水稻全产业链降镉技术及效果评价研究

许艳霞 王达能 倪小英 余扬 邓志坚 梅广 洪玲

[摘要]通过水稻品种选育、田间施肥、产后加工等技术对水稻全产业链的产前、产中、产后等环节进行控制，以寻求当前湖南水稻镉污染问题的解决方法。同时，对水稻品种选育、田间施肥、产后加工等技术的降镉效果进行了评价，以期为水稻降镉研究提供技术指导。研究结果表明，使用低镉水稻品种、田间施肥措施及产后加工技术能分别使稻谷镉含量降低36.4%、42.1%和8.7%。在水稻全产业链中，选择合适的品种、合理施肥可大大减少镉超标稻谷的产生，同时产后降镉技术能有效降低水稻镉污染。

[关键词】水稻产业;降镉技術;效果评价

耕地重金属污染是当前制约我国农业可持续发展和绿色发展的主要因素。据报道，我国受重金属污染的耕地达2000万h㎡，约占我国耕地总面积的1/5，其中以镉污染最为突出，约13万h㎡的耕地存在镉污染[1-2]。我国是农业大国，稻谷是我国主要粮食作物之一，全国约60%的居民以大米为主食。农田镉污染不仅影响稻谷生长发育和产量，更为严重的是，稻谷的镉吸收能力强，吸收的镉通过食物链传递，对人们身体健康造成严重的威胁[3]。农田土壤重金属污染治理受到各级政府的高度重视，是当前研究的热点。然而，土壤重金属污染治理需要一个长期的过程，在当前土壤污染尚未被有效治理的情况下，从稻谷的生长特性出发，研究在污染土壤下种植安全稻谷，并采取有效措施，安全利用已产生的镉污染稻谷，多手段、多措施综合实现稻谷镉污染的治理，对缓解当前稻谷重金属污染，保障我国粮食安全具有重要意义。

根据水稻的全产业链过程，产前水稻品种筛选、产中农艺调控或土壤调节剂、产后稻米降镉3个方面均能有效降低稻谷镉含量，是稻谷镉污染治理的重点研究方向。本文从水稻全产业链出发，产前选育低镉水稻品种，产中采取炭基肥农艺调控措施，产后对镉超标稻谷进行发酵处理，并对各种方法的降镉效果进行了评价，为合理选择稻谷镉污染治理方法、有效减少稻谷镉污染状况提供了有力支撑。

1 材料与方法

1.1试验地选择

选择湖南省长沙市宁乡市某轻度镉污染区稻田为低镉水稻品种选育和炭基肥农艺调控的实验基地，土壤镉含量约为0.15mg/kg。

1.2 水稻品种

低镉水稻品种：两优336，由湖南金健种业科技有限公司提供。

常规水稻品种：桃优香占、湘早籼6号、湘早籼24号，由当地农户提供，其中桃优香占用于低镉水稻品种的对照品种，湘早籼6号、湘早籼24号用于炭基肥农艺调控的试验品种。

1.3 炭基生物肥

炭基生物肥由湖南谷力新能源科技股份有限公司提供。

1.4 田间实验处理

1.4.1 低镉水稻品种选育

处理1为桃优香占，处理2为两优336，2种处理采用同样的农艺措施（均施加炭基肥）。每种处理设3个重复，小区面秋约15㎡，随机区组排列。低镉水稻品种种植由湖南金健种业科技有限公司实施。

1.4.2炭基肥农艺调控

以桃优香占为试验品种，每个品种设2种处理，一种按常规方式施肥，一种在常规施肥方式的基础下，加入炭基肥。每种处理设3个重复，小区面积约15㎡，随机区组排列。炭基肥农艺调控试验由湖南谷力新能源科技股份有限公司实施。

1.5 镉超标稻谷产后发酵处理

1.5.1发酵处理

选取浓度分别为0.4mg/kg和l.Omg/kg左有的镉超标大米为试验对象，按1：1.2的料液比加入发酵液，在发酵罐中静置24h。发酵处理试验由湖南金健米业有限公司实施。

1.5.2 样品检测

发酵完成后，取出发酵后的大米和发酵水，其巾大米反复用蒸馏水清洗3次后，测定其镉含量和品尝评分值。

1.6 分析方法

稻谷样品自然晾干后，脱壳成糙米，再将糙米粉碎至过20日筛，待测。大米样品晾干后粉碎至20 目筛，待测。

样品镉含量的测定方法按GB5009.14-2014[4]进行。

1.7 数据处理

用Excel进行试验数据处理和相关分析，SPSS统计软件进行试验数据的方差分析。

2 结果与分析

2.1 低镉水稻品种的降镉效果分析

稻谷成熟后，同时扦取低镉水稻品种和普通水稻品种进行镉含量检测，检测结果见表1。

据表l可知，在相同的农艺条件下，两优336（低镉品种）稻谷镉含量平均值为0.144mg/kg，桃优香占（对照）镉含量平均值为0.22mg/kg。两优336（低镉品种）镉含量较桃优香占（对照）显著降低，降低幅度达36.4%，表明两优336具有较好的降镉效果，通过种植低镉品种能显著降低稻谷的镉吸收，减少镉超标稻谷产生[5]。

2.2 炭基肥农艺调控降镉效果分析

对实施炭基肥农艺调控的稻谷及对照稻谷的镉含量进行检测，结果见表2。

据表2可知，施加炭基肥后，桃优香占镉含量平均值为0.22mg/kg，施加常规肥时，桃优香占镉含量平均值为0.38mg/kg。施加炭基肥后，桃优香占的镉含量显著下降，降幅为42.1%，表明炭基肥的施加能显著降低稻谷镉含量[6]。

2.3 低镉水稻品种选育和炭基肥农艺调控协同降镉效果分析

进一步考察了，低镉水稻品种选育和炭基肥农艺调控的协同降镉效果，品种选育和农艺调控后的稻谷镉含量见表3。

据表3可知，在种植低镉品种（两优336）的同时施加炭基肥，稻谷镉含量相比常规种植的普通稻下降率可达63.2%。2.4 镉超标稻谷产后发酵降镉效果分析

发酵处理后，对2种不同镉超标程度的大米镉含量进行检测，检测结果见表4。

据表4可知，不同镉污染程度的大米经发酵处理后，其产品镉含量均降至0.2mg/kg以下，其中镉含量为0.408mg/kg的大米，发酵后镉含量降至0.144mg/kg，镉含量下降率达64.7%，镉含量为1.066mg/kg的大米，发酵后镉含量降至0.142mg/kg，镉含量下降率达86.7%。结果表明，发酵可大大降低大米的镉含量，最高降幅可达86.7%[7-11]。

3结论

稻谷作为我国南方居民的主食，其镉污染现状形势严峻，在水稻全产业链巾，产前的水稻低镉品种培育、产巾农艺调控、产后加工均为稻谷控镉关键环节，均能有效降低稻谷镉含量。本文在水稻全产业链过程中，通过低镉品种两优336的种植，同时在种植过程中施加炭基肥，可使稻谷镉含量降低63.2%，其中低镉品种两优336的种植降低稻谷镉含量36.4%，炭基肥施加降低稻谷镉含量42.1%，通过稻谷产后镉超标大米经发酵处理，可使大米镉含量最高降低86.7%。因此，在稻谷全产业链中，产前、产中和产后3个环节合理配合，可有效解决当前稻谷镉污染问题，其中，产前低镉品种培育和产中农艺措施可从根本上减少镉超标稻谷的产生，针对已产生的镉超标稻谷，可通过产后加工的方式大大降低产品镉含量。

参考文献

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