摘要 針對(duì)廣西貴港富硒區(qū)土壤開展重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查，并通過(guò)三季大田試驗(yàn)開展富硒低累積重金屬水稻品種篩選試驗(yàn)，為富硒土地資源開發(fā)及富硒農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和技術(shù)支持。結(jié)果表明：試驗(yàn)區(qū)表層土壤Se含量達(dá)到富硒標(biāo)準(zhǔn)，Cd含量超出風(fēng)險(xiǎn)篩選值，超標(biāo)率達(dá)55.00%；表層土壤中Cd主要以離子交換態(tài)存在，活性強(qiáng)，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較高；試驗(yàn)區(qū)產(chǎn)出糙米中Se含量達(dá)到富硒大米標(biāo)準(zhǔn)，Cd含量超出標(biāo)準(zhǔn)限量值，超標(biāo)率達(dá)85.00%；無(wú)機(jī)砷含量超出限量值，超標(biāo)率達(dá)50%；三季所篩選的水稻品種在試驗(yàn)區(qū)種植均可產(chǎn)出富硒大米。針對(duì)早稻，深優(yōu)9516和萬(wàn)香696 2個(gè)品種為富硒低鎘品種；針對(duì)晚稻，野香優(yōu)2號(hào)和野香優(yōu)油絲為較優(yōu)富硒低鎘品種；深優(yōu)9516具有同步富硒、低鎘、低砷的潛力；試驗(yàn)區(qū)種植所篩選的富硒低累積水稻，糙米中的Cd含量仍超出限定值，需結(jié)合其他修復(fù)措施保障試驗(yàn)區(qū)富硒土壤的安全生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞 富硒；土壤；重金屬；低累積水稻；風(fēng)險(xiǎn)

中圖分類號(hào) S 511;X 53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2024）22-0060-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.22.011

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Risk Research of Heavy Metal Pollution Based on Selenium Rich Soil and Screening Low Heavy Metal Accumulation Rice

HE Ping，LI Yuan-yuan，F(xiàn)ENG Xian-cui et al

（Guangdong Province Research Center for Geoanalysis，Guangzhou，Guangdong 510080）

Abstract A heavy metal pollution risk investigation was conducted in the selenium-rich soil of Guigang，Guangxi. Three season field experiments were conducted to screen rice varieties with high accumulation of selenium and low accumulation of heavy metals，providing basic data and technical support for the development of selenium-rich soil resources and the safe production of selenium-rich agricultural products. The results showed that： Se content in the surface soil of the experimental area reached the selenium-rich standard，and Cd content exceeded the risk screening value，with an exceeding rate of 55.00%;Cd in the surface soil mainly existed in the form of ion exchange，with strong activity and high ecological risk;Se content in the brown rice produced in the experimental area reached the selenium-rich rice standard，Cd content exceeded the standard limit value，with an exceeding rate of 85.00%，and the inorganic arsenic content also exceeded the limit value，with an exceeding rate of 50%;three seasons of screening rice varieties could produce selenium-rich rice when planted in the experimental area. For early rice，two varieties，Shenyou 9516 and Wanxiang 696，were selenium-rich and low cadmium varieties;for late rice，Yexiangyou 2 and Yexiangyouyousi were the superion selenium-rich and low cadmium varieties;Shenyou 9516 had the potential for selenium-rich，low cadmium，and low arsenic synchronously;Cd content in brown rice，which was screened for selenium-rich and low accumulation in the experimental area，still exceeded the limit value. Other remediation measures need to be taken to ensure the safe production of selenium-rich soil in the experimental area.

Key words Selenium-rich;Soil;Heavy metal;Low accumulation rice;Risk

硒作為人體和動(dòng)物必需的微量元素，具有抗氧化、維持免疫健康、降低癌癥罹患風(fēng)險(xiǎn)等多重功效^［1］。我國(guó)國(guó)民普遍硒攝入不足，開發(fā)富硒農(nóng)產(chǎn)品可有效提升我國(guó)人體硒的攝入水平。富硒土壤資源是開發(fā)富硒農(nóng)產(chǎn)品的基礎(chǔ)，我國(guó)多省份已發(fā)現(xiàn)連片天然富硒土壤，為我國(guó)富硒農(nóng)產(chǎn)品的開發(fā)及富硒產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了有利條件。但近年來(lái)多項(xiàng)研究顯示，富硒土壤中重金屬污染帶來(lái)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)不容忽視。湖北、浙江、安徽、陜西等省份富硒區(qū)均發(fā)現(xiàn)富硒土壤鎘伴生現(xiàn)象；海南富硒區(qū)土壤中硒含量與重金屬鎘、砷、汞含量呈顯著或極顯著正相關(guān)；陜南富硒區(qū)土壤中的鎘含量高達(dá)0.63～14.88 mg/kg，是農(nóng)用地土壤Cd風(fēng)險(xiǎn)篩選值0.20 mg/kg的3.15～74.4倍，且樣品中鎘含量超標(biāo)率達(dá)到89%^［2-5］；硒、鎘同富集土壤中產(chǎn)出的稻米硒和鎘的生物富集系數(shù)可達(dá)到同一數(shù)量級(jí)，即產(chǎn)出了鎘超標(biāo)的富硒大米^［6］。

針對(duì)降低農(nóng)產(chǎn)品重金屬污染的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，開展重金屬低累積品種篩選，并進(jìn)行替代種植是經(jīng)濟(jì)高效、切實(shí)可行的有效措施^［7］。水稻是我國(guó)第一大糧食作物，其對(duì)土壤重金屬鎘、砷的吸收能力明顯強(qiáng)于其他谷類作物，稻米中較高的鎘、砷含量嚴(yán)重威脅著人類健康^［8］。目前，關(guān)于低累積水稻品種的篩選已有大量研究。在鎘污染土壤中栽種低累積水稻品種能使稻米中的鎘含量有效降低20%～50%，且稻米鎘含量已低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限定值0.20 mg/kg^［9］。研究顯示，471個(gè)水稻品種稻米中的Cd、As含量差異可達(dá)2.5～4.0和10～32倍，種植低累積Cd和As水稻可有效降低籽粒中的Cd、As含量^［10］。但目前大多數(shù)研究主要集中于不同水稻品種對(duì)單一重金屬吸收能力的差異研究，研究對(duì)象主要是重金屬Cd，而對(duì)其他重金屬或同時(shí)低累積2種以上重金屬元素的品種篩選研究較少，且以室內(nèi)盆栽試驗(yàn)?zāi)M研究為主，田間試驗(yàn)研究較少。

廣西壯族自治區(qū)擁有最大連片天然富硒土壤，達(dá)到富硒標(biāo)準(zhǔn)的土壤在全區(qū)各方位均有分布，硒資源十分豐富，特別是南寧、北海、欽州、貴港4個(gè)地區(qū)^［11］。但由于自然地質(zhì)環(huán)境、獨(dú)特的喀斯特地質(zhì)背景及豐富的礦產(chǎn)資源，導(dǎo)致其土壤中鎘含量往往較高^［12］。該研究針對(duì)廣西貴港天然富硒區(qū)土壤開展重金屬污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查，并通過(guò)大田試驗(yàn)篩選更適宜富硒土壤重金屬污染區(qū)種植的富硒低累積水稻品種，從而降低富硒農(nóng)產(chǎn)品的污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，為富硒土地資源開發(fā)及富硒農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試土壤：試驗(yàn)區(qū)位于廣西貴港市桂平厚祿鄉(xiāng)，總面積1.33 hm2，土壤基本理化性質(zhì)見(jiàn)表1。

供試材料：水稻種子購(gòu)于厚祿鄉(xiāng)農(nóng)資站，均為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民常種品種。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 試驗(yàn)區(qū)富硒土壤重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查。在1.333 hm2試驗(yàn)區(qū)按照網(wǎng)格法每0.067 hm2采集1個(gè)表層（0～20 cm）土壤樣品，共采集20個(gè)。土壤樣品測(cè)定pH、重金屬Cd、As、Pb、Cr、Hg全量及Se全量；并按樣品采集區(qū)域，在保證覆蓋到整個(gè)試驗(yàn)區(qū)的前提下，從中選擇10個(gè)樣品測(cè)定上述元素的形態(tài)含量；采集土壤樣品的同時(shí)協(xié)同采集20個(gè)早稻（品種為百香139）樣品，測(cè)定糙米中的Se、Cd、As、Pb、Cr、Hg全量及無(wú)機(jī)砷含量。

1.2.2

富硒低累積水稻品種篩選。2020—2021年在試驗(yàn)區(qū)分別開展了3季富硒低累積水稻品種篩選。2020年晚稻選擇種植9個(gè)水稻品種，包括3個(gè)常規(guī)稻品種萬(wàn)香696（WX696）、桂育12（GY12）和百香139（BX139），6個(gè)雜交水稻品種穗香優(yōu)963（SXY963）、廣泰優(yōu)天弘絲苗（GTY）、野香優(yōu)莉絲（YXYLS）、廣8優(yōu)郁香（G8Y）、和兩優(yōu)713（HLY713）和廣8優(yōu)165（G8Y165）；2021年早稻選擇種植6個(gè)水稻品種，包括3個(gè)常規(guī)稻品種萬(wàn)香696（WX696）、桂育12（GY12）和百香139（BX139），3個(gè)雜交水稻品種野香優(yōu)莉絲（YXYLS）、廣8優(yōu)郁香（G8Y）、深優(yōu)9516（SY9516）；2021年晚稻選擇種植9個(gè)水稻品種，包括4個(gè)常規(guī)稻品種百香139（BX139）、季季香（JJX）、豐香2號(hào)（FX2）和晶油香139（JYX139），5個(gè)雜交水稻品種野香優(yōu)莉絲（YXYLS）、廣8優(yōu)165（G8Y165）、野香優(yōu)油絲（YXYYS）、野香優(yōu)2號(hào)（YXY2）、深優(yōu)9516（SY9516）。種植時(shí)水稻品種間用保護(hù)行隔開，試驗(yàn)結(jié)束后，每個(gè)品種采集3個(gè)水稻樣品，測(cè)定糙米中Se、Cd和As含量。

1.3 測(cè)定方法與數(shù)據(jù)分析

1.3.1

土壤樣品指標(biāo)測(cè)定。Se全量，用HF、HNO3、HClO4 的混合酸（體積比10∶5∶1）于180 ℃消解，用HCl提取后，原子熒光光度計(jì)測(cè)定；As、Hg全量，用1+1的王水于100 ℃恒溫水浴消解，Hg直接測(cè)定，As經(jīng)硫脲-抗壞血酸還原，采用原子熒光光度計(jì)測(cè)定；Cd、Pb、Cr全量，用HF、HCl、HNO3、HClO4 的混合酸（體積比10∶4∶4∶2）于250 ℃消解，采用ICP-MS測(cè)定；pH，玻璃電極法，水土比（V∶m）為2.5∶1.0，采用Sartorius PB-10 型pH 計(jì)測(cè)定；有機(jī)質(zhì)，重鉻酸鉀-外加熱法；陽(yáng)離子交換量（CEC），氯化鋇法，采用Optima8000 型ICP-OES 測(cè)定；速效鉀測(cè)定，醋酸銨浸提法，ICP-OES 測(cè)定；有效磷，0.05 mol/L HCl-0.025 mol/L（1/2HSO4）浸提法，可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定；堿解氮，堿解擴(kuò)散法；土壤樣品形態(tài)分析采用Tessier修正七步提取法。

1.3.2

植物樣品指標(biāo)測(cè)定。樣品經(jīng)微波消解后，采用ICP-MS 測(cè)定Cd、Pb、Cr含量，Hg直接測(cè)定，As經(jīng)硫脲-抗壞血酸還原，Se經(jīng)趕酸處理后，三者均采用原子熒光光度計(jì)測(cè)定；糙米無(wú)機(jī)砷含量用0.15 mol/L HNO3于90 ℃恒溫?zé)峤?.5 h，離心過(guò)濾后，采用原子熒光光度計(jì)測(cè)定。

1.3.3

數(shù)據(jù)分析。數(shù)據(jù)采用Excel 2013整理，Origin2021作圖，SAS9.0軟件進(jìn)行多重比較，顯著性分析基于0.05水平。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤硒含量及重金屬含量

根據(jù)廣西地方標(biāo)準(zhǔn)《土壤中全硒含量的分級(jí)要求》（DB 45/T 1442—2016），硒含量范圍0.45～3.00 mg/kg，判定為水田富硒土壤。試驗(yàn)區(qū)土壤數(shù)據(jù)結(jié)果表明（表2），土壤硒含量0.47～0.59 mg/kg，平均值為0.53 mg/kg，達(dá)到富硒土壤水平；根據(jù)《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)》（GB 15618—2018）中農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值（表2），參考試驗(yàn)區(qū)土壤pH為5.54，則表層土壤As、Pb、Cr、Hg全量均在風(fēng)險(xiǎn)篩選值以下，而表層土壤Cd含量0.35～0.51 mg/kg，平均值為0.42 mg/kg，超出風(fēng)險(xiǎn)篩選值0.40 mg/kg，超標(biāo)率達(dá)55.00%，說(shuō)明試驗(yàn)區(qū)表層土壤為存在鎘污染的富硒土壤，可能對(duì)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)及土壤環(huán)境存在較大生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 土壤硒及重金屬形態(tài)分析

試驗(yàn)區(qū)表層土壤硒、重金屬7種形態(tài)含量占比結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知，土壤中Se的形態(tài)主要以腐殖酸結(jié)合態(tài)為主，平均占比達(dá)69.78%，其次為殘?jiān)鼞B(tài)和強(qiáng)有機(jī)結(jié)合態(tài)，平均占比分別為19.02%和7.11%，而其他幾種形態(tài)硒含量占比均較低。腐殖酸結(jié)合態(tài)硒中的富里酸結(jié)合態(tài)硒能夠被植物直接利用，且腐殖酸結(jié)合態(tài)硒和強(qiáng)有機(jī)結(jié)合態(tài)硒在微生物的作用下可被分解進(jìn)而被植物吸收利用，二者均屬潛在可利用態(tài)硒，因此，表層土壤中硒以潛在可利用態(tài)為主，開發(fā)潛能較大。

土壤中Cd以離子交換態(tài)為主，平均占比為60.45%，其次為殘?jiān)鼞B(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)，占比分別為11.84%和9.06%。水溶態(tài)鎘占比在所有形態(tài)中最低，僅有0.60%。水溶態(tài)和離子交換態(tài)鎘活性強(qiáng)，可直接被植物吸收利用，因此，雖然試驗(yàn)區(qū)土壤中鎘含量剛超出風(fēng)險(xiǎn)篩選值，但鎘的整體活躍度較高，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較大。土壤中的As、Pb、Cr主要以殘?jiān)鼞B(tài)存在，而Hg主要以強(qiáng)有機(jī)結(jié)合態(tài)存在，這2種結(jié)合態(tài)穩(wěn)定性強(qiáng)，說(shuō)明土壤中的As、Pb、Cr及Hg活性較小。

2.3 水稻糙米中硒和重金屬含量

由表4可見(jiàn)，試驗(yàn)區(qū)水稻糙米中的Se含量為0.042～0.093 mg/kg，平均值為0.065 mg/kg，根據(jù)國(guó)家富硒稻谷標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 22499—2008），水稻糙米中硒的含量達(dá)到0.04～0.30 mg/kg即為富硒大米，則試驗(yàn)區(qū)所產(chǎn)糙米硒含量均達(dá)到富硒大米標(biāo)準(zhǔn)；糙米中Cd含量在0.08～0.73 mg/kg，平均值達(dá)0.39 mg/kg，比《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》（GB 2762—2017）的Cd限量值0.20 mg/kg高出近1倍，試驗(yàn)區(qū)整個(gè)地塊糙米中Cd含量超標(biāo)85.00%，說(shuō)明試驗(yàn)區(qū)種植稻米已受到較嚴(yán)重的Cd污染；此外，糙米中的無(wú)機(jī)砷含量0.16～0.27 mg/kg，平均值為0.21 mg/kg，已超出《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》（GB 2762—2017）的無(wú)機(jī)砷限量值（0.20 mg/kg），超標(biāo)率達(dá)到了50.00%，說(shuō)明試驗(yàn)區(qū)早稻糙米也存在無(wú)機(jī)砷污染風(fēng)險(xiǎn)。糙米中Pb、Hg、Cr含量均低于限量值，不存在污染風(fēng)險(xiǎn)。綜上，試驗(yàn)區(qū)所產(chǎn)出的富硒稻米伴有較嚴(yán)重的鎘、無(wú)機(jī)砷污染，亟待采取有力措施降低農(nóng)作物對(duì)土壤鎘、砷的吸收。

2.4 富硒低累積水稻品種篩選試驗(yàn)

針對(duì)試驗(yàn)區(qū)為天然富硒土壤，富硒低累積水稻品種的篩選目標(biāo)為在所篩選的品種中，水稻糙米中硒含量應(yīng)達(dá)到富硒稻谷標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)水稻糙米應(yīng)低累積鎘，即糙米中的鎘含量相對(duì)較低。而由于試驗(yàn)區(qū)早稻糙米中無(wú)機(jī)砷含量有一半樣品超標(biāo)，在品種篩選時(shí)，將糙米砷含量也納入考量。但因土壤中鎘和砷的化學(xué)性質(zhì)相對(duì)，稻米中鎘、砷含量往往呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，當(dāng)不能滿足水稻同時(shí)低累積鎘和砷時(shí)，考慮到試驗(yàn)區(qū)稻米受鎘污染更嚴(yán)重，以篩選富硒低鎘水稻品種為優(yōu)先級(jí)。

2.4.1 第一季品種篩選試驗(yàn)。

第一季品種篩選試驗(yàn)水稻糙米中Se、Cd和As含量結(jié)果見(jiàn)圖1。結(jié)果顯示，9個(gè)水稻品種糙米中的Se含量在0.050～0.074 mg/kg，均達(dá)到富硒大米標(biāo)準(zhǔn)（0.04～0.30 mg/kg）；9個(gè)品種糙米中Se含量穗香優(yōu)963>野香優(yōu)莉絲=萬(wàn)香696>廣8優(yōu)郁香>廣泰優(yōu)天弘絲苗>和兩優(yōu)713>廣8優(yōu)165>桂育12>百香139，且后4者糙米中的Se含量與前5種糙米中Se含量存在顯著差異（P<0.05）。因此，本季試驗(yàn)穗香優(yōu)963在9個(gè)品種中富硒能力最強(qiáng)。

9個(gè)水稻品種糙米中的Cd含量在0.44～0.83 mg/kg，水稻品種間糙米中鎘含量差異較大，糙米中Cd含量廣8優(yōu)郁香>野香優(yōu)莉絲>廣泰優(yōu)天弘絲苗>萬(wàn)香696>百香139>穗香優(yōu)963>和兩優(yōu)713>桂育12>廣8優(yōu)165；在9個(gè)品種中，廣8優(yōu)165糙米中的鎘含量最低，屬于低鎘富硒大米。

9個(gè)水稻品種糙米中的As含量在0.14～0.24 mg/kg，其中桂育12和廣8優(yōu)165糙米中的As含量較高，分別為0.24和0.22 mg/kg，經(jīng)測(cè)定二者糙米中無(wú)機(jī)砷含量分別為0.18和0.16 mg/kg，因此，9個(gè)品種糙米中的無(wú)機(jī)砷含量均未超出無(wú)機(jī)砷的標(biāo)準(zhǔn)限量值。9個(gè)品種糙米中As含量桂育12>廣8優(yōu)165>廣8優(yōu)郁香>穗香優(yōu)963=百香139>野香優(yōu)莉絲>和兩優(yōu)713>萬(wàn)香696>廣泰優(yōu)天弘絲苗?？梢钥闯?，本季試驗(yàn)中廣泰優(yōu)天弘絲苗對(duì)砷的富集能力最弱。

綜上，本季所篩選的9個(gè)水稻品種中未有同時(shí)滿足更富硒又同時(shí)低累積鎘、砷條件的品種，穗香優(yōu)963富硒能力最強(qiáng)、廣8優(yōu)165對(duì)鎘的吸收能力最弱、廣泰優(yōu)天弘絲苗對(duì)砷的吸收能力最弱。針對(duì)試驗(yàn)區(qū)本季晚稻糙米中的無(wú)機(jī)砷含量未超標(biāo)準(zhǔn)限量值，而鎘含量均已超出限量值，且9個(gè)品種糙米硒含量均已達(dá)到富硒大米標(biāo)準(zhǔn)，則在試驗(yàn)區(qū)晚稻種植時(shí)可優(yōu)先選種廣8優(yōu)165。

2.4.2 第二季品種篩選試驗(yàn)。

由于第一季篩選試驗(yàn)中的穗香優(yōu)963、廣泰優(yōu)天弘絲苗、和兩優(yōu)713和廣8優(yōu)165 4個(gè)品種一般只做晚稻種植，因此，本季早稻篩選未繼續(xù)種植，而新引入早稻可種植的品種深優(yōu)9516，其他5個(gè)品種可作早、晚稻兩季種植，則本季繼續(xù)種植進(jìn)行篩選，結(jié)果見(jiàn)圖2。由圖2可知，6個(gè)水稻品種糙米中的Se含量在0.051～0.082 mg/kg，均達(dá)到富硒大米標(biāo)準(zhǔn)，糙米中Se含量百香139>桂育12 >深優(yōu)9516>野香優(yōu)莉絲>廣8優(yōu)郁香>萬(wàn)香696；在本季試驗(yàn)中，百香139在6個(gè)品種中富硒能力最強(qiáng)。

6個(gè)水稻品種糙米中的Cd含量在0.29～0.63 mg/kg，糙米中Cd含量最高值是最低值的2.17倍，說(shuō)明不同品種間糙米Cd含量差異較大。糙米中Cd含量百香139 >桂育12 >廣8優(yōu)郁香>野香優(yōu)莉絲>深優(yōu)9516=萬(wàn)香696。

早稻種植由于雨水較豐沛，糙米對(duì)砷的吸收能力較晚稻強(qiáng)，本季6個(gè)水稻品種糙米中的As含量在0.21～0.32 mg/kg，順序?yàn)椋荷顑?yōu)9516>廣8優(yōu)郁香>野香優(yōu)莉絲>萬(wàn)香696>桂育12=百香139。

綜合來(lái)看，本季篩選的6個(gè)品種中也未有同時(shí)更富硒又同步低累積鎘、砷的品種，則優(yōu)先考慮富硒低鎘品種。在6個(gè)品種中，萬(wàn)香696與深優(yōu)9516糙米中的Cd含量最低，均為0.29 mg/kg，屬低鎘品種，而深優(yōu)9516糙米中的硒含量（0.070 mg/kg）明顯高于萬(wàn)香696（0.050 mg/kg），但其糙米中的As含量（0.31 mg/kg）在6個(gè)品種中最高，而萬(wàn)香696糙米中的砷含量（0.27 mg/kg）處于中等水平，但其糙米中的Se含量最低。因此，針對(duì)深優(yōu)9516及萬(wàn)香696 2個(gè)低鎘品種，可根據(jù)增硒或降砷不同的主控目標(biāo)進(jìn)行早稻種植選擇。針對(duì)該試驗(yàn)區(qū)富硒伴生鎘污染區(qū)域，可優(yōu)先采用萬(wàn)香696進(jìn)行早稻種植。

2.4.3 第三季品種篩選試驗(yàn)。

本季品種篩選試驗(yàn)在前兩季的基礎(chǔ)上，除了選擇已種植過(guò)兩季的百香139、野香優(yōu)莉絲，第一季晚稻低鎘品種廣8優(yōu)165及第二季早稻低鎘品種深優(yōu)9516，新加入5個(gè)水稻品種，包括野香優(yōu)油絲、野香優(yōu)2號(hào)、季季香、豐香2號(hào)及晶油香139。本季水稻糙米中Se、Cd和As含量結(jié)果見(jiàn)圖3。由圖3可知，9個(gè)水稻品種糙米中的Se含量在0.060～0.091 mg/kg，也均達(dá)到富硒大米標(biāo)準(zhǔn)，Se含量順序?yàn)椋荷顑?yōu)9516>季季香=晶油香139>豐香2號(hào)>野香優(yōu)2號(hào)=野香優(yōu)油絲>百香139>野香優(yōu)莉絲>廣8優(yōu)165。

由于晚稻種植時(shí)間較長(zhǎng)，且2021年下半年雨水稀少，田間缺水嚴(yán)重，9個(gè)水稻品種糙米中的Cd含量相對(duì)較高，在0.87～2.10 mg/kg，是Cd標(biāo)準(zhǔn)限量值0.2 mg/kg的4～10倍，水稻品種間糙米鎘含量差異顯著，順序?yàn)椋杭炯鞠?gt;晶油香139>豐香2號(hào)>百香139>廣8優(yōu)165 >深優(yōu)9516>野香優(yōu)莉絲>野香優(yōu)油絲>野香優(yōu)2號(hào)；本季晚稻種植的水稻糙米中As含量均較低，在0.067～0.089 mg/kg，As含量排順序?yàn)椋阂跋銉?yōu)2號(hào)>野香優(yōu)油絲=廣8優(yōu)165>野香優(yōu)莉絲>晶油香139 >百香139>季季香=豐香2號(hào)>深優(yōu)9516。

綜合來(lái)看，本季篩選的9個(gè)品種中，深優(yōu)9516富硒低砷效果最佳，而其鎘含量在9個(gè)品種中也屬中下水平，具備富硒低鎘、低砷的潛力。野香優(yōu)油絲、野香優(yōu)2號(hào)糙米中鎘含量相對(duì)較低，硒含量處于中等水平，雖然糙米中砷含量在9個(gè)品種中較高，但本季晚稻糙米中總砷含量整體較低，可不做考慮。因此，本季試驗(yàn)篩選出的富硒低鎘品種為野香優(yōu)2號(hào)及野香優(yōu)油絲。

綜上，通過(guò)三季水稻品種篩選，所篩選品種在試驗(yàn)區(qū)種植均可產(chǎn)出富硒大米。針對(duì)早稻種植，深優(yōu)9516和萬(wàn)香696 2個(gè)品種為富硒低鎘品種；針對(duì)晚稻種植，深優(yōu)9516富硒低砷效果最佳，同時(shí)具備富硒低鎘、低砷的潛力，但野香優(yōu)2號(hào)和野香優(yōu)油絲為晚稻種植較優(yōu)富硒低鎘品種。

3 討論

重金屬鎘是我國(guó)土壤的首要污染物，全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)顯示，我國(guó)耕地土壤鎘污染點(diǎn)位超標(biāo)率達(dá)7.0%^［13］，因此，土壤鎘污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)一直是社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)。富硒土壤常伴有重金屬污染與硒富集的地質(zhì)成因有關(guān)。富硒土壤中的硒多來(lái)源于成土母質(zhì)，而我國(guó)土壤中的硒多由黑色巖系發(fā)育而來(lái)。硒與重金屬鎘等常常以“類質(zhì)同象”的形式伴生；而在部分非黑色巖系地區(qū)，如碳酸鹽巖地區(qū)等，土壤中的硒達(dá)到富硒標(biāo)準(zhǔn)，但也常伴有重金屬鎘等元素^［14］。因此，土壤中硒與鎘等重金屬的地球化學(xué)性質(zhì)決定了其共生的普遍性。這些硒鎘伴生的富硒土壤資源在開發(fā)利用時(shí)都面臨著土壤中鎘超標(biāo)的問(wèn)題。該研究中試驗(yàn)區(qū)土壤中的硒含量已達(dá)到富硒土壤標(biāo)準(zhǔn)，但土壤中的Cd含量已超出農(nóng)用地Cd風(fēng)險(xiǎn)篩選值，屬鎘污染富硒土壤。且通過(guò)土壤中Cd的形態(tài)分析顯示，土壤中鎘的離子交換態(tài)含量占比高達(dá)60.45%，對(duì)比東莞工業(yè)區(qū)周邊農(nóng)用地土壤中鎘離子交換態(tài)含量占比40.00%，及華南某鉛鋅礦區(qū)周邊農(nóng)用地土壤鎘有效態(tài)含量占比48.40%，該試驗(yàn)區(qū)土壤中的Cd生物有效性處于較高水平^［15-16］。土壤中重金屬的有效性與水稻中重金屬含量常存在顯著的正相關(guān)關(guān)系^［17］。在試驗(yàn)區(qū)農(nóng)作物調(diào)查中得到了驗(yàn)證，雖然土壤Cd含量剛超出風(fēng)險(xiǎn)篩選值，但糙米中的Cd含量最高可達(dá)0.73 mg/kg，是標(biāo)準(zhǔn)限量值3倍多。此外，在該研究中雖然土壤中As含量?jī)H為12.5 mg/kg，未超過(guò)農(nóng)用地土壤As的風(fēng)險(xiǎn)篩選值30 mg/kg。但試驗(yàn)區(qū)產(chǎn)出糙米中的As含量卻超標(biāo)50%。這與水稻生長(zhǎng)環(huán)境及自身特性有關(guān)。水稻多在淹水條件下生長(zhǎng)，淹水環(huán)境下As主要以活性較高的亞砷酸鹽形式存在，從而增加了As的生物有效性。亞砷酸鹽和砷酸鹽分別可通過(guò)硅和磷的吸收蛋白通道進(jìn)入水稻根系，而水稻本身就有喜硅喜磷的特性，所以水稻對(duì)As的吸收能力很強(qiáng)^［18］。說(shuō)明土壤重金屬含量與稻米中重金屬含量并不完全對(duì)應(yīng)，土壤重金屬含量即使達(dá)標(biāo)也未能確保稻米中重金屬含量一定達(dá)標(biāo)。

針對(duì)該試驗(yàn)區(qū)富硒土壤產(chǎn)出的糙米中Cd、As含量超標(biāo)，篩選可同步低累積鎘、砷，同時(shí)糙米中硒含量又能達(dá)到富硒標(biāo)準(zhǔn)的水稻品種，實(shí)現(xiàn)降低富硒稻米中重金屬的污染風(fēng)險(xiǎn)。雖然水稻是非聚硒類植物，但不同基因型水稻品種間硒含量差異顯著^［19］。該研究中，第一、二及三季水稻品種篩選試驗(yàn)結(jié)果顯示，不同品種糙米中的硒含量最大值是最小值的1.48、1.61及1.52倍，篩選硒高累積水稻品種有利于富硒土壤中硒的生物轉(zhuǎn)化，提高富硒土壤的資源利用率。同時(shí)，硒與重金屬鎘、砷、汞等存在明顯拮抗作用。硒、鎘間的拮抗和解毒作用在許多盆栽試驗(yàn)中得到證實(shí)。在土壤鎘含量超過(guò)2.0 mg/kg 條件下，施硒可顯著降低水稻籽粒對(duì)鎘的積累，而硒的積累則與鎘的暴露水平有關(guān)^［20］；有研究也顯示，糙米硒含量與糙米中無(wú)機(jī)As含量存在負(fù)相關(guān)關(guān)系^［21］。因此，水稻對(duì)硒的高吸收可有效降低水稻對(duì)土壤中Cd、As的吸收。雖然土壤中Cd與As的化學(xué)性質(zhì)往往相對(duì)，即Cd低累積水稻品種可能存在高吸收As的情況，如該研究第二季篩選試驗(yàn)，百香139糙米中的Cd含量在所有品種中最高，而其砷含量則在所有品種中最低。但稻米中鎘、砷含量除了受品種基因型影響外，環(huán)境對(duì)水稻吸收的影響也至關(guān)重要。研究顯示，來(lái)自環(huán)境的影響可占稻米鎘、砷含量差異來(lái)源的87%，所以稻米鎘、砷同步低累積也是可能的^［10］。因此，篩選出更富硒而同時(shí)可同步低累積鎘、砷的水稻品種的目標(biāo)同樣可以實(shí)現(xiàn)。在該研究第三季品種篩選試驗(yàn)中，深優(yōu)9516水稻糙米中的硒含量在所有品種中最高，砷含量最低，且其鎘含量在9個(gè)品種中也屬中下水平，初步具備了高富硒同步低鎘、低砷的潛力。值得注意的是，在試驗(yàn)區(qū)開展的三季水稻品種篩選試驗(yàn)，所有品種糙米中的Cd含量均超出Cd的標(biāo)準(zhǔn)限量值，特別是第三季篩選試驗(yàn)，由于田間種植時(shí)，嚴(yán)重缺水，導(dǎo)致水稻對(duì)Cd的吸收量猛增。因此，在該試驗(yàn)區(qū)直接種植所篩選的富硒低累積水稻無(wú)法實(shí)現(xiàn)富硒稻米的安全生產(chǎn)，必須結(jié)合原位鈍化、葉面噴施阻隔等其他修復(fù)技術(shù)，才能保障試驗(yàn)區(qū)土壤的安全利用。在該研究三季篩選試驗(yàn)中，可看出相同品種在不同季種植時(shí)，糙米對(duì)土壤中硒、鎘、砷的吸收能力并不保持一致。如野香優(yōu)莉絲第一季糙米中硒含量高于桂育12和百香139，而第二季其糙米中的硒含量則明顯低于二者；野香優(yōu)莉絲糙米中的鎘含量在第一季高于百香139，但在第二、第三季則均低于百香139；而野香優(yōu)莉絲糙米中的砷含量與百香139相比，趨勢(shì)則剛好與Cd含量相反。各季篩選試驗(yàn)數(shù)據(jù)的差異也是水稻品種與生長(zhǎng)環(huán)境交互作用的共同影響。稻米對(duì)硒、鎘、砷等元素的吸收不僅存在品種吸收能力的差異，而且大田環(huán)境中氣溫、降水、生長(zhǎng)季節(jié)及時(shí)間等條件，包括土壤環(huán)境變化、農(nóng)藝操作措施等因素均會(huì)對(duì)稻米吸收產(chǎn)生影響^［22-23］。因此，水稻對(duì)硒及重金屬鎘、砷等其他元素的吸收和積累是個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程，該研究所篩選品種有限，同時(shí)僅基于試驗(yàn)區(qū)大田試驗(yàn)，受各種環(huán)境條件影響較大。因此，今后可進(jìn)一步通過(guò)更多因素的對(duì)比試驗(yàn)，篩選出更多的富硒低積累水稻品種，提供更準(zhǔn)確、全面的數(shù)據(jù)。

4 結(jié)論

（1）試驗(yàn)區(qū)表層土壤Se含量為0.53 mg/kg，屬富硒土壤；重金屬污染調(diào)查結(jié)果顯示，表層土壤pH為5.54；Cd含量為0.42 mg/kg，超出風(fēng)險(xiǎn)篩選值，超標(biāo)率達(dá)55%；重金屬As、Hg、Pb、Cr含量未超出風(fēng)險(xiǎn)篩選值。

（2）表層土壤中Se主要以腐殖酸結(jié)合態(tài)存在，潛在可利用性強(qiáng)；土壤中Cd主要以離子交換態(tài)存在，活性強(qiáng)，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較高；土壤中As、Pb、Cr主要以殘?jiān)鼞B(tài)存在，Hg主要以強(qiáng)有機(jī)結(jié)合態(tài)存在，穩(wěn)定性強(qiáng)。

（3）試驗(yàn)區(qū)產(chǎn)出百香139糙米中Se含量0.065 mg/kg，達(dá)到富硒大米標(biāo)準(zhǔn)；糙米中Cd含量為0.39 mg/kg，超出Cd標(biāo)準(zhǔn)限量值近1倍，超標(biāo)率達(dá)85.00%；糙米中無(wú)機(jī)砷含量為0.21 mg/kg，已超出無(wú)機(jī)砷限量值，超標(biāo)率達(dá)50.00%；糙米中Pb、Hg、Cr含量不存在污染風(fēng)險(xiǎn)。

（4）三季富硒低累積水稻品種篩選試驗(yàn)結(jié)果顯示，篩選品種在試驗(yàn)區(qū)種植均可產(chǎn)出富硒大米。針對(duì)早稻種植，深優(yōu)9516和萬(wàn)香696 2個(gè)品種為富硒低鎘品種；針對(duì)晚稻種植，野香優(yōu)2號(hào)和野香優(yōu)油絲為較優(yōu)富硒低鎘品種；深優(yōu)9516具有同時(shí)達(dá)到富硒、低鎘、低砷的潛力。

（5）試驗(yàn)區(qū)種植所篩選的富硒低累積水稻品種，三季糙米中的Cd含量均超出食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)Cd的限定值，需結(jié)合其他修復(fù)措施聯(lián)合開展，保障試驗(yàn)區(qū)富硒土壤的安全生產(chǎn)。

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