水稻全產業鏈降鎘技術及效果評價研究

許艷霞 王達能 倪小英 余揚 鄧志堅 梅廣 洪玲

[摘要]通過水稻品種選育、田間施肥、產后加工等技術對水稻全產業鏈的產前、產中、產后等環節進行控制，以尋求當前湖南水稻鎘污染問題的解決方法。同時，對水稻品種選育、田間施肥、產后加工等技術的降鎘效果進行了評價，以期為水稻降鎘研究提供技術指導。研究結果表明，使用低鎘水稻品種、田間施肥措施及產后加工技術能分別使稻谷鎘含量降低36.4%、42.1%和8.7%。在水稻全產業鏈中，選擇合適的品種、合理施肥可大大減少鎘超標稻谷的產生，同時產后降鎘技術能有效降低水稻鎘污染。

[關鍵詞】水稻產業;降鎘技術;效果評價

耕地重金屬污染是當前制約我國農業可持續發展和綠色發展的主要因素。據報道，我國受重金屬污染的耕地達2000萬h㎡，約占我國耕地總面積的1/5，其中以鎘污染最為突出，約13萬h㎡的耕地存在鎘污染[1-2]。我國是農業大國，稻谷是我國主要糧食作物之一，全國約60%的居民以大米為主食。農田鎘污染不僅影響稻谷生長發育和產量，更為嚴重的是，稻谷的鎘吸收能力強，吸收的鎘通過食物鏈傳遞，對人們身體健康造成嚴重的威脅[3]。農田土壤重金屬污染治理受到各級政府的高度重視，是當前研究的熱點。然而，土壤重金屬污染治理需要一個長期的過程，在當前土壤污染尚未被有效治理的情況下，從稻谷的生長特性出發，研究在污染土壤下種植安全稻谷，并采取有效措施，安全利用已產生的鎘污染稻谷，多手段、多措施綜合實現稻谷鎘污染的治理，對緩解當前稻谷重金屬污染，保障我國糧食安全具有重要意義。

根據水稻的全產業鏈過程，產前水稻品種篩選、產中農藝調控或土壤調節劑、產后稻米降鎘3個方面均能有效降低稻谷鎘含量，是稻谷鎘污染治理的重點研究方向。本文從水稻全產業鏈出發，產前選育低鎘水稻品種，產中采取炭基肥農藝調控措施，產后對鎘超標稻谷進行發酵處理，并對各種方法的降鎘效果進行了評價，為合理選擇稻谷鎘污染治理方法、有效減少稻谷鎘污染狀況提供了有力支撐。

1 材料與方法

1.1試驗地選擇

選擇湖南省長沙市寧鄉市某輕度鎘污染區稻田為低鎘水稻品種選育和炭基肥農藝調控的實驗基地，土壤鎘含量約為0.15mg/kg。

1.2 水稻品種

低鎘水稻品種：兩優336，由湖南金健種業科技有限公司提供。

常規水稻品種：桃優香占、湘早秈6號、湘早秈24號，由當地農戶提供，其中桃優香占用于低鎘水稻品種的對照品種，湘早秈6號、湘早秈24號用于炭基肥農藝調控的試驗品種。

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 田間實驗處理

1.4.1 低鎘水稻品種選育

處理1為桃優香占，處理2為兩優336，2種處理采用同樣的農藝措施（均施加炭基肥）。每種處理設3個重復，小區面秋約15㎡，隨機區組排列。低鎘水稻品種種植由湖南金健種業科技有限公司實施。

1.4.2炭基肥農藝調控

以桃優香占為試驗品種，每個品種設2種處理，一種按常規方式施肥，一種在常規施肥方式的基礎下，加入炭基肥。每種處理設3個重復，小區面積約15㎡，隨機區組排列。炭基肥農藝調控試驗由湖南谷力新能源科技股份有限公司實施。

1.5 鎘超標稻谷產后發酵處理

1.5.1發酵處理

選取濃度分別為0.4mg/kg和l.Omg/kg左有的鎘超標大米為試驗對象，按1：1.2的料液比加入發酵液，在發酵罐中靜置24h。發酵處理試驗由湖南金健米業有限公司實施。

1.5.2 樣品檢測

發酵完成后，取出發酵后的大米和發酵水，其巾大米反復用蒸餾水清洗3次后，測定其鎘含量和品嘗評分值。

1.6 分析方法

稻谷樣品自然晾干后，脫殼成糙米，再將糙米粉碎至過20日篩，待測。大米樣品晾干后粉碎至20 目篩，待測。

樣品鎘含量的測定方法按GB5009.14-2014[4]進行。

1.7 數據處理

用Excel進行試驗數據處理和相關分析，SPSS統計軟件進行試驗數據的方差分析。

2 結果與分析

2.1 低鎘水稻品種的降鎘效果分析

稻谷成熟后，同時扦取低鎘水稻品種和普通水稻品種進行鎘含量檢測，檢測結果見表1。

據表l可知，在相同的農藝條件下，兩優336（低鎘品種）稻谷鎘含量平均值為0.144mg/kg，桃優香占（對照）鎘含量平均值為0.22mg/kg。兩優336（低鎘品種）鎘含量較桃優香占（對照）顯著降低，降低幅度達36.4%，表明兩優336具有較好的降鎘效果，通過種植低鎘品種能顯著降低稻谷的鎘吸收，減少鎘超標稻谷產生[5]。

2.2 炭基肥農藝調控降鎘效果分析

對實施炭基肥農藝調控的稻谷及對照稻谷的鎘含量進行檢測，結果見表2。

據表2可知，施加炭基肥后，桃優香占鎘含量平均值為0.22mg/kg，施加常規肥時，桃優香占鎘含量平均值為0.38mg/kg。施加炭基肥后，桃優香占的鎘含量顯著下降，降幅為42.1%，表明炭基肥的施加能顯著降低稻谷鎘含量[6]。

2.3 低鎘水稻品種選育和炭基肥農藝調控協同降鎘效果分析

進一步考察了，低鎘水稻品種選育和炭基肥農藝調控的協同降鎘效果，品種選育和農藝調控后的稻谷鎘含量見表3。

據表3可知，在種植低鎘品種（兩優336）的同時施加炭基肥，稻谷鎘含量相比常規種植的普通稻下降率可達63.2%。2.4 鎘超標稻谷產后發酵降鎘效果分析

發酵處理后，對2種不同鎘超標程度的大米鎘含量進行檢測，檢測結果見表4。

據表4可知，不同鎘污染程度的大米經發酵處理后，其產品鎘含量均降至0.2mg/kg以下，其中鎘含量為0.408mg/kg的大米，發酵后鎘含量降至0.144mg/kg，鎘含量下降率達64.7%，鎘含量為1.066mg/kg的大米，發酵后鎘含量降至0.142mg/kg，鎘含量下降率達86.7%。結果表明，發酵可大大降低大米的鎘含量，最高降幅可達86.7%[7-11]。

3結論

稻谷作為我國南方居民的主食，其鎘污染現狀形勢嚴峻，在水稻全產業鏈巾，產前的水稻低鎘品種培育、產巾農藝調控、產后加工均為稻谷控鎘關鍵環節，均能有效降低稻谷鎘含量。本文在水稻全產業鏈過程中，通過低鎘品種兩優336的種植，同時在種植過程中施加炭基肥，可使稻谷鎘含量降低63.2%，其中低鎘品種兩優336的種植降低稻谷鎘含量36.4%，炭基肥施加降低稻谷鎘含量42.1%，通過稻谷產后鎘超標大米經發酵處理，可使大米鎘含量最高降低86.7%。因此，在稻谷全產業鏈中，產前、產中和產后3個環節合理配合，可有效解決當前稻谷鎘污染問題，其中，產前低鎘品種培育和產中農藝措施可從根本上減少鎘超標稻谷的產生，針對已產生的鎘超標稻谷，可通過產后加工的方式大大降低產品鎘含量。

參考文獻

[1]黃益宗，赫曉偉，雷鳴，等.重金屬污染土壤修復技術及其修復實踐[J]農業環境科學學報，2013（3）：409.

[2]曾希柏，徐建明，黃巧云，等.中國農田重金屬問題的若干思 考[J]土壤學報，2013（1）：188-196.

[3]徐加寬，楊連新，王余龍，等.水稻對重金屬的吸收和分配機 理研究進展[J].植物學通報，2005（1）：614-622.

[4] GB 5009. 14-2014.食品安全國家標準食品中鎘的測定[S].

[5]易龍生，王文燕，陶冶，等有機酸對污染土壤重金屬的淋洗 效果研究[J].農業環境科學學報，2013 （4）：701-707.

[6]徐瑩，劉文磊，姜凱元，等，耐鹽魯氏酵母（Zygsoaccharomycesrouxi i） CICC 1379吸附水中重金屬Cu2+研究[J]環境科學學報，2010 （10）：1985-1991.

[7]許艷霞，倪小莢，鄧志堅，等，螫合生物肥對水稻鎘積累調控 效果研究[J].糧食科技與經濟，2016 （2）：34-36.

[8]朱奇宏，黃道友，劉國勝，等.改良劑對鎘污染酸性水稻土的修 復效應與機理研究[J]中國生態農業學報，2010 （4）：847-851.

[9]蔣彬，張慧萍.水稻精米中鉛鎘砷含量基因型差異的研究[J]. 云南師范大學學報.2002 （3）：37-40.

[10]劉吻，易翠平.稻米中鎘的分布規律及降鎘方法研究進展[J]糧食科技與經濟，2018（1）：110-113.

[11]陳囂，鐵柏清，劉孝利，等.改良一農藝綜合措施對水稻吸收積累鎘的影響[J]農業環境科學學報，2013 （7）：1302-1308.