (4):701-707.
[6]徐瑩,劉文磊,姜凱元,等,耐鹽魯氏酵母(Zygsoaccharomycesrouxi i) CICC 1379吸附水中重金屬Cu2+研究[J]環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2010 (10):1985-1991.
[7]許艷霞,倪小莢,鄧志堅,等,螫合生物肥對水稻鎘積累調(diào)控 效果研究[J].糧食科技與經(jīng)濟,2016 (2):34-36.
[8]朱奇宏,黃道友,劉國勝,等.改良劑對鎘污染酸性水稻土的修 復(fù)效應(yīng)與機理研究[J]中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報,2010 (4):847-851.
[9]蔣彬,張慧萍.水稻精米中鉛鎘砷含量基因型差異的研究[J]. 云南師范大學(xué)學(xué)報.2002 (3):37-40.
[10]劉吻,易翠平.稻米中鎘的分布規(guī)律及降鎘方法研究進展[J]糧食科技與經(jīng)濟,2018(1):110-113.
[11]陳囂,鐵柏清,劉孝利,等.改良一農(nóng)藝綜合措施對水稻吸收積累鎘的影響[J]農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2013 (7):1302-1308.