轻度镉污染土壤上不同水稻品种间稻米镉富集及产量差异研究

任树友，何玉亭,李 浩,谢丽红,赵希斌，张 成,曾勇凡

(成都市农业技术推广总站，四川 成都 610041)

随着我国工农业的快速发展，农田和作物重金属污染日趋严重，土壤污染导致农产品重金属超标威胁到人类健康[1-2]。重金属镉为植物生长发育非必需元素，是毒性最强的重金属元素之一[3]。推广应用水稻安全品种被认为是当前解决镉污染农田安全生产行之有效的途径之一[4]。因此，本研究选取21个水稻品种，探讨轻度镉污染土壤上不同水稻品种间稻米镉富集及产质量差异，筛选出镉低富集高产水稻品种，为轻度镉污染区水稻安全种植生产提供选种参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地处于亚热带湿润季风气候区，岷江中上游川西平原西部某家庭农场。土壤类型为渗育灰潮田。试验前采集0～20cm耕层土样，土壤化验结果：有机质27.58g/kg、全氮1.859g/kg、有效磷16.3mg/kg、速效钾153mg/kg、阳离子交换量13.75cmol/kg、pH值6.42、总镉0.43mg/kg。根据国家《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB15618-2018)，5.5

表1 试验地土壤镉污染化验结果

1.2 供试水稻品种

基于前期试验成果，结合成都市2019年主推水稻品种，选取德香4103、川优6203、川作优1727等21个水稻品种，其中早熟品种3个，中熟品种3个，迟熟品种15个，具体如表2所示：

表2 供试水稻品种及生长期情况

1.3 试验设计

试验采取完全随机区组设计，设置21个处理，每个处理3次重复，共63个小区，每个小区面积24m2，小区间留距50cm，重复间留距100cm，试验地块周围留足200cm以上保护行。本试验于2019年4月3日开始育苗，5月22日移栽。

1.3.1 底肥 所有处理水稻均用氯钾型三元复合肥(15-15-15)30kg/667m2作底肥，肥料重金属检测结果符合国家要求，具体如表3、表4所示。

表3 肥料重金属检测结果 单位：(mg/kg)

表4 肥料重金属限量标准 单位：(mg/kg)

1.3.2 追肥 返青期用尿素(N 46%)5kg/667m2，拔节期用尿素(N46%)5kg/667m2、氯化钾15kg/667m2作追肥。

1.4 样品采集及小区测产

由于各水稻品种生育期有差异，2019年9月4～14日，分6次完成早、中、迟熟水稻籽粒抽样及分小区单收计产。每个水稻品种籽粒采用S形布点采样12穴(不取边行)装网袋编号晾晒，自然风干，分别测定稻米重金属镉含量。

1.5 测定指标及方法

测定指标包括水稻稻米镉含量、土壤pH及总镉含量。水稻稻米镉的测定参照《食品安全国家标准食品中镉的测定》(GB/T5009.15-2003)，土壤镉检测参照国家标准《土壤质量铅、镉的测定石墨炉原子吸收分光光度法》(GB/T 17141)，仪器使用德国耶拿火焰-石墨炉原子吸收光谱仪(jena-ZEEnit700P型)。采用赛多利斯(PB-10型)pH测量计测定土壤pH值(水土比为1∶2.5)。

1.6 水稻稻米重金属富集指数及质量安全水平评价方法

稻米镉富集指数=稻米镉含量/土壤全镉含量[5]；

依据《食品安全国家标准》(GB2762-2017)和全国农产品产地土壤重金属安全评估技术规定，稻米镉质量安全水平采用单因子指数法计算得到，具体如下：

1.6.1 评价方法 评估方法采用农产品单因子指数法，农产品单因子指数计算公式如下：

式中：Ei为稻米中重金属i的单因子指数；Ai为农产品中重金属i的实测浓度；Si为农产品中重金属i的限量标准值。

1.6.2 等级划分 稻米镉质量安全水平等级划分为3个等级，具体如表5所示。

表5 农产品质量等级划分依据

1.7 数据处理

所得数据用统计软件DPS15.1进行方差分析和LSD多重比较，检验不同处理间差异的显著性，用Microsoft Excel 2010进行表格制作。

2 结果与分析

2.1 各水稻品种稻米镉含量及质量安全水平分析

如表所示，不同水稻品种稻米镉平均含量存在差异，变幅为0.078～0.789mg/kg，质量安全水平不一。

表6 不同水稻品种稻米镉平均含量与质量安全水平

11个品种稻米镉不超标。镉平均含量<0.10mg/kg的有2个品种，分别为9号蜀优217和1号德香4103；≥0.10mg/kg<0.15mg/kg的有3个品种，分别为3号川作优1727、11号旌优127和2号川优6203；≥0.15mg/kg<0.20mg/kg的有6个品种，分别为19号天优华占、15号F优498、5号千优531、17号川作优619、16号蓉18优447和6号深两优5814。

稻米镉超过标准限量值的有10个品种，包括轻微超标品种2个，分别为8号内5优907和21号川作优8727；严重超标品种8个，分别为10号德优4727、4号泸优11092、13号宜香优2115、7号荃优华占、18号赣香优702、20号冈48优38、14号内5优H25和12号品种C两优华占。

2.2 不同水稻品种产量及镉富集系数差异

2.2.1 产量水平 如表7所示，不同水稻品种的667m2产量存在一定差异。产量变幅为555.6～627.5kg/667m2，均值为598.9kg/667m2。单产高于均值的品种有13个，占61.9%。从高到低依次为：宜香优2115(627.5kg/667m2)、内5优907(623.9kg/667m2)、德优4727(621.8kg/667m2)、深两优5814(618.5kg/667m2)、旌优127(615.1kg/667m2)、蜀优217(612.8kg/667m2)、川优6203(610.4kg/667m2)、千优531(608.2kg/667m2)、川作优1727(605.9kg/667m2)、德香4103(604.9kg/667m2)、F优498(603.8kg/667m2)、蓉18优447(600.5kg/667m2)和内5优H25(599.3kg/667m2)。

表7 不同品种水稻产量及镉富集指数

单产低于均值的品种有8个，占38.1%。从高到低依次为：泸优11092(597.1kg/667m2)、C两优华占(591.4kg/667m2)、荃优华占(588.0kg/667m2)、川作优8727(586.9kg/667m2)、冈48优38(581.3kg/667m2)、赣香优702(566.3kg/667m2)、天优华占(557.0kg/667m2)和川作优619(555.6kg/667m2)。

2.2.2 镉富集系数 不同水稻品种稻米的镉富集指数存在一定差异。镉富集指数变幅为0.181～1.835，均值为0.790。

以蜀优217镉富集指数最低，低于平均值的13个，占61.9%。从低到高依次为：9号蜀优217、1号德香4103、3号川作优1727、11号旌优127、2号川优6203、19号天优华占、15号F优498、5号千优531、17号川作优619、16号蓉18优447、6号深两优5814、8号内5优907、21号川作优8727。

高于平均值的有8个，占38.1%。从低到高依次为：10号德优4727、4号泸优11092、13号宜香优2115、7号荃优华占、18号赣香优702、20号冈48优38、14号内5优H25和12号C两优华占。

3 结论

本试验条件下，不同品种水稻单产、稻米镉含量及富集系数存在较大差异，其变幅分别为555.6～627.5kg/667m2、0.078～0.789mg/kg、0.181～1.835，最高值比最低值分别相差12.40%、911.54%、913.81%。依据水稻单产和稻米镉含量及生育期进行分析，初步筛选出水稻单产较高、稻米镉富集能力较弱的早熟品种1个(3号川作优1727)，迟熟品种6个(9号蜀优217、11号旌优127、2号川优6203、1号德香4103、5号千优531和15号F优498)，可用于轻度镉污染区水稻安全种植生产。