2個引進水稻新品種稻谷對鎘的積累特性及安全利用

連秀葉

（漳州市長泰區(qū)農(nóng)業(yè)檢驗檢測中心 福建 漳州 363900）

隨著人民生活水平的不斷提高，要求水稻品種不僅要高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、食味口感好，更要具有營養(yǎng)豐富、食用安全并有保健功效的稻米品質(zhì)。研究表明，紅米和黑米中的微量元素和營養(yǎng)物質(zhì)一般要比優(yōu)質(zhì)白米高[1]，具有良好的藥用功能，自古以來就有將其作為滋補珍品的記載[2]，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)認為黑色食品具有養(yǎng)顏抗衰防老的功效，故又有“長壽食品”之稱[3]，民間還認為紅米有活血補血、潤膚止癢、消腫散淤等功效，多稱之為神仙米、補血米、藥米、月家米、長壽米等[4]。紅糯優(yōu)138、紫兩優(yōu)潤香系福建農(nóng)林大學(xué)農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)研究所新育成的優(yōu)質(zhì)紅米、黑米兩系雜交稻新組合。為推進漳州市長泰區(qū)優(yōu)質(zhì)大米產(chǎn)業(yè)發(fā)展、增加農(nóng)民收入、提高農(nóng)民種糧積極性及改善人民生活，2021年早季引進此2個品種在漳州市長泰區(qū)陳巷鎮(zhèn)石室村閩圓家庭農(nóng)場進行示范試種并取得了成效。

鎘是毒性最強的重金屬污染物之一，對人的腎臟、肝臟和骨骼均有很大危害[5-6]，震驚全世界的日本“骨痛病”事件即屬最嚴重的慢性鎘中毒事件[7]。鎘在土壤中活性較強、遷移性較大，并容易被農(nóng)作物吸收而進入食物鏈威脅人體健康。水稻是一種易于富集鎘的農(nóng)作物，同時在農(nóng)田土壤重金屬元素中鎘超標最為突出[8]，已有報道有些水稻品種在受到鎘輕微污染的優(yōu)選保護類水田上種植，仍然檢測到稻谷鎘含量嚴重超標[9]。目前，盡管漳州市長泰區(qū)尚未發(fā)現(xiàn)受到鎘輕中度污染（即劃定為安全利用類）的水田，但受到不同程度鎘輕微污染的水田普遍存在。為此，本試驗通過添加鎘污染源的盆栽試驗及結(jié)合大田試驗，開展本地引進的紅糯優(yōu)138、紫兩優(yōu)潤香優(yōu)質(zhì)紅米、黑米新品種稻谷對鎘積累特性的研究，以及分析其安全利用水田土壤鎘全量的風(fēng)險臨界值，旨在為紅糯優(yōu)138、紫兩優(yōu)潤香的安全利用及加大其推廣應(yīng)用力度、確保稻谷鎘含量水平安全提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

紅米品種紅糯優(yōu)138、紫米品種紫兩優(yōu)潤香，均由福建省農(nóng)林大學(xué)農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)研究所提供。

1.2 試驗方法

2021年3～8 月于漳州市長泰區(qū)陳巷鎮(zhèn)閩圓家庭農(nóng)場進行試驗；其中盆栽試驗于該農(nóng)場塑料大棚內(nèi)開展。

1.2.1 盆栽試驗 試驗采用54 cm（長）×40 cm（寬）×25 cm（高）規(guī)格的泡沫箱，土壤來自于陳巷鎮(zhèn)閩圓家庭農(nóng)場水田；每個泡沫箱裝土厚度為15 cm、種植3穴（2株/穴）。試驗設(shè)3個處理，分別為處理Ⅰ、處理Ⅱ、處理Ⅲ，每個處理各取土壤0.066 m3進行自然曬干后充分打碎、攪拌混合均勻，其中處理Ⅱ、處理Ⅲ將攪拌混合均勻的土撒成約8.0 cm的土層，在土層上分別均勻撒澆質(zhì)量濃度為300 mg/L、500 mg/L的CdCl2溶液500 mL后，充分攪拌混合均勻并裝入密封的塑料箱進行密濕保濕15 d后倒出，再次充分攪拌混合均勻。每個處理采用對角線法取土樣約1.0 kg，分別按《土壤檢測第2部分：土壤pH的測定》（NY/T 1121.2-2006）[10]測定土壤pH、《土壤質(zhì)量鉛、鎘的測定 石墨爐原子吸收分光光度法》（GB/T 17141-1997）[11]測定土壤全鎘（Cd）含量（表1）。水肥管理及病蟲防治等按當?shù)卮筇飩鹘y(tǒng)常規(guī)栽培技術(shù)進行。

表1 試驗稻田土壤pH和鎘含量

1.2.2 大田試驗 試驗田面積約1 500 m2，每個供試水稻品種小區(qū)面積150 m2，隨機排列，試驗設(shè)3個處理每個處理置于1丘水稻田（面積約500 m2）進行試驗。試驗前采用對角線法采集0～20 cm表層土壤5個分樣混勻平攤，用四分法減量至約1.0 kg土壤樣品，分別按“1.2.1”中所述方法測定土壤pH及總鎘含量。水肥管理及病蟲防治等按當?shù)卮筇飩鹘y(tǒng)常規(guī)栽培技術(shù)進行。

1.3 樣品采集及測定

1.3.1 樣品采集 盆栽試驗各品種在成熟收獲時分別采集所有稻谷，混合形成混合樣品，自然曬干后供測試用；大田試驗各小區(qū)分別采用雙對角線法采集5個分樣，每個分點約采集200 g稻谷樣品，混合形成混合樣品，取約0.5 kg自然曬干后供測試用。

1.3.2 鎘含量測定 稻谷中鎘含量按《食品安全國家標準 食品中鎘的測定》[12]（GB 5009.15-2014）方法測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

富集系數(shù)=（稻谷中鎘含量/土壤中隔總量）×100%。

采用IBM SPSS Statistics 19及Microsoft Office Excel 2007對稻谷鎘含量、富集系數(shù)等進行數(shù)據(jù)整理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 2個品種稻谷隔的積累特性

2.1.1 稻谷中隔含量分析 在水稻成熟收獲時稻谷鎘含量測定結(jié)果（圖1）顯示，2個品種在盆栽試驗、大田試驗中，稻谷鎘含量均隨著土壤鎘總量濃度的升高而上調(diào)。紅糯優(yōu)138、紫兩優(yōu)潤香在盆栽試驗、大田試驗中，稻谷平均鎘含量分別為0.192 mg/kg和0.186 mg/kg、0.078 mg/kg和0.075 mg/kg；依據(jù)GB 2762-2017[25]規(guī)定稻谷鎘含量0.20 mg/kg的限量標準，在盆栽試驗中，紅糯優(yōu)138處理Ⅱ、處理Ⅲ稻谷鎘含量均超出了0.20 mg/kg的限量標準；紫兩優(yōu)潤香處理Ⅲ稻谷鎘含量均超出了0.20 mg/kg的限量標準。由此表明，紅糯優(yōu)138稻谷對土壤中鎘的積累略高于紫兩優(yōu)潤香。

2.1.2 稻谷鎘含量與土壤鎘全量的相關(guān)性 盆栽試驗的土壤來源于大田試驗周邊的水田，2個試驗土壤pH均在5.54～6.16之間，土壤條件基本一致。為此，經(jīng)對2個品種稻谷鎘含量（y）與土壤鎘全量（x）進行相關(guān)性分析表明，在土壤鎘全量在0.06～0.65 mg/kg范圍內(nèi)，2個品種稻谷鎘含量與土壤鎘全量明顯呈正相關(guān)線性關(guān)系（P<0.01）。其中，紅糯優(yōu)138的線性方程為y=1.9857x-0.0067，相關(guān)系數(shù)（r）為0.988 1，紫兩優(yōu)潤香的線性方程為y=1.8356x+0.0215、相關(guān)系數(shù)（r）為0.995 5。

2.1.3 稻谷對鎘全量的富集系數(shù) 富集系數(shù)是反映植物對土壤中重金屬的富集程度高低或富集能力強弱，體現(xiàn)為植物對土壤中重金屬的富集特性。通過對圖1中2個品種稻谷鎘含量與表1中土壤鎘全量進行對比分析得出（表2），稻谷對土壤鎘全量的富集系數(shù)，紅糯優(yōu)138為44.2%～64.0%，平均為52.7%；紫兩優(yōu)潤香為39.1%～72.6%，平均為52.7%。經(jīng)考察2個品種稻谷的富集系數(shù)發(fā)現(xiàn)，雖然2個品種稻谷對土壤鎘全量的富集系數(shù)在盆栽試驗和大田試驗中的差異均未達到顯著性差異水平，但2個品種的富集系數(shù)盆栽試驗均略高大田試驗，這可能是由于盆栽試驗的土壤pH略低于大田試驗的土壤pH，使水稻更容易吸收土壤有效態(tài)鎘。土壤pH與稻谷鎘含量之間有一定相關(guān)性[13-14]，土壤pH是影響土壤鎘有效態(tài)含量的原因之一[15]，土壤pH越低有效態(tài)鎘含量與鎘全量占比值越大。

2.2 2個水稻品種的安全利用

依據(jù)“GB 2762-2017”[16]規(guī)定的稻谷鎘含量的限量標準（0.2 mg/kg），由表2富集系數(shù)上限值、下限值進行測算，紅糯優(yōu)138、紫兩優(yōu)潤香2個品種稻谷鎘含量≤0.2 mg/kg。土壤鎘全量風(fēng)險臨界值見圖2，由圖2可以得出以下2個結(jié)論。

表2 稻谷對土壤鎘全量的富集系數(shù)（單位：%）

2.2.1 紅糯優(yōu)138受鎘輕微污染的土壤pH≥5.5、鎘全量＜0.33 mg/kg，可適宜應(yīng)用于水田安全利用措施的品種調(diào)整；水田土壤pH＜5.5、鎘全量≤0.33 mg/kg或水田土壤pH≥5.5、鎘全量為0.33～0.44 mg/kg，應(yīng)用于水田安全利用措施的品種調(diào)整種應(yīng)配套落實優(yōu)化施肥、土壤調(diào)理、葉面調(diào)控等安全利用措施；水田土壤鎘全量≥0.44 mg/kg，不適宜應(yīng)用于水田安全利用措施的品種調(diào)整種。

2.2.2 紫兩優(yōu)潤香 受鎘輕微污染土壤pH≥5.5、鎘全量＜0.31 mg/kg，可適宜應(yīng)用于水田安全利用措施的品種調(diào)整；水田土壤pH＜5.5、鎘全量≤0.31 mg/kg或水田土壤pH≥5.5、鎘全量為0.31～0.49 mg/kg，應(yīng)用于水田安全利用措施的品種調(diào)整種應(yīng)配套落實優(yōu)化施肥、土壤調(diào)理、葉面調(diào)控等安全利用措施；水田土壤鎘全量≥0.49 mg/kg，不適宜應(yīng)用于水田安全利用措施的品種調(diào)整種。

3 結(jié)論

漳州市長泰區(qū)引進的優(yōu)質(zhì)紅米紅糯優(yōu)138、優(yōu)質(zhì)黑米紫兩優(yōu)潤香水稻新品種在土壤中鎘全量不同濃度的脅迫下，稻谷中鎘含量及稻谷對鎘的富集效應(yīng)有很大的差異，稻谷鎘含量與土壤中鎘全量呈極顯著正相關(guān)性直線關(guān)系，2個品種稻谷對土壤鎘全量的積累特性基本相似。根據(jù)“GB2762-2017”[25]規(guī)定的稻谷鎘含量限量標準，紅糯優(yōu)138、紫兩優(yōu)潤香應(yīng)用于鎘污染水田實施安全利用，土壤（pH≥5.5）鎘全量的下限風(fēng)險臨界值分別為0.33 mg/kg和0.31 mg/kg、上限風(fēng)險臨界值分別為0.44 mg/kg和0.49 mg/kg。