连云港市郊区稻田土壤与水稻重金属镉含量分析

来源:用户上传      作者: 梁玲 尚庆伟 谢修庆 张来振

　　摘要 以取自连云港市郊区的24个水稻样品和24个对应土壤样品为研究对象，分析重金属元素镉的含量。结果表明：连云港市郊区稻田土壤重金属镉含量未见明显不同；水稻不同器官镉含量分布规律是根＞茎叶＞稻壳＞糙米；生育期短的水稻品种植株中镉含量高于生育期长的品种。
　　关键词 水稻；土壤；重金属；镉；江苏连云港；郊区
　　中图分类号 S511；X171.5 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2012）03-0296-01
　　
　　Analysis on Heavy Metal Cadmium in Paddy Soil and Rice of Suburb in Lianyungang City
　　LIANG Ling SHANG Qing-wei XIE Xiu-qing ZHANG Lai-zhen
　　（Lianyungang City Agricultural Products Quality Supervision and Inspection Center in Jiangsu Province，Lianyungang Jiangsu 222001）
　　Abstract 24 rice samples and 24 corresponding soil samples which were obtained from the suburbs of Lianyungang City were used to analyze cadmium content. The results showed that the cadmium content had no obvious difference among the paddy soil samples of suburb in Lianyungang City，the distribution law of different organs of cadmium content of rice was：root＞stem leaf＞rice husk＞brown rice，the cadmium content of the rice with short growth period was higher than the rice with long growth period.
　　Key words rice；soil；heavy metal；cadmium；Lianyungang Jiangsu；suburb
　　土壤重金属污染问题已经成为世界性的问题，重金属在土壤中的存在会严重影响植物机体功能，在食物链中的生物富集极具危险性。镉是广泛存在于自然界的一种重金属元素，对植物显示出比其他重金属更大的毒性。水稻是我国主要粮食作物，稻田重金属镉污染不仅导致水稻生长发育受阻，产量下降，更为严重的是有毒元素镉在水稻体内大量累积，并通过食物链传递，对人体健康构成严重威胁。因此，准确测定水稻根、茎、叶以及籽实中的镉含量，研究不同品种水稻对重金属镉元素吸收的差异，寻找减少籽实中重金属镉的方法，对优质稻米生产具有重要的实用价值。
　　1 材料与方法
　　1.1 样品采集
　　于2011年11月中下旬水稻成熟时采集样品，取样地点为连云港市郊区，水稻和土壤同时同点采集。水稻采样按梅花采样法采集5个点的水稻植株，包括根部和地上部分，5个点混合成为1个样品，共采集24个样品，其中连粳7号、中稻1号、徐稻4号、徐稻5号4个不同品种各选取6个样品；土壤在水稻样品相应采集处，选深度为0～20 cm的耕作层进行取样。
　　1.2 样品前处理与测定方法
　　①采集回来的土壤样品经自然风干后，弃去杂物，研磨，过100目筛，装瓶备用。土壤样品以HCl+HNO3+HClO4加热消解，待消解液澄清后，赶酸、定容、摇匀，用原子吸收分光光度计测定镉的含量。②水稻植株样品用自来水洗净，去离子水反复冲洗后，放入烘箱，105 ℃杀青，80 ℃烘至恒量，分成根、茎叶、稻壳和糙米4个部分，粉碎过筛备用。用HNO3+HClO4消化，原子吸收分光光度计测定镉的含量。③采用玻璃电极法测定土壤样品的pH值。所有测定样品均做3个平行、2个空白测定。
　　2 结果与分析
　　2.1 稻田土壤pH值及镉含量
　　稻田土壤pH值含量范围为7.63～8.31，平均值为7.92。研究表明，土壤中重金属镉的溶解度与土壤溶液pH值的高低有很大关系，土壤pH值越低，其溶解度越大，活性越高[1]。土壤溶液中氢氧根离子增加，使镉形成氢氧化物沉淀，并且由于氢离子浓度降低，其竞争作用减弱，作为土壤吸附重金属的主要载体，如有机质、锰氧化物等与重金属结合更牢固，从而使重金属有效性降低，加上钙与镉之间的拮抗作用，加强了土壤中重金属的沉淀和吸附作用，从而降低土壤中镉的生物活性[2]。
　　连云港市郊区种植不同水稻品种的稻田土壤中镉含量未见明显不同。据调查，种植连粳7号、中稻1号、徐稻4号、徐稻5号的土壤中，镉的平均含量分别为0.89、0.92、0.89、0.90 mg/kg。结合土壤环境质量标准，由表1可知，市郊土壤中镉含量均未超出二级标准。
　　
　　2.2 水稻不同器官镉含量
　　由表2可知，水稻不同器官镉含量是有明显规律的，总的分布规律是根＞茎叶＞稻壳＞糙米，根部对重金属镉的吸收能力最强。研究表明[3]，重金属在水稻植株内的分布规律是在新陈代谢旺盛的部位累积量较大，在营养贮存器官中累积量较小。通过脱壳、磨精、抛光等加工过程可以除掉含金属镉较多的胚、皮层等部位，得到的食用大米中镉含量相对稻谷低。查 燕等[4]的研究也证实籽实中重金属镉的浓度随加工程度含量升级而降低，从稻谷到粳米，镉的去除率为24.10%。目前对水稻中镉分布的研究还不够深入，引起根、茎叶、稻壳、糙米中镉含量明显差异的生理生化机制还有待进一步研究。
　　2.3 不同水稻品种之间镉含量差异
　　研究表明，不同水稻品种由于遗传上的差异，在对稻田重金属元素吸收和分配上存在很大差异，这种差异不仅存在于种间（不同种和属），也存在于种内（不同变种或品种）。由表2可知，不论是水稻根、茎叶、稻壳还是糙米，重金属镉含量均有以下规律：徐稻4号＞连粳7号＞中稻1号＞徐稻5号。
　　徐稻4号、连粳7号、中稻1号、徐稻5号全生育期分别为140、153、154、159 d，不难发现，生育期短的品种植株中镉浓度高于生育期长的品种。这是由于生育期短的品种如徐稻4号圆锥花序形成期后的气温很高，大多在8月中旬，水稻的蒸腾作用大，蒸腾速率很强，镉与小分子有机质形成络合物随着蒸腾流大量向上输送，积累在茎叶和籽粒中；而生育期长的品种如徐稻5号的圆锥花序形成期后的气温逐渐下降，多数在9―10月，蒸腾作用减弱，镉在茎叶和籽粒中的累积也相应减少[5]。
　　3 结论与讨论
　　分析结果表明，连云港市郊区稻田土壤中镉含量达到国家土壤环境质量二级标准，种植不同水稻品种的土壤重金属镉含量未见明显不同。镉在水稻植株内的含量分布顺序为：根＞茎叶＞稻壳＞糙米，引起不同器官中镉含量明显差异的生理生化机制还有待进一步研究。不同水稻品种在对重金属镉元素吸收上存在差异，生育期短的品种植株中镉浓度高于生育期长的品种。要解决水稻镉污染的问题，建议广泛收集抗重金属污染的水稻种质或基因材料，弄清遗传特性和规律，培育出耐重金属污染的新品种；开展控制稻田土壤重金属污染的措施研究，如植物修复、客土、化学措施等[6]。
　　4 参考文献
　　[1] 夏增禄.土壤环境容量及其应用[M].北京：气象出版社，1988：95-97.
　　[2] 李瑞美，王果，方玲.钙镁磷肥与有机物料配施对作物镉铅吸收的控制效果[J].土壤与环境，2002，11（4）：348-351.
　　[3] 莫争，王春霞，陈琴，等.重金属Cu、Pb、Zn、Cr、Cd在水稻植株中的富集与分布[J].环境化学，2002，21（2）：110-116.
　　[4] 查燕，杨居容，刘虹，等.污染谷物中重金属的分布及加工过程的影响[J].环境科学，2000，21（3）：52-55.
　　[5] 王新，吴燕玉，梁仁禄，等.各种改良剂对重金属迁移、积累影响的研究[J].应用生态学报，1994，5（1）：89-94.
　　[6] 陈笑.水稻镉（Cd）毒害及其防治研究进展[J].广东微量元素科学，2010，17（7）：1-7.

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