連云港市郊區(qū)稻田土壤與水稻重金屬鎘含量分析

 

摘要 以取自連云港市郊區(qū)的24個(gè)水稻樣品和24個(gè)對(duì)應(yīng)土壤樣品為研究對(duì)象，分析重金屬元素鎘的含量。結(jié)果表明：連云港市郊區(qū)稻田土壤重金屬鎘含量未見明顯不同；水稻不同器官鎘含量分布規(guī)律是根＞莖葉＞稻殼＞糙米；生育期短的水稻品種植株中鎘含量高于生育期長(zhǎng)的品種。 

中國(guó)論文網(wǎng) http://www.xzbu.com/8/view-1601000.htm

關(guān)鍵詞 水稻；土壤；重金屬；鎘；江蘇連云港；郊區(qū) 

    土壤重金屬污染問題已經(jīng)成為世界性的問題，重金屬在土壤中的存在會(huì)嚴(yán)重影響植物機(jī)體功能，在食物鏈中的生物富集極具危險(xiǎn)性。鎘是廣泛存在于自然界的一種重金屬元素，對(duì)植物顯示出比其他重金屬更大的毒性。水稻是我國(guó)主要糧食作物，稻田重金屬鎘污染不僅導(dǎo)致水稻生長(zhǎng)發(fā)育受阻，產(chǎn)量下降，更為嚴(yán)重的是有毒元素鎘在水稻體內(nèi)大量累積，并通過食物鏈傳遞，對(duì)人體健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。因此，準(zhǔn)確測(cè)定水稻根、莖、葉以及籽實(shí)中的鎘含量，研究不同品種水稻對(duì)重金屬鎘元素吸收的差異，尋找減少籽實(shí)中重金屬鎘的方法，對(duì)優(yōu)質(zhì)稻米生產(chǎn)具有重要的實(shí)用價(jià)值。 

　　1 材料與方法 

　　1.1 樣品采集 

　　于2011年11月中下旬水稻成熟時(shí)采集樣品，取樣地點(diǎn)為連云港市郊區(qū)，水稻和土壤同時(shí)同點(diǎn)采集。水稻采樣按梅花采樣法采集5個(gè)點(diǎn)的水稻植株，包括根部和地上部分，5個(gè)點(diǎn)混合成為1個(gè)樣品，共采集24個(gè)樣品，其中連粳7號(hào)、中稻1號(hào)、徐稻4號(hào)、徐稻5號(hào)4個(gè)不同品種各選取6個(gè)樣品；土壤在水稻樣品相應(yīng)采集處，選深度為0～20 cm的耕作層進(jìn)行取樣。 

　　1.2 樣品前處理與測(cè)定方法 

　　①采集回來的土壤樣品經(jīng)自然風(fēng)干后，棄去雜物，研磨，過100目篩，裝瓶備用。土壤樣品以HCl+HNO3+HClO4加熱消解，待消解液澄清后，趕酸、定容、搖勻，用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定鎘的含量。②水稻植株樣品用自來水洗凈，去離子水反復(fù)沖洗后，放入烘箱，105 ℃殺青，80 ℃烘至恒量，分成根、莖葉、稻殼和糙米4個(gè)部分，粉碎過篩備用。用HNO3+HClO4消化，原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定鎘的含量。③采用玻璃電極法測(cè)定土壤樣品的pH值。所有測(cè)定樣品均做3個(gè)平行、2個(gè)空白測(cè)定。 

　　2 結(jié)果與分析 

　　2.1 稻田土壤pH值及鎘含量 

　　稻田土壤pH值含量范圍為7.63～8.31，平均值為7.92。研究表明，土壤中重金屬鎘的溶解度與土壤溶液pH值的高低有很大關(guān)系，土壤pH值越低，其溶解度越大，活性越高[1]。土壤溶液中氫氧根離子增加，使鎘形成氫氧化物沉淀，并且由于氫離子濃度降低，其競(jìng)爭(zhēng)作用減弱，作為土壤吸附重金屬的主要載體，如有機(jī)質(zhì)、錳氧化物等與重金屬結(jié)合更牢固，從而使重金屬有效性降低，加上鈣與鎘之間的拮抗作用，加強(qiáng)了土壤中重金屬的沉淀和吸附作用，從而降低土壤中鎘的生物活性。 

　　連云港市郊區(qū)種植不同水稻品種的稻田土壤中鎘含量未見明顯不同。據(jù)調(diào)查，種植連粳7號(hào)、中稻1號(hào)、徐稻4號(hào)、徐稻5號(hào)的土壤中，鎘的平均含量分別為0.89、0.92、0.89、0.90 mg/kg。結(jié)合土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，由表1可知，市郊土壤中鎘含量均未超出二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。 

　　 

　　2.2 水稻不同器官鎘含量 

　　由表2可知，水稻不同器官鎘含量是有明顯規(guī)律的，總的分布規(guī)律是根＞莖葉＞稻殼＞糙米，根部對(duì)重金屬鎘的吸收能力最強(qiáng)。研究表明[3]，重金屬在水稻植株內(nèi)的分布規(guī)律是在新陳代謝旺盛的部位累積量較大，在營(yíng)養(yǎng)貯存器官中累積量較小。通過脫殼、磨精、拋光等加工過程可以除掉含金屬鎘較多的胚、皮層等部位，得到的食用大米中鎘含量相對(duì)稻谷低。查 燕等[4]的研究也證實(shí)籽實(shí)中重金屬鎘的濃度隨加工程度含量升級(jí)而降低，從稻谷到粳米，鎘的去除率為24.10%。目前對(duì)水稻中鎘分布的研究還不夠深入，引起根、莖葉、稻殼、糙米中鎘含量明顯差異的生理生化機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。 

　　2.3 不同水稻品種之間鎘含量差異 

　　研究表明，不同水稻品種由于遺傳上的差異，在對(duì)稻田重金屬元素吸收和分配上存在很大差異，這種差異不僅存在于種間（不同種和屬），也存在于種內(nèi)（不同變種或品種）。由表2可知，不論是水稻根、莖葉、稻殼還是糙米，重金屬鎘含量均有以下規(guī)律：徐稻4號(hào)＞連粳7號(hào)＞中稻1號(hào)＞徐稻5號(hào)。 

　　徐稻4號(hào)、連粳7號(hào)、中稻1號(hào)、徐稻5號(hào)全生育期分別為140、153、154、159 d，不難發(fā)現(xiàn)，生育期短的品種植株中鎘濃度高于生育期長(zhǎng)的品種。這是由于生育期短的品種如徐稻4號(hào)圓錐花序形成期后的氣溫很高，大多在8月中旬，水稻的蒸騰作用大，蒸騰速率很強(qiáng)，鎘與小分子有機(jī)質(zhì)形成絡(luò)合物隨著蒸騰流大量向上輸送，積累在莖葉和籽粒中；而生育期長(zhǎng)的品種如徐稻5號(hào)的圓錐花序形成期后的氣溫逐漸下降，多數(shù)在9―10月，蒸騰作用減弱，鎘在莖葉和籽粒中的累積也相應(yīng)減少。 

　　3 結(jié)論與討論 

　　分析結(jié)果表明，連云港市郊區(qū)稻田土壤中鎘含量達(dá)到國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，種植不同水稻品種的土壤重金屬鎘含量未見明顯不同。鎘在水稻植株內(nèi)的含量分布順序?yàn)椋焊厩o葉＞稻殼＞糙米，引起不同器官中鎘含量明顯差異的生理生化機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。不同水稻品種在對(duì)重金屬鎘元素吸收上存在差異，生育期短的品種植株中鎘濃度高于生育期長(zhǎng)的品種。要解決水稻鎘污染的問題，建議廣泛收集抗重金屬污染的水稻種質(zhì)或基因材料，弄清遺傳特性和規(guī)律，培育出耐重金屬污染的新品種；開展控制稻田土壤重金屬污染的措施研究，如植物修復(fù)、客土、化學(xué)措施等。