镉胁迫下小麦镉低累积品种筛选
重金属污染农田水稻低累积品种筛选
引言重金属易在人体中蓄积，会引起慢性中毒，进入土壤环境后可引起食物链中毒[1]。
随着工农业的迅速发展，受工业“三废”和农业活动自身的影响[2-3]，矿区周边农田土壤受到严重污染，重金属在土壤中蓄积并进入农作物[4]，最后通过食物链危害人体健康。
农产品作为环境的产物，其安全状况受环境质量直接影响。
2014年土壤污染调查公报显示，全国的土壤污染状况不容乐观，总超标率为16.1%，主要以重金属无机污染为主且重金属污染的地理分布由北向南逐步呈上升态势，南方成为重污染区。
云南被誉为“有色金属王国”，锡、铜、铁等有色金属种类繁多，土壤重金属污染也不容小觑。
土壤遭受重金属污染后，不仅土壤的理化性质会恶化，土壤质量会降低，还威胁农产品质量安全。
重金属通过食物链累积到人体内，引发骨骼、肾、心脏等病变，损害人体健康。
为深入贯彻落实《土壤污染防治行动计划》，要对可能存在土壤污染风险的农田，加强土壤环境监测和农产品协同监测，同时根据农产品产地土壤重金属污染普查结果，对受重金属污染农田，通过种植业结构调整、农艺措施调控、替代种植等措施进行安全利用，同时积极开展重金属污染农田修复治理。
目前，全国正在开展重金属污染土壤修复治理试点示范，尚未形成较为成熟且广泛实用的技术作为参考。
为了探索适合文山州农产品产地土壤重金属污染修复治理措施，本文研究受重金属污染农田对当地不同主栽水稻品种籽粒重金属含量的影响，从而筛选低富集水稻品种[5]，以达到受污染耕地安全利用的目的。
本试验旨在通过在受重金属污染的农田上，种植不同品种的水稻，根据水稻籽粒重金属含量的高低及水稻中污染物超标情况，推荐种植对重金属低富集的水稻品种，以期实现受污染耕地安全利用，同时加强农产品协同监测，结合农产品食用部分重金属含量及其超标情况，为下一步受污染耕地种植业结构调整提供依据，进行种植业结构调整等治理修复和安全利用。
重金属污染修复治理试验研究较多，李虎等[6]以114份（V1～V114）水稻低镉品种育种材料为试验对象，从中筛选出桂育12，经多年多点试验验证，在中低度镉污染稻田产出的稻米镉含量不超标，籽粒镉低积累性状较稳定，综合性状表现受土壤镉含量影响较小。
土壤镉胁迫下菲降解菌的筛选、特性及对微生物群落影响的研究
上海交通大学硕士学位论文土壤镉胁迫下菲降解菌的筛选、特性及对微生物群落影响的研究姓名：降巍申请学位级别：硕士专业：农药学指导教师：***20081201土壤镉胁迫下菲降解菌的筛选、特性及对微生物群落影响的研究摘要土壤是环境的重要组成部分，承担着环境中来自各方面的污染物质。
随着经济迅速发展，越来越多的污染物进入土壤环境造成污染，多环芳烃（polycyclic aromatic hydrocarbon , PAHs）与重金属是土壤环境中重要的污染物，开展两者复合污染的研究对生态环境保护和治理有重要的意义。
本文以多环芳烃菲和重金属镉为目标污染物，采用生物富集法，从重金属－多环芳烃复合污染土壤中筛选耐受镉的菲降解菌，并对其降解、生长特性进行研究，从微生物群落功能性的角度评价降解菌对土壤的生物修复和生存能力，以期为复合污染土壤中多环芳烃生物修复提供科学依据。
主要研究结果如下：以菲为唯一碳源并在镉胁迫情况下，通过富集培养，从多环芳烃－重金属土壤中，分离纯化得到一株菲的优势降解菌。
经16S rDNA 和系统进化分析，优势菌株鉴定为产碱杆菌属（Alcaligenes），命名为W.J。
对获得的降解菌生长特性进行研究发现，在重金属镉的胁迫下，菌株仍然能较好的生长，对数生长期为20 h。
用高效液相（HPLC）仪测定降解菌的降解率，结果表明，W.J菌株对菲有较高的降解率，在培养5 d后，W.J能在30mg/L镉胁迫下对菲的降解率达到45％.用BIOLOG 生态板测试土壤微生物群落代谢功能，发现添加菲的处理组的样品，颜色变化率（AWCD）显著低于对照组，表明在菲单独或者与镉同时作用下，土壤微生物利用碳源的能力降低，菲显著影响土壤微生物群落代谢功能多样性；添加降解菌的处理组的土壤微生物群落代谢功能多样性和丰富度与对照组没有明显的差距。
通过对土壤微生物群落对各种碳源的代谢强度方差分析得出：菲能影响土壤微生物对22（共31）种碳源的利用，加入降解菌后，土壤微生物仅对4种碳源的利用能力有所下降，这表明降解菌能够明显的改善土壤中微生物群落代谢的功能多样性。
我国杂草科学学科发展现状与展望
我国杂草科学学科发展现状与展望作者：潘浪刘敏刘伟堂等来源：《植物保护》2023年第05期关键词杂草科学；杂草生物学与生态学；抗药性机制；除草剂安全剂；防控技术中图分类号：S 451.1 文献标识码：A DOI： 10.16688/j.zwbh.2023294我国是杂草危害最严重的国家之一，全国共有杂草1430余种（变种），造成严重危害的130余种，每年由于杂草危害造成的作物产量损失达9.7%。
农田杂草侵占农田地上和地下部空间，与作物争水、争肥、争光，影响作物的正常生长；有些杂草是多种病虫害的重要中间寄主；有些杂草会恶化环境，破坏生态；有些杂草含有毒成分，影响人畜健康和安全。
农田杂草大大降低了作物的产量和质量，增加了管理用工和生产成本，严重威胁农业生产。
杂草科学是研究杂草生物学特性、生长发育规律、分类与鉴定、分布与危害、群落结构与演替、抗药性机制、防治技术的综合学科。
杂草生物学和生态学研究是认知杂草的重要基础，杂草致灾机制、杂草抗药性机制研究是构建杂草防控技术体系的理论依据，而杂草综合防控技术研究则是农业产业持续健康发展的重要保障。
近5年（2018年—2022年）来，在国家自然科学基金等项目的支持下，我国杂草科学研究取得了系列重要进展。
本文重点阐述了近年来我国杂草科学在杂草生物学和生态学、杂草抗药性机理、除草剂安全剂作用机理、杂草综合防控技术等领域取得的重点研究进展和成果，并展望了今后杂草科学的发展方向。
1学科发展现状1.1杂草生物学和生态学1.1.1杂草基因组学基因组学技术的不断发展和创新为杂草科学研究带来新机遇，有助于探索杂草适应性进化机制。
Ye等结合二代Illumina、三代PacBio以及HiC技术获得了稗属Echinochloa六倍体稗E.crus-gal-li（L.）P.Beauv.、四倍体水田稗E.oryzoides（Ard.） Flritsch.和二倍体E.haploclada （Stapf）Stapf的高质量参考基因组。
2021年镉、砷低积累玉米品种筛选试验
1 000
900
800
700
产量/（kg/667 m2）
600
500
400
300
200
100
石0 糯2号足玉7刘号玉167赞7 玉200瑞9 兴6818宝单99贵玉华8号兴单199亲瑞18红9 单10号桥单8号曲辰51金2贵6396新昭6号宣宏黔99玉1808
图 1 不同品种玉米产量
15
第17卷第18期 Vol.17 No.18
不 同 品 种 玉 米 籽 粒 Cd 含 量 的 变 化 较 大、 差 异 显 著 玉 1808 ＜宣宏 99 ＜红单 10 号＜贵玉 8 号。在该土壤
（p ＜ 0.05）。 测定玉米籽粒中 As 含量结果表明，所有处理玉
条件下，供试玉米品种对 As 具有低积累特性，其中 新昭 6 号籽粒中 As 含量最低，为 0.011 1 mg·kg-1，玉
原环境保护部、原国土资源部于 2014 年 4 月 17 日发布的《全国土壤污染状况调查公报》显示，全国 土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重， 耕地土壤环境质量堪忧。耕地土壤点位重金属超标率 达到 19.4%，土壤点位镉超标率达到 7.0%，土壤点位 砷超标率达到 2.7%[1]。目前我国农业生产正面临着粮 食安全的重大问题，耕地重金属污染的防治，以及重 金属污染耕地如何大面积有效地安全利用，已成为全 球农业环境科学研究领域的难点与热点 [2]。不同农作 物对重金属污染的敏感程度和积累能力存在差异 [3]。 通过这种特性来筛选低重金属积累品种已成为实现重 金属污染耕地安全利用的有效途径之一 [4]。目前，低 积累作物品种筛选的相关研究涉及禾谷类作物（如水 稻、小麦、玉米和大麦等）、蔬菜类作物，以及经济 作物 [5-9]。2022 年，我国全年玉米种植面积 4 307 万 hm2， 主要产区是东北、华北和西南山区 [10]。目前，针对云 南省玉米低积累品种应用效果的研究较少。为此，本 研究通过田间小区试验，分析 16 个当地玉米品种对镉、 砷的吸收情况，筛选出适宜本地种植的低积累玉米品
不同品种小麦种子萌发对镉胁迫的耐性响应
Ｇｅ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ Ｄｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ２ ３ Ｊ ａ ｐｏ ｎ ｉ ｃ ａ
Ｂｒ ｏ ｏ ｍｃ ｏ ｒ ｎ Ｍｉ ｌ ｌ ｅ ｔ Ｃｕ ｌ ｔ ｉ ｖ ａ ｔ ｅ ｄ Ｖａ ｒ ｉ ｅ ｔ ｉ ｅ ｓ
一
的检 出率达 ６ ３ ． ６ ， 超标率均为 ９ ． １ ｌ ＿ ５ ］ ， 邳 州 市 新河 镇小麦 籽 实 中 Ｃ ｄ含 量 分别 超 过 了食 品安 全 国家标 准 限量 值 的 １ ． ２倍 ［ ６ ］ ， 而不 同小麦 品种 的 Ｃ ｄ胁 迫 耐性 评 价 是 小麦 Ｃ ｄ耐 性 品 种选 育 的 基础 。鉴 于此 ， 本 研究 在 前 期 小麦 对 不 同浓 度 镉 胁迫 的 响应 、 小 麦 对重 金 属 富 集 的 品种 间 差异 及 潜在健 康风 险评 价 的基础 上 ， 以徐 州 地 区 主推 的 １ ４种小 麦 品种为供 试材 料 ， 系统 研 究不 同小 麦 品
同 小麦 品 种 萌 发 期 对 镉 胁 迫 的 耐 性 机 制 。结 果 表 明 ： 不同品种 小麦对 Ｃ ｄ胁 迫 的 耐 性 不 同 ， 总 体 小 麦 发 芽势
的 影 响 大 于发 芽率 ， 小 麦胚 根 长度 对镉 的耐 性 最 弱 。 聚类 分 析 可将 １ ４个 小 麦品 种 划 分 为 镉 胁 迫 抑 制 型 （ 百农 ＡＫ ５ ８和 新 麦 ２ ０ ８ ） 、 中 间型 （ 迁麦 １ 号、 新麦 ２ ８ ８ 、 豫农 ３ ５及 金 禾 ９ １ ２ ３ ） 和 耐 受型 （ 徐麦 ３ Ｏ 、 徐麦 ３ ３ 、 保 麦 ５号 、 保 麦 ２号 、 烟农 １ ９ 、 百农 ２ ０ ７ 、 淮麦 ２ Ｏ和 淮 麦 ３ ５ ） 。
１ 材 料 与 方 法
四个玉米品种在镉污染土壤中的产量和农艺性状表现
武清贵，李文琪，贺俊翔，等.四个玉米品种在镉污染土壤中的产量和农艺性状表现[J].南方农业，2023，17（22）：40-42.四个玉米品种在镉污染土壤中的产量和农艺性状表现武清贵，李文琪，贺俊翔，向 飞，刘兴利（溆浦县双井镇农业综合服务中心，湖南溆浦 419300）摘 要采用大田栽培试验的方法，研究了不同玉米品种产量及其农艺性状对镉污染土壤的响应。
结果表明：在镉浓度为0.86 mg·kg-1的条件下，4个供试玉米品种的农艺性状在Cd胁迫下存在一定的差异，其中湘农玉27号的株高、茎粗、穗位叶叶长均显著低于湘农玉36号、湘农玉22号、湘荟玉1号；湘农玉27号、湘荟玉1号的穗位叶叶宽显著低于湘农玉36号、湘农玉22号。
4个供试玉米品种产量变幅为7 530.09～11 446.85 kg·hm-2，其中湘农玉36号显著高于湘农玉27号、湘荟玉1号、湘农玉22号。
在Cd低积累玉米品种筛选中，可考虑湘农玉36号作为供试品种。
关键词镉；玉米品种；农艺性状；产量；湖南省浏阳市达浒镇中图分类号：S513 文献标志码：B DOI：10.19415/ki.1673-890x.2023.22.012我国约有7%的耕地土壤受镉（Cadmium，Cd）污染，且镉是我国耕地土壤的首要重金属污染物[1]。
2014年的《全国土壤污染状况调查公报》表明，土壤中Cd的点位超标率高达7.0%，远高于Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni等7种重金属的污染[2]。
Cd不仅对玉米的新陈代谢有着十分严重的危害，也是玉米植物体内的非必要元素，在玉米生长发育过程中Cd 如果超出一定范围会产生抑制作用。
镉污染已是制约玉米产业发展的重要原因之一，不同程度的镉污染还直接影响玉米产量和品质。
有学者研究表明玉米在Cd 胁迫后叶片发黄，地上地下部分生物量降低，玉米穗的产量下降，甚至籽粒性状和品质性状均受到影响[3]。
研究表明，当Cd浓度大于10 μg·g-1时，会对植物产生危害[4-5]。
镉胁迫对植物的影响探究
镉胁迫对植物的影响探究作者：姜艺黄琳丽来源：《南方农业·下旬》2020年第10期摘要镉是一种有毒的重金属，容易被动植物吸收，进而对人类产生严重危害。
基于此，分析镉对植物生长、光合作用、植物酶活性及植物细胞等的影响，为今后研究土壤中镉对植物的胁迫效应提供参考。
关键词镉胁迫;植物;耐镉机理中图分类号：S432.2+2 文献标志码：B DOI：10.19415/ki.1673-890x.2020.30.069目前，工业迅猛发展，城镇化进程加快，土壤重金属污染成为世界瞩目的问题，严重威胁着土壤资源的可持续利用和粮食的安全种植。
根据我国环境保护相关部门调查的部分地区的土壤重金属污染状况来看，我国大部分地区普遍存在镉污染问题。
1 镉胁迫对植物生长的影响植物生长受镉胁迫的影响主要表现为“低促高抑”。
不同种类的植物在镉胁迫下的表现有一定差异，但总体上表现为低浓度的镉基本不会影响植物的生长发育，甚至还会提高种子的发芽率，起到促进种子萌发和幼苗生长的作用;在高浓度的镉胁迫下，种子的发芽率会显著降低，幼苗的生长受到一定抑制，甚至完全停止生长。
王明新等人以孔雀草为实验材料，研究在不同浓度的镉胁迫下孔雀草叶片中光合色素和丙二醛含量以及镉积累量与化学形态分布变化[1]。
研究表明，随着培养基中镉浓度的增加，孔雀草叶片中的光合色素含量变化显著，叶绿素呈现先增加后减少的变化趋势，类胡萝卜素的含量变化不大，表明其未受到镉胁迫;叶片中丙二醛的含量则呈线性下降，高浓度镉处理（≥0.1 mmoL·kg-1）对孔雀草生长有明显的胁迫作用[1]。
高芳等人以不同品种的花生为实验对象，研究了土壤中不同浓度的镉胁迫对其生理生化指标和产量品质的影响，实验表明，在低浓度镉胁迫下，两个品种花生的营养生长都受到了促进，在高浓度镉胁迫下，两个品种花生的生长都受到了抑制[2]。
同时，两个品种花生叶片中的叶绿素含量均下降，净光合速率及产量也呈下降趋势[2]。
重庆市镉低积累水稻种质资源筛选试验
收稿日期：2021-02-22基金项目：重庆市科学技术局技术创新与应用示范（社会民生类）一般项目“低镉吸附水稻资源筛选与材料创制”（cstc2018jscx-msybX0206）。
作者简介：蒋刚（1976—），男，重庆永川人，本科，副研究员，主要从事水稻育种与推广研究。
E-mail ：1340444279@ 。
蒋刚，朱子超，黄乾龙，等.重庆市镉低积累水稻种质资源筛选试验［J ］.南方农业，2021，15（13）：7-10.重庆市镉低积累水稻种质资源筛选试验蒋刚，朱子超，黄乾龙，管玉圣，欧阳杰，何永歆，王楚桃，李贤勇（重庆市农业科学院水稻研究所，重庆401329）摘要本研究选用了25份重庆市农业科学院水稻研究所自育的水稻材料（遗传差异明显），设定5个土壤Cd 含量梯度处理，用塑料桶进行盆栽试验，收获成熟的稻谷，送北京中科光析化工技术研究所测试精米中的Cd 含量，以我国食品中污染物限量规定（GB2762-2012）为标准，比较不同材料在不同Cd 浓度条件下积累的差异，筛选符合标准的Cd 低积累种质资源。
结果表明，25份材料的稻米在不同土壤Cd 含量条件下表现最好的有神9B 、神龙4B 、192B ，其余材料表现差异明显。
关键词水稻；Cd 低积累；筛选；应用；重庆市中图分类号：S511文献标志码：ADOI ：10.19415/ki.1673-890x.2021.13.002重金属污染是当今世界农业生产安全、农产品食用安全所面临的一个严峻问题［1］。
重金属不但污染环境，更会对我们的身体健康造成极大危害，而镉（Cd ）是危害最大的元素之一［2］。
虽然土壤自身也含有一定量的Cd ，但其含量一般较低，危害不大，而工业生产废水和生活污水才是污染大户。
近年来，由于一些地区的水资源较为紧张或灌溉水源缺乏，稻田不得不采用污水灌溉，加上土壤中原生重金属的释放，导致重金属污染加重特别是Cd 污染加剧。
据报道，我国有大约2.8×105hm 2农田已经被Cd 污染，在这些被污染的土地上，每年生产高达1.46×1010kg 含Cd 量超标的农产品［3］，给我国的农产品食用安全造成了极大隐患。
不同小麦品种对重金属镉吸收及转运的差异研究
不同小麦品种对重金属镉吸收及转运的差异研究高巍;耿月华;赵鹏;睢福庆;王巧燕;甘万祥【摘要】通过小麦盆栽试验,同时施加不同浓度的镉进行分组试验,研究了不同小麦品种对重金属镉吸收及转运的差异.研究表明,随着镉施加量的增加,土壤中各个形态镉含量均有不同程度的增加,且交换态对外界胁迫响应强度最敏感,而在任一镉胁迫处理下,种植高吸收品种小麦土壤中的交换态均高于低吸收品种;小麦植株各部位的镉转移系数与外源镉的添加浓度呈明显负相关,且高吸收品种对镉的转运能力强于低吸收品种;小麦品种籽粒镉的积累能力与镉在根茎叶中的吸收、转运能力有关,低镉浓度(1 mg·kg-1)时,高吸收品种和低吸收品种对镉的转运能力差别很小,中、高镉浓度(5,15 mg· kg-1)时,高吸收品种对镉的转运能力比低吸收品种强很多.因此,在低度镉污染的土地上,种植小麦时不必过分区别品种;中、高度镉污染的土地上,适合种植低吸收小麦,可以有效抑制土壤中镉的转移,保证小麦籽粒的污染程度不至于过高,保障人们的身体健康.【期刊名称】《天津农业科学》【年(卷),期】2014(020)010【总页数】5页(P55-59)【关键词】镉;小麦;转移系数;籽粒【作者】高巍;耿月华;赵鹏;睢福庆;王巧燕;甘万祥【作者单位】河南农业大学资源与环境学院,河南郑州450000;河南农业大学植物保护学院,河南郑州450000;河南农业大学资源与环境学院,河南郑州450000;河南农业大学资源与环境学院,河南郑州450000;河南农业大学资源与环境学院,河南郑州450000;河南农业大学资源与环境学院,河南郑州450000【正文语种】中文【中图分类】S512.1我国土壤重金属污染现象十分严重。
研究表明，我国重金属污染的农田面积约2 500万m2，每年被重金属污染的粮食多达1 200万t，进而导致粮食减产高达l 000多万t，合计经济损失至少200 亿元[1-3]。
镉污染下镉低累积水稻筛选及其吸收积累特征
㊀㊀2023年第64卷第7期1667收稿日期:2022-05-13作者简介:宋肖琴(1985 ),女,浙江义乌人,农艺师,硕士研究生,主要从事植保和土壤肥料技术推广工作,E-mail:283768243@㊂文献著录格式:宋肖琴,陈福明,陈国安,等.镉污染下镉低累积水稻筛选及其吸收积累特征[J].浙江农业科学,2023,64(7):1667-1671.DOI:10.16178/j.issn.0528-9017.20220525镉污染下镉低累积水稻筛选及其吸收积累特征宋肖琴1,陈福明2,陈国安2,罗玉博3,肖林林3(1.义乌市种子和植物检疫站,浙江义乌㊀322000;2.义乌市农技推广服务中心,浙江义乌㊀322000;3.浙江农林大学,浙江杭州㊀311300)㊀㊀摘㊀要:试验选取当地种植的3种水稻(甬优17㊁黄华占㊁湘早籼),通过盆栽实验,在不同程度(0.51㊁0.81㊁1.87mg㊃kg -1)的镉污染处理下,比较不同品种水稻籽粒对Cd 元素累积的差异及其转运特征,筛选出适合当地种植的Cd 低积累水稻品种㊂结果表明,甬优17的产量高于其他两个品种水稻,在低Cd 含量土壤中,产量为10345.5kg㊃hm -2,分别是黄华占和湘早籼产量的1.08和1.14倍㊂甬优17品种籽粒中Cd 含量为0.51mg㊃kg -1,分别比黄华占和湘早籼籽粒中Cd 含量低53.98%㊁42.22%,并且其秸秆向稻米的转运系数较低㊂综合分析,甬优17对重金属Cd 的吸收转运能力较弱,且具有良好的生长状况,为适宜浙江省义乌市受污染耕地种植的品种㊂关键词:镉污染;水稻品种;镉积累;转运系数中图分类号:S511;S153㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:0528-9017(2023)07-1667-05㊀㊀日益加重的土壤重金属镉(Cd)污染问题严重威胁我国土壤质量安全,是我国当前面临的重要挑战,由2014发布的‘全国土壤污染调查公报“[1]显示,全国土壤总的超标率为16.1%,污染类型以无机型为主,镉(Cd )的点位超标率为7.0%,位居无机污染物首位㊂而耕地作为农业发展的基石,其土壤环境质量事关国计民生,根据相关统计,我国已经约有2000万hm 2耕地受到了不同程度的重金属污染[2],给我国农业的可持续发展和人民粮食安全带来巨大隐患,直接威胁着人民的生活条件和质量㊂土壤Cd 污染不仅会影响土壤质量安全,还会通过食物链富集进入人体对人体健康造成危害[3],农作物是土壤重金属Cd 进入人体的重要途径,而水稻是我国主要的粮食作物,导致稻米食用成为重金属污染暴露的主要途径之一[4]㊂水稻从土壤中吸收Cd 并运输到籽粒的过程为:①水稻根系吸收Cd [5];②通过木质部负载转运到地上部分;③通过结节处的维管重新定向运输;④通过韧皮部从叶片再动员并最终运输到籽粒[6]㊂有研究结果显示[7],在水稻植株内不同器官中重金属的吸收转运能力不同,不同水稻品种间也具有差异,即使在相同种植条件下对不同重金属的吸收和转运也存在差异㊂在保证改善农业生态环境㊁农产品安全生产的前提下,筛选推广有重金属低积累特点的农作物品种,开展重金属超标农田农业利用措施和技术研究,是我国农业安全㊁高效㊁可持续发展的迫切需要[8]㊂目前,关于镉低积累水稻品种的筛选工作已有较多研究,王宇豪等[9]通过在轻度Cd 污染土壤条件下,筛选出川优3203和川优6203为Cd 低积累水稻;吴照祥等[10]通过在轻中度Cd 污染农田土壤开展安全利用研究,筛选出谷优3301表现出Cd 低积累特征,但对在不同程度镉污染农田条件下镉低积累水稻品种筛选的研究较少,因此,为加快推进受污染耕地安全利用工作,切实提高水稻安全生产技术,本文在浙江省义乌市某试验示范区,选择不同浓度镉污染土壤耕地,进行3个以上不同品种自然栽培(盆栽试验),于收获期进行不同水稻部位镉吸收量分析,筛选出稻谷/稻草镉吸收较低品种,为解决镉污染耕地安全利用问题提供决策参考㊂1 材料与方法1.1㊀供试材料1668㊀㊀2023年第64卷第7期盆栽试验地位于浙江省金华市某水稻种植地,属亚热带季风气候,温和湿润,四季分明,年平均气温17ħ左右,年无霜期为243d左右,年降水量为1100~1600mm,适合水稻作物种植生长㊂供试土壤选Cd含量不同程度土壤,Cd含量分别为低0.51mg㊃kg-1㊁中0.81mg㊃kg-1㊁高1.87mg㊃kg-1㊂供试的3个品种水稻均为浙江省义乌市的主栽品种,分别为:甬优17(籼粳交三系杂交稻)㊁黄华占(感温型常规稻品种)㊁湘早籼(籼型常规水稻)㊂1.2㊀试验设计㊀㊀本试验以不同水稻品种在不同Cd含量土壤栽培为处理,共9个处理:甬优17(低㊁中㊁高)㊁黄华占(低㊁中㊁高)㊁湘早籼(低㊁中㊁高),每个处理设置4个重复,进行盆栽试验㊂试验在浙江省金华市义乌市赤岸镇某水稻种植地进行,2021年7月,将供试土壤自然风干㊁碾碎,去除石头㊁根茎等杂物,并装入盆栽试验用桶中,按照土壤的70%最大田间持水量加入自来水,并将土壤充分搅拌均匀,采用人工插秧种植方式,选取长势一致㊁健康的水稻幼苗进行移栽,每盆插秧3株㊂整个水稻生长期间水分控制与传统种植方式一致㊂1.3㊀样品采集处理㊀㊀盆栽试验于收获期采集各处理的水稻籽粒㊁茎叶样品带回实验室㊂水稻收获后将整株植株用自来水反复冲洗干净,再用蒸馏水继续冲洗后,将水稻籽粒㊁茎叶分离,装入牛皮袋中,于105ħ烘箱中杀青30min,并在70ħ烘箱中烘干至恒重后供测试㊂水稻各个部分用小型粉碎机粉碎,过100目尼龙筛,装入牛皮袋保存待测㊂供试水稻籽粒㊁茎叶中的Cd含量测定根据GB5009.15 2014‘食品安全国家标准食品中镉的测定“,采用原子吸收分光光度计法㊂1.4㊀数据统计与分析㊀㊀通过计算不同品种水稻秸秆对Cd的富集系数(BCF)和向稻米的转运系数(TF),表示不同品种水稻对重金属Cd的吸收积累转运特征[11]㊂富集系数(BCF)为水稻秸秆中重金属含量除以土壤中重金属含量,转运系数(TF)为水稻籽粒中重金属含量除以水稻秸秆中重金属含量㊂试验中的数据结果均为平均值ʃ标准偏差(n= 3),数据统计与分析均用SPSS26.0和Excel 2019,采用Origin9.0作图㊂2 结果与分析2.1㊀不同品种水稻在不同镉含量土壤中产量及构成因素㊀㊀由表1可知,在低Cd含量土壤中,甬优17的产量高于其他两个品种水稻,达到10345.5kg㊃hm-2,分别是黄华占和湘早籼产量的1.08倍和1.14倍;在中㊁高Cd含量土壤中,甬优17的产量是黄华占和湘早籼产量的1.07倍和1.14倍㊂不同品种水稻的生长发育状况也有一定差异,在不同Cd含量土壤中,甬优17的分蘖数均显著高于其他两个品种水稻(P<0.05),而在低Cd含量土壤中,甬优17的每株分蘖数最多达到22个,分别比黄华占和湘早籼多22.22%㊁37.5%;在不同Cd含量土壤中,不同品种水稻的株高和pH值不同,但没有显著差异,甬优17的株高和pH值均高于其他两个品种水稻㊂表1㊀不同品种水稻在不同镉含量土壤中产量及构成因素镉含量品种产量/(kg㊃hm-2)每株分蘖数/个株高/cm pH值低甬优1710345.50a22a91.07a 5.98a 黄华占9511.35ab18b88.58a 5.64a湘早籼9016.20b16b83.21a 5.59a 中甬优1710179.45a20a88.53a 5.47a 黄华占9483.90ab15b85.90a 5.45a湘早籼8926.05b16b81.01a 5.53a 高甬优1710078.35a19a86.56a 5.38a 黄华占9397.65ab14b84.16a 5.31a湘早籼8831.85b14b80.78a 5.44a ㊀㊀注:同列数据后无相同小写字母者表示不同品种存在显著差异(P<0.05)㊀㊀随着土壤Cd含量的增加,水稻的产量㊁分蘖数和株高均有一定的下降,说明Cd胁迫对水稻具有一定的抑制作用,但未表现出明显的差异㊂2.2㊀不同品种水稻在不同镉含量土壤中籽粒、秸秆Cd含量㊀㊀由图1中A可知,甬优17籽粒中Cd含量最低为0.43mg㊃kg-1,黄华占籽粒中Cd含量最高为2.00mg㊃kg-1㊂在高Cd含量土壤中,甬优17籽粒中Cd含量分别比黄华占和湘早籼籽粒中Cd含量低66.5%㊁49.62%㊂甬优17籽粒中Cd含量在不同Cd含量土壤中没有差异,黄华占和湘早籼籽粒中Cd含量在高Cd含量土壤中显著高于在低㊁中含量土壤中(P<0.05),说明在高Cd含量土壤中,该品种水稻籽粒更容易吸收Cd㊂总体分析,㊀㊀同种颜色柱上无相同小写字母表示同一品种不同Cd含量间差异显著(P<0.05);同组柱上无相同大写字母表示同一Cd含量下不同品种间差异显著(P<0.05)㊂图1㊀不同品种水稻在不同镉含量土壤中籽粒和秸秆中Cd含量甬优17籽粒Cd含量在不同Cd含量土壤中均较低,可作为低积累水稻品种种植㊂由图1中B可知,黄华占秸秆中Cd含量最低为1.05mg㊃kg-1,湘早籼秸秆中Cd含量最高为5.06mg㊃kg-1㊂在不同Cd含量土壤中,甬优17秸秆的Cd含量没有显著差异,随着土壤Cd含量的增加,秸秆中Cd含量的累计变化较小㊂黄华占秸秆的Cd含量在高Cd浓度土壤中显著高于在低㊁中浓度土壤(P<0.05)㊂湘早籼秸秆的Cd含量在中Cd含量土壤中显著低于在低㊁高含量土壤(P<0.05),这与它的籽粒Cd含量在不同Cd含量土壤表现相同㊂2.3㊀不同品种水稻中籽粒㊁秸秆的Cd含量㊀㊀试验的3种籽粒品种对Cd的吸收富集能力各有差异,由图2可知,不同品种水稻籽粒中Cd含量在0.51~1.13mg㊃kg-1,籽粒Cd含量最低的品种是甬优17,分别比黄华占和湘早籼籽粒中Cd含量低53.98%㊁42.22%,黄华占籽粒中Cd含量最高,且显著高于甬优17籽粒(P<0.05)㊂不同品种水稻秸秆中Cd含量在1.36~3.38mg㊃kg-1,3种品种水稻秸秆的Cd含量排序为湘早籼>甬优17>黄华占,湘早籼秸秆的Cd含量显著高于其他两个品种水稻(P<0.05)㊂水稻不同部位积累Cd的规律为秸秆>籽粒,进入水稻根部的Cd首先与蛋白质㊁多糖类和核酸等结合,然后向植株地上部分转移㊂2.4㊀不同品种水稻在不同镉浓度土壤中转运系数㊀㊀水稻的秸秆向稻米转运系数在一定程度上能够反映水稻秸秆向水稻稻米的转运能力㊂从图3可无相同小写字母表示在籽粒部位不同品种存在显著差异(P< 0.05);无相同大写字母表示在秸秆部位不同品种间差异显著(P<0.05)㊂图2㊀不同品种水稻籽粒㊁秸秆的Cd含量知,水稻的转运系数范围在0.246~1.083,在低Cd浓度土壤中,黄华占的转运系数显著高于湘早籼(P<0.05)㊂但是在中Cd浓度土壤中,3种水稻的转运系数没有显著差异,且湘早籼高于其他两个品种水稻㊂在高Cd浓度土壤中,黄华占的转运系数显著高于其他两个品种水稻(P<0.05),说明在Cd含量高浓度土壤中,黄华占品种水稻对Cd 的吸收转运能力较大,不推荐在高污染土壤中种植㊂综合分析,甬优17在Cd污染土壤中,表现出较低秸秆向水稻稻米转运重金属Cd能力,有利于实现水稻的安全利用,适宜在重金属Cd污染的耕地土壤中种植㊂2.5㊀不同品种水稻Cd的吸收转运特征㊀㊀如图4所示,本试验的水稻转运系数范围在1670㊀㊀2023年第64卷第7期同种颜色柱上无相同大写字母表示同一品种不同Cd 含量下差异显著(P <0.05);同组柱上无相同小写字母表示同一Cd 含量下不同品种差异显著(P <0.05)㊂图3㊀不同品种水稻在不同镉含量土壤转运系数0.321~0.774㊂在所有水稻品种中,甬优17的转运系数最低为0.321,黄华占的转运系数最高为0.774,甬优17的转运系数分别比黄华占和湘早籼的转运系数低58.53%㊁26.38%㊂所有试验品种水稻转运系数均小于1,说明试验的3个水稻品种吸收的Cd 不易在植株体内迁移㊂总体分析,黄华占水稻转运系数显著高于其他两个品种水稻(P <0.05),甬优17表现出低秸秆向稻米转运系数的特征㊂无相同小写字母表示不同品种存在显著差异(P <0.05)㊂图4㊀不同品种水稻转运系数3 讨论在不同程度Cd 污染的耕地土壤上进行水稻品种的筛选,应充分考虑其在重金属Cd 的影响下产量及生长状况[12]㊂本实验中,在低Cd 含量土壤中,甬优17的产量高于其他两个品种水稻,达到10345.5kg㊃hm -2,分别是黄华占和湘早籼产量的1.08倍和1.14倍,表明不同品种水稻在Cd 胁迫下产量具有一定的差异性,这与王刚等[13]研究结果一致㊂在不同Cd 含量土壤中,甬优17的产量均高于其他两个品种的水稻,并且表现出较好的生长发育状况,说明该品种水稻更适合在Cd 污染土壤中种植㊂随着土壤Cd 含量的增加,水稻的产量㊁分蘖数和株高均有一定的下降,说明Cd 胁迫对水稻具有一定的抑制作用,但未表现出明显的差异㊂综合分析,在不同Cd 含量土壤中,甬优17的产量均高于其他两个品种的水稻,并且表现出较好的生长发育状况,说明该品种水稻更适合在Cd 污染土壤中种植㊂不同污染程度的土壤理化性质会存在差异,而土壤理化性质又直接影响到土壤重金属的活性,不同品种的水稻根系对重金属的吸收转运也有差异性[14]㊂有相关研究发现,水稻对重金属元素的耐受性和吸收能力具有明显的品种差异性[10]㊂在本研究中,甬优17籽粒中Cd 含量均低于黄华占和湘早籼,随着污染程度的提高,黄华占和湘早籼籽粒中重金属含量显著提高,说明水稻对重金属Cd 的吸收富集具有品种差异性㊂不同品种水稻在污染土壤中茎叶的Cd 含量有一定差异,在低Cd 含量土壤中,湘早籼秸秆中Cd 含量显著高于黄华占秸秆的Cd 含量;在高Cd 含量土壤中,湘早籼秸秆中Cd 含量显著高于其他两个品种水稻㊂3种水稻在中Cd 含量土壤中茎叶的Cd 含量差异不显著㊂随着土壤镉含量的增加,甬优17和黄华占茎叶的Cd 含量增加相对较小,湘早籼茎叶的Cd 含量明显增加㊂不同品种的水稻积累Cd 的规律均表现为茎叶>籽粒,这与相关研究结论一致[15]㊂在受污染耕地上进行水稻品种筛选,不仅要考虑其低积累特性,还要充分考虑其在重金属Cd 影响下,植株体内重金属转运特性[16]㊂水稻的茎叶向稻米转运系数在一定程度上能够反映水稻茎叶向水稻稻米的转运能力,本实验中,甬优17在不同Cd 含量土壤中转运系数没有显著差异,而黄华占的转运系数在高Cd 含量土壤中显著高于低㊁中含量土壤㊂湘早籼的转运系数在不同Cd 含量土壤中没有显著差异,但是在中Cd 含量土壤下表现较高的重金属转运能力,这与它在中Cd 含量土壤下比较接近的籽粒茎叶Cd 含量有关㊂综合分析,筛选出的甬优17籽粒Cd 含量低于其他两个品种水稻,并且具有较低的重金属Cd 转运能力,这与冯爱煊等[17]的研究中渝香203籽粒中Cd含量低,其转运系数也低的结果一致㊂4 结论本实验中,在不同Cd含量土壤中,甬优17的产量均高于其他两个品种的水稻,并且表现出较好的生长发育状况㊂甬优17品种籽粒中Cd含量最低,并且表现出低茎叶向稻米转运系数的特征㊂随着土壤Cd含量的增加,甬优17和黄华占茎叶的Cd含量增加相对较小,而在高污染地块,黄华占的转运系数显著高于其他两个品种水稻,说明在Cd含量高的土壤中,黄华占品种水稻对Cd的吸收转运能力较大,不推荐在高污染土壤中种植㊂综合分析后,筛选出甬优17对重金属Cd的积累性最低,有利于实现水稻的安全利用,适宜在浙江省义乌市进行品种推广㊂参考文献:[1]㊀陈能场,郑煜基,何晓峰,等.全国土壤污染状况调查公报[J].中国环保产业,2014(5):2.[2]㊀黄道友,朱奇宏,朱捍华,等.重金属污染耕地农业安全利用研究进展与展望[J].农业现代化研究,2018,39(6):1030-1043.[3]㊀YASIR H,LIN T,MUHAMMAD Y,et parativeefficacy of organic and inorganic amendments for cadmium andlead immobilization in contaminated soil under rice-wheatcropping system[J].Chemosphere,2019,214:259-268.[4]㊀唐明海.土壤重金属污染对农产品质量安全的影响及其防治分析[J].河南农业,2019(8):48-49.[5]㊀马卉,焦小雨,许学,等.水稻重金属镉代谢的生理和分子机制研究进展[J].作物杂志,2020(1):1-8. 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