不同栽培方式下早熟水稻品种的稻米镉吸附规律

刘文江 曾宪平 高方远

（四川省农业科学院作物研究所，成都 611130；第一作者：lwjiang@126.com；*通讯作者：544682874@qq.com）

受工业化或自然因素的影响，土壤和水源重金属污染越来越严重，导致农作物对重金属的吸收富集，对食品安全造成严重影响，近年来越来越引起各方面的重视[1-5]。作为我国第一大主食的稻米，其对镉等重金属的吸收，就受到了水稻育种栽培方面的关注。四川作为粮食生产大省，土壤及耕地重金属污染问题也比较突出[4，6]。目前，主要研究方向仍集中于对材料/组合镉吸收转运规律方面研究，以及亲本材料、组合在不同重金属污染程度土壤中的试验筛选，通过栽培农艺措施对镉吸收的相关研究较少。

水稻直播栽培方式，尤其是麦（油）后直播，近年来在川西平原受到农户普遍的欢迎和大量推广，其省工省时省力和节本增效的作用显著[7]。作为新的栽培模式，其与传统育苗移栽在很多方面有巨大差异。因此，进行不同品种及两种栽培方式下稻米镉吸收的对比研究，对指导当前水稻生产、探索高效安全的水稻生产方式、保障粮食数量安全的同时保障质量安全，具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以 891A/R727 （川 优 1727）、891A/D2、891A/D6、CZ8A/R727（川作优 8727）、CZ8A/D2、CZ8A/D6、CZ8A/R570、L3A/R473 等8 个组合为参试材料（其中，川优1727、川作优8727 已通过审定）。川作优8727 是四川省区试“早熟组、山区组、麦油后直播组”的对照品种，在本组试验中也作为对照。

1.2 试验设计

试验于2019 年5 月至9 月，在四川省川西平原3个土壤镉含量水平不同的地点同时进行。每个点又分为2 个试验组，即采用移栽、直播两种栽培方式；每个组内，各品种 2 次重复（16 个小区/组，32 个小区/试验点），随机区组排列。小区面积10 m2（2 m×5 m）。

1.3 试验方法

1.3.1 土壤镉含量测定

各试验点的两组（移栽、直播）试验在同一块试验田进行。试验田均为正方形或长方形，播种前在各试验田4 个角方向居中取4 个土壤样本，进行土壤镉含量测定。

1.3.2 整田及划厢

旋耕后每667 m2施20 kg 复合肥、5 kg 尿素作底肥，整平，在四周留出不少于2 m 的隔离区后，在中间试验区域起垄划分出直播组、秧田、移栽组（分开管水）。直播组直接按2 m×5 m 有效厢面，四周开20 cm深、30 cm 宽的沟，整平厢面后人工均匀撒播；秧田位于直播片和移栽片中间，约30 m2（每个试验组合有效厢面3 m2），整平做厢划格后，与直播片同时播种；移栽片整平后灌深水，按每个小区“10 株/行×25 行”（行距=株距=0.2 m），插竹签标示出各小区株行位置，后面按竹签栽插即可。

表1 土壤镉含量及pH 值

表2 两种栽培方式下3 个地点精米镉含量 （单位：mg/kg）

1.3.3 种子用量和栽插密度

直播种子按2.0 kg/667 m2标准；移栽按1.5 kg/667 m2播种育苗，每丛栽插2 苗。

1.3.4 播种及除草

种子经浸种、出芽、拌种剂处理后，于5 月24 日同时播种，第2 天喷施封闭除草剂“稻主”。

1.3.5 追肥及田间管理

在秧苗3 叶期，每667 m2撒施10.0 kg 复合肥作追肥。移栽组于6 月20 日（秧苗6 叶左右）进行移栽，1周后每667 m2再施10.0 kg 复合肥1 次，直播组和移栽组同时施。之后按同样方式管水和防治病虫。

1.3.6 精米镉含量测定

9 月15 日成熟时，3 个试验点分小区同一天进行收割脱粒，晒干后送稻谷至中国水稻研究所进行精米镉含量测定。

1.4 数据分析

用Excel 软件对数据进行处理。

2 结果与分析

2.1 土壤及稻谷镉含量数据

从表1 可见，3 个试验点土壤镉含量呈低、中、高不同层次分布，对试验研究具有很好的代表性。但是3个点的土壤pH 值差异较大，会对镉的吸附造成一定影响[1-2，4，8]。

2.2 土壤镉含量对精米镉含量的影响

从表2 可见，低镉土壤下（地点1）各品种精米的镉含量均显著低于中镉（地点2）和高镉（地点3）土壤，且均在0.20 mg/kg 安全值以内；中镉土壤下，移栽的各品种精米镉含量均显著低于高镉土壤。但直播方式下，大部分品种在中镉土壤下的稻米镉含量高于高镉土壤。这可能是因为地点2 土壤pH 值较低，偏酸性，可吸收活性镉比例较高，而地点3 土壤呈弱碱性，可吸收活性镉比例较低；也可能是土壤中存在其他因素的影响，以及品种与环境互作效应等原因。可见，不同镉含量土壤及土壤pH 值，对水稻精米镉含量具有显著的影响和决定作用。

2.3 栽培方式对精米镉含量的影响

从表2 可见，直播栽培方式下绝大部分品种的镉吸附量明显低于同等土壤下的移栽方式。移栽方式下，3 个点的精米镉含量平均值分别为0.093 mg/kg、0.944 mg/kg、2.494 mg/kg；而直播方式下，3 个点的精米镉含量平均值分别为 0.071 mg/kg、0.434 mg/kg、0.243 mg/kg。这种差异在中镉土壤和高镉土壤下尤其明显。在中镉含量土壤，直播方式下大部分品种的精米镉含量不到移栽方式的1/2；在高镉含量土壤，直播方式下各品种的精米镉含量只有移栽方式的1/10。可见，栽培方式对稻米镉吸附具有显著的不同作用。

从表2 还可以看出，移栽方式下，各品种稻米镉含量随土壤镉含量升高呈线性增加；而直播方式下，大部分品种稻米最高镉含量出现在中镉土壤。这说明移栽方式下稻米镉含量主要决定于土壤镉含量，受其他因素，如土壤pH 值等的影响较小；而直播方式下，稻米镉含量不仅受土壤镉含量影响，还受pH 值等的影响。

2.4 不同组合稻米镉含量差异

从表2 可见，不同品种/组合稻米对镉吸附的差异明显。直播方式下，表现最好的是891A/D6，在3 个点的镉吸附量都低于0.20 mg/kg；其次是CZ8A/D6 和L3A/R473，中、低镉土壤下均低于或等于0.20 mg/kg，高镉土壤下也仅分别为0.27 mg/kg 和0.25 mg/kg。移栽方式下，表现最好的是CZ8A/R570，在低、中镉土壤下，稻米镉含量均低于0.20 mg/kg，高镉土壤下，稻米镉含量在所有参试组合中也是最低；其次是891A/D2 和CZ8A/D6，在中镉含量土壤下，稻米镉含量低于1.00 mg/kg。

3 讨论与结论

水稻对土壤中镉的吸收和富集是一个复杂的过程，受到多方面因素的影响，比如品种、土壤镉含量、pH 值、土壤中其他金属元素的含量和状态等[1-2，4]。但改善土壤因素较为困难，而从品种遗传特性和栽培技术等方面来解决镉污染区稻米安全是有效途径[9]。本研究结果证明，直播栽培方式下水稻精米镉含量显著低于移栽方式。而直播方式下，土壤pH 值对稻米镉吸附又有显著影响。偏酸性土壤中，活性镉含量比例比碱性土壤显著提高[2，4，8]。这说明除了品种、栽培方式以外，对土壤酸碱度进行适当改良，也能显著降低稻米镉吸附。本研究结果为降低土壤镉污染地区稻米镉含量，实现绿色安全的稻米生产，提供了一条简洁可行的途径：选用低镉吸附品种，采用直播方式，适当改良和提高土壤pH 值[8，10]。而且直播又具有省工省时省力、节本增效的效果，所以，在土壤镉污染地区推广水稻直播，具有多方面的好处。 当然，还有很多问题需要进行后续研究，以揭示其内在规律，更好的为生产服务。如水稻直播与移栽方式下稻米中镉含量巨大差异的原因，不同pH 值土壤中，水稻移栽和直播对稻米镉吸附产生不同效应的原因，以及其他熟期类型水稻品种在两种栽培方式下的镉吸附规律等。