連云港市郊區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的24個(gè)水稻樣品和24個(gè)對應土壤樣品為研究對象，分析重金屬元素鎘的含量。結果表明：連云港市郊區稻田土壤重金屬鎘含量未見(jiàn)明顯不同；水稻不同器官鎘含量分布規律是根＞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(cháng)的品種。 

中國論文網(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 

    土壤重金屬污染問(wèn)題已經(jīng)成為世界性的問(wèn)題，重金屬在土壤中的存在會(huì )嚴重影響植物機體功能，在食物鏈中的生物富集極具危險性。鎘是廣泛存在于自然界的一種重金屬元素，對植物顯示出比其他重金屬更大的毒性。水稻是我國主要糧食作物，稻田重金屬鎘污染不僅導致水稻生長(cháng)發(fā)育受阻，產(chǎn)量下降，更為嚴重的是有毒元素鎘在水稻體內大量累積，并通過(guò)食物鏈傳遞，對人體健康構成嚴重威脅。因此，準確測定水稻根、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，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、中稻1號、徐稻4號、徐稻5號4個(gè)不同品種各選取6個(gè)樣品；土壤在水稻樣品相應采集處，選深度為0～20 cm的耕作層進(jìn)行取樣。 

　　1.2 樣品前處理與測定方法 

　　①采集回來(lái)的土壤樣品經(jīng)自然風(fēng)干后，棄去雜物，研磨，過(guò)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測定鎘的含量。②水稻植株樣品用自來(lái)水洗凈，去離子水反復沖洗后，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(guò)篩備用。用HNO3+HClO4消化，原子吸收分光光度計測定鎘的含量。③采用玻璃電極法測定土壤樣品的pH值。所有測定樣品均做3個(gè)平行、2個(gè)空白測定。 

　　2 結果與分析 

　　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，其競爭作用減弱，作為土壤吸附重金屬的主要載體，如有機質(zhì)、錳氧化物等與重金屬結合更牢固，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。 

　　連云港市郊區種植不同水稻品種的稻田土壤中鎘含量未見(jiàn)明顯不同。據調查，種植連粳7號、中稻1號、徐稻4號、徐稻5號的土壤中，鎘的平均含量分別為0.89、0.92、0.89、0.90 mg/kg。結合土壤環(huán)境質(zhì)量標準，由表1可知，市郊土壤中鎘含量均未超出二級標準。 

　　 

　　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律的，總的分布規律是根＞莖葉＞稻殼＞糙米，根部對重金屬鎘的吸收能力最強。研究表明[3]，重金屬在水稻植株內的分布規律是在新陳代謝旺盛的部位累積量較大，在營(yíng)養貯存器官中累積量較小。通過(guò)脫殼、磨精、拋光等加工過(guò)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而降低，從稻谷到粳米，鎘的去除率為24.10%。目前對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（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律：徐稻4號＞連粳7號＞中稻1號＞徐稻5號。 

　　徐稻4號、連粳7號、中稻1號、徐稻5號全生育期分別為140、153、154、159 d，不難發(fā)現，生育期短的品種植株中鎘濃度高于生育期長(cháng)的品種。這是由于生育期短的品種如徐稻4號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，鎘與小分子有機質(zhì)形成絡(luò )合物隨著(zhù)蒸騰流大量向上輸送，積累在莖葉和籽粒中；而生育期長(cháng)的品種如徐稻5號的圓錐花序形成期后的氣溫逐漸下降，多數在9―10月，蒸騰作用減弱，鎘在莖葉和籽粒中的累積也相應減少。 

　　3 結論與討論 

　　分析結果表明，連云港市郊區稻田土壤中鎘含量達到國家土壤環(huán)境質(zhì)量二級標準，種植不同水稻品種的土壤重金屬鎘含量未見(jiàn)明顯不同。鎘在水稻植株內的含量分布順序為：根＞莖葉＞稻殼＞糙米，引起不同器官中鎘含量明顯差異的生理生化機制還有待進(jìn)一步研究。不同水稻品種在對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(cháng)的品種。要解決水稻鎘污染的問(wèn)題，建議廣泛收集抗重金屬污染的水稻種質(zhì)或基因材料，弄清遺傳特性和規律，培育出耐重金屬污染的新品種；開(kāi)展控制稻田土壤重金屬污染的措施研究，如植物修復、客土、化學(xué)措施等。