王琳

摘 要 對(duì)217份稻谷樣品重金屬含量的測(cè)定分析表明，谷殼中重金屬含量大于精米，精米中Cr、Cd含量相對(duì)較高，谷殼中Cr含量相對(duì)較高；相關(guān)性分析結(jié)果表明，土壤中的Cd、Pb與稻谷中的Cd、Pb含量顯著相關(guān)，谷殼與精米中的Cd、As、Hg含量顯著相關(guān)而與品種類型無關(guān)；對(duì)重金屬富集系數(shù)的分析表明，稻米對(duì)重金屬的富集能力強(qiáng)弱為Cd>Hg>As>Cr>Pb，不同品系稻米對(duì)5種重金屬的富集能力差異均達(dá)到顯著，銀占系列稻米的重金屬富集能力與其它8個(gè)品系差異顯著且顯著高于其它品系。結(jié)論對(duì)研究稻米中重金屬污染問題具有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞 品種 ；重金屬 ；稻米 ；富集系數(shù) ；相關(guān)性

分類號(hào) S511 ；TS201.6

Difference in Heavy MetalsEnrichment of Different Varieties of Rice

WANG Lin1，2，3） DU Ruiying1，3） WANG Xu1，3）

WANG Fuhua1，2，3） WEN Dian1，3） LIAO Mengsha1，2，3） HAO Fangze1，3）

（1 Public Monitoring Center for Agro-product， Guangdong Academy of Agricultural Sciences，

Guangzhou， Guangdong 510640；

2 Microelement Research Center， Huazhong Agricultural University， Wuhan， Hubei 430070；

3 Ministry of Agriculture Laboratory of Quality and Safety Risk Assessment for Agro-products， Guangzhou， Guangdong 510640）

Abstract The result of the analysis of heavy metals content in rice shows that the contents of heavy metals in husk are more than that in the polished rice and two heavy metals Cr and Cd have relative higher contents than the other three heavy metals in polished rice while the content of Cr is higher than the other four heavy metals in husk relatively ； The correlation analysis results proves that the content of Cd and Pb in soil have a significant influence on the Cd and Pb in rice ， the content of Cd、As and Hg in polished rice are significantly related to that in husk but not variety types ；The analysis of PUF suggests that the capacities order of rice to enrich heavy metals is Cd>Hg>As>Cr>Pb and different strains of rice have significant differences on the capacities of heavy metals enrichment. One strain called Yinzhan have greater abilities to enrich heavy metals than other strains ， and differences on abilities to enrich heavy metals are significant among them .And these conclusions have some reference value on the study of rice heavy metal pollution.

Keywords varieties ； heavy metal ； rice ； PUF （plant uptake factor） ； correlation

近年來，隨著我國工業(yè)化、城市化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，水資源、土壤資源、大氣等受到了不同程度的污染。就土壤資源而言，由于工業(yè)廢棄物的排放、化學(xué)肥料及農(nóng)藥的過度使用、種植制度的改革、人類活動(dòng)等原因，造成了土壤原有結(jié)構(gòu)的破壞、理化性質(zhì)改變及土壤組成成分的變化，導(dǎo)致包括重金屬在內(nèi)的有害物質(zhì)的含量增加造成土壤重金屬污染。進(jìn)入土壤的重金屬可以通過植物根系進(jìn)入植物體，再經(jīng)食物鏈的傳遞和富集最終進(jìn)入人體危害人體健康[1]。稻米是我國最主要的糧食品種之一，我國65%以上的人口以稻米為主食[2]，水稻對(duì)鎘等重金屬具有強(qiáng)吸收等特征，這種固有特性也解釋了近年來時(shí)有發(fā)生的大米重金屬污染事件[3-6]。因此，研究稻米對(duì)土壤中重金屬的吸收與累積規(guī)律對(duì)糧食安全有著重要的實(shí)際意義。為了降低稻米重金屬污染發(fā)生概率、降低稻米中重金屬含量，諸多學(xué)者在這方面也做了大量的工作，且有研究表明不同品種、不同基因型稻米的重金屬含量差異較大[7-9]，亦有研究表明水稻對(duì)不同重金屬的的富集能力呈現(xiàn)明顯差異[10-14]。就水稻品種而言，查明不同品種水稻的重金屬含量特征和對(duì)重金屬富集能力的差異對(duì)確保糧食的安全生產(chǎn)具有實(shí)際的指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 材料

供試稻米樣品抽自土壤重金屬污染高風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)，共采集稻谷樣品217份，涉及9個(gè)品系、30個(gè)品種。具體品種名稱及樣品量見表1。

1.2 方法

1.2.1 樣品采集及前處理方法

水稻進(jìn)入蠟熟期后采用對(duì)角線法進(jìn)行采樣。采回的稻谷籽粒樣品置于烘箱中60℃烘干至恒重，混勻后用四分法取適量經(jīng)微型碾米機(jī)去殼，再經(jīng)過粉碎機(jī)磨成米粉，谷殼和精米分別裝袋保存。整個(gè)過程無外來重金屬污染。

采集與稻谷對(duì)應(yīng)田塊的土壤樣品，經(jīng)自然風(fēng)干后混勻，用四分法取適量經(jīng)瑪瑙研磨機(jī)研磨并過100目篩，裝袋保存待測(cè)。

1.2.2 分析方法

精米與谷殼中的Cd、Pb、Cr含量采用硝酸-高氯酸消解，采用高頻耦合等離子體原子發(fā)射光譜（ICP-AES）測(cè)定，Hg與As的測(cè)定采用氫化物發(fā)生原子熒光儀（HG-AFS）。以大米遼寧大米（GSB-21）和四川大米（GSB-22）為參照，對(duì)分析過程進(jìn)行質(zhì)量控制。

土壤中Pb、Cd、Cr 、As、Hg等重金屬全量測(cè)定分別參照GB/T17141-1997、NY/T1121.12-2006、GB/T22105-2008的方法前處理并使用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）和氫化物發(fā)生原子熒光儀測(cè)定。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理與分析

采用EXCEL 2013和SPSS 17.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析和Pearson相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種稻谷重金屬含量分析

2.1.1 稻谷精米中重金屬含量分析

對(duì)9個(gè)品系、30個(gè)品種稻谷精米重金屬含量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。按照國家《食品中污染物限量標(biāo)準(zhǔn)》（GB2762-2012）[15]對(duì)大米中重金屬含量的限定值，217份供試稻米精米重金屬Cd、As、Cr、Pb、Hg超標(biāo)率分別為50.69%、16.59%、5.53%、4.61%、1.38%。豐優(yōu)、香占、銀占3個(gè)品系稻谷精米中Cd含量相對(duì)較高，五優(yōu)、雜優(yōu)、油占3個(gè)品系含量相對(duì)較低；五優(yōu)、Y優(yōu)、銀占3個(gè)品系精米中Pb含量相對(duì)較高，天優(yōu)、雜優(yōu)、香占3個(gè)品系的Pb含量相對(duì)較低；深優(yōu)、雜優(yōu)、香占3個(gè)品系的重金屬As含量相對(duì)高于五優(yōu)、Y優(yōu)等6個(gè)品系。就品種而言，精米中Cd含量豐優(yōu)116>深兩優(yōu)、美香占、銀占>豐優(yōu)998、雜優(yōu)>宜香3003；Pb含量銀占>象牙占和內(nèi)香8516，五優(yōu)、Y兩優(yōu)101、深優(yōu)9786、豐優(yōu)>Y兩優(yōu)143、豐優(yōu)絲苗、深優(yōu)5814>天優(yōu)103；As含量深優(yōu)998>深優(yōu)9786、米香占>五優(yōu)、Y兩優(yōu)143、象牙占>豐優(yōu)998。見表2。

2.1.2 稻谷谷殼中重金屬含量分析

對(duì)9個(gè)品系、30個(gè)品種稻谷的谷殼重金屬含量分析。參考國家《飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB13078-2001）[16]中對(duì)家畜補(bǔ)充飼料中重金屬含量的限定，217份稻米樣品谷殼以重金屬Cr超標(biāo)最為嚴(yán)重，超標(biāo)率為79.26%，Cd超標(biāo)率為10.60%，Pb、As、Hg 3種重金屬均未超標(biāo)。谷殼中Cd含量豐優(yōu)>天優(yōu)、假銀占、油占>雜優(yōu)、深優(yōu)9516、天優(yōu)103>深兩優(yōu)，Cr含量馬壩油占>五優(yōu)華占、深優(yōu)9516、象牙占、豐優(yōu)絲苗>豐優(yōu)998、深優(yōu)9786、天優(yōu)998>五優(yōu)；Pb含量假銀占、五優(yōu)華占>豐優(yōu)絲苗、深兩優(yōu)5814、內(nèi)香8518>五優(yōu)、Y兩優(yōu)1號(hào)、美香占>雜優(yōu)；As含量豐優(yōu)116>豐優(yōu)絲苗、天優(yōu)、深兩優(yōu)、天優(yōu)103、假銀占>豐優(yōu)998、美香占、五優(yōu)>天優(yōu)998；Hg含量天優(yōu)103>Y兩優(yōu)101、深兩優(yōu)、天優(yōu)>五優(yōu)、米香占、深兩優(yōu)5814>美香占。見表3。

2.2 重金屬含量分布特征

2.2.1 重金屬含量相關(guān)性

對(duì)常規(guī)稻和雜交稻中重金屬含量與土壤中重金屬全量進(jìn)行相關(guān)性分析結(jié)果表明，土壤中重金屬全量與常規(guī)稻中Cd和Pb含量呈顯著性正相關(guān)（p<0.05），與雜交稻稻中Cd和Pb含量達(dá)到了極顯著正相關(guān)（p<0.01），而與所有稻谷中Cr、As、Hg含量相關(guān)性不顯著。谷殼與精米Cd和As含量呈極顯著相關(guān)（p<0.01），稻殼和稻米中Hg含量在常規(guī)稻表現(xiàn)為顯著性相關(guān)（p<0.05），雜交稻中表現(xiàn)為極顯著（p<0.01）。見表4。

2.2.2 不同重金屬含量相關(guān)性分析

不同重金屬由土壤向水稻遷移過程中，相互之間作用不同，表現(xiàn)為協(xié)同或者拮抗作用。稻米對(duì)Cd與Pb、As與Hg的吸收呈顯著性正相關(guān)，說明水稻對(duì)這些金屬的吸收有協(xié)同作用。其余重金屬之間的遷移表現(xiàn)為協(xié)同或拮抗，但均沒達(dá)到顯著相關(guān)性水平。見表5。

2.3 不同品系稻米重金屬富集能力分析

富集系數(shù)（PUF）是表征稻米對(duì)重金屬富集能力的重要指標(biāo)，是精米中重金屬含量與土壤中重金屬含量的比值。稻米對(duì)重金屬離子的吸收和富集能力決定了稻米重金屬含量。對(duì)9個(gè)品系稻米重金屬富集系數(shù)統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明，對(duì)5種重金屬富集能力最強(qiáng)的品系分別是銀占、銀占、銀占、銀占、天優(yōu)，富集系數(shù)分別是平均富集系數(shù)的1.13、3.78、3.00、2.90、1.67倍，對(duì)Cd、Cr、As、Hg 4種重金屬富集能力最弱的品系分別是雜優(yōu)、五優(yōu)、天優(yōu)、五優(yōu)，對(duì)重金屬Pb的富集除銀占品系，其余8個(gè)品系的富集系數(shù)均為0.001。不同品系稻米對(duì)Cd、Cr、Pb、As、Hg 5種重金屬的富集系數(shù)差異均達(dá)到顯著（p<0.05），其中對(duì)Cd、Cr、Hg 3種重金屬的富集能力差異達(dá)到極顯著（p<0.01）。對(duì)重金屬Cd的富集，銀占與五優(yōu)、Y優(yōu)、雜優(yōu)差異顯著，與豐優(yōu)、深優(yōu)、天優(yōu)、香占、油占5個(gè)品系無顯著差異；對(duì)重金屬Cr、Pb和As的富集，銀占品系與其余8個(gè)品系差異顯著且富集能力顯著高于其它系列；對(duì)重金屬Hg的富集，天優(yōu)與油占無顯著差異，與其余7個(gè)品系差異顯著，銀占與天優(yōu)、油占差異顯著，與其余6個(gè)品系無顯著差異。見表6。

3 討論與結(jié)論

3.1 不同品種稻谷對(duì)重金屬敏感性

根據(jù)供試稻米中不同重金屬含量，可以發(fā)現(xiàn)不同品系、品種稻米對(duì)某種重金屬的敏感性不同[17-18]，如重金屬Cd含量五優(yōu)品系>香占品系，Pb含量則反之；而同一品種稻米對(duì)不同重金屬的敏感性也表現(xiàn)不同，諸多學(xué)者的研究也證明了此次觀點(diǎn)[20-21]。同一品系內(nèi)的不同品種對(duì)重金屬的敏感性表現(xiàn)也不同[22]，如香占品系內(nèi)，重金屬Cd含量美香占>宜香3003，As含量米香占>象牙占，深優(yōu)品系內(nèi)Cr含量深優(yōu)9516>深優(yōu)9786、Hg含量深兩優(yōu)>深兩優(yōu)5814等。

3.2 重金屬在土-谷殼-精米系統(tǒng)中的分配

此次研究結(jié)果表明，谷殼中重金屬含量大于精米，這與嚴(yán)莎[22]等人的研究結(jié)果一致。不同品種類型稻谷（常規(guī)稻、雜交稻）與土壤重金屬含量相關(guān)性表現(xiàn)一致，如土壤中的Cd、Pb含量與稻谷中的Cd、Pb含量均顯著相關(guān)而與品種類型無關(guān)，谷殼與精米中的Cd、As、Hg含量也表現(xiàn)為顯著相關(guān)而與品種類型無關(guān)，表明土壤中的重金屬含量顯著影響稻米的重金屬含量，若要降低稻米中重金屬含量，從土壤入手是一個(gè)行之有效的方法。而重金屬在稻米植株體內(nèi)的轉(zhuǎn)移是由谷殼到精米，且不同重金屬之間存在不同的相互作用，這也與諸多學(xué)者[23-24]的研究結(jié)果一致。

3.3 不同水稻品系對(duì)重金屬的富集能力

由分析結(jié)果不難得出，稻米對(duì)不同重金屬富集能力強(qiáng)弱順序?yàn)镃d>Hg>As>Cr>Pb，且不同品系稻米對(duì)重金屬富集能力差異較大，較為突出的銀占系列稻米的重金屬富集能力較強(qiáng)，與其余品種差異顯著。所有品種稻米集中表現(xiàn)為對(duì)重金屬Cd的富集能力最強(qiáng)，對(duì)Pb的富集能力最弱，表明重金屬Cd易向籽稻米粒中轉(zhuǎn)移，Pb不易向稻米籽粒中轉(zhuǎn)移，與張潮海[11]、沈體鐘[25]等人的研究結(jié)果一致，這也在一定程度上解釋了的Pb在谷殼中的含量高于精米的原因。Cd的的遷移能力較強(qiáng)，這可能是由于Cd進(jìn)入土壤主要以物理化學(xué)吸附為主，在土壤中形成絡(luò)離子較易移動(dòng)[26]，而Pb的遷移能力最弱，與Pb在土壤中以化學(xué)吸附為主，在土壤中形成溶解度較小的沉淀有關(guān)[27]。本研究結(jié)果還表明，Cr的富集系數(shù)也較小，但谷殼中的Cr含量顯著高于精米，表明Cr易于從土壤向稻米中轉(zhuǎn)移，但較難從谷殼向精米中移動(dòng)。除此之外，As的富集系數(shù)也相對(duì)較小，這與眾多學(xué)者的研究結(jié)果基本一致[28-29]。有研究表明水稻對(duì)As的吸收和積累有明顯的獨(dú)特性，水稻根部對(duì)As的積累能力遠(yuǎn)高于別的植物，但籽粒中的As含量很低[30]。

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