何玉亭,李 浩,謝麗紅,鐘文挺,孫 娟,孫加威,張 成

(成都市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，四川 成都 610041)

隨著我國工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，農(nóng)田和作物重金屬污染日趨嚴重，土壤污染導致農(nóng)產(chǎn)品重金屬超標威脅到人類健康[1-2]。重金屬鎘為植物生長發(fā)育非必需元素，是毒性最強的重金屬元素之一[3]。推廣應用水稻安全品種被認為是當前解決鎘污染農(nóng)田安全生產(chǎn)行之有效的途徑之一[4]。因此，本研究選取23個水稻品種，探討輕度鎘脅迫下不同水稻品種間籽粒鎘富集及產(chǎn)質(zhì)量差異，篩選出低鎘富集高產(chǎn)水稻品種，為輕度鎘污染區(qū)安全種植生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地處于亞熱帶濕潤季風氣候區(qū)，岷江中上游川西平原西部。土壤類型為水稻土，土層深厚，地力水平中上，肥力均勻，灌溉排水條件良好。試驗前采集0～20cm耕層土樣，檢測結(jié)果表明：土壤pH值為6.38，總鎘含量為0.42mg/kg。根據(jù)國家《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風險管控標準(試行)》(GB15618-2018)(代替95標準)，pH值小于6.5時鎘限量為0.4mg/kg，試驗地屬于輕度鎘污染土壤。

1.2 供試水稻品種

基于前期試驗成果，并結(jié)合成都市2018年主推水稻品種，選取川優(yōu)6203、川作優(yōu)8727、川作優(yōu)1727等23個水稻品種。其中早熟品種2個，中熟品種5個，晚熟品種15個，具體如表所示。

表1 試驗地土壤鎘污染情況

表2 供試水稻品種及生長期情況

1.3 試驗設(shè)計

本試驗于2018年4月開始至2018年9月結(jié)束，試驗采取完全隨機區(qū)組設(shè)計，設(shè)置23個處理，每個處理3次重復，共69個小區(qū)，每個小區(qū)面積20m2，小區(qū)間留距50cm。試驗地塊周圍留足保護行。

1.3.1 底肥 所有處理水稻均用氯鉀型三元復合肥(15-15-15)35kg/667m2作底肥，肥料重金屬檢測結(jié)果符合國家要求，具體如表3、表4所示。

表3 肥料重金屬含量(mg/kg)

表4 肥料重金屬限量標準(mg/kg)

1.3.2 追肥 返青期每667m2用尿素(N 46%)6kg，拔節(jié)期667m2用尿素(N 46%)5kg、氯化鉀15kg作追肥。

栽培規(guī)格、種植密度、防病蟲、灌溉、曬田均按當?shù)亓晳T與作物實際需求進行常規(guī)田間管理。

1.4 樣品采集及小區(qū)測產(chǎn)

由于各品種生育期有差異，每個品種成熟后及時采集水稻籽粒樣品。水稻籽粒每個品種取樣8穴(不取邊行)編號晾曬，自然風干，分別測定稻米重金屬鎘含量。

待籽粒取樣后，各小區(qū)單獨進行收割，現(xiàn)場測定產(chǎn)量(濕重)，利用水分檢測儀，檢測水稻籽粒水分含量，折算成標準水分含量后進行產(chǎn)量換算。

1.5 測定指標及方法

測定指標包括水稻籽粒鎘含量、土壤pH及全鎘含量。水稻籽粒鎘的測定參照《食品安全國家標準食品中鎘的測定》(GB/T5009.15-2003)，土壤鎘檢測參照國家標準《土壤質(zhì)量鉛、鎘的測定石墨爐原子吸收分光光度法》(GB/T 17141)，儀器使用德國耶拿火焰-石墨爐原子吸收光譜儀(jena-ZEEnit700P型)。采用賽多利斯(PB-10型)pH測量計測定土壤pH值(水土比為1∶2.5)。

1.6 水稻籽粒重金屬富集指數(shù)及質(zhì)量安全水平評價方法

水稻籽粒鎘富集指數(shù)=籽粒鎘含量/土壤全鎘含量[5]

依據(jù)《食品安全國家標準》(GB2762-2017)和全國農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤重金屬安全評估技術(shù)規(guī)定，水稻籽粒鎘質(zhì)量安全水平采用單因子指數(shù)法計算得到，具體如下。

1.6.1 評價方法 評估方法采用農(nóng)產(chǎn)品單因子指數(shù)法，農(nóng)產(chǎn)品單因子指數(shù)計算公式如下：

式中：Ei為水稻籽粒中重金屬i的單因子指數(shù)；Ai為農(nóng)產(chǎn)品中重金屬i的實測濃度；Si為農(nóng)產(chǎn)品中重金屬i的限量標準值。

1.6.2 等級劃分 水稻籽粒鎘質(zhì)量安全水平等級劃分為3個等級，具體如表5所示。

表5 農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量等級劃分依據(jù)

1.7 數(shù)據(jù)處理

所得數(shù)據(jù)用統(tǒng)計軟件DPS15.1進行方差分析和LSD多重比較，檢驗不同處理間差異的顯著性，用Microsoft Excel 2010進行圖表制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 各水稻品種籽粒鎘含量及質(zhì)量安全水平分析

如表所示，不同水稻品種(系)籽粒鎘平均含量存在差異，鎘平均含量變幅為0.081～0.474mg/kg，質(zhì)量安全水平不一。超過標準限量值的有11個品種，包括嚴重超標品種2個，分別為9號和18號品種，輕微超標品種9個，其余12個品種籽粒鎘均不超標。鎘平均含量最低的品種為16號蜀優(yōu)217，除與其中8個品種(2、3、4、7、17、19、20、22號)差異不顯著外，均顯著低于其余14個品種；鎘平均含量最高的為9號瀘優(yōu)11092，除與18號德優(yōu)4727差異不顯著外，均顯著高于其余21個品種。

表6 不同水稻品種籽粒鎘平均含量與質(zhì)量安全水平

2.2 不同水稻品種產(chǎn)量及鎘富集系數(shù)差異

如表7所示，不同水稻品種的產(chǎn)量和鎘富集指數(shù)存在一定差異。產(chǎn)量變幅為484.1～624.8kg/667m2，均值為559.0kg/667m2，產(chǎn)量高于均值的品種有11個，其中以11號宜香優(yōu)2115最高(624.8kg/667m2)，除與其他3個品種(川作優(yōu)1727、德優(yōu)4727、瀘優(yōu)11092)差異不明顯外，均顯著高于其余品種，產(chǎn)量最低的為宜香優(yōu)2084，僅484.1kg/667m2，除與瀘香優(yōu)104和川作優(yōu)619差異不大外，顯著少于其余品種。

鎘富集指數(shù)變幅為0.19～1.13，均值為0.51，以蜀優(yōu)217鎘富集指數(shù)最低，除與7個品種(德香4103、川作優(yōu)1727、旌優(yōu)127、瀘香優(yōu)104、旌優(yōu)727、川作優(yōu)6203、天優(yōu)華占)差異不明顯外，均顯著小于其余品種；鎘富集指數(shù)最高的為瀘優(yōu)11092，除與德優(yōu)4727無明顯差異外，均顯著高于其余品種。

表7 不同品種水稻產(chǎn)量及鎘富集指數(shù)

2.3 水稻產(chǎn)量與籽粒鎘富集系數(shù)的相關(guān)關(guān)系

水稻籽粒鎘富集系數(shù)是反映水稻品種鎘富集能力的重要指標，在生產(chǎn)中水稻產(chǎn)量和鎘富集能力是影響水稻能否在鎘污染區(qū)種植的兩個重要因素[6]。為探明輕度鎘脅迫下水稻產(chǎn)量與鎘富集能力的相關(guān)性，以參試23個水稻品種產(chǎn)量與對應籽粒鎘富集系數(shù)進行了相關(guān)性分析(圖1)，結(jié)果表明，水稻產(chǎn)量與籽粒鎘富集系數(shù)之間不存在顯著相關(guān)性，說明水稻鎘的富集不會對產(chǎn)量造成明顯影響，在生產(chǎn)中可以通過選擇高產(chǎn)低鎘富集水稻品種用于鎘污染區(qū)種植。

產(chǎn)量(kg/667m2)圖1 水稻產(chǎn)量與鎘富集系數(shù)的相關(guān)性

2.4 水稻品種間(系)籽粒產(chǎn)量與鎘富集系數(shù)的聚類分析

選取產(chǎn)量與籽粒鎘富集系數(shù)兩個變量進行聚類分析，結(jié)果將參試水稻品種大致劃分為3個類型。第1類有3個品種，該類品種產(chǎn)量較低，包括1個富集能力較強品種(5號)和2個富集能力較弱品種(4號、12號)；第2類有16個品種，產(chǎn)量中等，下分3個亞組，1小組產(chǎn)量中等偏上水平，包括2個富集能力較強品種和3個富集能力較弱品種(17號、20號、21號)，2小組產(chǎn)量中等水平，包括2個富集能力較強品種(6號、14號)和3個富集能力較弱品種(13號、16號、19號)，3小組產(chǎn)量中等偏下水平，包括3個富集能力較強品種(1號、10號、22號)和3個富集能力較弱品種(3號、7號、15號)；第3類有4個品種，該類品種產(chǎn)量較高，包括2個富集能力極強品種(9號、18號)、1個富集能力較強品種(11號)和1個富集能力較弱品種(2號)。

圖2 水稻產(chǎn)量與鎘富集系數(shù)的聚類分析

3 結(jié)論

本試驗條件下，不同品種水稻產(chǎn)量、籽粒鎘含量及富集系數(shù)存在較大差異，其變幅分別為484.1～624.8kg/667m2、0.081～0.474mg/kg、0.19～1.13，最高值與最低值分別相差1.29倍、5.85倍、5.95倍，輕度鎘脅迫下水稻產(chǎn)量與籽粒鎘富集能力不存在顯著相關(guān)性。依據(jù)籽粒產(chǎn)量和籽粒鎘富集能力進行聚類分析，初步篩選出籽粒產(chǎn)量較高、籽粒鎘富集能力較弱品種1個(2號川作優(yōu)1727)，產(chǎn)量中上、富集能力較弱品種3個(17號德香4103、20號川作優(yōu)6203、21號蓉18優(yōu)447)，產(chǎn)量中等、富集能力較弱品種3個(13號宜香優(yōu)4245、16號蜀優(yōu)217、19號岡優(yōu)725)，可用于輕度鎘污染區(qū)種植。