重金属污染土壤水稻品种筛选

沈其文， 甘小泽， 樊 丹， 范修远， 黄志谋， 施仕胜

(1.咸宁市农业科学院,湖北咸宁 437100; 2.湖北省农业生态环境保护站,湖北武汉 430070)

重金属污染土壤水稻品种筛选

沈其文1， 甘小泽2， 樊 丹2， 范修远2， 黄志谋1， 施仕胜1

(1.咸宁市农业科学院,湖北咸宁 437100; 2.湖北省农业生态环境保护站,湖北武汉 430070)

摘要[目的]筛选重金属稻米低积累及稻草高富集品种，供生产应用。[方法]选取早中晚主栽水稻品种18个，同时在重金属污染的2个土壤背景条件下做品种比较试验，通过采样和检测各品种稻米和稻草中As、Cd、Pb含量，分析不同品种稻米和稻草重金属吸收量的差异及分配。[结果]不同水稻品种在同一土壤背景中重金属吸收量差异大；同一品种在不同土壤背景中重金属吸收规律不完全一致；同一品种在同一背景中对不同重金属元素的吸收量有差异，且有的不超标，有的超标；除少数品种稻草对个别重金属元素的吸收量小于稻米外，其他均是稻草大于稻米。[结论]早稻中9优547、中稻新两优223和晚稻宜优207可在土壤取样区域推广应用。

关键词水稻品种；重金属；筛选

随着矿山的开采、金属冶炼工业的发展及化肥农药的大量施用，农田土壤重金属污染日趋突出。稻田土壤重金属污染不仅导致水稻生长发育受阻、产量下降，而且有毒重金属在水稻体内大量积累，并通过食物链传递，对人和动物的生命安全和健康构成严重威胁，直接影响我国粮食安全[1-2]。水稻是我国主要的粮食作物，稻米在我国居民尤其是我国南方居民的膳食结构中占主要份额[3]。不同品种水稻对于重金属的吸收和积累有明显的差异,不同品种稻米中重金属含量相差数倍。植物修复技术作为一种新兴的修复技术，相对于传统治理重金属污染的方法有不可替代的优势[4]。通过作物收获,降低土壤重金属含量,可实现土壤重金属污染治理目标[5]。筛选重金属低积累的品种，特别是筛选重金属向籽粒分配比例低的水稻品种，对重金属污染区域在不影响粮食生产的同时修复土壤尤为重要。笔者选用早中晚主栽水稻品种，在重金属污染程度不同的土壤中进行品种比较试验，通过对稻米和稻草样品中Cd、As、Pb含量检测，筛选出重金属稻米低积累及稻草高富集品种，供生产应用。

1材料与方法

1.1试验田土壤背景在生态条件、土壤类型、有机质含量、pH基本相同的区域，选取2个土壤重金属污染程度不同的水稻田作试验田。

背景1：pH 7.0，Cd 1.5 mg/kg、As 27.9 mg/kg、Pb 93.9 mg/kg，Cd和As超标，Pb不超标；背景2：pH 7.0，Cd 0.7 mg/kg、As 17.6 mg/kg、Pb 42.6 mg/kg，Cd稍超标，As和Pb不超标[6]。

1.2材料供试水稻品种18个，其中早稻5个(两优287、金优402、两优76、中9优547、鄂早18)、中稻8个(广两优香66、珞优8号、扬两优6号、广两优15、深两优5814、新两优223、丰两优香1号、丰两优4号)、晚稻5个(金优207、鄂晚17、中9优228、宜优207、黄华占)。

1.3方法

1.3.1试验设计。在2个重金属污染程度不同的田块同时进行大区比较试验。每个品种1个大区，顺序排列，每大区133.4 m2。

1.3.2栽培管理。早稻4月12日播种、中稻4月27日播种、晚稻6月23日播种，其栽培管理措施按当地大田生产习惯实施。

1.3.3采样与加工。各品种成熟后，每大区按5点取样法采样，避开田边2 m，在田间每点脱10穴稻穗，每大区混合为1个样，每年共采取稻谷和稻草样品各18个。样品用保鲜塑料袋包装好并贴上标签，及时托运回实验室脱粒，用四分法将样品缩分至100 g左右，用小型精米机去壳制成糙米，再粉碎磨细，过0.5 mm筛后成待测样品。

1.3.4检测。送样至农产品质量安全检测中心，按照国家相关检测标准，对每个样中的As、Cd、Pb进行检测。

2结果与分析

2.1稻米重金属吸收量差异

2.1.1早稻。不同早稻品种稻米在背景1土壤中对Cd、As、Pb吸收量最少的分别为两优287、金优402、两优287，吸收量最多的分别为两优76、鄂早18(As)、鄂早18(Pb)；在背景2土壤中对Cd、As、Pb吸收量最少的分别为两优287、金优402、中9优547，吸收量最多的分别为中9优547、两优287、鄂早18。

背景1土壤同一早稻品种稻米Cd吸收量小于背景2土壤，其中差异最大的是中9优547，差异最小的是两优76；背景1土壤同一早稻品种稻米As吸收量大于背景2土壤，其中差异最大的是鄂早18，差异最小的是两优287；Pb吸收量除了两优287在背景1土壤小于背景2土壤外，其他品种稻米Pb吸收量均为背景1土壤大于背景2土壤，其中差异最大的是中九优547，差异最小的是两优287。

2.1.2中稻。不同中稻品种稻米在背景1土壤中对Cd、As、Pb吸收量最少的分别为珞优8号、深两优5814、珞优8号，吸收量最多的均为丰两优香1号；在背景2土壤中对Cd、As、Pb吸收量最少的分别为广两优香66、广两优15、珞优8号，吸收量最多的分别为丰两优4号、新两优223、丰两优香1号。

背景1土壤同一中稻品种稻米Cd吸收量大于背景2土壤，其中差异最大的是广两优香66，差异最小的是珞优8号；背景1土壤中同一中稻品种稻米As吸收量大于背景2土壤，其中差异最大的是丰两优4号，差异最小的是扬两优6号；Pb吸收量除了珞优8号、深两优5814、新两优223、丰两优4号在背景1土壤中大于背景2土壤外，其他品种稻米Pb吸收量均为背景1土壤大于背景2土壤，其中差异最大的是丰两优香1号，差异最小的是珞优8号。

2.1.3晚稻。不同晚稻品种稻米在背景1土壤中对Cd、As、Pb吸收量最少的分别为鄂晚17、黄华占、黄华占，吸收量最多的均为金优207；在背景2土壤中对Cd、As、Pb吸收量最少的分别为中九优228、鄂晚17、鄂晚17，吸收量最多的分别为金优207。

背景1土壤同一晚稻品种稻米Cd吸收量大于背景2土壤，其中差异最大的是宜优207，差异最小的是中九优228；同一晚稻品种稻米As吸收量除了黄华占背景1土壤小于背景2土壤外，其他品种稻米As吸收量均为背景1土壤中大于背景2土壤，其中差异最大的是鄂晚17，差异最小的是黄华占；Pb吸收量除了宜优207在背景1土壤中小于背景2土壤外，其他品种稻米Pb吸收量均为背景1土壤大于背景2土壤，其中差异最大的是鄂晚17，差异最小的是宜优207。

2.1.4稻米中重金属超标情况。背景1土壤中，早稻Cd均不超标，As和Pb均超标，中稻全部超标，晚稻除中9优228Cd不超标外，其他均超标；背景2土壤中，早稻除两优287、金优402、鄂早18的Cd和中9优547的Pb不超标外，其他均超标，中稻中Cd除广两优15、丰两优香1号和丰两优4号超标外，其他品种不超标，As和Pb均超标，晚稻除鄂晚17、中9优228、宜优207的Cd不超标外，其他均超标[6-7]。

表1　不同水稻品种在不同背景土壤中稻米重金属吸收量比较

2.2稻草重金属吸收量差异

2.2.1早稻。不同早稻品种稻草在背景1土壤中对Cd、As、Pb吸收量最多的均为两优76，最少的分别为两优287、金优402、金优402；在背景2土壤中对Cd、As、Pb吸收量最多的分别为中九优547、两优76、两优76，最少的均为金优402。背景1土壤同一早稻品种稻草对Cd和Pb吸收量小于背景2土壤，对As的吸收量除了两优76背景1土壤小于背景2土壤，其他品种均为背景1土壤大于背景2土壤。

2.2.2中稻。不同中稻品种稻草在背景1土壤中对Cd、As、Pb吸收量最多的分别为丰两优香1号、丰两优4号、丰两优香1号，最少的分别为珞优8号、深两优5814、广两优香66；在背景2土壤中对Cd、As、Pb吸收量最多的分别为丰两优4号、新两优223、丰两优4号，最少的均为珞优8号。同一中稻品种对Cd吸收量背景1土壤大于背景2土壤，对As的吸收量除了深两优5814背景1土壤小于背景2土壤外，其他品种均为背景1土壤大于背景2土壤，对Pb吸收量除了珞优8号背景1大于背景2土壤外，其他品种背景1土壤小于背景2土壤。

2.2.3晚稻。不同晚稻品种稻草在背景1土壤中对Cd、As、Pb吸收量最多的均为金优207，最少的分别为中9优228、鄂晚17、中9优228；在背景2土壤中对Cd、As、Pb吸收量最多的分别为中鄂晚17、宜优207、宜优207，最少的分别为中9优228、鄂晚17、中9优228。背景1土壤中同一晚稻品种稻草对Cd、As、Pb吸收量大于背景2土壤。

表2　不同水稻品种在不同土壤中稻草重金属吸收量比较

2.3重金属在稻米和稻草中分配差异Cd、As、Pb在稻米和稻草的分配中，除了中稻广两优15和丰两优香1号稻米对Pb的吸收量大于稻草、晚稻金优207和黄华占稻米对Cd的吸收量大于稻草外，早中晚其他品种稻草对Cd、As、Pb的吸收量均大于稻米。其中，早稻两优287对Pb、中9优547对Cd和As稻米吸收少、稻草吸收多；中稻杨两优6号对As、新两优223对Cd、As和Pb、丰两优4号对As和Pb稻米吸收少、稻草吸收多；晚稻宜优207对As稻米吸收少、稻草吸收多。

3结论与建议

3.1在同一土壤背景筛选应用稻米低积累重金属品种与许多研究结果[8-9]一致，不同水稻品种在同一土壤背景中重金属吸收量差异大。同一品种在不同土壤背景中重金属吸收规律不完全一致，即1个品种稻米在背景1土壤中重金属吸收量最少，但在背景2土壤中重金属吸量不一定最少。该试验在背景1土壤中早稻选用两优287和金优402，中稻选用珞优8号和深两优5814，晚稻选用鄂晚17和黄华占；在背景2土壤中早稻选用两优287、金优402和中9优547，中稻选用广两优香66、广两优15和珞优8号，晚稻选用中九优228和鄂晚17。

3.2针对当地稻米超标重金属元素选择应用相应低积累水稻品种土壤污染更多是多元素复合污染，且重金属元素间存在相互作用[10]，同一品种在同一背景土壤中对不同重金属元素的吸收量有差异，且有的不超标，有的超标。如早稻稻米在背景1土壤中对Cd和Pb吸收量最少的是两优287，而对As吸收量最少的是金优402，两优287对Cd不超标，而对As和Pb超标。同一品种在不同背景土壤中对不同重金属元素的吸收量也有差异。Cd除早稻稻米背景1土壤小于背景2土壤外，中晚稻均是背景1土壤大于背景2土壤，As和Pb除少量品种稻米背景1土壤小于背景2土壤外，其他均是背景1土壤大于背景2土壤，这与在一定范围内水稻籽实中重金属的含量与土壤重金属含量呈正相关[11]的研究结论基本相符。另外，由于影响重金属吸收的因素很多[12-14]，土壤中重金属是否超标与稻米中重金属是否超标不呈正相关。背景1土壤比背景2土壤重金属超标严重，而有的品种在背景1土壤中不超标，但在背景2土壤中超标。

3.3筛选应用重金属稻米低积累、稻草高富集水稻品种水稻不同器官对重金属元素的吸收蓄积能力存在很大差异[15-16]。该试验中除少数品种稻草对个别重金属元素的吸收量小于稻米外，其他均是稻草大于稻米。选择稻米重金属低积累(不超标)稻草重金属相对高富集的品种推广应用，注意稻草不得还田，这是既不影响正常生产，又能修复土壤的理想选择。该试验中早稻中9优547对Cd、中稻新两优223对Cd、晚稻宜优207对As稻米吸收少,并且不超标，而稻草吸收多,建议这3个品种在土壤取样区域推广应用。

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Screening of Rice Varieties in Heavy Metal Contaminated Soil

SHEN Qi-wen1, GAN Xiao-ze2, FAN Dan2et al

(1.Xianning Academy of Agricultural Sciences, Xianning, Hubei 437100; 2.Hubei Province Agricultural Ecological Environmental Protection Station, Wuhan, Hubei 430070)

Abstract[Objective] The aim was to screen out rice variety with millet low accumulation and straw high enrichment of heavy metals, and applicated in production. [Method] Selecting 18 main rice cultivars including early rice, middle rice and late rice, variety comparative tests were conducted under two backgrounds of heavy metal contaminated soil, through sampling and detecting As, Cd, Pb content in millet and rice straw, the difference and allocation of heavy metal absorption of different varieties millet and straw were analyzed. [Result] Different rice varieties had significant difference in heavy metal absorption under same soil; the absorption law of the same rice variety was not completely consistent; under the same background, the same rice variety also had differences in various heavy metals adsorption; heavy metals adsorption quantity of rice straw were greater than that of millet, except for a few varieties of rice straw and individual heavy metals. [Conclusion] Early rice Zhongjiuyou 547, middle-season rice Xinliangyou 223 and late rice Yiyou 207 can be applicated in soil sampling area.

Key wordsRice varieties; Heavy metals; Screening

基金项目湖北省农业生态环境保护站资助项目(HBTY-ZC-2015-003)。

作者简介沈其文(1968- )，男，湖北咸宁人，正高级农艺师，从事作物栽培和农业生态环保工作。

收稿日期2016-03-15

中图分类号S 511

文献标识码A

文章编号0517-6611(2016)12-059-03