2个引进水稻新品种稻谷对镉的积累特性及安全利用

连秀叶

（漳州市长泰区农业检验检测中心 福建 漳州 363900）

随着人民生活水平的不断提高，要求水稻品种不仅要高产稳产、食味口感好，更要具有营养丰富、食用安全并有保健功效的稻米品质。研究表明，红米和黑米中的微量元素和营养物质一般要比优质白米高[1]，具有良好的药用功能，自古以来就有将其作为滋补珍品的记载[2]，现代医学认为黑色食品具有养颜抗衰防老的功效，故又有“长寿食品”之称[3]，民间还认为红米有活血补血、润肤止痒、消肿散淤等功效，多称之为神仙米、补血米、药米、月家米、长寿米等[4]。红糯优138、紫两优润香系福建农林大学农产品品质研究所新育成的优质红米、黑米两系杂交稻新组合。为推进漳州市长泰区优质大米产业发展、增加农民收入、提高农民种粮积极性及改善人民生活，2021年早季引进此2个品种在漳州市长泰区陈巷镇石室村闽圆家庭农场进行示范试种并取得了成效。

镉是毒性最强的重金属污染物之一，对人的肾脏、肝脏和骨骼均有很大危害[5-6]，震惊全世界的日本“骨痛病”事件即属最严重的慢性镉中毒事件[7]。镉在土壤中活性较强、迁移性较大，并容易被农作物吸收而进入食物链威胁人体健康。水稻是一种易于富集镉的农作物，同时在农田土壤重金属元素中镉超标最为突出[8]，已有报道有些水稻品种在受到镉轻微污染的优选保护类水田上种植，仍然检测到稻谷镉含量严重超标[9]。目前，尽管漳州市长泰区尚未发现受到镉轻中度污染（即划定为安全利用类）的水田，但受到不同程度镉轻微污染的水田普遍存在。为此，本试验通过添加镉污染源的盆栽试验及结合大田试验，开展本地引进的红糯优138、紫两优润香优质红米、黑米新品种稻谷对镉积累特性的研究，以及分析其安全利用水田土壤镉全量的风险临界值，旨在为红糯优138、紫两优润香的安全利用及加大其推广应用力度、确保稻谷镉含量水平安全提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

红米品种红糯优138、紫米品种紫两优润香，均由福建省农林大学农产品品质研究所提供。

1.2 试验方法

2021年3～8 月于漳州市长泰区陈巷镇闽圆家庭农场进行试验；其中盆栽试验于该农场塑料大棚内开展。

1.2.1 盆栽试验 试验采用54 cm（长）×40 cm（宽）×25 cm（高）规格的泡沫箱，土壤来自于陈巷镇闽圆家庭农场水田；每个泡沫箱装土厚度为15 cm、种植3穴（2株/穴）。试验设3个处理，分别为处理Ⅰ、处理Ⅱ、处理Ⅲ，每个处理各取土壤0.066 m3进行自然晒干后充分打碎、搅拌混合均匀，其中处理Ⅱ、处理Ⅲ将搅拌混合均匀的土撒成约8.0 cm的土层，在土层上分别均匀撒浇质量浓度为300 mg/L、500 mg/L的CdCl2溶液500 mL后，充分搅拌混合均匀并装入密封的塑料箱进行密湿保湿15 d后倒出，再次充分搅拌混合均匀。每个处理采用对角线法取土样约1.0 kg，分别按《土壤检测第2部分：土壤pH的测定》（NY/T 1121.2-2006）[10]测定土壤pH、《土壤质量铅、镉的测定 石墨炉原子吸收分光光度法》（GB/T 17141-1997）[11]测定土壤全镉（Cd）含量（表1）。水肥管理及病虫防治等按当地大田传统常规栽培技术进行。

表1 试验稻田土壤pH和镉含量

1.2.2 大田试验 试验田面积约1 500 m2，每个供试水稻品种小区面积150 m2，随机排列，试验设3个处理每个处理置于1丘水稻田（面积约500 m2）进行试验。试验前采用对角线法采集0～20 cm表层土壤5个分样混匀平摊，用四分法减量至约1.0 kg土壤样品，分别按“1.2.1”中所述方法测定土壤pH及总镉含量。水肥管理及病虫防治等按当地大田传统常规栽培技术进行。

1.3 样品采集及测定

1.3.1 样品采集 盆栽试验各品种在成熟收获时分别采集所有稻谷，混合形成混合样品，自然晒干后供测试用；大田试验各小区分别采用双对角线法采集5个分样，每个分点约采集200 g稻谷样品，混合形成混合样品，取约0.5 kg自然晒干后供测试用。

1.3.2 镉含量测定 稻谷中镉含量按《食品安全国家标准 食品中镉的测定》[12]（GB 5009.15-2014）方法测定。

1.4 数据处理与分析

富集系数=（稻谷中镉含量/土壤中隔总量）×100%。

采用IBM SPSS Statistics 19及Microsoft Office Excel 2007对稻谷镉含量、富集系数等进行数据整理与分析。

2 结果与分析

2.1 2个品种稻谷隔的积累特性

2.1.1 稻谷中隔含量分析 在水稻成熟收获时稻谷镉含量测定结果（图1）显示，2个品种在盆栽试验、大田试验中，稻谷镉含量均随着土壤镉总量浓度的升高而上调。红糯优138、紫两优润香在盆栽试验、大田试验中，稻谷平均镉含量分别为0.192 mg/kg和0.186 mg/kg、0.078 mg/kg和0.075 mg/kg；依据GB 2762-2017[25]规定稻谷镉含量0.20 mg/kg的限量标准，在盆栽试验中，红糯优138处理Ⅱ、处理Ⅲ稻谷镉含量均超出了0.20 mg/kg的限量标准；紫两优润香处理Ⅲ稻谷镉含量均超出了0.20 mg/kg的限量标准。由此表明，红糯优138稻谷对土壤中镉的积累略高于紫两优润香。

2.1.2 稻谷镉含量与土壤镉全量的相关性 盆栽试验的土壤来源于大田试验周边的水田，2个试验土壤pH均在5.54～6.16之间，土壤条件基本一致。为此，经对2个品种稻谷镉含量（y）与土壤镉全量（x）进行相关性分析表明，在土壤镉全量在0.06～0.65 mg/kg范围内，2个品种稻谷镉含量与土壤镉全量明显呈正相关线性关系（P<0.01）。其中，红糯优138的线性方程为y=1.9857x-0.0067，相关系数（r）为0.988 1，紫两优润香的线性方程为y=1.8356x+0.0215、相关系数（r）为0.995 5。

2.1.3 稻谷对镉全量的富集系数 富集系数是反映植物对土壤中重金属的富集程度高低或富集能力强弱，体现为植物对土壤中重金属的富集特性。通过对图1中2个品种稻谷镉含量与表1中土壤镉全量进行对比分析得出（表2），稻谷对土壤镉全量的富集系数，红糯优138为44.2%～64.0%，平均为52.7%；紫两优润香为39.1%～72.6%，平均为52.7%。经考察2个品种稻谷的富集系数发现，虽然2个品种稻谷对土壤镉全量的富集系数在盆栽试验和大田试验中的差异均未达到显著性差异水平，但2个品种的富集系数盆栽试验均略高大田试验，这可能是由于盆栽试验的土壤pH略低于大田试验的土壤pH，使水稻更容易吸收土壤有效态镉。土壤pH与稻谷镉含量之间有一定相关性[13-14]，土壤pH是影响土壤镉有效态含量的原因之一[15]，土壤pH越低有效态镉含量与镉全量占比值越大。

2.2 2个水稻品种的安全利用

依据“GB 2762-2017”[16]规定的稻谷镉含量的限量标准（0.2 mg/kg），由表2富集系数上限值、下限值进行测算，红糯优138、紫两优润香2个品种稻谷镉含量≤0.2 mg/kg。土壤镉全量风险临界值见图2，由图2可以得出以下2个结论。

表2 稻谷对土壤镉全量的富集系数（单位：%）

2.2.1 红糯优138受镉轻微污染的土壤pH≥5.5、镉全量＜0.33 mg/kg，可适宜应用于水田安全利用措施的品种调整；水田土壤pH＜5.5、镉全量≤0.33 mg/kg或水田土壤pH≥5.5、镉全量为0.33～0.44 mg/kg，应用于水田安全利用措施的品种调整种应配套落实优化施肥、土壤调理、叶面调控等安全利用措施；水田土壤镉全量≥0.44 mg/kg，不适宜应用于水田安全利用措施的品种调整种。

2.2.2 紫两优润香 受镉轻微污染土壤pH≥5.5、镉全量＜0.31 mg/kg，可适宜应用于水田安全利用措施的品种调整；水田土壤pH＜5.5、镉全量≤0.31 mg/kg或水田土壤pH≥5.5、镉全量为0.31～0.49 mg/kg，应用于水田安全利用措施的品种调整种应配套落实优化施肥、土壤调理、叶面调控等安全利用措施；水田土壤镉全量≥0.49 mg/kg，不适宜应用于水田安全利用措施的品种调整种。

3 结论

漳州市长泰区引进的优质红米红糯优138、优质黑米紫两优润香水稻新品种在土壤中镉全量不同浓度的胁迫下，稻谷中镉含量及稻谷对镉的富集效应有很大的差异，稻谷镉含量与土壤中镉全量呈极显著正相关性直线关系，2个品种稻谷对土壤镉全量的积累特性基本相似。根据“GB2762-2017”[25]规定的稻谷镉含量限量标准，红糯优138、紫两优润香应用于镉污染水田实施安全利用，土壤（pH≥5.5）镉全量的下限风险临界值分别为0.33 mg/kg和0.31 mg/kg、上限风险临界值分别为0.44 mg/kg和0.49 mg/kg。