基于镉元素的重金属低积累水稻品种筛选_吴支行.pdf

安徽农学通报2023年02期粮食 油料 经作基于镉元素的重金属低积累水稻品种筛选吴支行1夏敏2*叶寅2杨欣2袁自然2（1芜湖市农业技术中心，安徽芜湖 241000；2安徽省农业科学院土壤肥料研究所，安徽合肥 230031）摘要为筛选适合镉污染耕地种植的镉低积累水稻品种，促进水稻绿色生产，以芜湖市种植较为普遍的13个水稻品种作为试验对象，进行田间小区试验，测定其在芜湖市某试验点的农艺性状和糙米镉含量。试验结果表明，武运粳31号表现出的农艺性状较为优异，徽两优114号和亚两优丝苗表现出的镉低积累特征较为优异。因此，对于镉低积累水稻品种的推广应用应综合考虑区域土壤实际镉浓度和经济效益选择合适的水稻品种。关键词镉低积累；水稻；品种筛选；糙米镉含量；农艺性状中图分类号X173；S511文献标识码A文章编号1007-7731（2023）02-0039-04Screening of Rice Varieties with Low Accumulation of Heavy Metals Based onCadmium ElementWU Zhihang1XIA Min2*YE Yin2YANG Xin2YUAN Ziran2（1Wuhu Agricultural Technology Center,Wuhu Anhui 241000;2Soil Fertilizer Research Institute,Anhui Academy of Agricultural Sciences,Hefei Anhui 230031）AbstractIn order to screen low-cadmium-accumulating rice varieties suitable for planting,13 rice varietiescommonly planted in Wuhu city were used as experimental objects,and a field plot experiment was carried out.Andtheir agronomic traits and cadmium content in brown rice were determined at the experimental sites.The test resultsshowed that Wuyunjing 31 showed better agronomic status,and Huiliangyou 114 and Yaliangyou silk seedlingsshowed better characteristics of low cadmium accumulation.Therefore,the promotion and application in the wholeregion should comprehensively consider the actual cadmium concentration in the soil and the economic effect to selectsuitable rice varieties.Keywordslow cadmium accumulation;rice;selection of varieties;cadmium content in polished rice;agronomic traits根据调查，我国受重金属污染耕地面积约有2 000万hm2，其中镉是无机污染物中超标量最多的重金属污染物之一，占无机污染物超标量的7%1。与其他重金属相比，镉具有分解周期长、移动性大、毒性高、降解难、易被作物吸收等特点2。目前农产品镉超标是我国农业土壤镉超标问题的主要体现，这些镉超标的农产品一旦流入市场，进入人体，经体内分布代谢转化，会造成人体多器官损伤3-4。因此，耕地土壤镉污染的控制至关重要。水稻作为我国主要的粮食作物之一，种植面积较大5。在水稻主产区，重金属污染问题突出且复杂，稻米中重金属含量与土壤中重金属含量并不存在完全对应关系，单纯降低土壤重金属含量并不能保证稻米能够安全食用6。水稻对重金属的吸收累积能力受其基因型影响,不同品种水稻对重金属的吸收累计能力不同7。根据这一特性，近年来全国各地针对低积累镉水稻品种的筛选已展开了较多研究5，8。如李虎等9以 114 份水稻低镉品种育种材料为试验对象，在广西地区通过大田和盆栽试作者简介吴支行（1977），男，安徽芜湖人，高级农艺师，从事农业环保和农技推广工作。*通信作者收稿日期2022-04-13-39DOI:10.16377/ki.issn1007-7731.2023.02.030安徽农学通报2023年02期粮食 油料 经作验，最终筛选得到综合性状优良的材料“桂育12”。黄其颖等10比较分析了浙江省大范围种植的5种水稻品种，最终筛选出了甬优1540和浙两优274两个具有镉低累积特征且适合浙江省生产的水稻品种。芜湖市作为安徽省矿产加工企业聚集地之一，由于早期矿物开采监管力度不足，大量的镉元素通过不同途径进入土壤，长期积累造成了部分土壤镉污染。因此，笔者选择在芜湖市受镉污染较为严重的试验基地进行试验，以期筛选出适合镉污染耕地推广种植的镉低积累水稻品种，为镉污染稻田土壤的安全利用提供参考。1材料与方法1.1供试材料选择芜湖市某县受污染较为严重的稻田作为试验基地。供试样本为芜湖市内常见的13个市售水稻品种，分别是常农粳12号、弋粳20号、弋粳10号、弋粳68号、武育粳35号、弋粳149号、武运粳31号、南粳3908号、皖粳117号、徽两优114号、晶两优华占、亚两优丝苗、Y两优143号（如表1所示）。表1水稻品种筛选试验种植品种编号12345678910111213品种常农粳12号弋粳20号弋粳10号弋粳68号武育粳35号弋粳149号武运粳31号南粳3908号皖粳117号徽两优114号晶两优华占亚两优丝苗Y两优143号品种类型粳型常规水稻常规晚粳水稻常规晚粳水稻常规皖粳水稻早熟晚粳稻常规皖粳水稻早熟晚粳稻早熟晚粳稻皖粳常规水稻籼型两系杂交水稻籼型两系杂交水稻籼型两系杂交水稻籼型两系杂交水稻1.2试验处理以水稻品种为处理设置小区试验，共选择13个水稻品种，小区面积设置为12.0 m2（2 m6 m）。每个品种均种植3个小区，共39个小区，随机区组排列。水稻种植规格为行距30 cm、窝距20 cm，每小区20行、每行10窝11。肥料施用量按当地推荐用量进行，氮肥、磷肥和钾肥用量分别为 150、75、100 kg/hm2，其中基肥为20%氮肥、100%磷肥和100%钾肥，追肥为20%氮肥，肥料种类为尿素、过磷酸钙和硫酸钾。各试验小区，除试验因子水稻品种外，其他田间管理方法保持一致。1.3项目测定与方法1.3.1水稻基础数据。在水稻成熟期按处理采样，采用五点采样法采集相同处理小区样品并混合。具体操作方式如下：在水稻成熟时期，每个处理小区随机采取4整株水稻，按处理组成混合样，将水稻根系粘附土壤用自来水洗脱，再用去离子水将稻株洗净，自然晾干后放入105 烘箱，杀青30 min，然后调节烘箱温度至70，将水稻烘干至重量保持恒定。水稻采用人工脱粒方式脱粒，在稻米脱壳前后分别测定其糙米率、精米率、千粒重、垩白粒率和长宽比5种指标，以此来判断各个品种水稻农艺性状表现情况。1.3.2水稻样品镉含量测定。水稻籽粒中镉的含量参考GB/T5009.2682016食品中镉的测定方法，采用电感耦合等离子质谱法测定，检出限为0.002 mg/kg。同时为了考察试验中所涉及的水稻品种是否具有镉低累积特征，对土壤镉含量背景值进行测定。1.4统计分析采用 Excel 2016 进行数据整理，利用 Origin2018进行统计分析。2结果与分析2.1试验地土壤根据我国GB156182018 土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）的划分，试验区土壤重金属含量执行污染风险筛选值，经过测试分析，试验区土壤镉含量为0.46 mg/kg，表明该试验区域土壤属于安全利用类土壤。2.2水稻农艺性状如表2所示，糙米率最高的品种是武运粳31号（79.89%），其次是弋粳10号（77.75%）；精米率最高-40的品种为武运粳31号（26.53%），其次是弋粳20号（23.92%）；千 粒 重 最 高 的 品 种 是 武 运 粳 31 号（26.054 2 g），其次是皖粳117号（24.730 1 g）；垩白粒率最低的是 Y 两优 143 号（8%），其次是徽两优114号和晶两优华占（9%），武运粳31号的垩白粒率处于13个品种中的中等水平（20%）。从以上结果可以看出，在该区常种植的水稻品种中，粳稻品种表现出的农艺性状要优于籼稻品种。其中，武运粳31号表现出的农艺性状较为优异。表2水稻基础数据结果品种常农粳12号弋粳20号弋粳10号弋粳68号武育粳35号弋粳149号武运粳31号南粳3 908号皖粳117号徽两优114号晶两优华占亚两优丝苗Y两优143号糙米率/%77.2074.9977.7577.6174.9275.7979.8972.0575.2365.2160.6265.9664.66精米率/%17.7823.9218.8020.6117.5922.1126.5321.4414.648.2414.567.9111.20千粒重/g20.801 324.398 424.332 822.501 122.856 822.868 126.056 222.345 824.730 123.483 220.437 124.350 624.095 4垩白粒率/%30212225281120151999108长宽比2.042.091.941.801.781.871.721.862.273.153.273.393.262.3糙米镉含量由表3可以看出，不同水稻品种对镉的吸收积累能力存在一定差异，糙米中镉含量分布范围为0.2150.484 mg/kg。如图1所示，糙米镉含量分布范围在0.20.3 mg/kg的有南粳3908号、徽两优114号、亚两优丝苗和Y两优143号；分布范围在0.30.4 mg/kg之间的有常农粳12号、弋粳20号、弋粳68号、武育粳35号、弋粳149号、武运粳31号和晶两优华占；含量0.4 mg/kg的有弋粳10号和皖粳117号2个品种。镉含量最低的品种为徽两优114号，3次重复试验的结果中最低值为0.132 mg/kg，在镉限值以下；其次是亚两优丝苗，3次试验镉含量平均值为0.263 mg/kg，3次重复中的2次镉含量都在限值以下。徽两优114号和亚两优丝苗均是籼型两系杂交水稻品种。因此，研究结果表明在该区籼型水稻表现出的镉低积累效应要优于粳型稻。表3糙米镉含量情况单位：mg/kg品种常农粳12号弋粳20号弋粳10号弋粳68号武育粳35号弋粳149号武运粳31号南粳3908号皖粳117号徽两优114号晶两优华占亚两优丝苗Y两优143号土壤背景值镉含量重复10.3440.3690.5590.4210.4170.3980.4030.2870.3940.3030.3220.4790.3350.460重复20.3290.3890.5470.3590.3650.3910.2730.2400.3770.2090.2540.1590.331重复30.3780.2720.3470.4040.2730.2480.370.3260.4410.1320.4430.1510.142均值0.3500.3430.4840.3950.3520.3460.3490.2840.4040.2150.3400.2630.2690.3500.3430.4840.3950.3520.3460.3490.2840.4040.2150.3400.2630.269常农粳12号弋粳20号弋粳10号弋粳68号武育粳35号弋粳149号武运粳31号南粳3908号皖粳117号徽两优114号晶两优华占亚两优丝