不同水分条件下硒对水稻镉吸收与转运的影响

管远清，李无双，殷行行，丁永祯，冯人伟，王瑞刚，周 莉



不同水分条件下硒对水稻镉吸收与转运的影响

管远清1, 2，李无双1，殷行行1, 2，丁永祯1, 2，冯人伟1, 2，王瑞刚1, 2，周 莉1

(1. 农业部环境保护科研监测所，天津 300191；2. 农业部产地环境污染防控重点实验室，天津 300191)

镉(Cd)污染是我国面临的主要环境问题之一．通过盆栽试验，研究了常规灌溉和湿润灌溉下土施0、1.0、5.0,mg/kg的Na2SeO3[Se(Ⅳ)]和Na2SeO4[Se(Ⅵ)]对水稻镉吸收与转运的影响．结果显示，相对于湿润灌溉，常规灌溉可显著提高秸秆鲜重和籽粒产量，显著降低根、茎、籽粒中的Cd含量，降低茎/根、糙米/茎、糙米/叶的Cd转运系数，提高叶/根、叶/茎转运系数．硒(Se)抑制了Cd从根部向地上部转运，显著降低了地上部的Cd含量，湿润、常规灌溉下，效果最好的分别为5.0,mg/kg的Se(Ⅵ)和1.0,mg/kg的Se(Ⅳ)．湿润灌溉下，Se降低了叶/茎转运系数，增加了糙米/茎、糙米/叶转运系数；常规灌溉下，低浓度Se(Ⅳ)显著增加了叶/茎转运系数，降低了糙米/叶转运系数．研究表明，常规灌溉联合低浓度Se(Ⅳ)处理对降低籽粒Cd含量具有最大的协同作用．

水稻；镉；硒；水分管理；转运系数

我国耕地镉(Cd)污染严重，全国土壤污染调查结果表明采样点位超标率达7%,，其超标率居各类污染物之首[1]．Cd毒性强且可通过食物链进入人体，给健康造成威胁．水稻是亚洲的主要粮食作物之一，而水稻对Cd具有很强的富集性[2]．研究表明，湘江流域某县稻米Cd超标60%，其中11%超过国标5倍[3]；针对华东、东北、华中、西南、华南和华北县级以上市场170份大米随机样品分析，发现Cd超标率达10%,[4]．因此，稻米Cd富集已成为人体Cd暴露的主要途径之一[5]．

土壤水分对水稻Cd吸收和累积有显著影响，研究表明[6]，淹水处理是降低籽粒中Cd累积的有效手段；糙米Cd含量在长期淹水下比间歇灌溉下降41.3%,，比湿润灌溉下降70.7%,[7]；灌浆期湿润和灌浆期后淹水灌溉可有效控制水稻中Cd 的迁移[8]；Hu等[9]研究发现，淹水处理至分蘖期，然后间歇灌溉是降低籽粒中Cd累积的有效方式．水分管理主要是通过改变土壤有效Cd含量而影响水稻Cd吸收[10]．

农田环境因素复杂，往往需要多技术联合才能实现农产品安全生产[11]．施硒(Se)对水稻吸收镉[12]、锑[13]、砷[14]具有显著阻抗效果，施Se能使水稻糙米中Cd含量与对照相比下降29.8%,[15]．Se抑制重金属吸收机理主要包括：通过改变根系建成(粗细根比)影响重金属吸收[12]；促进重金属由细胞内向细胞壁转移[16]；通过能缓解重金属氧化性胁迫毒害[14]．

Se对植物Cd吸收具有两面性，低浓度下Se与Cd表现拮抗作用，而高浓度下表现出协同作用[12]，而且，四价硒[Se(Ⅳ)]和六价硒[Se(Ⅵ)]对Cd的吸收抑制效果也差异显著[17]．迄今，在不同水分条件下Se对水稻Cd吸收影响的相关研究鲜见报道．因此，本文主要研究在不同水分管理模式下施加不同形态和浓度的Se对水稻Cd吸收与转运的影响，探讨水分和Se对水稻Cd吸收的交互效应，为Cd污染农田稻米安全生产提供理论和技术支撑．

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试水稻材料为上海市农业生物基因中心提供的对干旱胁迫有较强耐性的常规品种SINALOAA68．供试土壤为湖南镉污染水稻土(0～20,cm耕作层)，土壤采集、风干后，研磨，过5,mm筛，备用.,土壤基本理化性状：pH,6.65，CEC12.5,cmol/L，有机质24.3,g/kg，碱解氮33.56,mg/kg，速效磷20.37,mg/kg，速效钾34.29,mg/kg，全Cd含量1.54,mg/kg，全Se含量0.65,mg/kg．

1.2 试验设计

采用盆栽试验，每盆装土5,kg，水分条件设2种处理：湿润灌溉(长期保持土壤湿润)、常规灌溉(长期淹水，仅在分蘖后期和收获前分别落干一周)．Se处理包括Na2SeO3[Se(Ⅳ)]和Na2SeO4[Se(Ⅵ)]，分别设置2个水平：1.0,mg/kg和5.0,mg/kg．因此本研究共计10个处理[2种水分管理模式×2种Se形态×2个Se处理水平＋2个对照处理(湿润灌溉和常规灌溉)]，每处理重复4次．

挑选饱满水稻种子，用30%, H2O2消毒15,min后，去离子水洗净，在1∶1(质量比)的蛭石和珍珠岩中培养至四叶期，挑选长势均匀的幼苗移栽至盆栽土壤中，每盆3株．移栽前按N∶P2O5∶K2O＝1∶1∶1(质量比)施入基肥．完熟后收样，将地上部和根部分开，用自来水洗净其表面，最后用去离子水润洗，用滤纸吸干表面水分，地上部分为茎、叶和稻谷，将洗净后的根、茎、叶105,℃杀青30,min，75,℃烘干至恒重，稻谷风干脱粒后分为糙米和精米，留待测用．

1.3 样品检测

样品用HNO3-HClO4(4∶1体积比)混合消煮，Cd含量用ICP-Ms(Agilent 7900x，USA)测定，使用国家标准物质大米粉(GBW 10010)进行质量控制，回收率在90%～110%,之间，测定结果全部在定值范围内．

1.4 数据分析

数据用Microsoft Excel 2013处理，统计分析和差异显著性检验用SPSS 17.0统计软件，多重比较采用Tukey法(＜0.05)，用Sigmaplot10.0做图．

2 结果与分析

2.1 不同水分条件下Se对水稻生长的影响

不同水分处理显著影响水稻生长，如图1和图2所示，常规灌溉与湿润灌溉相比，秸秆鲜重在对照(CK)、低浓度Se(Ⅳ)[Se(Ⅳ)1.0]、高浓度Se(Ⅳ) [Se(Ⅳ)5.0]、低浓度Se(Ⅵ)[Se(Ⅵ)1.0]、高浓度Se(Ⅵ)[Se(Ⅵ)5.0]等处理下，分别增加134.7%,、164.0%,、168.7%,、128.6%,、125.7%,；籽粒产量分别增加152.4%、143.4%、121.5%、93.9%、116.3%. 结果表明，常规灌溉极显著促进水稻的生长发育．

Se能够缓解Cd的毒害，具体表现为秸秆鲜重和籽粒产量的提高．Se(Ⅳ)1.0、Se(Ⅳ)5.0、Se(Ⅵ)1.0、Se(Ⅵ)5.0处理相对于CK，在湿润灌溉下，秸秆鲜重分别提高39.8%、29.0%,、22.4%,和29.8%,，籽粒产量分别提高61.1%,、45.9%,、35.4%,和61.9%,；在常规灌溉下，秸秆鲜重分别提高57.2%,、47.7%,、19.2%,和24.8%,，籽粒产量分别提高55.4%、28.0%、4.02%和38.8%. Se(Ⅳ)处理增幅高于Se(Ⅵ)处理，达显著性水平．结果表明，常规水分条件下，Se(Ⅳ)缓解水稻Cd毒害效果高于Se(Ⅵ)，且低浓度Se(Ⅳ)效果最佳.

注：不同字母表示差异性显著(P＜0.05)，大、小写字母分别表示常规灌溉和湿润灌溉下的差异性，下同．

图2 不同水分条件下Se对水稻籽粒产量的影响

2.2 不同水分条件下Se对水稻吸收Cd的影响

不同水分处理对水稻各部位Cd含量影响显著，常规灌溉各部位Cd含量远小于湿润灌溉对应部位，如图3～图7所示．如茎部Cd含量，CK、Se(Ⅳ)1.0、Se(Ⅳ)5.0、Se(Ⅵ)1.0、Se(Ⅵ)5.0处理下，常规种植分别为湿润灌溉的63.32%、48.15%、41.47%、81.14%和55.91%. 常规灌溉条件下，所有处理糙米、精米中Cd含量均未超标(＜0.2,mg/kg)，而湿润灌溉条件下，所有处理糙米、精米的Cd含量几乎都超标．

Se抑制了水稻Cd吸收和累积，湿润灌溉下，与CK相比，Se41.0、Se45.0、Se61.0、Se65.0处理，根系中Cd含量降幅分别为1.31%,、2.72%、3.54%和34.90%；茎部降幅分别为26.3%、38.1%、30.5%和39.7%；叶部降幅分别为48.5%、42.6%、37.6%和47.9%，均达显著性水平；糙米中Cd含量降幅分别为17.8%、29.2%、13.3%和36.8%，高浓度下降幅均达显著性水平，但均超过国家食品限量标准(0.2,mg/kg)；精米降幅分别为2.3%、24.4%、9.7%和34.1%，精米Cd含量也基本超标．综合来看，湿润灌溉条件下，抑制水稻Cd吸收Se(Ⅵ)效果高于Se(Ⅳ)，且高浓度作用越佳．

图3 不同水分条件下Se对水稻根系Cd含量的影响

图4 不同水分条件下Se对水稻茎部Cd含量的影响

图5 不同水分条件下Se对水稻叶片Cd含量的影响

图6 不同水分条件下Se对水稻糙米Cd含量的影响

图7 不同水分条件下Se对水稻精米Cd含量的影响

常规水分处理下，与CK相比，Se(Ⅳ)1.0、Se(Ⅳ)5.0、Se(Ⅳ)1.0、Se(Ⅳ)5.0等处理，根系中Cd含量降幅分别为8.31%、8.98%、3.61%和15.0%；茎部Cd含量降幅分别为53.0%、41.8%、27.4%和46.2%；叶片Cd含量降幅分别为17.3%、42.8%、32.4%和24.6%；糙米Cd含量降幅分别为36.8%、40.2%、18.6%和28.1%；精米Cd含量降幅分别为20.3%、27.9%、3.22%和12.1%．精米只有Se(Ⅳ)处理降幅达显著性水平，地上其他部位各Se处理降幅均显著．综合来看，常规灌溉下，抑制水稻Cd吸收Se(Ⅳ)优于Se(Ⅵ)，且低浓度效果最佳．

2.3 不同水分条件下Se对水稻Cd转运的影响

不同水分处理下Se对水稻Cd转运的影响如表1所示，转运系数茎/根＞叶/根．与湿润灌溉相比，常规灌溉降低Cd茎/根转运系数，但增加了叶/根转运系数．CK、Se(Ⅳ)1.0、Se(Ⅳ)5.0、Se(Ⅵ)1.0、Se(Ⅵ)5.0等处理下，茎/根转运系数降幅分别为11.8%、37.5%、9.52%、8.33%和36.7%，叶/根转运系数增幅分别为21.4%、85.7%、12.5%、11.1%和18.2%，Se(Ⅳ)1.0和Se(Ⅵ)5.0抑制Cd茎/根转运效果相当，但前者大幅增加叶/根转运效果．

表1 不同水分条件下Se对水稻Cd转运系数的影响

Tab.1 Effect of selenium on the cadmium transfer coefficient in rice plant under different water managements

注：不同字母表示含量差异显著(＜0.05)，下同．

施Se整体表现抑制了Cd从根部向地上部转运．与对照相比，Se(Ⅳ)1.0、Se(Ⅳ)5.0、Se(Ⅵ)1.0、Se(Ⅵ)5.0等处理，在湿润灌溉下，茎/根转运系数降幅分别为29.4%、38.2%、29.4%和11.8%，叶/根转运系数降幅分别为50.0%、42.9%、35.7%和21.4%；在常规灌溉下，前者分别为50.0%、36.7%、26.7%和36.7%，后者分别为23.5%、47.1%、41.2%和23.5%．相对于湿润灌溉对照组，常规灌溉与施Se对降低茎/根转运具有明显的协同效应，Se(Ⅳ)1.0处理效果最佳．

对比Cd在地上部茎、叶、糙米间的转运系数(见表2)，与湿润灌溉相比，常规灌溉显著提高了叶/茎转运系数，同时降低了糙米/茎、糙米/叶转运系数. CK、Se(Ⅳ)1.0、Se(Ⅳ)5.0、Se(Ⅵ)1.0、Se(Ⅵ)5.0等处理下，叶/茎转运系数分别提高了13.6%、158.0%、29.0%、27.8%和91.7%，糙米/茎转运系数分别降低了14.6%、18.0%、18.2%、23.3%和3.8%，糙米/叶转运系数分别降低了27.8%、69.0%、38.7%、38.5%和43.6%，整体效应亦是Se(Ⅳ)1.0处理的最高．

表2 不同水分条件下Se对地上部Cd转运系数的影响

Tab.2 Effect of selenium on the cadmium transfer coefficient in rice plant under different water managements

施Se对Cd在茎、叶、糙米间的转运影响比较复杂．湿润灌溉下，施Se显著降低了叶/茎转运系数，增加了糙米/茎、糙米/叶转运系数．Se(Ⅳ)1.0、Se(Ⅳ)5.0、Se(Ⅵ)1.0、Se(Ⅵ)5.0等处理下，叶/茎转运系数降幅分别为34.1%、13.6%、18.2%和18.2%，糙米/茎转运系数增幅达显著水平的为Se(Ⅳ)用1.0(27.1%)、Se(Ⅵ)1.0(25.0%)，糙米/叶转运系数增幅达显著水平的为Se(Ⅳ)1.0(76.5%)、Se(Ⅵ)1.0 (40.0%).常规灌溉处理下，部分Se处理显著增加了叶/茎转运系数，包括Se(Ⅳ)1.0(50.0%)和Se(Ⅵ)5.0 (38.0%)；只有Se(Ⅵ)5.0显著增加了糙米/茎转运系数，增幅为24.4%，Se(Ⅳ)1.0显著降低了糙米/叶转运系数，降幅为24.1%．

3 讨 论

水稻是易吸收Cd的作物．研究表明Cd在不同部位含量的大小顺序为根＞茎＞叶、糙米＞精米，这与文献[18]报道基本一致，Cd从根系到茎叶到籽粒的迁移过程中，通过各组织的沉淀与固定，Cd含量逐级下降[19-20]，糊粉层及近糊粉层处胚乳中Cd浓度亦高于颖果[21]．

不同水分条件对水稻生长及Cd吸收影响显著．湿润灌溉下，水稻各部位Cd含量远高于常规灌溉，导致水稻生长发育受到抑制．诸多研究[6,,8,,22]发现淹水条件可降低水稻糙米Cd含量，其可能与水分影响土壤Cd的活性有关，常规灌溉下，土壤大部分时间处于淹水状态，还原态环境促使土壤中S大多以S2-形式存在，易与Cd2+形成难溶的CdS沉淀[23]；淹水促使土壤中的Cd转化为活性较低的碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态及有机物结合态[24]；同时淹水条件下土壤Fe2+对水稻根表吸附点位的竞争也导致水稻Cd吸收减少[22]．而在湿润灌溉下，土壤氧化还原电位增强，CdS和碳酸镉等的Cd易被释放，导致Cd活性和生物有效性提高，水稻受毒害胁迫增强.

本研究结果表明，土壤水分条件还能显著影响水稻Cd在不同部位间的转运，与湿润灌溉相比，常规灌溉降低了茎/根转运系数(降幅8.33%～36.7%)、增加了叶/根转运系数(增幅11.1%～85.7%)、显著提高了叶/茎转运系数(增幅13.6%～158.0%)、降低了糙米/茎转运系数(降幅3.8%～23.3%)和糙米/叶转运系数(降幅27.8%～69.0%)．田桃等[8]也发现，Cd从根到茎叶转运系数，湿润灌溉高于全程淹水．本研究的结果表明，常规灌溉条件比湿润灌溉，更有利于提高Cd在根系、叶片中的积累，减少在茎、籽粒中的积累；糙米、精米Cd含量在常规灌溉所有处理下均达标，而在湿润灌溉下均超标．淹水灌溉不但能降低土壤Cd活性抑制根系Cd吸收，而且还能阻止Cd从根系向地上部转运以及向可食部位的迁移．

本研究中，Se抑制了Cd从根部向地上部转运，显著降低了水稻地上各部分Cd含量，结果与前人研究[25-26]相似．施Se明显缓解了水稻Cd胁迫，表现为秸秆鲜重和籽粒产量均有所提高，其原因可能有： ①Se显著降低水稻Cd吸收与转运；②Se还能激活某些抗氧化物酶(如谷胱甘肽过氧化物酶)，从而抑制膜脂过氧化反应[27-28]；③Se与Cd结合形成一种较稳定、毒性低的Se-Cd复合物，促进植物螯合肽合成并增加其与Cd的络合[29]；④Se影响必需营养元素与Cd竞争特定的结合点位[30]．

Se与水分管理对水稻Cd的吸收与转运具有交互效应．湿润灌溉下，5.0,mg/kgSe(Ⅵ)抑制水稻Cd吸收效果最好；而常规灌溉下，1.0,mg/kgSe(Ⅳ)效果最佳．这可能与不同形态Se的毒性有关，低浓度Se(Ⅳ)具有抑制水稻重金属吸收的作用，而高浓度Se(Ⅳ)可能具有协同作用．Se(Ⅵ)的毒性较小，其只有在高浓度下才起到抑制Cd吸收的作用．旱生植物一般更易吸收Se(Ⅵ)，而水生植物更易吸收Se(Ⅳ)[31]．湿润灌溉下，Se显著降低Cd叶/茎转运系数，增加了糙米/茎、糙米/叶转运系数，表明Se在湿润灌溉下有促进Cd向籽粒转移的风险．而常规灌溉下，Se(Ⅳ)1.0处理显著增加叶/茎转运系数、降低了糙米/叶转运系数，表明常规水分下低浓度Se(Ⅳ)有抑制Cd向籽粒转移的优势．其他研究也发现[12,17,32]，Se(Ⅳ)在低浓度下比Se(Ⅵ)更能有效降低稻米Cd含量，具体原因尚不清楚，这可能与Se(Ⅳ)比Se(Ⅵ)清除脂质过氧化自由基作用更大有关[30]．

综上所述，与湿润灌溉相对，常规水分管理同时施加低浓度Se(Ⅳ)在改善水稻生长、降低Cd的茎/根转运、地上部含量以及地上部籽粒占比等方面具有较强的作用．因此，水分管理配合土施Se肥可有效减少稻米Cd含量．关于水分与Se影响Cd的交互效应机制值得深入研究．

4 结 论

(1) 湿润灌溉与常规灌溉相比，显著抑制水稻生长发育，提高根、茎、叶、籽粒各部位Cd含量；后者较前者，降低了Cd茎/根转运系数、糙米/茎、糙米/叶转运系数，增加了叶/根转运系数、叶/茎转运系数．

(2) Se缓解了水稻逆境胁迫、抑制了Cd吸收和累积．湿润灌溉下，高浓度Se(Ⅵ)抑制Cd吸收效果最好，而常规灌溉下，低浓度Se(Ⅳ)效果最佳．Se整体表现抑制了Cd从根部向地上部转运；湿润灌溉下，Se显著降低了Cd叶/茎转运系数，增加了糙米/茎、糙米/叶转运系数；常规灌溉下，低浓度Se(Ⅳ)显著增加了叶/茎转运系数、降低了糙米/叶转运系数．

(3) 相对湿润灌溉，常规灌溉与低浓度Se(Ⅳ)对改善水稻生长、降低地上部Cd含量及籽粒Cd占比具有最大的协同作用．

［1］ 环境保护部，国土资源部. 全国土壤污染状况调查公报[R]. 2014-04-17.

Ministry of Environmental Protection，Ministry of Land and Resources of China. Report on the National Soil Contamination Survey[R]. 2014-04-17(in Chinese).

［2］ Wang L，Cui X，Cheng H，et al. A review of soil cadmium contamination in China including a health risk assessment[J].，2015，22(21)：16441.

［3］ Zhao F J，Ma Y B，Zhu Y G，et al. Soil contamination in China：Current status and mitigation strategies[J].，2015，49(2)：750-759.

［4］ 甄燕红，成颜君，潘根兴，等. 中国部分市售大米中Cd、Zn、Se的含量及其食物安全评价[J]. 安全与环境学报，2008，8(1)：119-122.

Zhen Yanhong，Cheng Yanjun，Pan Genxing，et al. Cd，Zn and Se content of the polished rice samples from some Chinese open markets and their relevance to food safety[J].，2008，8(1)：119-122(in Chinese).

［5］ Zhong M，Jiang L，Han D，et al. Cadmium exposure via diet and its implication on the derivation of health based soil screening values in China[J].，2015，25(4)：433-442.

［6］ Cattani I，Romani M，Boccelli R. Effect of cultivation practices on cadmium concentration in rice grain[J].，2008，28(2)：265-271.

［7］ 黄冬芬. 水稻对土壤重金属镉的响应及其调控[D]. 扬州：扬州大学农学院，2008.

Huang Dongfen. Responses of Rice to Cadmium in Soil and Their Regulations[D]. Yangzhou：Agriculture college，Yangzhou University，2008(in Chinese).

［8］ 田 桃，曾 敏，周 航，等. 水分管理模式与土壤Eh值对水稻Cd 迁移与累积的影响[J]. 环境科学，2017，38(1)：343-351.

Tian Tao，Zeng Min，Zhou Hang，et al. Effects of different water managements and soil Eh on migration and accumulation of Cd in rice[J].，2017，38(1)：343-351(in Chinese).

［9］ Hu P，Li Z，Yuan C，et al. Effect of water management on cadmium and arsenic accumulation by rice(L. )with different metal accumulation capacities[J].，2013，13(5)：916-924.

［10］ 刘昭兵，纪雄辉，彭 华，等. 水分管理模式对水稻吸收累积镉的影响及其作用机理[J]. 应用生态学报，2010，21(4)：908-914.

Liu Zhaobing，Ji Xionghui，Peng Hua，et al. Effects and action mechanisms of different water management modes on rice Cd absorption and accumulation[J].，2010，21(4)：908-914(in Chinese).

［11］ 周 莉，郑向群，丁永祯，等. 农田镉砷污染防控与作物安全种植技术探讨[J]. 农业环境科学学报，2017，36(4)：613-619.

Zhou Li，Zheng Xiangqun，Ding Yongzhen，et al. Probes of prevention and control of farmland pollution by cadmium & arsenic and crop production safety[J].，2017，36(4)：613-619(in Chinese).

［12］ Ding Y Z，Feng R W，Wang R G，et al. A dual role of Se on Cd toxicity：Evidence from plant growth，root morphology and responses of the antioxidative systems of paddy rice[J].，2014，375(1/2)：289-301.

［13］ Feng R W，Wei C Y，Tu S X，et al. Interactive effects of selenium and antimony on the uptake of selenium，antimony and essential elements in paddy-rice[J].2013，365(1/2)：375-386.

［14］ 殷行行，郑向群，丁永祯，等. 亚硒酸盐对旱稻吸收、转运砷及其氧化性胁迫的影响研究[J]. 农业环境科学学报，2017，36(5)：817-825.

Yin Xingxing，Zheng Xiangqun，Ding Yongzhen，et al. Effect of selenite on arsenic uptake，translocation and oxidative stress of upland rice[J].，2017，36(5)：817-825(in Chinese).

［15］ 谭周磁，陈嘉勤，薛海霞. 硒(Se)对降低水稻重金属Pb，Cd，Cr污染的研究[J]. 湖南师范大学自然科学学报，2000，23(3)：80-83.

Tan Zhouci，Chen Jiaqin，Xue Haixia. Studies on the pole of selenium(Se)in decreasing Pb，Cd and Cr pollution to rice[J].，2000，23(3)：80-83(in Chinese).

［16］ Ding Y Z，Wang R G，Guo J K，et al. The effect of selenium on the subcellular distribution of antimony to regulate the toxicity of antimony in paddy rice[J].，2015，22(7)：5111-5123.

［17］ Liao G J，Xu Y，Chen C，et al. Root application of selenite can simultaneously reduce arsenic and cadmium accumulation and maintain grain yields，but show negative effects on the grain quality of paddy rice[J].，2016，183(Pt 3)：733-741.

［18］ Feng X M，Han L，Chao D Y，et al. Ionomic and transcriptomic analysis provides new insight into the distribution and transport of cadmium and arsenic in rice[J].，2017，331(5)：246-256.

［19］ Miyadate H，Adachi S，Hiraizumi A，et al. OsHMA3，a P1B-type of ATPase affects root-to-shoot cadmium translocation in rice by mediating efflux into vacuoles[J].，2011，189(1)：190-199.

［20］ 王学华，戴 力. 作物根系镉滞留作用及其生理生化机制[J]. 中国农业科学，2016，49(22)：4323-4341.

Wang Xuehua，Dai Li. Immobilization effect and its physiology and biochemical mechanism of the cadmium in crop roots[J].，2016，49(22)：4323-4341(in Chinese).

［21］ 王亚军，潘传荣，钟国才，等. 稻谷中镉元素残留分布特征分析[J]. 粮食与饲料工业，2010(10)：56-59.

Wang Yajun，Pan Chuanrong，Zhong Guocai，et al. Analysis on distribution characteristics of cadmium residues in paddy[J].，2010(10)：56-59(in Chinese).

［22］ Li J R，Xu Y M. Immobilization of Cd in a paddy soil using moisture management and amendment[J].，2015，22(7)：131-136.

［23］ Maes A，Vanthuyne M，Cauwenberg P，et al. Metal partitioning in a sulfidic canal sediment：Metal solubility as a function of pH combined with EDTA extraction in anoxic conditions[J].，2003，312：181-193.

［24］ Kashem M A，Singh B R. Transformations in solid phase species of metals as affected by flooding and organic matter[J].，2005，35(9/10)：1435-1456.

［25］ 李正文，张艳玲，潘根兴，等. 不同水稻品种籽粒Cd、Cu 和Se 的含量差异及其人类膳食摄取风险[J]. 环境科学，2003，24(3)：112-115.

Li Zhengwen，Zhang Yanling，Pan Genxing，et al. Grain contents of Cd，Cu and Se by 57 rice cultivars and the risk significance for human dietary uptake[J].，2003，24(3)：112-115(in Chinese).

［26］ 刘春梅. 镉胁迫下硒对寒地水稻镉积累及养分吸收的影响[D]. 哈尔滨：东北农业大学农学院，2015.

Liu Chunmei. Effects of Se on Cd Accumulation and Nutrient Uptake of Rice in Cold Area Under Cd Stress[D]. Harbin：College of Agriculture，Northeast Agricultural University，2015(in Chinese).

［27］ Rotruck J T，Pope A L，Ganther H E，et al. Selenium：Biochemical role as a component of gluthanthioneperoxidase[J].，1973，179(4073)：588-590.

［28］ 方 勇. 外源硒在水稻籽中的生物强化和化学形态研究[D]. 南京：南京农业大学食品科学技术学院，2010.

Fang Yong. Studies on Selenium Biofortification and Chemical Speciation in Rice Grain[D]. Nanjing：College of Food Science and Technology，Nanjing Agricultural University，2010(in Chinese).

［29］ 梁 程，林匡飞，张 雯，等. 不同浓度硫处理下硒镉交互胁迫对水稻幼苗的生理特性影响[J]. 农业环境科学学报，2012，31(5)：857-866.

Liang Cheng，Lin Kuangfei，Zhang Wen，et al. Effects of sulfur and selenium treatment on plant growth and some physiological characteristics of rice under cadmium stress[J].，2012，31(5)：857-866(in Chinese).

［30］ 林 莉. 硒缓解水稻镉毒害的机理研究[D]. 杭州：浙江大学农业与生物技术学院，2011.

Lin Li. Mechanisms of Alleviation Effects of Selenium Application on Cadmium Toxicity in Rice[D]. Hangzhou：College of Agriculture & Biotechnology，Zhejiang University，2011(in Chinese).

［31］ Zhang Y，Pan G，Chen J，et al. Uptake and transport of selenite and selenate by soybean seedlings of two genotypes[J].，2003，253(2)：437-443.

［32］ Hu Y，Duan G L，Huang Y Z，et al. Interactive effects of different inorganic As and Se species on their uptake and translocation by rice(L. )seedlings[J].，2014，21(5)：3955-3962.

Effect of Selenium on Cadmium Uptake and Transfer in Rice Plant Under Different Water Management

Guan Yuanqing1, 2，Li Wushuang1，Yin Xingxing1, 2，Ding Yongzhen1, 2，Feng Renwei1, 2，Wang Ruigang1, 2，Zhou Li1

(1. Agro-Environmental Protection Institute，Ministry of Agriculture，Tianjin 300191，China； 2．Key Laboratory of Original Agro-Environmental Pollution Prevention and Control， Ministry of Agriculture，Tianjin 300191，China)

Cadmium(Cd)pollution is one of the major environmental problems in China．Pot experiments were conducted to study the effects of selenite(Na2SeO3)and selenate(Na2SeO4)at different doses of 0，1.0 and 5.0,mg/kg on Cd uptake and transport in rice plant subjected to normal and humid irrigation．The results showed that，when compared with humid irrigation，normal irrigation significantly increased the fresh straw weight and grain quality of rice plant，and dramatically reduced the Cd content in the root，stem，and grain of rice plant．Normal irrigation also significantly decreased the Cd transfer coefficient of root to stem，stem to grain and leaf to grain，but increased the coefficient of root to leaf and stem to leaf．Se addition significantly inhibited the Cd transfer from roots to shoots，and reduced the Cd content in shoots．The addition of 5.0,mg/kg Se(Ⅵ)under humid irrigation and the addition of 1.0,mg/kg Se(Ⅳ)under normal irrigation showed best performance in inhibiting the uptake and transfer of Cd respectively．Se addition decreased the Cd transfer coefficient of stem to leaf，but increased that of stem to grain and leaf to grain under humid irrigation．Se(Ⅳ) with the concentration of 1.0mg/kg increased the Cd transfer coefficient of stem to leaf，but decreased that of stem to grain under normal irrigation．The study showed that normal irrigation combined with 1.0,mg/kg Se(Ⅳ)performed the best in reducing Cd content of grain.

rice plant；cadmium；selenium；water management；transfer coefficient

10.11784/tdxbz201712060

X53

A

0493-2137(2018)12-1309-07

2017-12-02；

2018-02-06.

管远清（1991—  ），男，硕士，助理研究员，guanyq199103@163.com.

丁永祯，dingyongzhen@caas.cn.

国家自然科学基金资助项目(41471274)；国家科技支撑计划资助项目(2015BAL01B01).

theNational Natural Science Foundation of China(No.,41471274)and the National Key Technology Research and Development Program of the Ministry of Science and Technology of China(No.,2015BAL01B01).

(责任编辑：王新英)