水稻土中7个水稻品种对土壤Cd、Pb的富集与转运：田间研究

冯莲莲，郭京霞，黄梓璨，王 果

福建农林大学资源与环境学院，福建 福州 350002

水稻土中7个水稻品种对土壤Cd、Pb的富集与转运：田间研究

冯莲莲，郭京霞，黄梓璨，王 果*

福建农林大学资源与环境学院，福建 福州 350002

近年来，稻米Cd、Pb含量超标问题频繁出现，稻米质量安全备受关注。通过在Cd-Pb复合污染土壤上，采用田间试验方法研究了7个水稻（Oryza.sativa L.）品种（宜优673、东联5号、花优63、春优84、浙优18、甬优9号和台粳8号）对土壤Cd和Pb的富集与转运能力，并探讨了影响稻米富集Cd和Pb的因素，以期为Cd、Pb污染农业土壤的安全利用提供依据。研究结果表明，Cd、Pb主要富集在水稻根中，Cd、Pb在各组织中的含量分别表现为根＞茎＞叶＞糙米、根＞叶＞茎＞糙米。糙米Cd、Pb含量分别为0.06～0.18、0.09～0.31 mg·kg-1，品种间Cd、Pb含量差异均达显著水平（P＜0.05）；供试水稻糙米中Cd含量均未超标（0.2 mg·kg-1，GB2762—2017），除台粳8号以外，其他品种糙米Pb含量也未超标（0.2 mg·kg-1，GB2762—2017）。糙米Cd含量随稻谷产量的升高而升高，糙米Pb含量则随稻谷产量的升高而降低。不同水稻品种对土壤Cd的富集能力表现为：春优84＞甬优9号＞浙优18＞宜优673＞东联5号、花优63、台粳8号，最大相差2.4倍；对土壤Pb的富集能力表现为：台粳8号＞宜优673＞浙优18＞花优63、春优84、甬优9号＞东联5号，最大相差3.3倍。高根表铁膜Cd含量促进了水稻根系对Cd的吸收，但高根表铁膜Pb含量则抑制了根系对Pb的吸收。糙米Cd含量随Cd在茎-糙米和叶-糙米之间的转移系数的升高而升高（P＜0.01），但糙米Pb含量与Pb在茎-糙米和叶-糙米之间的转移系数无明显相关（P＜0.01）。台梗8号是低产低Cd累积品种，东联5号为高产低Cd积累品种，东联5号和甬优9号为高产低Pb积累品种，在Cd污染、Pb污染或Cd-Pb复合污染的农田上可以酌情选种。

水稻；品种；Cd；Pb；富集

中国土壤重金属污染形势不容乐观。据调查，中国耕地土壤污染物点位超标率为19.4%，其中以重金属污染为主（环境保护部、国土资源部，2014）。土壤重金属会影响农作物正常生长、导致减产，更为严重的是通过作物的吸收引起农产品污染，危害人体健康（曾希柏等，2013）。水稻（Oryza.sativa L.）是中国主要的粮食作物之一，稻米的质量安全及其对人体的健康风险已经成为全社会关注的热点（路子显，2011）。

目前降低稻米中重金属含量的途径主要包括选育重金属低积累的水稻品种（Cao et al.，2014；史静等，2013；何玉龙，2016）、降低土壤重金属的生物有效性（王荣萍等，2013；赵明柳等，2016）等。一些方法效果虽好，但成本高且容易造成二次污染（刘维涛等，2010），而通过选种重金属低富集的水稻品种加上科学的栽培管理方式来降低稻米重金属含量，被认为是最经济有效的途径之一。不少研究表明，不同水稻类型或品种对土壤重金属Cd、Pb的吸收和累积确实存在显著差异（周鸿凯等，2010；李鹏等，2011；文志琦等，2015；何玉龙，2016；唐云舒等，2017）。一些研究认为，不同水稻籽粒对土壤Cd、Pb的不同富集特点表现为常规稻与杂交稻的不同（杨祥田等，2013；Cao et al.，2014）、籼稻与粳稻的不同（杨祥田等，2013；Liu et al.，2013）、杂交稻父本之间的不同（杨祥田等，2013；陈新红等，2014）、Cd、Pb从根系向地上部转运的不同（李鹏等，2011；文志琦等，2015；蔡秋玲等，2016）等。但也有不同的观点，如徐燕玲等（2009）认为不同水稻品种对 Cd的累积存在差异，但不同水稻类型（籼稻和粳稻、常规稻和杂交稻、两系杂交稻和三系杂交稻）之间并非必然存在差异。另外，有研究表明，不同水稻品种根系形成的根表铁膜能力不同（Cheng et al.，2014；黄剑冰等，2017），且根表铁膜对重金属Cd、Pb进入根细胞的作用不同，主要表现为促进、抑制或无影响（Liu et al.，2010；Liu et al.，2011；Ma et al.，2013；刘侯俊等，2013；胡莹等，2014），如刘侯俊等（2013）研究表明，同一水稻品种的根表铁膜对Cd、Zn等进入根细胞的作用表现不同，胡莹等（2014）研究表明根表铁膜对 Pb具有一定的吸附能力，但这种吸附能力受不同水稻品种和不同生育期影响。

由上述研究结果可知，不同水稻品种对土壤重金属、特别是Cd的吸收和富集确实存在差异，而研究结果的不同可能与供试水稻品种或类型的选择、供试土壤的性质、试验方式（盆栽或大田试验）等有关；目前已有品种筛选的研究多针对重金属单一污染，其筛选出的品种是否适合复合污染仍需更多的验证（刘维涛等，2010）。基于此，本研究选择在 Cd、Pb复合污染农田上进行试验，研究了 7种福建省当地主栽水稻品种对土壤Cd和Pb的富集特征，并探讨了导致不同富集特征的机理，以期为Cd、Pb复合污染农业土壤的安全利用提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

7个供试水稻品种分别为：宜优673（籼型杂交稻）、东联5号（常规籼稻）、花优63（籼粳杂交稻）、春优84（籼粳杂交稻）、浙优18（籼粳杂交稻）、甬优9号（粳型杂交稻）、台粳8号（常规粳稻）。

试验地位于福建省三明市大田县一个矿区周边的农田，地形为山间盆地，试验地位于盆地底部，四周低山环绕，山中蕴藏丰富的煤、铁、铜、锰、铅锌、石灰石等矿产资源。长期的采矿活动致使盆地中的农田土壤遭受较严重的污染。试验地所在农田排水不畅，具有明显的“冷浸田”特征。试验土壤基本理化性质如表1所示。从表1可知，土壤中Cd和Pb含量显著高于国家土壤环境质量标准中的二级标准值（pH＜6.5，Cd＜0.3 mg·kg-1，Pb＜250 mg·kg-1），属于典型的Cd-Pb复合污染土壤。

1.2 田间试验

试验田中共设置21个小区（5 m×2 m），每品种设置3个重复，随机排列。2016年5月20日播种水稻，6月18日移栽，行距33 cm，株距30 cm。杂交稻每穴1本，常规稻每穴4本。每小区基肥施尿素143 g，KH2PO483 g，K2SO472 g；分蘖肥施尿素115 g，KH2PO466 g，K2SO458 g；穗粒肥施尿素7 g，KH2PO413 g。水稻生长期进行淹水处理。

1.3 样品采集与分析

水稻收割后，分别将各小区稻谷晒干、扬净、称重，为各小区稻谷的实际产量。从各小区选择 2丛水稻植株，将稻株和根际土壤带回实验室，在室内计算每丛稻株有效穗数、株高等。将地上部与根系分开，先用自来水清洗水稻根、茎、叶和谷粒，再用去离子水清洗干净。谷粒风干后先按农业部颁布的标准《米质测定方法》（NY 147—1988）出糙，然后研磨过100目筛备用。根、茎和叶于105 ℃下杀青30 min后于75 ℃下烘干至恒重，记录样品的干重，然后所有样品都研磨过100目尼龙筛备用。土壤样品经风干磨碎后过2 mm尼龙筛备用。

土壤pH采用pH计（Mettler Seven Compact，水土比为2.5∶1，NY/T 11212—2006）测定；土壤颗粒分布用激光粒度分析仪（BT-9300ST）测定；土壤有机碳用元素分析仪（Vario Max Cube，Elementar）测定；土壤CEC采用乙酸铵交换法测定。

水稻根表铁膜采用 DCB（Dithionite-citratebicarbonate）法提取（刘侯俊等，2007），土壤Cd、Pb全量采用四酸消解法消解（GB/T17141—1997），土壤Cd、Pb有效量采用DTPA浸提（GB/T 23739—2009），植物样品采用硝酸-高氯酸消解（GB/T 5009.15—2003，GB/T 5009.12—2010），提取液或消解液中的Cd、Pb浓度用电感耦合等离子体质谱仪（ICP -MS，NexION300X，PE，US）测定。土壤样品浸提或消解、植物样品消解过程中均插入土壤标准品（GBW07417a，ASA-5a）和植物标准品（GBW10023-GSB-14）进行质量控制。标准曲线利用国家标准物质中心提供的标准储备液逐级稀释配制、测定、绘制。

表1 试验土壤基本理化性质Table1 Physical and chemical properties of the tested soil

1.4 数据分析

Cd、Pb在土壤-水稻系统各部位之间的迁移情况用转移系数（TF）表示：

式中，TFx-y代表Cd、Pb从部位x到部位y之间的转移系数；x和y分别代表土壤-水稻系统的某一部位（土壤、铁膜、根、茎、叶、糙米）；Cx、Cy分别代表两个部位中Cd、Pb的浓度，其中土壤中Cd、Pb含量指DTPA提取的有效量（赵明柳等，2016）。

试验数据用Excel 2003办公软件进行统计和作图，采用SPSS 17.0中的单因素方差分析（ANOVA）对数据进行统计分析，采用新复极差法（Duncan）对数据进行显著性检验（P＜0.05）。

表2 不同水稻品种的农艺性状Table2 Agronomic traits of different rice cultivars

表3 不同水稻品种各组织中Cd、Pb含量Table3 Cd and Pb concents in the tissues of different rice cultivars mg·kg-1

2 结果与分析

2.1 不同水稻品种农艺性状及产量

不同品种水稻的农艺性状如表2所示。由表2可知，宜优673株高最高，为142.0 cm，台粳8号株高最低，为125.8 cm；宜优673和东联5号有效穗最多，为33.7 ind·plant-1，春优84有效穗最少，仅21.7 ind·plant-1；不同水稻品种地上部生物量之间没有显著差异，仅见东联5号地上部生物量（112.7 g·plant-1）显著高于台粳 8 号（68.4 g·plant-1）；台粳8号的稻谷产量（7.8 kg·plot-1）显著低于其他6个水稻品种，而这6个水稻品种间稻谷产量没有显著差异。综上可知，台梗8号属于株型较矮和稻谷产量较低的品种，浙优18、宜优673和甬优9号属于稻谷产量较高的品种。

2.2 水稻各组织中Cd、Pb含量

水稻各组织中Cd、Pb含量如表3所示。由表3 可知，不同品种根 Cd 含量介于 3.08～6.27 mg·kg-1，茎 Cd含量介于 0.49～1.13 mg·kg-1，品种间差异均不显著。叶Cd含量介于0.19～0.50 mg·kg-1，其中甬优5号最低，东联5号最高，二者相差2.6倍，品种间差异显著。糙米Cd含量介于0.06～0.18 mg·kg-1，其中台粳8号最低，宜优673、东联5号和花优63次之，春优84最高，最大相差3倍，品种间差异显著。综上可知，Cd主要富集在水稻根中，各组织含量顺序为根＞茎＞叶＞糙米。所有水稻品种糙米Cd含量均低于国家规定的稻米中Cd含量的限量标准（0.2 mg·kg-1，GB2762—2017）。从图 1 可知，糙米Cd含量与茎、根组织中Cd含量呈极显著正相关关系（P＜0.01）。

由表3可知，不同品种根Pb含量介于536～1798 mg·kg-1，其中，东联5号最低，宜优673最高，二者相差3.4倍。茎Pb含量介于7.96～27.06 mg·kg-1，甬优9号最低，台梗8号最高，相差3.4倍。叶Pb含量介于 14.76～65.06 mg·kg-1，浙优 18最低，东联5号最高，相差4.4倍。糙米Pb含量介于0.09～0.31 mg·kg-1，东联5号最低，台梗8号最高，最大相差3倍多。不同水稻品种各组织Pb含量的差异均达显著水平。综上可知，Pb主要富集在水稻根中，各组织中含量顺序为根＞叶＞茎＞糙米。除台梗 8号外，糙米Pb含量均未超过国家规定的稻米中Pb含量的限量标准（0.2 mg·kg-1，GB2762—2017）。从图 2可知，水稻糙米Pb含量与茎Pb含量呈极显著正相关关系，与稻谷产量呈极显著负相关关系（P＜0.01），茎 Pb含量与稻谷产量呈极显著负相关关系（P＜0.01）。

图1 Cd在糙米、茎和根中含量之间的关系Fig.1 Relationship between Cd contents in brown rice and stem and roots

图2 Pb在糙米、茎中浓度和稻谷产量之间的关系Fig.2 Relationship Pb concentrations in brown rice and stem and yield of rice grains

表4 土壤Cd、Pb有效量和根表铁膜中Cd、Pb含量Table 4 The available soil Cd and Pb and the contents of Cd and Pb in Fe-plaques mg·kg-1

2.3 不同水稻品种土壤中 Cd、Pb有效量及根表铁膜对Cd、Pb的吸附

表 4所示为成熟期不同水稻品种土壤中 Cd、Pb有效量及根表铁膜对Cd、Pb的吸附量。由表4可知，不同水稻品种土壤中Cd、Pb有效态含量差异不显著。不同水稻品种根表铁膜形成量（DCB-Fe）介于35.75～83.98 g·kg-1，东联5号显著高于浙优8号、甬优9号以及台粳8号。根表铁膜对Cd的吸附量（DCB-Cd）介于 0.27～0.88 mg·kg-1，东联5号显著高于其他6个品种水稻。根表铁膜对Pb的吸附量（DCB-Pb）介于 109～280 mg·kg-1，东联 5 号显著高于浙优8号、甬优9号以及台粳8号。不同品种DCB-Fe、DCB-Cd和DCB-Pb均表现出明显差异。相关性分析结果表明，根表铁膜的形成量与根表铁膜对 Cd、Pb的吸附量均呈极显著正相关关系（rCd=0.712**，rPb=0.834**，P＜0.01，n=21）。由图 3可见，除东联5号（实线圈中点）外，其他品种的根表铁膜中Cd含量越高，进入水稻根系的Cd也越多；除宜优673外（虚线圈中点）外，其他品种的根表铁膜中Pb含量越高，进入水稻根系的Pb则越少。

图3 根表铁膜中Cd和Pb与水稻根系中Cd和Pb、含量的关系Fig.3 Relationship between the contents of Cd and Pb in Fe-plaques and in rice roots

表5 Cd在土壤-水稻系统中的转移系数Table5 Transfer factors of Cd in soil-rice system

表6 Pb在土壤-水稻系统中的转移系数Table6 Transfer factors of Pb in soil-rice system

2.4 Cd和Pb在土壤-水稻系统中的富集与转移

表 5所示为 Cd在土壤-水稻系统中的转移系数，由表5可知，不同水稻品种Cd在土壤-水稻体系中的转移能力不同。具体表现为东联5号Cd从土壤到铁膜的转移能力显著高于其他 6个水稻品种。甬优9号Cd从铁膜到根的转移能力显著高于东联5号，其他水稻品种间没有显著差异。台粳8号从根到茎的转移能力显著高于其他品种水稻。不同品种水稻Cd从茎到叶的转移能力没有显著差异。春优84、浙优8号、甬优9号Cd从茎到糙米的转移能力显著高于东联5号和台粳8号。春优84 Cd从叶到糙米的转移能力显著高于东联 5号、宜优673。春优84 Cd从土壤到糙米中的转移能力也显著高于花优63、东联5号和台粳8号。从图4可见，糙米 Cd含量与 TF叶-糙米呈极显著正相关关系（P＜0.01），与TF茎-糙米相关性不显著，但趋于随TF茎-糙米的升高而升高。

表6所示为Pb在土壤-水稻系统中的转移系数，由表6可知，不同水稻品种Pb在土壤-水稻体系中的转移能力不同。具体表现为东联5号Pb从土壤到铁膜的转移能力显著显著高于甬优9号、台粳8号。甬优9号Pb从铁膜到根的转移能力显著高于东联5号和花优63，其他品种水稻间没有显著差异。台粳8号Pb从根到茎的转移能力显著高于其他水稻品种。东联5号Pb从茎到叶的转移能力的显著高于其他水稻品种。Pb从茎到糙米、叶到糙米以及土壤到糙米的转移能力都以台梗8号较高，东联5号较低。糙米 Pb含量与 TF茎-糙米和 TF叶-糙米的相关性不显著。

表7 文献中稻米对土壤Cd和Pb的富集特点Table7 Accumulation characteristics of Cd and Pb from the soil by rice in some references

3 讨论

从上述结果可知，供试的7个水稻品种的糙米对Cd和Pb的富集能力存在显著差异。各水稻品种对土壤Cd富集能力表现为：春优84＞甬优9号＞浙优18＞宜优673＞东联5号、花优63、台粳8号（表5）。台梗8号对Cd的富集能力最弱，这与不少研究（表7）认为粳稻对Cd的富集低于籼稻的结论一致（Römkens et al.，2009；Yan et al.，2010；杨祥田等，2013）。然而，东联 5号（常规籼稻）和花优63（籼粳杂交稻）也属于对Cd的富集能力较低的品种，说明籼稻中也可以选出低Cd富集的品种。籼粳型杂交稻对Cd的富集能力变化较大，春优84是Cd富集能力最强的品种，甬优9号对Cd的富集能力也较强，而同为籼粳型杂交稻的花优 63则属于Cd富集能力最低的品种。有研究认为，杂交组合对土壤重金属的富集能力主要取决于父本对土壤重金属的富集能力（陈新红等，2014），这也许是本研究中籼粳型杂交稻对土壤Cd富集能力不同的重要原因。两个常规稻（常规籼稻东联5号和常规粳稻台梗8号）均属于低Cd富集的品种，这与李波等（2014）和Cao et al.（2014）的研究结果一致，与杜瑞英等（2016）研究结果不同。可能与水稻品种、试验地点和土壤条件不同有关。不同水稻品种对土壤Pb的富集能力表现为：台梗8号＞宜优673＞浙优18＞花优63、春优84、甬优9号＞东联5号（表6）。粳稻（台梗8号）对土壤Pb的富集能力显著高于籼稻，这与其对土壤Cd的富集能力完全相反，也与Liu et al.（2013）的研究结果不同，其研究认为对 Pb的富集能力表现为杂交籼稻＞籼稻＞粳稻。这可能与试验方式和土壤污染状况不同有关，本文为大田试验，且土壤Pb重度污染而Liu等的试验为盆栽，外源添加 Pb至轻度污染。常规稻和杂交稻对土壤 Pb的富集能力也没有表现出规律性的差异，与台粳8号相反，常规籼稻东联5号对土壤 Pb的富集能力属于较低水平。关于不同水稻品种对土壤 Pb的富集能力的研究远少于对土壤Cd的富集能力的研究，现有研究资料尚无法满足水稻安全生产的需要，亟需开展进一步的研究。

水稻根表形成的根表铁膜属于两性胶体，可以通过吸附、共沉淀等作用影响水稻根系对重金属元素（Cd、Pb等）的吸收和累积（傅友强等，2010；董明芳等，2016）。本研究中，根表铁膜数量与铁膜中Cd、Pb含量均呈极显著正相关，表明根表铁膜含量越高，铁膜中Cd、Pb含量也越高。不同水稻品种的根表铁膜中 Cd和 Pb含量存在显著性差异。从图3可知，水稻根系中Cd含量随根表铁膜中Cd含量的升高而升高，即根表铁膜促进了水稻根系对Cd的吸收。只有一个品种例外（东联5号，实线圆圈中的点），即铁膜形成量越多，铁膜中Cd含量越高，进入水稻根系的Cd也越多。从表4可知，台粳8号的根表铁膜形成量最低，其根系中的Cd含量也最低。东联5号根表铁膜中Cd含量最高，但其根系中Cd含量并不最高，说明这个品种具有一定特殊性。根表铁膜Pb与水稻根系中Pb含量总体上呈负相关趋势（图3，虚线圆圈中的点除外），即根表铁膜阻碍了根系对 Pb的吸收，这可以从一个方面说明为什么台梗8号对Cd的富集能力最弱，而对Pb的富集能力最强。

已有研究认为稻米中重金属的累积程度与重金属在水稻体内的转运能力有关（李鹏等，2011；陈新红等，2014；文志琦等，2015；Li et al.，2016）。本研究中，糙米中Cd和Pb的含量与TF根-茎无显著相关性，这与李鹏等（2011）的研究结果不同，可能与本研究的水稻品种数量有限有关。从图4可知，糙米 Cd含量与 TF叶-糙米呈极显著正相关关系，与TF茎-糙米的相关性不显著，但趋于随 TF茎-糙米的升高而升高，表明糙米中Cd的累积与茎、叶向糙米的转运能力有密切关系，这与蔡秋玲等（2016）的研究结果相同。水稻糙米Cd含量与茎、根Cd含量呈极显著正相关。由此可推测糙米中Cd的积累量与Cd在根部的积累分布以及各组织向地上部转运的能力有较大关系。糙米Pb含量与TF茎-糙米和TF叶-糙米均无显著相关性。糙米Pb含量与茎Pb含量呈极显著正相关、与稻谷产量呈极显著负相关，且各品种各组织间 Pb的转运系数变化规律也不同。陈新红等（2014）研究认为 Pb的运输分配与植株茎、叶对 Pb的转运能力是有密切关系的。然而，本研究中影响糙米 Pb含量变化的原因尚不明确，可能与 Pb在水稻中的转移十分困难、影响因素更复杂有关。

图4 Cd在水稻茎、叶和糙米之间的转移系数与糙米Cd含量的关系Fig.4 The relationship between the transfer factors of Cd in stem-brown rice and in leaf-brown rice with Cd contents in brown rice

4 结论

（1）7个水稻品种各组织对土壤Cd的富集规律为根＞茎＞叶＞糙米，对土壤Pb的富集规律为根＞叶＞茎＞糙米，都主要富集在根中。所有品种糙米Cd含量均低于国家规定的Cd限量值（0.2 mg·kg-1）。除台粳8号外，其他品种糙米Pb含量均不超过国家规定的Pb限量值（0.2 mg·kg-1），糙米Pb含量与稻谷产量呈极显著负相关关系。各品种水稻对土壤Cd的富集能力表现为春优84＞甬优9号＞浙优18＞宜优673＞东联5号、花优63、台粳8号，对土壤Pb的富集能力表现为台粳8号＞宜优673＞浙优18＞花优63、春优84、甬优9号＞东联5号。台梗8号是低产低Cd累积品种，东联5号为高产低Cd积累品种；台梗8号是低产高Pb累积品种，东联5号和甬优9号为高产低Pb积累品种。在Cd污染、Pb污染或Cd-Pb复合污染的农田上可以酌情选种。

（2）不同水稻品种根表铁膜的形成量以及铁膜中Cd和Pb含量差异显著。总体而言，铁膜Cd含量高会促进水稻根系对Cd的吸收，铁膜Pb含量高会阻碍根系对Pb的吸收。

（3）糙米Cd含量与茎、根中Cd含量呈极显著正相关关系，且随TF茎-糙米和TF叶-糙米的升高而升高。所以，糙米中Cd的积累量与Cd在根部的积累量以及各组织向地上部转运的能力有较大关系。糙米Pb含量与茎中Pb含量有极显著正相关关系，但与各组织间的转运系数都不呈显著相关关系。所以，影响糙米中 Pb的积累量的因素还不明确，需进一步研究。

CAO F B, WANG R F, CHENG W D, et al. 2014. Genotypic and environmental variation in cadmium chromium lead and copper in rice and approaches for reducing the accumulation [J]. Science of the Total Environment, 496: 275-281.

CHENG H, WANG M Y, WONG M H , et al. 2014. Does radial oxygen loss and iron plaque formation on roots alter Cd and Pb uptake and distribution in rice plant tissues [J]. Plant and Soil, 375(1-2): 137-148.

LI H H, LIU Y T, CHEN Y H, et al. 2016. Biochar amendment immobilizes lead in rice paddy soils and reduces its phytoavailability [J]. Scientific Reports, DOI: 10.1038/srep31616.

LIU J G, CAO C X, WONG M H, et al. 2010. Variations between rice cultivars in iron and manganese plaque on roots and the relation with plant cadmium uptake [J]. Journal of Environmental Sciences, 22(7):1067-1072.

LIU J G, LENG X M, WANG M X, et al. 2011. Iron plaque formation on roots of different rice cultivars and the relation with lead uptake [J].Ecotoxicology and Environmental Safety ,74(5): 1304-1309.

LIU J, MA X, WANG M, et al. 2013. Genotypic differences among rice cultivars in lead accumulation and translocation and the relation with grain Pb levels [J]. Ecotoxicology & Environmental Safety, 90: 35-40.

MA X M, LIU J G, WANG M G. 2013. Differences Between Rice Cultivars in Iron Plaque Formation on Roots and Plant Lead Tolerance [J].Advance Journal of Food Science and Technology, 5(2): 160-163.

RÖMKENS P F A M, GUO H Y, CHU C L, et al. 2009. Prediction of Cadmium uptake by brown rice and derivation of soil–plant transfer models to improve soil protection guidelines [J]. Environmental Pollution, 157(8-9): 2435-2444.

YAN Y, CHOI D, KIM D, et al. 2010. Genotypic Variation of Cadmium Accumulation and Distribution in Rice [J]. Journal of Crop Science &Biotechnology, 13(2): 69-73.

蔡秋玲, 林大松, 王果, 等. 2016. 不同类型水稻镉富集与转运能力的差异分析[J]. 农业资源与环境学报, 35(6): 1028-1033.

曾希柏, 徐建明, 黄巧云, 等. 2013. 中国农田土壤重金属的若干思考[J]. 土壤学报, 50(1): 186-194.

陈新红, 叶玉秀, 潘国, 等. 2014. 杂交水稻不同器官重金属铅浓度与累积量[J]. 中国水稻科学, 28(1): 57-64.

董明芳, 范稚莲, 廖国建, 等. 2016. 根表铁锰氧化物膜及其对水稻重金属吸收影响的研究进展[J]. 环境污染与防治, (9): 111.

杜瑞英, 文典, 赵迪, 等. 2016. Cd、Pb和As在不同品种水稻籽粒中的富集特征研究[J]. 生物技术进展, 6(2): 85-90.

傅友强, 于智卫, 蔡坤争, 等. 2010. 水稻根表铁膜形成机制及其与生态环境效应[J]. 植物营养与肥料学报, 16(6): 1527-1534.

何玉龙. 2016. 镉、铅复合污染条件下不同基因型水稻镉、铅积累特性及低积累品种筛选的研究[M]. 沈阳: 沈阳农业大学.

胡莹, 黄益宗, 黄艳超, 等. 2014. 根表铁膜对铅吸收转运的影响[J]. 生态毒理学报, 9(1): 35-41.

环境保护部、国土资源部. 2014. 我国土壤污染状况调查公报[R].

黄剑冰, 任杰, 唐璐, 等. 2017. 栽培稻和普通野生稻居群根表铁膜形成能力的比较研究[J]. 热带作物学报, 38(3): 421-425.

李波, 杜瑞英, 文典, 等. 2014. 广东省主栽水稻品种稻米重金属含量差异研究[J]. 热带农业科学, 34(5): 5-10.

李鹏, 葛滢, 吴龙华, 等. 2011. 两种籽粒镉含量不同水稻的镉吸收转运及其生理效应差异初探[J]. 中国水稻科学, 25(3): 291-296.

刘侯俊, 胡向白, 张俊玲, 等. 2007. 水稻根表铁膜吸附镉及植株吸附镉的动态[J]. 应用生态学报, 18(2): 425-430.

刘侯俊, 李雪平, 韩晓日, 等. 2013. 镉处理根表铁膜对水稻吸收镉、锰、铜、锌的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 19(6): 1356-1365.

刘维涛, 周启星. 2010. 重金属污染预防品种的筛选与培育[J]. 生态环境学报, 19(6): 1452-1458.

路子显. 2011. 粮食重金属污染对粮食安全、人体健康的影响[J]. 粮食科学与经济, 36(4): 14-17.

史静, 潘根兴, 张乃明. 2013. 镉胁迫对不同杂交水稻品种Cd、Zn吸收积累的影响[J]. 环境科学学报, 33(10): 2904-2901.

唐云舒, 刘杰, 卜永辉, 等. 2017. 6个适合广西种植的水稻品种对镉的累积差异[J]. 江苏农业科学, 45(4): 52-55.

王荣萍, 张雪霞, 郑煜基, 等. 2013. 水分管理对重金属在水稻根区及在水稻中积累的影响[J]. 生态环境学报, 22(12): 1956-1961.

文志琦, 赵艳玲, 崔冠男, 等. 2015. 水稻营养器官镉积累特性对稻米镉含量的影响[J]. 植物生理学报, 51(8): 1280-1286.

徐燕玲, 陈能场, 徐胜光, 等. 2009. 低镉累积水稻品种的筛选方法研究—品种与类型[J]. 农业环境科学学报, 28(7): 1346-1352.

杨祥田, 周翠, 何贤彪, 等. 2013. 田间试验条件下不同基因型水稻对Cd和Pb的吸收分配特征[J]. 农业环境科学学报, 32(3): 438-444.

赵明柳, 唐守寅, 董海霞, 等. 2016. 硅酸钠对重金属污染土壤性质和水稻吸收CdPbZn的影响[J]. 农业环境科学学报, 35(9): 1653-1659.

周鸿凯, 何觉民, 陈小丽, 等. 2010. 大田生产条件下不同品种水稻植株中镉的分布特点[J]. 农业环境科学学报, 29(2): 229-234.

A Field Study on the Accumulation and Translocation of Cadmium and Lead from A Contaminated Paddy Rice Field by Seven Rice Cultivars

FENG Lianlian, GUO Jingxia, HUANG Zican, WANG Guo*
College of Resource and Environmental Science, Fujian Agriculture and Forestry University; Soil Environmental Health and Regulation,Key Laboratory of Fujian Province, Fuzhou 350002, China

In recent years, cadmium and lead contaminated rice, becomes a well-recognized threat to human health and food quality.A field experiment was carried out on Cd/Pb polluted paddy rice field, in order to study the accumulating ability and translocation of Cd and Pb from the soil by 7 rice (Oryza.sativa L.) cultivars (Yiyou 673, Donglian 5, Huayou 63, Chunyou 84, Zheyou 18, Yongyou 9 and Taigeng 8), factors affecting the accumulation of Cd and Pb in rice grains were also studied. The results showed that Cd and Pb were mainly concentrated in rice roots, whereas, the contents of Cd and Pb in brown rice were 0.06～0.18 mg·kg-1and 0.09～0.31 mg·kg-1, respectively. There was a significant difference between the Cd and Pb contents in brown rice (P＜0.05) of different rice cultivars. The Cd content in brown rice of the cultivars was below the limit for rice (0.2 mg·kg-1, GB2762—2017), except for Taigeng 8, the Pb contents in other cultivars were lower than the limit for rice (0.2 mg·kg-1, GB2762—2017). The Cd content in brown rice increased, whereas, the Pb content in brown rice decreased with increasing rice yield. The transfer factor of Cd from soil-to-brown rice decreased in the order of Chunyou 84＞Yongyou 9＞Zheyou 18＞Yiyou 673＞Donglian 5, Huayou 63, Taigeng 8 with the largest difference of 2.4. Also, the transfer factor of Pb from soil-brown rice decreased in the order of Taigeng 8＞Yiyou 673＞Zheyou 18＞Huayou 63, Chunyou 84, Yongyou 9＞Donglian 5 with the largest difference of 3.3. A higher Cd content in Fe-plaques favors Cd uptake, whereas, a higher Pb content in Fe-plaques inhibited Pb uptake by rice roots. The Cd concentration in brown rice increased with increasing TFstem-grainand TFleaf-grain(P＜0.01). There was no relationship between the Pb content in brown rice with TFstem-grainand TFleaf-grain(P＜0.01). Our results showed that Taigeng 8 is a low-yield and low-Cd accumulating cultivar,while Donglian 5 is a high-yield and low-Cd accumulating cultivar, which can be cultivated on Cd-polluted fields. Donglian 5 and Yongyou 9 are high-yield and low-Pb accumulating cultivars, which can be cultivated on Pb-polluted fields. Nevertheless, on Cd/Pb combined polluted fields, the low-Cd and low-Pb accumulating cultivar Donglian 5 can be cultivated.

rice; cultivar; Cd; Pb; accumulation

10.16258/j.cnki.1674-5906.2017.12.020

X53

A

1674-5906（2017）12-2146-08

冯莲莲, 郭京霞, 黄梓璨, 王果. 2017. 水稻土中7个水稻品种对土壤Cd、Pb的富集与转运：田间研究[J]. 生态环境学报, 26(12): 2146-2153.

FENG Lianlian, GUO Jingxia, HUANG Zican, WANG Guo. 2017. A field study on the accumulation and translocation of cadmium and lead from a contaminated paddy rice field by seven rice cultivars [J]. Ecology and Environmental Sciences, 26(12): 2146-2153.

国家自然科学基金重点支持项目（促进海峡两岸科技合作联合基金，U1305232）

冯莲莲（1990年生），女，硕士研究生，研究方向为土壤污染生态。E-mail: 413767339@qq.com

*通信作者。E-mail: 1400619353@qq.com

2017-09-05