叶面喷施硒肥对水稻植株中镉、硒含量分布的影响

 贺前锋，李鹏祥，易凤姣，黄 放，刘代欢，朱晓龙 

（湖南永清环保研究院有限责任公司，湖南 长沙 410330）



叶面喷施硒肥对水稻植株中镉、硒含量分布的影响

贺前锋，李鹏祥，易凤姣，黄 放，刘代欢，朱晓龙

（湖南永清环保研究院有限责任公司，湖南 长沙 410330）

摘 要：在大田生产条件下对镉污染水稻喷施叶面硒肥，研究了外源硒对水稻植株不同部位中镉、硒含量分布的影响。结果表明，喷施叶面硒肥均能有效降低水稻根系、秸秆和籽粒中镉含量，分别较对照降低11.99%～19.85%、33.95%～70.78%和25.93%～47.06%；施用硒肥的处理显著增加了水稻各组织器官中硒含量，水稻根系、秸秆和籽粒中硒含量分别较对照增加150%～300%、366%～450%和162.5%～225%。

关键词：水稻；镉；硒；分布

随着工农业的快速发展，工业三废的排放、化肥和农药等农用物资的广泛使用，重金属通过各种途径进入农田土壤，导致农田土壤和农作物重金属污染日益严重。目前全国受镉（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、铬（Cr）、铅（Pb）等重金属污染的耕地面积约2 000 万hm2，占全国耕地面积的1/5[1]。镉作为“五毒”元素之一，其化学活性强、毒性持久，容易通过食物链富集作用而妨害人类的健康。镉在土壤中有高迁移性，容易通过植物根系的吸收和转运进入生物有机体并积累在可食部分，因此农田镉污染问题引起了全社会的广泛关注。

硒（Se）是维持人体正常生理所必需的微量元素之一，具备清除活性氧自由基、提高机体免疫力、保护生物膜等重要的生理功能，补硒还能预防肿瘤、心血管疾病和大骨节病[2]。我国大部分地区的人群每天硒的平均摄入量低于40 μg，仅为最低标准50 μg的80%，因此补硒十分必要[3]。水稻是世界第二大粮食作物，为我国居民营养和能量的主要来源，食用富硒大米能有效补充人体所需的硒元素。

目前，采用喷施含硒叶面肥降低籽粒中镉含量和同时增加籽粒中硒含量的研究较多[4-5]，但关于喷施含硒叶面肥对水稻各组织器官中镉、硒分布影响的研究较少。因此，以湖南省典型污染土壤和Y两优150水稻为研究对象，研究叶面喷施含硒叶面肥对水稻根系、秸秆和籽粒中镉、硒含量的影响，以期探讨富硒叶面肥对水稻降镉富硒的机理，并为改善稻米品质、增加稻米附加值、促进农民增收提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

参试水稻品种：Y两优150水稻。

叶面肥为湖南永清环保研究院有限责任公司自主研发的富硒叶面肥A、B。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计 供试品种于2013年6月20日移栽于浏阳市3块实验田块。实验处理分为对照组（CK）、处理1和处理2分别喷施叶面肥A和B，各处理组设置3个平行，共9个小区，随机分布。每个小区面积4 m×5 m，水稻种植密度20 cm×26 cm。富硒叶面肥施用量均为200 mL/667m2，稀释150～200倍。在孕穗期、抽穗初期各喷施1次叶面肥，每次3 mL（100 mL/667m2），均对水500 mL摇匀后喷施。对照组（CK）在孕穗期、抽穗初期各喷施1次清水，每次500 mL。田间栽培管理按大田常规措施进行。试验田的主要性状数据于2013年6月10日按梅花形取土样进行分析，土壤主要性状如表1。

表1　试验农田土壤基本理化性质

1.2.2 样品采集 采集成熟的水稻样品，用自来水仔细冲洗植物的根系和秸秆，然后用蒸馏水清洗，105℃杀青30 min后40～50℃低温烘干12 h，用植物粉碎机粉碎过100目筛，测定秸秆和根系中Cd、Se含量；稻谷风干后手动去壳，粉碎，过100目筛测定Cd、Se含量。

1.2.3 分析方法 土壤有机质含量：重铬酸钾容量法-外加热法测定；pH值：pH计法（电位法）测定；土壤重金属镉总量：王水-高氯酸消解；土壤中重金属镉有效态：DTPA溶液法提取获得；植株样品中的Cd：HNO3-HClO4湿消化法；待测液中Cd含量用原子吸收分光光度法测定；植株样品中的Se：HNO3-HClO4湿消化法消解，加浓盐酸还原定容；待测液中Se含量用原子荧光分光光度法测定。以国家标准物质GBW07405（GSS-5）、GBW10045（GSB-23）和GBW07602（GSV-1）为内标控制分析质量。

1.2.4 数据分析 所有数据均采用3次重复平均值±标准偏差来表示。差异显著采用SPSS17.0在95%的置信区间以One way ANOVA进行分析。

2 结果与分析

2.1 喷施叶面肥对水稻根系中镉、硒含量的影响

由表2可知，喷施含硒叶面肥能显著降低水稻根系中镉含量（P<0.05），其中试验田1水稻根系镉含量下降了14.73%～19.85%，试验田2水稻根系中镉含量下降了11.99%～14.27%，试验田3水稻根系含量下降了17.38%～19.53%。说明喷施含硒叶面肥能抑制根系对土壤中镉的吸收。水稻根系中硒含量有一定的增加，但效果不明显。对比试验田1、2和3，根系全镉含量与土壤有效态镉含量呈正相关（R2=0.973，P>0.05），土壤有效态镉含量越高，根系中全镉含量越高。

表2　水稻根系镉和硒的含量变化

2.2 喷施叶面肥对水稻秸秆中镉、硒含量的影响

由表3可以看出，喷施含硒叶面肥能显著降低水稻秸秆中镉含量（P<0.05），其中试验田1水稻秸秆中镉含量下降33.95%～38.70%，试验田2水稻秸秆中镉含量下降68.22%～70.78%，试验田3水稻秸秆中镉含量下降57.56%～61.95%。与对照相比，水稻秸秆中硒含量均显著增加（P<0.05），试验田1、2和3水稻秸秆Se含量分别增加400%～450%、366%～433%和300%～350%。

表3　水稻秸秆镉和硒的含量变化

2.3 喷施叶面肥对水稻籽粒中镉、硒含量的影响

由表4可以看出，3块试验田在叶面硒肥处理下稻米中镉含量均能达到国家标准限值（0.2 mg/ kg），3块试验田分别较对照降低了31.82%～40.91%、44.12%～47.06%和25.93%～26.92%。喷施叶面肥后试验田籽粒硒含量均显著增加（P<0.05)，达到国家富硒大米标准。

2.4 喷施叶面肥对水稻体内镉吸收与转运的影响

转移系数是指重金属从地下部向地上部的转移比例，是判断植物吸收、分配与转运重金属的一个非常重要的指标，一般以地上与地下重金属元素含量的比值（S/R）来表示[6]。由图1可知，试验田1中转移系数由0.2都降到0.16，试验田2中转移系数由0.54都降低到0.23，试验田3中转移系数由0.4分别降低到0.18和0.21。与对照相比，3块试验田喷施含硒叶面肥水稻重金属镉转移系数显著下降（P<0.05），说明喷施一定浓度的叶面肥能显著降低重金属镉在水稻体内迁移、吸收，降低重金属镉对水稻的毒性作用。

表4　水稻稻米镉和硒的含量变化

图1　镉在水稻体内转移系数

3 讨 论

在镉污染水平下，水稻植株体内镉含量依次为根系>秸秆>籽粒，这与前人的研究结论一致[7-8]，主要是因为重金属在植物体内的分布规律是在新陈代谢旺盛的器官蓄积量较大，而营养储存器官如籽粒、果实中的蓄积量则较少。

已有研究表明，植物体内硒与重金属元素之间有拮抗作用[9-11]。硒与其他重金属形成难溶性复合物，从而抑制植物对重金属的吸收，减少植株体内重金属的累积[12]。硒可从植物代谢活跃的细胞点位上移除重金属，还可通过改变植物细胞膜的通透性而影响重金属在植物体内的转运[13]。陈珊珊等[14]的研究表明，施用适量浓度的硒可明显抑制苗期冬小麦汞的积累。在生菜表面喷施含硒叶面肥使镉含量降低了31.63%[15]。研究结果表明，喷施富硒叶面肥可显著降低水稻植株根系、秸秆、稻米中镉含量和镉在水稻体内的转移系数，可能是硒元素在水稻中与镉元素存在拮抗作用，也可能是富硒叶面肥中含有大量水稻生长必需营养物质，从而降低水稻从土壤中吸收营养物质时所带入的镉含量，但其作用机制目前尚不明确，需要进一步研究。

有研究证明水稻对硒有一定的富集效应，周鑫斌等[16]通过喷施亚硒酸钠，水稻籽粒中硒含量达到0.225～0.586 mg/kg，是对照的8～10倍。这表明采用叶面喷施硒肥可以作为提高大米中硒水平的有效措施，从而显著提高稻米的附加值。

4 结 论

（1）喷施叶面富硒肥能显著降低水稻根系、秸秆和稻米中重金属镉含量，有助于缓解镉对水稻的毒性效应，同时能降低水稻镉的转移系数，降低镉向土壤地上部转移。

（2）喷施叶面富硒肥能显著提高稻米中硒含量，提升稻米附加值。

参考文献：

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[2] 顾公望. Se抗癌机理研究进展[J].中国肿瘤临床，1994，21（2）：139-141.

[3] 张现伟，郑家奎，张 涛，等. 富硒水稻的研究意义与进展[J]. 杂交水稻，2009，24（2）：5-9.

[4] 方 勇，陈 曦，陈 悦，等．外源硒对水稻籽粒营养品质和重金属含量的影响[J]. 江苏农业学报，2013，29（4）：760-765.

[5] 谭周磁，陈嘉勤，薛海霞. 硒（Se）对降低水稻重金属Pb、Cd、Cr污染的研究[J]. 湖南师范大学自然科学学报，2000，23（3）：80-83.

[6] 庞晓辰，王 辉，吴泽赢，等. 硒对水稻镉毒性的影响及其机制的研究[J]. 农业环境科学学报，2014，33（9）：1679-1685.

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[14] 陈珊珊，张崇玉，张 琴，等. 硒与汞在冬小麦苗期的相互作用[J].贵州农业科学，2009，37（1）：28-29.

[15] 吕选忠，宫象雷，唐 勇. 叶面喷施锌或硒对生菜吸收镉的拮抗作用研究[J]. 土壤学报，2006，31（3）：19-22.

[16] 周鑫斌，施卫明，杨林章. 叶面喷硒对水稻籽粒硒富集及分布的影响[J]. 土壤学报，2007，44（1）：73-77.

（责任编辑：夏亚男）

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

通讯作者：刘代欢

作者简介：贺前锋（1979-），男，湖南邵阳市人，中级工程师，研究方向为环境污染控制。

收稿日期：2015-05-11

DOI:10.16498/j.cnki.hnnykx.2016.01.012

中图分类号：S511

文献标识码：A

文章编号：1006-060X（2016）01-0037-03