不同水分管理措施配施生石灰对大米硒及其他金属元素积累的影响.pdf

2023，45（4）DOI：10.13836/j.jjau.2023075Acta Agriculturae Universitatis Jiangxiensishttp:/江西农业大学学报 不同水分管理措施配施生石灰对大米硒及其他金属元素积累的影响昌晓宇1，涂田华1，卢坚雯2，张标金1*（1.江西省农业科学院 农产品质量安全与标准研究所，江西 南昌 330200；2.宜春市农业农村局 农产品质量安全检验检测中心，江西 宜春 336000）摘要：【目的】硒、铜、锌等微量元素通过酶参与人体内多种反应，是机体保持健康不可或缺的重要元素，而重金属元素（Cd、Pb、Hg、As）通过食物链作用于人体，是危害人体的有毒物质。大米作为国民主粮是人体摄入这些元素的重要渠道。本试验探究不同农艺措施与石灰改良剂对水稻籽粒中重金属积累及微量元素含量变化影响。【方法】选用莲红香占为对象，使用不同浓度（10，20，30，40 g/桶）的石灰及不同的水分管理措施（淹水、湿润、间歇灌溉）的盆栽试验，研究对大米中微量元素（Se、Mn、Fe、Zn、Cu）及重金属元素（Cd、Pb、Hg、As）变化影响。【结果】湿润灌溉模式可显著提高大米中总硒含量，当湿润灌溉且石灰添加量为10 g/桶与30 g/桶时，大米中的总硒含量显著增加。采用双因素方差分析结果显示，灌溉方式与生石灰用量二因素单独及交互皆对大米总硒含量影响极显著。在间歇灌溉模式下，添加不同含量的石灰对稻谷籽粒中Zn含量增加影响效果显著。生石灰用量因素对大米中Zn含量影响效果极显著，灌溉方式与生石灰用量交互对Zn含量影响效果极显著。湿润灌溉时添加石灰可显著降低稻谷中Cd浓度，灌溉方式与生石灰用量交互对Cd含量影响效果极显著。淹水灌溉模式下添加20 g/桶至40 g/桶石灰，对籽粒中Pb含量降低影响效果显著。【结论】在水稻种植过程中采用正确水分管理措施配合适宜浓度石灰改良剂促进水稻微量元素Se与Zn富集及减少重金属元素Cd与Pb对水稻的危害具有重要作用。关键词：大米；水分管理；生石灰；硒；有效硒；金属元素中图分类号：S511 文献标志码：A 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：文章编号：1000-2286（2023）04-0806-13Effects of Different Water Management Measures Combined with Lime on the Accumulation of Selenium and Other Metal Elements in RiceCHANG Xiaoyu1，TU Tianhua1，LU Jianwen2，ZHANG Biaojin1*（1.Institute of Quality safety and Standard of Agricultural Products，Jiangxi Academy of Agricultural Sciences，Nanchang 330200，China；2.Agricultural Product Quality and Safety Inspection and Testing Center，Yichun Agriculture and Rural Bureau，Yichun，Jiangxi 336000，China）收稿日期：20230329 修回日期：20230511基金项目：国家自然科学基金项目（32260067）和江西省重点研发计划项目（20202BBF62001）Project supported by the National Natural Science Foundation of China（32260067）and the Key R&D Project of Jiangxi Province（20202BBF62001）作者简介：昌晓宇，助理研究员，硕士，orcid.org/0009-0005-4322-608X，；*通信作者：张标金，副研究员，主要从事作物学研究，orcid.org/0009-0007-5160-6079，。昌晓宇，涂田华，卢坚雯，等.不同水分管理措施配施生石灰对大米硒及其他金属元素积累的影响 J.江西农业大学学报，2023，45（4）：806-818.CHANG X Y,TU T H,LU J W,et al.Effects of different water management measures combined with lime on the accumulation of selenium and other metal elements in riceJ.Acta agriculturae universitatis Jiangxiensis,2023,45(4):806-818.第 4 期昌晓宇等:不同水分管理措施配施生石灰对大米硒及其他金属元素积累的影响Abstract：Objective Trace elements such As selenium，copper and zinc participate in various reactions in human body through enzymes and they are essential elements for maintaining health，while heavy metals（Cd，Pb，Hg and As）act on human body through food chain and they are harmful to human body.Rice，as the staple food，is an important channel for human intake of these elements.The purpose of this study is to investigate the effects of different agronomic measures and amendments on the accumulation of heavy metals and the content of trace elements in rice.MethodIn this study，Lianhongxiangzhan was selected as the research object，and different concentrations of lime and different water management measures（flooding，wetting，intermittent irrigation）were used to study the effects of trace elements（Se，Mn，Fe，Zn，Cu）and heavy metals（Cd，Pb，Hg，As）on rice.Result The total selenium content in rice was significantly increased by wetting irrigation.The total selenium content in rice was significantly increased when the lime dosage was 10 g/barrel and 30 g/barrel under wet irrigation.The results of two-factor variance analysis showed that irrigation method and lime consumption had significant effects on the total selenium content of rice.Under intermittent irrigation，adding different contents of lime had significant effect on the increase of Zn content in rice grains.The influence of the amount of lime on the content of Zn in rice is extremely significant，and the interaction between irrigation mode and the amount of lime has an extremely significant effect on the content of Zn.The addition of lime in wet irrigation significantly reduced the concentration of Cd in rice，and the interaction between the irrigation method and the amount of lime has a extremely significant effect on the Cd content.The addition of 20 to 40 g/barrel lime under flooding irrigation had a significant effect on the reduction of Pb content in rice.Conclusion It is important to adopt proper water management measures in combination with suitable concentration of lime amendments to promote the enrichment of trace elements Se and Zn in rice and reduce the damage of heavy metals Cd and Pb to rice.Keywords：rice；water management；lime；selenium；effective selenium；metallic element【研究意义】水稻是我国居民第一主粮，也是我国第一大农作物，大米营养品质及产品安全性与国民密切相关。微量元素是维持机体正常运转的基本矿物质，在免疫功能、保护细胞免受损伤等方面发挥重要作用，在日常饮食中摄入适量微量元素有助于维持身体健康。重金属危害人体健康可导致多种疾病发生，在主粮中减少重金属摄入是保护机体的有效措施。通过适宜农艺措施富集大米中有益微量元素，使人体微量元素得到补充，或减少大米中重金属成分比例，对于保护国民健康具有重要作用。【前人研究进展】硒类型为无机硒（亚硒酸盐和硒酸盐）与有机硒（硒代半胱氨酸、硒代蛋氨酸、硒氰基乙酸钾等），无机硒生物毒性强，有机硒生物毒性较低1，食品中有机硒是评价安全性的重要指标，富硒大米中的硒为有机硒，富硒大米安全性可得到保证2。研究表明，土壤总硒含量是评价农作物对土壤中硒利用度的重要指标，然而中国大部分县市属于缺硒状态，导致土壤中农作物对有效硒吸收程度很低，硒不能有效在农作物中富集造成国民膳食硒含量不足3。江西天然富硒土壤资源非常丰富，全省已探明富硒土壤面积265 万hm2，为富硒水稻在江西培育与推广提供良好条件，但江西红壤pH 5.55.7在全国范围比较偏低，并且红壤中有效硒含量偏少，对于植物富集硒元素不利4。石灰作为一种土壤改良剂，广泛应用于南方酸性土壤，可以提高土壤pH，增加土壤颗粒表面负电荷，降低植物对阳性金属离子富集，施用改良剂对提升水稻营养品质，保障粮食安全具有重要作用5。并且，不同生长期水稻对水分要求不同，可采用不同的水分管理模式（例如干湿交替灌溉和土壤湿润灌溉）应用到水稻生产中，既提高水稻产量与水资源利用