淺析降低糙米鎘含量中綜合降鎘技術(shù)的作用論文

1、淺析降低糙米鎘含量中綜合降鎘技術(shù)的作用論文淺析降低糙米鎘含量中綜合降鎘技術(shù)的作用論文鎘(Cadmium, Cd)是自然界一種很稀少且分布較分散的元素，它 在隕石和地殼中的平均含量分別為2. 4mg/kg和0. 2mg/kg,也是一種 主要的有害重金屬，土壤和水體中都含有微量鎘1.鎘在環(huán)境中活 性較強(qiáng)，不易降解，易發(fā)生生物累積，且在植物體內(nèi)具有隱蔽性。 水稻(OryzasativaL)是一種鎘積累能力較強(qiáng)的農(nóng)作物2,所以鎘 可通過水稻進(jìn)入食物鏈，威脅消費(fèi)者健康。近年來，由于工業(yè)“三 廢”排放，城市生活污水和垃圾以及農(nóng)藥、化肥的不合理使用，稻 田土壤的重金屬鎘含量H益增加。據(jù)報(bào)道3,2010年，我

2、國受鎘、 鉛、碑等重金屬污染的土地面積己近2000萬hm2,約占耕地總面積 的五分之一。2012年，王靜等4報(bào)道，全國鎘嚴(yán)重污染土地已超1.33萬hm2.在鎘污染農(nóng)田中有5%10%的而積嚴(yán)重減產(chǎn)，并且所 產(chǎn)各類糧食均不宜食用5-6,這嚴(yán)重影響到我國的稻米數(shù)量和質(zhì)量 安全。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB2762-2012食品中污染物限量規(guī)定，稻 米中鎘含量不得超過0. 2mg/kg,但據(jù)調(diào)查，稻米鎘超標(biāo)現(xiàn)象在我國 各地均有發(fā)生，尤其是在湖南、廣東、廣西、福建、浙江等省份， 超標(biāo)率約在5%15%2.因此，如何控制水稻鎘污染并實(shí)現(xiàn)其安全生 產(chǎn)已經(jīng)成為一個(gè)非常重要的課題。目前，國內(nèi)外應(yīng)對(duì)稻米鎘污染的方法有很多，有以

3、客土和淋洗等 方法為主的物理措施，有以往土壤中施加改良劑為主的化學(xué)措施， 也有以分子育種和生物修復(fù)為主的生物措施，以及以改善栽培方式 為主的農(nóng)業(yè)措施和生態(tài)措施。從控制的程序來分大致可歸為三類： 第一是從源頭修復(fù)治理被鎘污染的土壤；第二是從水稻品種入手， 篩選鎘低積累型的水稻品種；第三是通過加工技術(shù)降低稻米及其產(chǎn) 品的鎘含量。本課題組自2010年起，先后開展了低鎘型水稻品種的篩選、水 分管理的優(yōu)化、生石灰的施用等技術(shù)措施對(duì)水稻吸收與累積鎘影響 的研究，發(fā)現(xiàn)這些技術(shù)措施能降低鎘在水稻植株體內(nèi)的富集與籽粒 中的積累，并綜合提出了以VIP為核心的綜合降鎘技術(shù)體系（V, Variety, 選用低鎘型水稻

4、品種；I, Irrigation,優(yōu)化水分管理；P, 土壤 pH,施用石灰以提高土壤pH）。于2013年通過了湖南省科技廳組織 的成果鑒定（湘科成登字第：943Y2013055號(hào)）。為了研究VIP技 術(shù)在不同條件下的適應(yīng)性，筆者在湖南省內(nèi)多個(gè)鎘污染區(qū)進(jìn)行了小 區(qū)聯(lián)合試驗(yàn)研究。1材料與方法1. 1試驗(yàn)材料湘晚釉12號(hào)：系湖南省水稻研究所選育的1個(gè)中熟偏早晚釉優(yōu) 質(zhì)新品種。該品種具有米質(zhì)優(yōu)、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，抗逆性好，適應(yīng)性廣等 優(yōu)點(diǎn)。2001年通過湖南省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定，2003年通過 國家農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定7.1.2試驗(yàn)地及土壤情況試驗(yàn)地的成土母質(zhì)及土壤背景全鎘含量見表1.1.3試驗(yàn)處理

5、試驗(yàn)處理及主要內(nèi)容見表2.1. 4試驗(yàn)設(shè)計(jì)隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，小區(qū)面積為30m2. 6月中下旬播 種，采用常規(guī)水育秧，秧齡2530d,移栽秧齡5.56.5葉期，移栽 規(guī)格20cmX20cm,壯苗帶泥栽植；采用人工除草，不使用化學(xué)除草 劑；小區(qū)間留走道和灌排水溝，小區(qū)間作境，分小區(qū)單排單灌；按 當(dāng)?shù)夭∠x害情報(bào)進(jìn)行防治，用足水量，不打高濃度藥劑，比常規(guī)大 田管理要多打幾次藥；施肥量及其他栽培管理技術(shù)措施參考當(dāng)?shù)貥?biāo) 準(zhǔn)1.5VIP技術(shù)的操作規(guī)程（1）石灰的施用：分菓末期每667m2施用生石灰60kg,拌泥土 60kg施用（施用石灰時(shí)遮住對(duì)照區(qū)）。（2）水分管理：長(zhǎng)期保持田間有淺水層，不曬田，

6、直至收割前 7d左右，自然落干。（3）生物菌肥的施用：每667m2施用75血生物菌肥，于移栽前 作基肥施用。（4）硒肥的施用：在始穗期和籽粒灌漿初期進(jìn)行2次葉而噴施 富硒營(yíng)養(yǎng)調(diào)理液，每次每667m2用量為5g,對(duì)水30kg,選擇晴天下午 進(jìn)行細(xì)噴霧。1.6觀察記載項(xiàng)目土壤取樣移栽前在每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的試驗(yàn)田內(nèi)隨機(jī)取3個(gè)樣品。成熟期植株取樣每小區(qū)取5叢，齊泥割取，寫好標(biāo)簽，每 個(gè)樣品單獨(dú)裝袋。1. 6. 3稻株樣品處理及鎘含量測(cè)定取樣后，分成稻草和實(shí)粒兩部 分，用105C殺青30min, 75C條件下用烘箱烘干后再用粉碎機(jī)粉碎。 鎘含量的測(cè)定利用原子吸收分光光度計(jì)，根據(jù)GB/T5009. 15-200

7、3的 測(cè)定方法測(cè)定水稻糙米中鎘的含量。1.7數(shù)據(jù)處理采用Excel2003和SAS9. 0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。多重比 較采用LSD法。2試驗(yàn)結(jié)果與分析2.1各因素對(duì)米鎘含量的影響從表3可見，3種成土母質(zhì)之間、3種污染程度之間、6種處理 之間以及成土母質(zhì)和污染程度組合之間均存在極顯著差異，而其他 組合效應(yīng)之間無顯著性差異。2. 2不同控制技術(shù)對(duì)降低稻米鎘含量的影響從表4可見，T1處理糙米中鎘含量最高，為0. 22mg/kg. T5和T6 的處理效果較好，糙米中鎘含量最低，均為0. 15mg/kg,比對(duì)照降低 了 32%. T2、T3和T4處理相比對(duì)照降低幅度依次為9%、23%和14%.其中

8、，T3、T5、T6與T1處理差異顯著，T5、T6處理與Tl、T2、T4 處理差異顯著，說明5種控制技術(shù)都有降低稻米中鎘含量的作用， 其中以T5和T6處理效果較好。2. 3不同試驗(yàn)點(diǎn)稻米鎘含量差異比較從表5可見，試驗(yàn)點(diǎn)HN5的糙米中鎘含量最高，達(dá)0. 41mg/kg, 除XT8和XY11試驗(yàn)點(diǎn)外，與其他地點(diǎn)均存在顯著性差異；試驗(yàn)點(diǎn) XT7的糙米中鎘含量最低，為0. 09mg/kg,與部分試驗(yàn)點(diǎn)之間存在顯 著差異。說明在不使用任何控制技術(shù)情況下，稻米吸收鎘含量在地 點(diǎn)間有很大差異，即跟試驗(yàn)點(diǎn)的成土母質(zhì)和土壤污染程度有關(guān)。從 總體上來看，4個(gè)地區(qū)都以土壤中度污染條件下糙米鎘含量最高， 長(zhǎng)沙和衡南兩地

9、以土壤重度污染條件下糙米鎘含量最低，湘潭和湘 陰則以土壤輕度污染條件下糙米鎘含量最低。2. 4不同試驗(yàn)點(diǎn)各控制技術(shù)對(duì)降低稻米鎘含量的比較效應(yīng)從表6可見，長(zhǎng)沙3和T3組合對(duì)降低糙米中鎘含量效果最明顯, 僅為0. 08mg/kg,而衡南5和T1組合的處理效果最差，糙米中鎘含 量高達(dá)0. 41mg/kg,兩者相差0. 33mg/kg.說明所有組合中以VIP控制 技術(shù)在成土母質(zhì)為板頁巖的高度污染土壤條件下處理效果最好，而 對(duì)照在成土母質(zhì)為第四紀(jì)的中度污染條件下效果最差，其他組合介 于兩者之間。2. 5相同試驗(yàn)點(diǎn)不同控制技術(shù)處理對(duì)降低稻米鎘含量的影響由表6可以看出，不同控制技術(shù)在相同試驗(yàn)點(diǎn)對(duì)降低稻米中鎘

10、含 量具有差異性。在長(zhǎng)沙縣成土母質(zhì)為板頁巖條件下，無論土壤背景 全鎘含量的高低，各處理相對(duì)于對(duì)照均沒有顯著性差異，說明各控 制技術(shù)在成土母質(zhì)為板頁巖的地區(qū)使用效果并不明顯。但各試驗(yàn)點(diǎn) 糙米中鎘含量大都低于0. 2mg/kg,說明長(zhǎng)沙縣3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的稻米鎘 污染程度并不嚴(yán)重。衡南縣成土母質(zhì)為第四紀(jì)紅壤，在土壤輕度污染條件下，各種控 制技術(shù)相對(duì)于對(duì)照雖有降低稻米中鎘含量的效果，但差異均不顯著; 在中度污染條件下，各處理具有降低稻米鎘含量的趨勢(shì)，但只有T5、 T6處理與對(duì)照差異顯著；在重度污染條件下，除T2處理外，其他 處理的鎘含量均低于T1處理，但與T1處理無顯著性差異，說明各 種控制技術(shù)在輕度和重

11、度污染的土壤條件下、成土母質(zhì)為第四紀(jì)紅 壤地區(qū)的處理效果不明顯，且生物菌肥Bi的施用反而可能增加稻米 中的鎘含量。湘潭縣成土母質(zhì)為紫色砂，在土壤輕度和重度污染條件下，各種 控制技術(shù)處理后反而有增加糙米中鎘含量的趨勢(shì)，但差異都不顯著, 說明此技術(shù)不適用于這2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)；而在中度污染條件下，5種處 理相對(duì)于對(duì)照都降低了糙米中鎘含量，且除T2處理外，均有顯著性 差異，其中以T5處理效果最好。在湘陰縣成土母質(zhì)為沖積土，土壤輕度和重度污染條件下，各處 理與T1處理均無顯著差異，雖然有降低糙米鎘含量的趨勢(shì)，但VIP 等控制技術(shù)的使用效果并不明顯；在中度污染條件下，各處理鎘含 量都低于對(duì)照，且T5、T6處理與

12、T1處理差異顯著，其中以T5處理 效果最佳。2. 6相同控制技術(shù)在不同污染程度條件下對(duì)降低稻米鎘含量的影 響由表7可以看出，各處理在不同污染程度的土壤中進(jìn)行，糙米中 積累的鎘含量也具有差異。各處理在土壤中度污染條件下都表現(xiàn)為 糙米鎘含量最高，在土壤輕度污染條件下都表現(xiàn)為糙米鎘含量最低, 在重度污染條件下位于兩者之間?？傮w上，各控制技術(shù)相對(duì)對(duì)照均 在一定程度降低了糙米鎘含量。在輕度污染的土壤條件下，以VIP 為主的控制技術(shù)雖降低了糙米鎘濃度，但相互之間的作用效果基本 無差異；在中度和重度污染的土壤條件下，以T5和T6處理的作用 效果較好。2. 7相同控制技術(shù)處理在不同成土母質(zhì)條件下對(duì)降低稻米鎘含

13、量 的影響表8表明，相同的處理?xiàng)l件下，成土母質(zhì)不同，降低糙米中鎘濃 度的作用效果也不同。T1和T5處理?xiàng)l件下，以在板頁巖和紫色砂 進(jìn)行的作用效果最好，沖積土次之，第四紀(jì)紅壤效果最差；T2處理 條件下，作用效果從高至低依次為板頁巖、紫色砂、沖積土、第四 紀(jì)紅壤；T3處理?xiàng)l件下，作用效果從高至低依次為板頁巖、紫色砂、 沖積土、第四紀(jì)紅壤；T4處理?xiàng)l件下，作用效果從高至低依次為板 頁巖、沖積土、紫色砂、第四紀(jì)紅壤；T6處理?xiàng)l件下，作用效果從 高至低依次為板頁巖、紫色砂、第四紀(jì)紅壤、沖積土。綜上可知，相同處理不同成土母質(zhì)條件下，糙米中鎘濃度存在很 大差異，各處理均以在板頁巖為成土母質(zhì)的作用效果最好，以

14、第四 紀(jì)紅壤為成土母質(zhì)的作用效果最差。土壤的成土母質(zhì)跟VIP等控制 技術(shù)作用效果密切相關(guān)，如往不同成土母質(zhì)的土壤中施加石灰，作 用效果不同，其作用機(jī)理有待進(jìn)一步探討。3小結(jié)與討論本試驗(yàn)結(jié)果表明，5種控制技術(shù)都有降低稻米中鎘含量的作用， 其中，生物菌肥Bi的處理與對(duì)照無明顯差異，“VIP+Se”或 “VIP+Se+Bi”處理效果最好，這兩種技術(shù)的優(yōu)劣有待進(jìn)一步討論。在不使用任何控制措施情況下，稻米吸收鎘多少在不同地點(diǎn)間有 很大差異，即跟試驗(yàn)點(diǎn)的成土母質(zhì)和土壤背景全鎘含量有關(guān)。根據(jù) 各地點(diǎn)的糙米鎘積累情況，可為低鎘水稻生產(chǎn)地點(diǎn)的選擇提供依據(jù)。 但這種作用仍需從機(jī)理上進(jìn)一步證實(shí)。不同試驗(yàn)點(diǎn)與各控制技

15、術(shù)組合對(duì)降低稻米鎘含量的比較效應(yīng)表明, 以VIP控制技術(shù)在成土母質(zhì)為板頁巖的高污染土壤條件下組合處理 效果最好，而對(duì)照處理在成土母質(zhì)為第四紀(jì)的中度污染土壤條件下 處理效果最差，其他各組合介于兩者之間。相同試驗(yàn)點(diǎn)不同控制技術(shù)處理對(duì)降低稻米鎘含量的影響不同。在 長(zhǎng)沙縣3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的稻米鎘污染不是十分嚴(yán)重，大都低于0.2mg/kg, 但各種控制技術(shù)的使用效果不明顯；在衡南、湘潭和湘陰土壤為輕 度和重度污染條件下，各種控制技術(shù)雖有降低糙米中鎘含量的趨勢(shì), 但差異都不明顯，故不適用于這些試驗(yàn)點(diǎn)；在衡南中度污染條件下, “VIP+Se”和“VIP+Se+Bi”技術(shù)的處理效果為好，且單獨(dú)施用生物 菌肥Bi反而

16、有增加糙米中鎘含量的作用；在湘陰土壤中度污染條件 下，“VIP+Se”和“VIP+Se+Bi”技術(shù)與對(duì)照相比有顯著差異，但以 “VIP+Se”技術(shù)的效果最佳。綜合可知，“VIP+Se”技術(shù)對(duì)降低糙 米鎘含量的作用較為明顯，但這也得視不同成土母質(zhì)和土壤污染程 度而定?！癡IP+n”模式的處理效果有待進(jìn)一步研究，生物菌肥Bi 的作用也有待進(jìn)一步證實(shí)。各控制技術(shù)在不同污染程度的土壤中進(jìn)行，糙米中積累的鎘含量 也不同。各處理在土壤中度污染條件下都表現(xiàn)為糙米鎘含量最高， 在土壤輕度污染條件下都表現(xiàn)為糙米鎘含量最低，在重度污染條件 下位于兩者之間。土壤鎘污染程度如何影響VIP等控制技術(shù)的發(fā)揮 仍需探討。相同處理不同成土母質(zhì)條件下，糙米中鎘含量存在很大差異，其 中各處理均以板頁巖為成土母質(zhì)的作用效果最好，大都以第四紀(jì)紅 壤為成土母質(zhì)的作用效果最差。成土母質(zhì)如何影響VIP等控制技術(shù) 的作用有待進(jìn)一步討論。參考文獻(xiàn)1 劉國勝，何長(zhǎng)順，樊睿，等。土壤鎘污染調(diào)查研究J.四川 環(huán)境,2004, 23 (5) : 8-10, 13.2 魏益民，魏帥，郭波莉，等。含鎘稻米的分布及治理技術(shù)概 述刀食品科學(xué)技術(shù)學(xué)報(bào),2013,31 (2) : 1-6.3 李雪林，張曉燕。中國1/5耕地受重金屬污染