羅 瓊，王 昆，許靖波，陳光輝*

(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖南長沙410128;2.湖南省農(nóng)業(yè)廳糧油處，湖南長沙410128)

水稻是我國主要的糧食作物，約占糧食作物的38%，其種植面積也最大，已達(dá)到0.3億hm2，約占糧食作物的27%;同時(shí)稻米也是我國的主要口糧，在全國居民口糧消費(fèi)結(jié)構(gòu)中約占65%［1-4］。水稻生產(chǎn)在我國糧食生產(chǎn)中占有十分重要的地位，而稻米則在我國口糧中占有舉足輕重的地位。因此，提高水稻產(chǎn)量的同時(shí)，更要提高水稻質(zhì)量，改善稻米品質(zhì)，以確保糧食安全。水稻鎘污染日趨嚴(yán)重，已成為不容忽視的食品安全問題，所以需要引起各界各部門高度重視。為此，筆者介紹了我國土壤及稻米鎘污染現(xiàn)狀，綜述了稻田鎘污染的危害及其來源，并提出了降低稻田鎘污染的生產(chǎn)措施，以期為控制我國稻田鎘污染提供借鑒。

1 我國土壤及稻米鎘污染現(xiàn)狀

目前根據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國受鎘、鉛、鉻等重金屬污染的耕地面積將近2 000萬hm2，約占總耕地面積的20%，我國平均每年被重金屬污染的糧食達(dá)1 200萬t，造成直接經(jīng)濟(jì)損失超過200億元［5］。其中重金屬鎘污染問題相對突出。據(jù)統(tǒng)計(jì)，20世紀(jì)90年代初我國鎘污染耕地面積達(dá)1.3萬hm2，涉及11個(gè)省(市)的25個(gè)地區(qū)［6］。而近幾年統(tǒng)計(jì)，我國鎘污染農(nóng)田面積達(dá)到28.0萬hm2，年產(chǎn)鎘超標(biāo)農(nóng)產(chǎn)品數(shù)量超過150萬t［7］，短短20年就使得我國鎘污染農(nóng)田面積增加約20倍，足見我國稻田鎘污染日趨嚴(yán)重。以湖南省為例，湖南省既是我國雙季稻生產(chǎn)大省，也是我國的有色金屬生產(chǎn)之鄉(xiāng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1998年湖南省被重金屬污染的稻田面積已增至1.13萬hm2，占全省稻田面積的0.45%，而且具有加重趨勢［8］。近年來，根據(jù)湖南省農(nóng)業(yè)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測和重金屬污染專項(xiàng)調(diào)查表明，湖南省被污染的耕地面積已占全省總耕地面積的23.70%，還有25%左右的農(nóng)田大氣污染和27%左右的農(nóng)田灌溉水污染，主要污染物為鎘、鉛等重金屬。例如，2006年1月株洲市新馬村發(fā)生震驚全國的鎘污染事件，有2人因不明原因死亡，150名村民經(jīng)檢驗(yàn)被判定為慢性輕度鎘中毒［9］。

2 稻田鎘污染的危害

世界衛(wèi)生組織已將重金屬鎘確定為食品污染物，并將其定為優(yōu)先研究的對象。聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署也將鎘列為12種具有全球性意義的危險(xiǎn)化學(xué)物質(zhì)中的第1位危險(xiǎn)物質(zhì)，由此可見鎘污染在全球范圍內(nèi)的影響及重視［10-13］。鎘是一種對動(dòng)植物均具有很強(qiáng)毒性的重金屬。對于植物，鎘通過損傷植物呼吸作用、光合作用和營養(yǎng)代謝等使植物表現(xiàn)出養(yǎng)分和水分的吸收受抑制、根系生長受阻礙、呼吸強(qiáng)度和光合強(qiáng)度下降、碳水化合物代謝失調(diào)及其他一系列生理代謝紊亂，從而強(qiáng)烈抑制植物生長，使得生長量和產(chǎn)量下降，甚至導(dǎo)致植物死亡［14-20］。在鎘脅迫條件下，該種毒害作用隨鎘濃度的上升而加劇，并存在顯著的鎘耐性基因型差異［21-22］。鎘還會(huì)導(dǎo)致籽粒和植株中營養(yǎng)元素的改變，通過影響細(xì)胞質(zhì)膜的透性從而影響一些營養(yǎng)元素的積累和吸收［23-24］。對于動(dòng)物和人，主要是通過進(jìn)食食物，食物中的鎘元素在動(dòng)物和人身體中聚集吸收從而產(chǎn)生危害。鎘毒害不僅影響身體本身的鈣、磷吸收代謝，造成骨痛等疾病，而且影響造血系統(tǒng)，引發(fā)貧血、造成腎損害腎功能紊亂等，從而引發(fā)糖尿、蛋白尿、氨基酸尿、肺氣腫以及高血壓等病癥，嚴(yán)重者甚至引起突變、畸形和癌癥［25-27］。

3 稻田鎘污染的來源

大氣降塵、污水灌溉、污泥農(nóng)用及農(nóng)業(yè)施肥已成為稻米鎘污染的主要污染源。環(huán)境中的鎘進(jìn)入農(nóng)業(yè)環(huán)境后被水稻植株吸收并向地上部分遷移，富集在稻米中，從而造成稻米鎘污染。

3.1 大氣降塵 機(jī)動(dòng)車輛排放以及工礦業(yè)生產(chǎn)的粉塵和氣體含有大量含鎘污染物，它們進(jìn)入大氣后會(huì)通過雨水淋洗或重力沉降等方式輸入稻田土壤，通過水稻植株吸收后累積在稻米中。通過該種途徑進(jìn)入稻米中的鎘含量一般會(huì)隨著與污染源距離的增大而降低。據(jù)報(bào)道，在日、英、法等一些工業(yè)化國家，農(nóng)作物籽粒中的鎘有50%以上來自大氣降塵［28-29］?？梢?，大氣降塵已成為老工業(yè)區(qū)稻米等農(nóng)作物籽粒鎘污染的主要來源。

3.2 污水灌溉和污泥農(nóng)用 隨著我國工業(yè)的迅速發(fā)展，污水灌溉和污泥農(nóng)用已逐步成為稻田鎘污染的又一重要來源。污水灌溉是使用經(jīng)過一定處理的工商業(yè)廢水灌溉稻田。近年來，我國污水的排放量日益增加，處理不當(dāng)或未處理的廢水排入環(huán)境中，導(dǎo)致稻田用水中鎘含量增加，污染稻田土壤，威脅稻米質(zhì)量與安全。據(jù)報(bào)道，日本富山市出現(xiàn)的骨痛病(又名痛痛病)原因之一就是由于當(dāng)?shù)鼐用袷秤昧私?jīng)含鎘廢水灌溉的農(nóng)田生產(chǎn)的稻米引起的［30-32］。污泥農(nóng)用是一種土壤改良措施，是將養(yǎng)分含量豐富的污泥施用于農(nóng)田。作為土壤改良劑的的污泥，常含有大量的鎘、汞、鉛、砷等重金屬污染物。因此，污泥農(nóng)用在改良農(nóng)田土壤的同時(shí)也使鎘等重金屬含量升高，對糧食安全構(gòu)成威脅［33］。

3.3 含鎘肥料的施用 除大氣降塵、污水灌溉和污泥農(nóng)用外，以磷肥為主的各類含鎘農(nóng)用化肥的長期不合理施用也使稻米鎘污染日趨嚴(yán)重。農(nóng)用化肥中的鎘、汞、砷、鋅等重金屬含量一般較高，尤其是鎘。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，含磷肥料中鎘含量最高可達(dá)174 mg/kg，若長期施用，可造成農(nóng)田土壤中鎘嚴(yán)重超標(biāo)，污染糧食作物。據(jù)報(bào)道，以磷肥為主的各類含鎘化肥的過度施用導(dǎo)致全球66 000 hm2的農(nóng)田土壤遭到鎘污染，由此造成的糧食污染達(dá)120萬t［34-37］。可見，含鎘肥料的施用已成為農(nóng)作物籽粒鎘污染的重要來源之一。

4 降低稻田鎘污染的生產(chǎn)措施

4.1 鎘低積累水稻品種的選育 據(jù)報(bào)道［38］，在浙江省所種植的水稻，其稻米中鎘積累的品種間差異達(dá)4倍以上，而且在秈稻和粳稻之間鎘積累也存在顯著差異。這些顯著的基因型差異為選育優(yōu)良的低鎘品種提供了有力條件。因此，可通過研究選擇低積累、低吸收的水稻品種，還可通過選擇籽粒部分低鎘、鎘能固定在水稻根莖部的品種降低水稻鎘污染，改善水稻品種品質(zhì)。

4.2 控制稻田鎘污染和選擇非鎘污染稻田 土壤是水稻生長的根本，因此稻米鎘污染的最根本原因是土壤受到鎘污染，土壤中鎘積累增加，從而引起水稻鎘積累增加。因此，要降低水稻鎘污染的根本途徑就是防止稻田鎘污染，控制稻田鎘污染。通過選擇在未被鎘污染的稻田進(jìn)行稻米生產(chǎn)，并加強(qiáng)監(jiān)控與管理，防止鎘污染源進(jìn)入稻田，從而生產(chǎn)出低鎘稻米。

4.3 水分調(diào)控 稻田通過水淹可抑制水稻對鎘的吸收，使籽粒和莖葉中的鎘積累量下降，從而有效減少水稻鎘積累量。淹水能夠減少水稻鎘積累其原因是，淹水不僅使土壤的還原性提高，而且使土壤中的還原性物質(zhì)增加，從而使土壤中還原性物質(zhì)與鎘結(jié)合，不僅減少了根系對鎘的吸收，而且降低了鎘的生物有效性，使得植株中鎘的積累量下降。因此，可通過科學(xué)調(diào)控稻田中的水分來實(shí)現(xiàn)低鎘積累。

4.4 合理施用肥料 合理施用肥料是通過影響土壤pH、帶入競爭離子、結(jié)合基團(tuán)，并促進(jìn)水稻生長、影響地上部和根系的代謝等過程，減少對鎘的吸收與積累。因此，可通過合理施用肥料來降低稻田鎘污染，當(dāng)然，不能施用含鎘的肥料，以防鎘進(jìn)入土壤中，從而降低稻田鎘污染。

4.5 使用石灰調(diào)控土壤pH 鎘的活性與pH息息相關(guān)，pH越高，鎘的活性越弱，所以可在稻田中施用石灰等物質(zhì)來調(diào)節(jié)稻田中的pH，通過提高稻田中的pH降低稻田中鎘的活性。研究表明，在鎘污染的土壤上施用石灰，一般每公頃土壤施用750 kg，可使土壤中重金屬有效態(tài)鎘含量降低15%左右，使水稻、小麥籽粒、玉米籽實(shí)和白菜中鎘含量分別下降55.9% 、50.0% 、21.0%和 43.0%［39-40］。

4.6 施用有機(jī)肥 施用有機(jī)肥不僅可改良土壤性狀，提高土壤肥力，對于鎘污染的稻田，施用有機(jī)肥還可降低鎘的生物有效性。因此，可通過科學(xué)施用有機(jī)肥來降低鎘的生物有效性，減少水稻鎘積累含量，但在施用有機(jī)肥時(shí)要防止含鎘物質(zhì)混雜施入。

4.7 施用微肥 施用微肥是因?yàn)樽魑飳︽k、鐵、錳、鋅、硅等礦質(zhì)元素的吸收存在共同的途徑，當(dāng)土壤中某種重金屬對土壤污染較嚴(yán)重且含量較高時(shí)，則可利用另一種濃度低、對作物危害較輕、對作物生長有利的微量元素拮抗該重金屬［41-47］。因此，可通過科學(xué)施用鐵肥、鋅肥、硅肥等微肥來降低水稻鎘污染。

4.8 避免進(jìn)行高鹽含量的水或污水灌溉 高鹽含量的水或污水灌溉是將經(jīng)過一定處理的生活污水、工業(yè)廢水和商業(yè)污水來灌溉稻田。隨著經(jīng)濟(jì)和城市工業(yè)化的快速發(fā)展，許多工業(yè)化工廠沒有采取一定的措施，就直接將含有鎘離子的工業(yè)廢水排入河流從而直接或間接地流入稻田，污染水稻。因此，要采取相關(guān)措施治理污水排灌，避免鎘污染源，從而逐步改善稻田鎘污染現(xiàn)狀，降低鎘積累。

5 結(jié)語

水稻是我國主要的糧食作物，對稻田及水稻鎘污染問題進(jìn)行研究具有十分重要的意義。對于上述降低稻田鎘污染的生產(chǎn)措施，還需不斷地全面深入研究，利用科學(xué)的方法逐步改善稻田鎘污染現(xiàn)狀。

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