不同葉面阻控劑對稻田糙米重金屬含量及產量的影響

摘要 為保障水稻的安全生產，本研究通過在田間小區試驗中設置不同葉面阻控材料，探究不同葉面阻控劑處理對水稻糙米重金屬含量及水稻產量的影響。結果表明，噴施不同葉面阻控劑的水稻產量無顯著差異，在保障水稻產量的情況下小幅增產；不同處理可有效降低水稻糙米中重金屬鎘、鉛、鉻的含量。其中PPF葉面阻控劑噴施效果最優，與空白對照相比，鎘含量降幅為39.21%，鉛含量降幅為67.47%，鉻含量降幅為52.74%。建議在輕度重金屬污染的稻田中選擇PPF葉面阻控劑與其他安全利用技術措施聯合推廣應用。

關鍵詞 葉面阻控劑；糙米重金屬；重金屬含量

中圖分類號 X56 文獻標識碼 A

文章編號 1007-7731（2023）23-24-0100-04

水稻是主要糧食作物，在農業生產中占有重要地位。近2/3的人口以大米為主食，水稻安全生產對保障糧食安全具有重要作用[1]。目前，適用于受污染耕地安全利用的技術措施主要包括土壤調酸技術、農藝調控技術、土壤改良技術、葉面阻控技術和品種調整技術等。葉面阻控劑是不直接接觸土壤的綠色友好型修復材料[2]，該技術操作簡便，通過葉面噴施硅、硒、鋅等有益元素，提高作物抗逆性，抑制作物根系向可食部位轉運重金屬，降低可食部位重金屬含量[3-4]，被廣泛應用于鎘、鉛等污染稻田[5]。

為進一步探究葉面阻控劑對水稻中多種重金屬含量的影響，本研究在重金屬輕度污染稻田開展田間小區試驗，在水稻田上施用不同葉面阻控劑，監測水稻糙米中鎘（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、鉛（Pb）和鉻（Cr）的含量，以期篩選出能夠有效降低糙米中重金屬含量的葉面阻控劑，為保障水稻的安全生產提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料選擇

供試試驗田：試驗田是重金屬輕度鎘污染的水稻田。土壤pH 5.31，土壤中重金屬Cd 0.49 mg/kg、Hg 0.141 mg/kg、As 16.2 mg/kg、Pb 39.5 mg/kg和Cr 36.5 mg/kg。根據農用地質量類別劃分技術指南，試驗田土壤環境質量類別為安全利用類，主要污染物為Cd。

供試水稻品種：嘉豐優2號。

供試肥料：復合肥（N-P2O5-K2O≥48%，16∶16∶16）。

供試葉面阻控材料：選用JGL、PPF、YMD、TX、NSX和NMX這6種葉面阻控材料。其主要技術參數見表1。6種葉面阻控劑中鎘、汞、砷、鉛和鉻含量均低于土壤風險篩選值，可作為安全利用技術修復材料施用于受污染稻田中。

1.2 試驗處理設置

在受污染耕地安全利用區重金屬輕度鎘污染稻田土壤開展JGL、PPF、YMD、TX、NSX和NMX這6種葉面阻控材料對水稻糙米中重金屬鎘、汞、砷、鉛和鉻的阻控效果研究。試驗共設置7個處理，根據試驗材料說明書和前期試驗結果，基施復合肥（N-P2O5-K2O=16-16-16）450 kg/hm2+尿素（N≥46%）300 kg/hm2，各個處理葉面阻控材料的種類與用量如下。處理1：CK，噴施清水。處理2：JGL葉面阻控劑，施用80 mL/m2，稀釋100倍，Si≥68 mg/m2。處理3：PPF葉面阻控劑，施用80 mL/m2，稀釋100倍，Si≥80 mg/m2，Se≥0.8 mg/m2。處理4：YMD葉面阻控劑，施用80 mL/m2，稀釋500倍，Si≥24 mg/m2。處理5：TX葉面阻控劑，施用80 mL/m2，稀釋100倍，Si≥48 mg/m2，Se≥0.016 mg/m2。處理6：NSX葉面阻控劑，施用100 mL/m2，稀釋100倍，Si=25 mg/m2，Se=8 mg/m2。處理7：NMX葉面阻控劑，施用100 mL/m2，稀釋100倍，Se=8 mg/m2。

每個處理設置3次重復，7個處理計21個小區，隨機區組排列，各小區形狀一致、面積20 m2，栽種規格為移栽秧苗株距25 cm、行距25 cm。田邊設置保護行1 m。小區之間統一起壟隔開，壟寬50 cm。

葉面阻控劑在水稻拔節期和灌漿期使用小型噴霧器各進行1次葉面噴施，噴液量以作物葉片正背面沾滿霧滴為宜。各試驗小區統一栽培技術及管理措施，根據實際情況按當地病蟲害防治方法及時進行病蟲害防治；同一田間管理措施在同一天內完成，降低田間操作誤差，提高準確度。

1.3 樣品采集與測定

樣品采集與預處理：水稻收獲期，各小區按照梅花形5點采樣法采集水稻糙米樣品，共采集21個糙米樣品。水稻糙米作為測定樣品，樣品采集后取回實驗室蒸餾水清洗干凈并于烘箱中105 ℃殺青30 min，再80 ℃烘干至恒重，將水稻脫粒成糙米，并用不銹鋼粉碎機粉碎，過100目尼龍篩，備用。

測定項目與方法：測定糙米樣品中重金屬鎘、汞、砷、鉛和鉻含量，依據《食品安全國家標準 食品中多元素的測定》（GB 5009.268—2016）、《食品安全國家標準 食品中總汞及有機汞的測定》（GB 5009.17—2021）、《食品安全國家標準 食品中總砷及無機砷的測定》（GB 5009.11—2014），糙米鎘、總砷、鉛和鉻含量采用微波消解-電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）進行分析測試；糙米汞含量采用微波消解-原子熒光光譜分析法進行分析測試。

水稻測產：水稻收獲時各小區單收單打實測產，按20%含水量計算小區產量。

1.4 數據統計分析

采用Excel 2016和Origin 8軟件進行數據統計分析和制圖。采用SPSS 19.0 軟件對不同處理數據進行顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同葉面阻控劑對糙米鎘含量的影響

從圖1可以看出，與CK（空白對照，糙米鎘含量0.42 mg/kg）相比，施加JGL、PPF、YMD、TX、NSX和NMX這6種葉面阻控劑均能顯著降低水稻糙米中鎘含量（Plt;0.05），分別降低了28.62%、39.21%、25.81%、27.46%、33.69%和38.16%，均未達到食品中污染物限量標準（糙米鎘限量0.2 mg/kg），且不同葉面阻控劑處理下水稻糙米中鎘含量無顯著性差異。依據降鎘幅度，其效果排序為PPFgt;NMXgt;NSXgt;JGLgt;TXgt;YMD。PPF葉面阻控劑糙米降鎘效果最佳。

2.2 不同葉面阻控劑對糙米鉛含量的影響

由圖2可知，與CK處理相比，施加JGL、YMD和NSX這3種葉面阻控劑糙米中鉛含量略有下降，但均無顯著性差異，而PPF、TX和NMX這3種葉面阻控劑均顯著性降低糙米中鉛含量，分別下降了67.47%、55.60%和51.23%。這表明PPF葉面阻控劑降鉛效果最優。

2.3 不同葉面阻控劑對糙米砷含量的影響

從圖3可以看出，與CK處理相比，施加JGL、PPF、YMD、TX、NSX和NMX這6種葉面阻控劑均未顯著降低水稻糙米中砷含量，且各處理水稻糙米中砷含量無顯著性差異。噴施葉面阻控劑后，水稻糙米中砷含量均略有下降，降幅為5.19%～17.61%。PPF葉面阻控劑糙米降砷幅度最大。

2.4 不同葉面阻控劑對糙米鉻含量的影響

由圖4可知，與CK（空白對照，糙米鉻含量1.09 mg/kg）相比，施加YMD和NMX葉面阻控劑的水稻糙米中鉻含量無顯著性差異；而施加JGL、PPF、TX和NSX葉面阻控劑均能顯著降低水稻糙米中鉻含量（Plt;0.05），糙米鉻含量分別降低了54.95%、52.74%、66.77%和52.07%，但不同葉面阻控劑處理下水稻糙米中鉻含量無顯著性差異。其降鉻效果排序為TXgt;JGLgt;PPFgt;NSX，TX、JGL、PPF和NSX這4種葉面阻控劑處理水稻糙米降鉻幅度均能達到50%，效果較好。

2.5 不同葉面阻控劑對糙米汞含量的影響

由圖5可知，CK處理糙米汞含量（0.004 6 mg/kg）遠低于食品中污染物限量標準（糙米汞0.02 mg/kg），與CK處理相比，施加JGL、PPF、YMD、TX、NSX和NMX這6種葉面阻控劑均未顯著降低水稻糙米中汞含量，且各處理水稻糙米汞含量無顯著性差異。噴施葉面阻控劑后，水稻糙米汞含量均略有下降，無增加糙米中汞含量的風險。

2.6 不同葉面阻控劑對水稻產量的影響

由圖6可知，各葉面阻控劑處理條件下水稻產量均無顯著性差異（Pgt;0.05）；各試驗小區經過葉面阻控劑噴施后，與CK處理相比，均小幅增產，增幅為4.53%～8.71%，符合NY/T 3343—2018對受污染耕地安全利用效果當季水稻產量評價標準。

3 結論與討論

葉面阻控劑是一種通過向作物葉片表面噴施的小分子有機或無機物，兼具健康、營養特性，并可實現阻隔重金屬向作物可食用部位轉運或累積。其通過葉片氣孔或水孔及細胞間隙吸收、木質部轉運和跨維管束運輸等多種運輸方式進入植物體內，從而通過生理阻隔、元素拮抗和轉運競爭等方式改變植物體內重金屬的再分配，或通過調控植物根系分泌次生代謝產物，改變重金屬的生物有效性，阻控根系對重金屬的吸收，從而實現對部分低污染農田的安全利用[2]。相關研究證明葉面噴施硅肥和硒肥均能有效降低糙米重金屬吸收，其作為一種不直接接觸土壤的環境友好型材料，在有效摒除土壤污染風險的基礎上，能夠有效阻隔土壤重金屬在作物可食用部分中的累積，是糙米降鎘的有效措施[6-8]。硅被稱為水稻的第四大營養元素，而硒為植物體內抗氧化酶的活性中心，噴施含硅葉面阻控劑可促進水稻的生長發育，通過抑制重金屬在水稻植株中的遷移轉運，降低糙米中重金屬含量[9-10]，噴施含硒葉面阻控劑可通過改變抗氧化酶的活性、作物的抗性來降低水稻體內重金屬的含量[11]。本試驗研究并分析不同葉面阻控劑（硅、硒）對重金屬輕度污染稻田糙米重金屬含量的影響效果，與空白對照相比，得到以下結論。

JGL、PPF、YMD、TX、NSX和NMX這6種葉面阻控劑均不同程度地起到了降低糙米中鎘含量的效果，施用后糙米中鎘含量尚未達到食品中污染物限量標準（糙米鎘限量0.2 mg/kg），且不同葉面阻控劑處理下水稻糙米鎘含量無顯著性差異，需要深入研究。其降鎘效果排序為PPFgt;NMXgt;NSXgt;JGLgt;TXgt;YMD，PPF葉面阻控劑糙米降鎘效果最佳，降鎘39.21%。

PPF、TX和NMX這3種葉面阻控劑均顯著降低了糙米中鉛含量，分別下降了67.47%、55.60%和51.23%。PPF葉面阻控劑降鉛效果最優，另外3種葉面阻控劑JGL、YMD和NSX糙米中鉛含量無顯著性變化。

JGL、PPF、TX和NSX這4種葉面阻控劑均不同程度地降低了水稻糙米中鉻含量，其降鉻效果排序為TXgt;JGLgt;PPFgt;NSX，糙米降鉻幅度均能達到50%。另外，2種葉面阻控劑YMD、NMX處理水稻糙米鉻含量無顯著性變化，且6種葉面阻控劑處理水稻糙米鉻含量均無顯著性差異。

JGL、PPF、YMD、TX、NSX和NMX這6種葉面阻控劑處理后水稻糙米總砷均無顯著性差異，但水稻糙米總砷含量均略有下降，無增加糙米中砷含量的風險。

JGL、PPF、YMD、TX、NSX和NMX這6種葉面阻控劑處理后水稻糙米汞含量均無顯著性差異，但水稻糙米汞含量均略有下降，無增加糙米中汞含量的風險。

JGL、PPF、YMD、TX、NSX和NMX這6種葉面阻控劑處理后水稻產量無顯著性差異，但均小幅增產，增產幅度為4.53%～8.71%。

噴施不同硅、硒葉面阻控劑，在保障水稻產量的基礎上可有效降低水稻糙米中鎘、鉛和鉻的含量，其中PPF葉面阻控劑處理效果最好，PPF葉面阻控劑為水劑弱堿性材料，富硅富硒，并兼具經濟高效、綠色友好等特性，可作為安全利用技術材料推廣應用示范施用于重金屬污染稻田。下一步要深入研究其在重金屬鎘輕中度污染稻田中協同其他安全利用技術的降鎘效果，為重金屬污染農田土壤的安全利用提供一定的參考。

參考文獻

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（責編：王 菁）