不同富硒叶面肥对轻度镉污染稻田稻米降镉富硒效果的研究

贺前锋，易凤姣，李鹏祥，黄 放，王 帅，朱晓龙，刘代欢

（湖南永清环保研究院有限责任公司，湖南 长沙 410330）



不同富硒叶面肥对轻度镉污染稻田稻米降镉富硒效果的研究

贺前锋，易凤姣，李鹏祥，黄 放，王 帅，朱晓龙，刘代欢

（湖南永清环保研究院有限责任公司，湖南 长沙 410330）

摘 要：评价了6种富硒叶面肥对轻度镉污染稻田不同水稻品种稻米中镉和硒积累的调控效果。结果表明，喷施6种不同富硒叶面肥处理比清水对照处理水稻产量均有增加，增产0.5％～14.0％；其中，以山东出品的麦稻宝叶面肥的增产效果最好，平均可增产13.55％；喷施不同种类的富硒叶面肥对稻米有一定的降镉富硒作用，试验田稻米的镉含量降低25.75％～64.38％，以一种湖南出品的富硒叶面肥效果最佳；稻米的硒含量增加3.40～21.54倍，以一种上海出品的有机富硒肥和上述湖南出品的富硒叶面肥效果最佳。

关键词：富硒叶面肥；稻米；稻田；镉污染；产量；降镉富硒

水稻作为全球第二大主要粮食作物，在农业生产中占有重要地位。但随着我国工农业的快速发展，工业三废的排放以及化肥、农药等农用物资的广泛使用，导致重金属污染尤其是镉污染问题日益严重。近年来，我国“镉大米”问题日益凸现，对食品安全和人类健康构成严重威胁。因此，降低稻米重金属镉含量，对保障大米卫生安全，维护人们身体健康以及提高稻米商品竞争力等具有十分重要的现实意义。目前，针对农田水稻重金属镉污染的问题已有相关研究报道，专家们通过品种筛选、水分控制或土壤钝化剂的施用等手段有效地降低了稻米中的镉含量[1]。而叶面肥作为控制农作物重金属含量的一种新型手段，在农作物耐重金属胁迫方面发挥了重要作用。

硒（Se）是人体中一些抗氧化酶（谷胱甘肽过氧化物酶）和硒-P蛋白的组成部分，在体内起着平衡氧化还原氛围的作用，参与了清除活性氧自由基、保护生物膜、提高机体免疫力等生理活动；另有报道称，硒元素在提高人体免疫力以及预防癌症等方面也有重要作用[2]，故其被认为是人体必需的微量元素之一。

我国大部分地区的人群硒元素的平均摄入量低于40 μg/d，仅为最低标准（50 μg/d）的80％[3]。水稻是我国居民营养和能量的主要来源，主食富硒大米能有效补充人体所需的硒元素。在水稻生产过程中施用富硒叶面肥，一方面可增加稻米中硒含量，增强稻米的营养价值；另一方面可降低稻米中的重金属含量，尤其是镉的含量，保障稻米的安全性。因此，研究以6种富硒叶面肥为材料，于2014年在湖南省长沙市郊进行了叶面肥田间比较试验，以期筛选出水稻降镉富硒应用效果较好的叶面肥，为指导农户在镉污染土壤种植富硒水稻提供科学依据。

1　材料与方法

1.1供试材料

供试叶面肥有：有机富硒液体肥1（氨基酸≥100 g/L，微量元素≥20 g/L，有机硒合成剂≥6 g/L）、绿维康有机富硒肥（Cu+Fe+Mn+Zn+B≥100 g/L，有机硒≥60 g/L；）、有机富硒液体肥2（氨基酸100 g/L，微量元素≥20 g/L，有机硒母料≥60 g/L）、微分子硒肥、麦稻宝叶面肥（Cu+Fe+Mn+Zn≥10.0％，Se≥0.12％）、永清富硒叶面肥（大量元素≥300 g/L，微量元素≥50 g/L，硒含量≥0.2 g/L）。

供试水稻品种为丰源优299和湘晚籼13号。

1.2试验设计

试验在长沙市郊两块稻田中进行，共设7个处理（见表1），每个处理重复2次，各小区随机排列，小区面积25 m2，叶面肥严格按照说明书喷施。

表1　试验设计

1.3试验管理

2014年7月10日对试验田进行前处理，包括拖拉机耕耙地，人工耙平田面，分小区筑田埂、开好排水沟，并用塑料薄膜包裹田埂隔离防止串肥。2014年7月20日插秧，密度同当地常规种植密度。于水稻孕穗期（2014年9月2日和9月7日）连续喷施2次叶面肥。除叶面肥种类不同外，其余管理如施肥、除草、灌水和病虫害防治等均按常规管理要求进行。在水稻生育期做好田间观察记录，水稻成熟后收获籽粒，并计算产量。

1.4取样及分析方法

喷施叶面肥前采集农田土样，土壤样品采用垂直柱状法采集，每块试验田选取5个点采集耕作层表层土壤（0～20 cm），每个取样点取0.5 kg样品混匀装入样品袋中。经自然风干后分别过1 mm和0.15 mm尼龙筛，检测其pH值和有机质、土壤有效态、土壤全镉等含量。

收获后的水稻籽粒经去离子水反复冲洗干净，60℃烘干；去除杂质的稻谷，脱壳，得糙米；再把糙米用碾米机进行碾磨，碾出的米为精米；60℃烘干，粉碎，过80目筛，供镉、硒的分析测定。

土壤pH值（水土比2.5︰1）用pH计测定[4]。有机质含量采用水合热重铬酸钾氧化-比色法测定[5]。土壤样品用HNO3-HF-HClO4混合酸在聚四氟乙烯坩埚中消化，重金属有效态采用DTPA浸提；稻米样品用HNO3-HClO4混合酸在聚四氟乙烯坩埚中消化；用原子吸收分光光度计和原子荧光分光光度计检测。

土壤全镉、土壤有效态镉、稻米全镉和稻米Se分别参考GB/T 17141-1997、GB/T 23739-2009、GB/T 5009.13-2003和GB 5009.93-2010的方法测定。

1.5供试土壤的污染评价方法与标准

1.5.1单项污染指数法 单因子指数法是目前国内评价单项重金属污染普遍采用的方法，其计算公式为：

Pi=Ci/Si

式中：Pi为土壤污染物i的环境质量指数；Ci为污染物i的实测值（mg/kg）；Si为污染物i的评价标准（mg/kg）。污染程度划分及环境评价：根据P数值的大小，把污染程度划分为未污染（P≤1）、轻度污染（1＜P≤2）、中度污染（2＜P≤4）、重度污染（4 ＜P≤6）和极重污染（P＞6）。

1.5.2评价标准 采用土壤环境质量标准（GB 15618-2008）中的二级标准（pH值≤5.5，镉0.25 mg/kg）计算土壤镉单项污染指数[6]。稻米中的镉限量为0.2 mg/ kg，参考粮食卫生标准GB 2715-2005。

1.6数据分析

采用Excel软件进行数据整理和相关性分析，采用SPSS17.0统计分析软件在95％置信区间以Oneway ANOVA进行不同处理间的差异显著性分析。

2　结果与分析

2.1供试土壤的镉污染状况

如表2所示，两块试验田的有效态镉含量为0.12～0.15 mg/kg，均属于轻度镉污染稻田。

表2　试验农田土壤基本理化性质及水稻品种

2.2不同叶面肥处理对水稻产量的影响

由表3可知，试验田1和试验田2喷施6种富硒叶面肥后，对湘晚籼13号和丰源优299号都有一定的增产效果。

试验田1各处理增产幅度在0.5％～14.0％之间，以处理6（麦稻宝）的产量最高，比对照增产14.0％，与其他各处理存在显著性差异；其次为处理7（富硒叶面肥）和处理2（有机富硒液体肥1），增幅分别为8.7％和7.4％；此外，增产幅度最小的是处理4（有机富硒液体肥2），显著低于其他各处理。试验田2各处理增产幅度在1.4％～13.1％之间，其中仍以处理6的产量最高，比对照增产13.1％，显著高于其他处理；增产幅度最小的也是处理4。

表3　不同叶面肥处理对水稻产量的影响

2.3不同叶面肥处理对稻米中镉含量的影响

从表4中可以看出，6种叶面肥对两块试验田中不同水稻品种的稻米镉含量均有降低作用，除试验田1的处理4以外，其他处理的稻米镉含量均低于国家标准限值（Cd≤0.2 mg/kg）。

表4　不同叶面肥处理对稻米中镉含量的影响

试验田1中对稻米镉含量降低幅度最大的是处理7（富硒叶面肥），相较于对照处理降低了64.38％，显著高于其他各处理；其次是处理2（有机富硒液体肥1）、处理5（微分子硒肥）和处理6（麦稻宝），降镉率均达60％以上；而处理4（有机富硒液体肥2）对稻米镉含量的降低幅度最小，但其稻米镉含量也比对照处理的低36.64％。由于湘晚籼13号属于重金属Cd低吸收积累水稻品种[7]，所以试验田2的稻米镉含量比试验田1中的稍低。其中，降镉效果最好的是处理7，降镉率为49.79％，显著高于其他各处理；效果最差的是处理4，降镉率为36.64％。

2.4不同叶面肥处理对稻米中硒含量的影响

从表5中可以看出，与对照相比，喷施6种叶面肥均能促进丰源优299号和湘晚籼13号稻米中的硒含量富集，稻米中的硒含量基本达到国家富硒米标准限值（Se≥0.03 mg/kg）。

试验田1中稻米硒含量富集倍数最大的是处理3（有机富硒肥）和处理7（富硒叶面肥），分别比对照处理的增加20.76和21.54倍，其次是处理6和处理5，分别比对照处理的增加16.31和11.76倍；硒含量富集倍数最低的是处理2和处理4，仅7.69和7.85倍。试验田2各处理稻米硒含量的富集趋势与试验田1类似，其中富硒效果最佳的为处理7，为6.43倍。

表5　不同叶面肥处理对稻米中硒含量的影响

3　讨论与结论

目前，针对镉轻度污染稻田的主要修复措施有选育镉低富集品种，施用改良剂、抑制剂等重金属固定剂。但是选育镉低富集品种耗时较长，且广谱性差；施用重金属固定剂虽能改变重金属在土壤中的赋存形态，降低其生物有效性，但金属元素仍滞留在土壤中，容易再度活化[8]。而喷施叶面肥因具有方便快捷、对环境无害以及可同时实现修复和利用等优点受到人们的普遍关注。因此，利用叶面肥来降低轻度镉污染稻田的稻米镉含量是进行稻米安全生产的有效途径。

研究结果表明，喷施一定含量的叶面硒肥能增加水稻产量，这与近年来许多研究结果一致[9-11]，主要是因为硒元素能减少水稻的空瘪率[12]，而结实率的提高是水稻增产的主要原因。硒还能与多数重金属元素发生拮抗效应，它能将重金属从植物代谢活跃的细胞点位上移除或通过改变植物细胞膜对重金属的通透性来影响重金属在植物体内的转运[13]。有研究表明，施用适量浓度的硒可明显抑制汞在苗期冬小麦中的积累，在生菜表面喷施含硒叶面肥可使镉含量降低31.63％[14-15]。该研究结果显示，喷施6种含硒叶面肥可显著降低稻米中的镉含量，其作用机理可能是硒元素在水稻中与镉元素存在拮抗作用；也可能是富硒叶面肥中含有大量水稻生长必需营养物质，从而降低水稻从土壤中吸收营养物质时所带入的镉；或者这两种机制共同作用，仍需进一步研究。

水稻对硒元素有一定的富集效应，周鑫斌等[16]通过喷施亚硒酸钠使水稻籽粒中硒含量达到0.225～0.586 mg/kg，是对照的8～10倍。因此，喷施含硒叶面肥能显著提高稻米中的硒含量，使稻米达到国家富硒大米标准，可以为企业带来可观的经济效益。稻农与企业合作生产富硒稻谷，可以显著提高农民的种稻效益。有资料显示，科学合理喷施硒肥，种稻效益可以提高100元/667 m2以上。

参考文献：

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[3] 张现伟，郑家奎，张 涛，等.富硒水稻的研究意义与进展[J].杂交水稻，2009，24（2）：5-9.

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[5] 农业部全国土壤肥料总站.土壤分析与技术规范[M].北京：农业出版社，1993.

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[9] 管恩相，姜守全，谭旭生，等.喷施硒肥对水稻产量及稻米含硒量的影响[J].中国种业，2012，（5）：43-45.

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[11] 池忠志，郑家国，姜心禄，等.硒肥喷施时期对水稻产量的影响及其经济效益分析[J].中国稻米，2010，16（1）：11-12.

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[16] 周鑫斌，施卫明，杨林章.叶面喷硒对水稻籽粒硒富集及分布的影响[J].土壤学报，2007，44（1）：73-77.

（责任编辑：成 平）

Effects of Different Selenium Foliar Fertilizers on Cd Reduction and Se Enrichment in Rice Grain from Mild Cd-Polluted Paddy Field

HE Qian-feng，YI Feng-jiao，LI Peng-xiang，HUANG Fang，WANG Shuai，ZHU Xiao-long，LIU Dai-huan
（Hunan Yonker Environmental Protection Research Institute Co., Ltd., Changsha 410330, PRC）

Abstract：The controlling effects of six kinds of Se-enriched foliar fertilizer on Cd-Se accumulation in rice grain of different rice varieties in mild Cd-polluted paddy field were evaluated in this study.The results showed that, in comparison with the fresh water treatment| (control), the treatments of the six Se-enriched foliar fertilizers respectively increased the rice yield by 0.5％ to 14.0％, a Shandong-produced Maidaobao-branded foliar fertilizer of them had the optimal effect on the yield increase; the six Se treatments respectively decreased the rice grain Cd content by 25.75％～64.38％, a Hunan-produced Se-enriched foliar fertilizer had the optimal effect on the Cd reduction; and the six Se treatments respectively increased the rice grain Se content by 3.40 to 21.54 times, a Shanghai-produced organic Se-enriched fertilizer and the Hunan-produced Se-enriched foliar fertilizer both had the optimal effect on the Se enrichment.

Key words：selenium-enriched foliar fertilizer; rice grain; rice field; cadmium pollution; yield; Cd reduction and Se enrichment

通讯作者：刘代欢

作者简介：贺前锋（1979-），男，湖南邵东县人，工程师，主要从事环境修复研究工作。

收稿日期：2015-05-11

DOI:10.16498/j.cnki.hnnykx.2015.12.012

中图分类号：S143.79

文献标识码：A

文章编号：1006-060X（2015）12-0038-04