不同水稻品种稻谷对土壤中铅的积累特性及其安全风险评估

林芗华

农学学报. 2023, 13(12): 39-45

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农学学报 ›› 2023, Vol. 13 ›› Issue (12) : 39-45. DOI: 10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2023-0005
土壤肥料 资源环境 生态

不同水稻品种稻谷对土壤中铅的积累特性及其安全风险评估

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Lead Enrichment Characteristics in Soil of Different Rice Varieties and the Safety Risk Evaluation

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摘要

为了探明当前漳州市种植的水稻品种稻谷对铅的富集特性及其质量安全，以当地15个水稻主栽的品种为试材，采用添加铅源的盆栽试验及大田试验，考察稻谷对铅积累特性及评价其质量安全风险。结果表明，在弱酸性(5.5<pH≤6.5)水田土壤中，盆栽试验土壤铅全量分别为22.4、103.5、204.8 mg/kg时，15个品种稻谷铅含量变幅分别为0.016~0.061 mg/kg、0.061~0.198 mg/kg和0.157~0.606 mg/kg；大田试验土壤铅全量分别为23.4 mg/kg、26.4 mg/kg、23.5 mg/kg时，15个品种稻谷铅含量变幅为0.016~0.056 mg/kg、0.024~0.069 mg/kg和0.014~0.056 mg/kg；同一品种稻谷铅含量与土壤铅全量呈正相关性直线关系(P<0.01)。不同品种稻谷对铅的富集能力有明显的差异(P<0.05)，盆栽试验和大田试验的富集系数分别为0.059%~0.296%和0.060%~0.261%；聚类分析得出有4个品种为高富集、6个品种为中富集和5个品种为低富集。依据GB2762—2017规定的稻谷中铅含量限量标准(0.2 mg/kg)，低富集、中富集和高富集水稻品种，水田土壤(5.5<pH≤6.5)铅全量风险临界值分别为204.1~274.7 mg/kg、113.5~180.0 mg/kg、82.7~107.1 mg/kg。漳州市15个水稻品种，稻谷对铅的积累特性有明显差异；在土壤铅全量≥风险临界值的水田上种植，稻谷中铅含量将存在着高于0.2 mg/kg的质量安全高风险。

Abstract

This study aims to explore the lead enrichment characteristics of rice varieties planted in Zhangzhou and the rice quality safety. 15 local main rice varieties were used as the experimental materials, and pot experiments and field experiments of adding lead were adopted. The lead enrichment characteristics of rice were investigated, and the risk of rice quality safety was evaluated. The results showed that the lead content of the 15 rice varieties was in the range of 0.016-0.061 mg/kg, 0.061-0.198 mg/kg and 0.157-0.606 mg/kg, respectively, when the total lead content of pot experiment was 22.4 mg/kg, 103.5 mg/kg and 204.8 mg/kg in light acidic paddy soil (5.5<pH≤6.5). When the total lead content of the field experiment was 23.4 mg/kg, 26.4 mg/kg and 23.5 mg/kg in light acidic paddy soil (5.5<pH≤6.5), the variation scope of lead content of the 15 rice varieties was 0.016-0.056 mg/kg, 0.024-0.069 mg/kg and 0.014-0.056 mg/kg, respectively. The lead content of the same rice variety was positively and linearly correlated with the total lead content in soil (P<0.01). There were significant differences in the enrichment ability of lead among different rice varieties (P<0.05), and the enrichment coefficient of pot experiment and field experiment was 0.059%-0.296% and 0.060%-0.261%, respectively. Cluster analysis indicated that there were 4 rice varieties with high enrichment ability, 6 varieties with medium enrichment ability and 5 varieties with low enrichment ability. According to the limit standard of lead in rice in GB 2762-2017(0.2 mg/kg), for rice varieties with low, medium and high enrichment ability, the critical risk value of cadmium was 204.1-274.7 mg/kg, 113.5 -180.0 mg/kg and 82.7-107.1 mg/kg, respectively, in paddy soil (5.5<pH≤6.5). Overall, the lead enrichment characteristics of the 15 main rice varieties in Zhangzhou are significantly different. Planting in paddy fields where the total lead content is above the critical risk value, the lead content will have a quality safety risk of being higher than 0.2 mg/kg.

关键词

水稻品种 / 稻谷 / 铅 / 富集特性 / 质量安全 / 风险评价

Key words

rice variety / rice / lead / enrichment characteristics / quality safety / risk assessment

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林芗华. 不同水稻品种稻谷对土壤中铅的积累特性及其安全风险评估. 农学学报. 2023, 13(12): 39-45 https://doi.org/10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2023-0005
LIN Xianghua. Lead Enrichment Characteristics in Soil of Different Rice Varieties and the Safety Risk Evaluation. Journal of Agriculture. 2023, 13(12): 39-45 https://doi.org/10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2023-0005

0 引言

耕地土壤受重金属元素一定程度污染后将会引起复杂生物效应，一方面会制约作物生长发育，促进早衰、降低产量，并对营养元素的吸收起到拮抗作用，从而降低农产品的品质；另一方面，土壤中的重金属可以通过根系进入植物体，再通过食物链的传递和积累，最终危害人体健康[1-2]；2015年中国自然资源部发布的《中国耕地 地球化学调查报告》显示，中国耕地重金属铅、镉、铬、砷、汞等污染比例为8.2%，污染面积达759万hm2[3]。铅又是一种广泛存在于生活环境中的重金属，为耕地土壤的主要污染物之一[4]，会导致人体生殖功能下降、机体免疫力降低；毒害人体中枢和外周神经系统的特定结构及骨骼系统、心血管系统等，可引起头晕、头疼、记忆力减退和腹疼等一系列症状[5-6]。因此，研究稻谷对土壤中铅元素的吸收与积累规律，对确保食品安全和人类自身健康有着重要意义。水稻籽粒重金属积累量存在显著的基因型差异[4,7]；可以通过筛选和培育稻谷铅低积累的品种并予推广应用，可为铅轻、中度重污染的土壤推行品种调整的安全利用措施提供一条经济、有效的途径[8-9]。漳州市是福建主要的水稻产区，水田土壤普遍受到不同程度的铅污染，所生产的稻谷也发现过铅含量高的现象[10]。为此，本研究通过对漳州市15个水稻品种添加铅污染源的盆栽试验及结合大田试验，探索水稻在土壤中不同浓度铅的胁迫下，稻谷对铅的积累特性及剖析其质量安全风险，旨在筛选出一些稻谷铅低积累的品种，为受到铅污染的水田落实品种调整的安全利用措施，提供技术参考与科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

‘畾优1068’(R01)、‘泰优871’(R02)、‘昌两优丝苗’(R03)、‘Y两优302’(R04)、‘丰两优一号’(R05)、‘丰两优3305’(R06)、‘恒丰优华占’(R07)、‘徽两优898’(R08)、‘泰两优1332’(R09)、‘晶两优黄莉占’(R10)、‘深两优828’(R11)、‘Y两优689’(R12)、‘深两优5814’(R13)、‘昌两优8号’(R14)、‘隆两优黄莉占’(R15)，由漳州市长泰区益民种子经营部提供。

1.2 试验方法

2021年3月—8月于福建省漳州市长泰区陈巷镇闽圆家庭农场进行试验，其中盆栽试验置于该农场塑料大棚内。供试土壤的肥力状况以及土壤的重金属背景值见表1。
表1 供试土壤的肥力水平和重金属本底值
pH 重金属含量/(mg/kg) 有机质/
(g/kg)		 全氮/
(g/kg)		 有效磷/
(mg/kg)		 速效钾/
(mg/kg)
铅 镉 铬 砷 汞
5.94 22.4 0.057 3.22 2.47 0.322 19.3 1.03 143.7 300

1.2.1 盆栽试验

试验采用54 cm（长）×40 cm（宽）×25 cm（高）的泡沫箱，土壤来自于陈巷镇闽圆家庭农场水田土壤；每个泡沫箱装土厚度为15 cm、种植3穴（2株/穴）。试验设Pot Ⅰ、Pot Ⅱ、Pot Ⅲ 共3个处理，各取土壤0.56 m3进行自然晒干后充分打碎、搅拌混合匀均，其中Pot Ⅱ、Pot Ⅲ搅拌混合匀均后撒成约8.0 cm土层，分别添加铅盐100 mg/kg、200 mg/kg。每个处理分别采用梅花点法均匀采集土样约1.0 kg，按NY/T 1121.2—2006《土壤检测 第2部分：土壤pH的测定》[11]测定土壤pH、按GB/T 17141—1997《土壤质量铅、镉的测定 石墨炉原子吸收分光光度法》[12]测定土壤中铅总量（表2）。水肥管理及病虫防治等按当地大田传统常规栽培技术。
表2 试验稻田土壤pH和铅全量
测定项目 盆栽试验 大田试验
Pot Ⅰ Pot Ⅱ Pot Ⅲ Field Ⅰ FieldⅡ Field Ⅲ
pH 5.89 5.58 5.77 5.96 5.90 6.16
铅全量/(mg/kg) 22.4 103.5 204.8 23.4 26.4 23.5

1.2.2 大田试验

试验设3丘水田，面积约1500 m2（每丘水田面积为450~550 m2）。每丘水田为1个处理，即FieldⅠ、FieldⅡ、Field Ⅲ 3个处理，每个处理各供试品种种植小区面积20 m2，随机排列。试验前采用梅花点法采集0~20 cm表层土壤5个分样混匀平摊，用四分法减量至约1.0 kg土壤样品，分别按“1.2.1” 测定土壤pH及铅总量（表2）。水肥管理及病虫防治等按当地大田传统常规栽培技术。

1.3 样品采集及测定

1.3.1 样品采集

盆栽试验各品种在成熟收获时，分别采集所有稻谷，混合形成混合样品，自然晒干脱壳后供测试；大田试验各小区分别采用梅花点法进行采集5个分样，每个分点约采集200 g稻谷样品，混合形成混合样品取约0.5 kg，自然晒干脱壳后供测试。

1.3.2 铅含量测定

稻谷中铅含量按GB 5009.12—2017《食品安全国家标准 食品中铅的测定》[13]标准方法测定。

1.4 数据处理与分析

富集系数的计算见公式(1)。
富集系数=稻谷中铅含量土壤中铅全量×100%
(1)
采用IBM SPSS Statistics 22、Microsoft Office Excel 2007对稻谷铅含量、富集系数及聚类分析等数据整理与分析。

2 结果与分析

2.1 不同品种稻谷中的铅含量

对供试的15个品种采集的稻谷样品铅含量的测定结果（表3）显示：在盆栽试验中，PotⅠ、PotⅡ、Pot Ⅲ稻谷中铅含量分别为0.016~0.061 mg/kg、0.061~0.198 mg/kg和0.152~0.606 mg/kg，变异系数为38.9%~47.9%、平均为42.1%；在大田试验中，FieldⅠ、FieldⅡ、Field Ⅲ稻谷中铅含量分别为0.016~0.056 mg/kg、0.024~0.069 mg/kg和0.014~0.056 mg/kg，变异系数为35.3%~38.8%、平均为37.3%。由此表明，不同水稻品种在2个试验中，因受到土壤中不同铅质量浓度的胁迫，稻谷中铅的含量均呈现出差异。同一水稻品种在盆栽试验中土壤中铅的质量浓度差异较大，稻谷中铅含量的差异性也较大，且随着土壤中铅全量增加而有明显的提高；而在大田试验中因土壤中铅的质量浓度差异较小，稻谷中铅含量的差异性也较小。
表3 稻谷中铅含量测定结果 mg/kg
水稻品种 盆栽试验 大田试验
PotⅠ PotⅡ Pot Ⅲ FieldⅠ FieldⅡ Field Ⅲ
R01 0.016 0.061 0.152 0.020 0.024 0.014
R02 0.026 0.19 0.356 0.027 0.029 0.021
R03 0.021 0.113 0.177 0.023 0.037 0.027
R04 0.030 0.085 0.241 0.022 0.030 0.025
R05 0.017 0.075 0.157 0.016 0.025 0.022
R06 0.043 0.177 0.242 0.043 0.052 0.041
R07 0.051 0.157 0.468 0.056 0.057 0.057
R08 0.061 0.189 0.513 0.054 0.069 0.056
R09 0.023 0.151 0.184 0.021 0.024 0.018
R10 0.051 0.198 0.606 0.053 0.069 0.043
R11 0.044 0.187 0.386 0.051 0.047 0.044
R12 0.026 0.113 0.252 0.032 0.042 0.030
R13 0.046 0.120 0.174 0.037 0.048 0.038
R14 0.036 0.187 0.352 0.044 0.056 0.041
R15 0.038 0.158 0.288 0.042 0.055 0.047
含量范围 0.016~0.061 0.061~0.198 0.152~0.606 0.016~0.056 0.024~0.069 0.014~0.056
极差 0.045 0.229 0.454 0.040 0.045 0.042
标准差SD 0.0143 0.0588 0.150 0.0140 0.0156 0.0130
变异系数/% 39.6 38.9 47.9 38.8 35.3 37.7

2.2 稻谷铅含量与土壤铅总量的相关性

盆栽试验的土壤取自于大田试验周边的水田，试验土壤均属于弱酸性(pH 5.58~6.16)，环境条件基本相似。对表3盆栽试验15个品种稻谷中铅含量(y)与表1土壤中铅全量(x)进行相关性分析，结果（表4）表明，同一品种稻谷中铅含量(y)与土壤中全铅含量(x)呈正相关的直线回归关系，相关系数(r)为0.9498~0.9995(P<0.01)。由此可见，土壤中铅全量为22.4~204.8 mg/kg，同一品种稻谷中铅含量与土壤中铅全量具有极显著性正相关性线性关系。
表4 稻谷中铅含量与土壤中铅全量的相关性
水稻品种 相关方程 相关系数(r) 水稻品种 回归方程 相关系数(r)
R01 y = 0.000752x - 0.00655 0.9916** R09 y = 0.000860x + 0.0245 0.9241**
R02 y = 0.00180x -0.00801 0.9982** R10 y = 0.00308x - 0.0548 0.9498**
R03 y = 0.000846x+0.104 0.9861** R11 y = 0.00188x - 0.00142 0.9995**
R04 y = 0.00117x - 0.0106 0.9789** R12 y = 0.00124x -0.0685 0.9977**
R05 y = 0.000769x-0.00180 0.9994** R13 y = 0.000695x + 0.0367 0.9882**
R06 y = 0.00107x + 0.0358 0.9960** R14 y = 0.00173x + 0.00116 0.9993**
R07 y = 0.00232x- 0.0302 0.9775** R15 y = 0.00137x + 0.0106 0.9991**
R08 y = 0.00251x - 0.0221 0.9836** - - -
注：*表示达0.05水平上相关性显著；**表示达0.01水平上相关性极显著。

2.3 不同品种稻谷对铅的富集特性

富集系数可用来表征“土壤-水稻体系”中重金属元素吸收、迁移的难易程度，能较清楚地比较水稻不同器官对重金属元素的吸收积累能力[7,14-15]。通过分析（表3）不同品种稻谷铅含量，计算得出不同品种稻谷对土壤中铅全量的富集系数（表5），15个品种在盆栽试验和大田试验中，平均富集系数分别为0.059%~0.296%和0.060%~0.261%，两者高低相差分别达5.02倍和4.35倍，表明了不同品种稻谷对土壤中铅全量的富集特性明显存着很大差异(P<0.05)；而同一品种的富集系数在2个试验中表现基本一致。表明了在环境条件基本相似的条件下，同一品种稻谷对土壤中铅全量的富集特性基本一致。经综合考察盆栽试验、大田试验的富集系数得出，不同品种稻谷的富集能力为 ‘晶两优黄莉占’、‘徽两优898’>‘恒丰优华占’>‘深两优828’、‘昌两优8号’>‘隆两优黄莉占’、‘丰两优3305’>‘深两优5814’>‘泰优871’、‘Y两优689’>‘昌两优丝苗’、‘泰两优1332’、‘Y两优302’>‘丰两优一号’、‘畾优1068’。
表5 不同品种稻谷对土壤中铅全量的富集系数
水稻品种 盆栽试验 大田试验 平均值
富集系数/% 差异水平 富集系数/% 差异水平 富集系数/% 差异水平
R01 0.067±0.0076 a 0.076±0.016 a 0.076±0.016 a
R02 0.198±0.082 def 0.102±0.013 ab 0.137±0.047 bc
R03 0.098±0.011 abc 0.119±0.021 bc 0.113±0.027 ab
R04 0.108±0.026 abcd 0.104±0.010 ab 0.108±0.026 ab
R05 0.075±0.0021 ab 0.081±0.013 ab 0.081±0.013 a
R06 0.155±0.037 def 0.186±0.008 e 0.158±0.040 de
R07 0.190±0.040 fg 0.230±0.014 g 0.198±0.045 fg
R08 0.227±0.045 g 0.246±0.015 g 0.227±0.045 g
R09 0.118±0.028 abcd 0.084±0.007 ab 0.112±0.034 ab
R10 0.244±0.053 g 0.222±0.039 fg 0.240±0.056 g
R11 0.188±0.008 efg 0.198±0.020 ef 0.198±0.020 ef
R12 0.116±0.007 abcd 0.144±0.014 cd 0.134±0.025 bc
R13 0.171±0.010 bcde 0.170±0.012 de 0.145±0.060 cd
R14 0.196±0.024 def 0.193±0.019 ef 0.196±0.024 ef
R15 0.156±0.014 cdef 0.194±0.014 ef 0.174±0.034 de

2.4 不同品种富集特性的聚类分析

15个品种稻谷对土壤中铅的富集系数聚类分析结果（图1）表明，盆栽试验与大田试验，15个品种的富集特性可划分为高富集、中富集和低富集3类。盆栽试验表现高富集为R07、R08、R10、R11等4个品种，中富集的为R02、R06、R13、R14、R15等5个品种，低富集的为R01、R03、R04、R05、R09、R12等6个品种；大田试验表现高富集的品种为R07、R08和R10等3个品种，中富集的为R06、R11、R12、R13、R14和R15等6个品种，低富集的为R01、R02、R03、R04、R05、R09等6个品种。为避开稻谷铅含量超标的质量安全高风险，对其富集特性的类别划分以“就高不就低”的原则，经综合归纳可划分：‘恒丰优华占’、‘徽两优898’、‘晶两优黄莉占’和‘深两优828’为高富集品种，‘昌两优8号’、‘泰优871’、‘丰两优3305’、‘Y两优689’、‘深两优5814’和‘隆两优黄莉占’为中富集品种，‘畾优1068’、‘昌两优丝苗’、‘Y两优302’、‘丰两优一号’和‘泰两优1332’为低富集的品种。
图1 不同品种稻谷中铅富集系数聚类分析结果

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2.5 不同水稻品种的安全风险

上述表3显示，供试的15个品种在盆栽试验中，土壤铅全量为22.4 mg/kg、103.5 mg/kg时，稻谷铅含量未出现高于GB2762—2017[16]规定的0.20 mg/kg限量标准，土壤铅全量为204.8 mg/kg时，稻谷铅含量出现10个高于GB2762—2017[16]规定的0.20 mg/kg限量标准，品种的超标率为66.7%。说明在土壤铅全量小于土壤风险筛选值100 mg/kg的优选保护类水田，供试的15个品种出现稻谷铅含量超标的安全风险较小；当土壤铅全量为204.8 mg/kg时，稻谷铅含量超标的安全风险明显提高。依据GB2762—2017[16]规定稻谷铅含量≤0.2 mg/kg限量标准，经由表4的回归方程测算结果（图2）显示，供试的15个品种经聚类分析得出的稻谷铅低积累、中积累和高积累品种，早季种植于弱酸性水田土壤铅全量的风险临界值范围分别为204.1~274.7 mg/kg、113.5~180.0 mg/kg、82.7~107.1 mg/kg。由此可见，漳州市15个水稻主栽品种，在土壤(5.5<pH≤6.5）铅全量≥风险临界值的水田栽培种植，同时未配套落实优化施肥、土壤调理、叶面调控等安全利用措施，稻谷将出现铅含量超标的较高安全风险。
图2 不同品种稻谷铅含量≤0.2 mg/kg限量标准时土壤铅总量风险临界值

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3 讨论

迄今，国内外尽管已有关稻谷对水田土壤中铅的积累特性的研究，然而本试验供试的15个品种稻谷对水田土壤中铅的积累特性尚未见报道；虽然有研究表明，作物对铅的吸收与土壤的含铅量有明显的正相关性[17⇓-19]，以及应用聚类分析法对不同品种稻谷对重金属元素的积累特性进行类别划分[20]，但针对弱酸性水田土壤中稻谷的铅含量与其铅全量两者的正相关线性关系，应用聚类分析法对不同品种稻谷积累特性进行类别划分也鲜有报道。本研究结果得出，不同品种稻谷对水田土壤中铅积累特性呈现显著性差异，富集系数最高值与最低值两者相差分别达5.02倍和4.35倍，这与前人的研究结论基本一致。多项研究表明，水稻籽粒重金属积累量存在显著的基因型差异[4,7,21⇓⇓-24]；蒋彬等[25]将来自全国不同地区的239份水稻样品种植在同一地区，发现各品种稻谷的铅含量存在极显著的基因型差异，为此，本试验所供试的15个品种稻谷对水田土壤中铅的积累特性所呈现的差别，是否存在着基因型差异或其他原因所引起的有待深入探究；同时，本研究根据不同品种的富集系数应用聚类分析法，对不同品种稻谷对土壤中铅的积累特性划分为高积累、中积累和低积累3类，是否合理科学尚值得商榷，但其对当地受铅轻、中度污染的水田推行品种调整的安全利用措施有一定的指导意义；由于水田土壤生态环境的复杂性，在弱酸性水田土壤中稻谷中铅含量与其全量呈现极显著水准的正相线性关系，在其他类型的水田土壤中两者是否也存在着正相线性关系，有待于进一步的验证。
大量研究[26-27]表明，水稻对土壤重金属的积累除了与自身的遗传特性及土壤重金属含量相关外，还与土壤重金属形态、土壤的理化性质以及重金属间的相互作用有关。由此可见，要更好的反应稻谷对土壤中铅全量的积累特性仍需综合考虑各种因素来研究。本研究所供试的各品种稻谷的富集系数是在特定条件得出，因土壤pH、土壤理化性质的变化、肥料施用的改变，虽然土壤铅全量保持不变，但铅各种形态（特别是有效态）含量可能发生变化而上调或下调其富集系数。为此，在受铅污染的水田上通过落实优化施肥、土壤调理、叶面调控等措施，降低土壤中铅生物有效态含量，将可有效下调稻谷对土壤中铅全量的富集系数，减少稻谷对土壤中铅富集积累量的安全风险[28⇓-30]。已有报道，季别对水稻籽粒铅含量具有显著的影响，晚稻籽粒中铅的含量都显著低于早稻[29]，为此，本研究所供试的15个水稻品种仅在早季受铅污染的水田上进行，其在中、晚季的水田上种植栽培，各品种稻谷中的铅含量是否发生变化，均有待进一步试验研究。
本研究初步得出，水田土壤5.5<pH≤6.5，供试的15个水稻品种，早季在配套落实优化施肥、土壤调理、叶面调控等安全利用措施的基础上，高积累品种‘恒丰优华占’、‘徽两优898’、‘晶两优黄莉占’和‘深两优828’适宜在土壤中铅全量<82.7 mg/kg~107.1 mg/kg水田上种植；中积累品种‘昌两优8号’、‘泰优871’、‘丰两优3305’、‘Y两优689’、‘深两优5814’和‘隆两优黄莉占’适宜在土壤中铅全量<113.5 mg/kg~180.0 mg/kg水田上种植；低积累的品种‘畾优1068’、‘昌两优丝苗’、‘Y两优302’、‘丰两优一号’和‘泰两优1332’适宜在土壤中铅全量<204.1 mg/kg~274.7 mg/kg水田上种植。但要指出的是，由于本试验研究的局限性及水田土壤环境条件的复杂性，此结论是否适用于中、晚稻还有待于进一步验证。同时，本研究结果表明，在受铅轻中度污染的安全利用类水田，科学选择种植铅低积累水稻品种，必要时配套优化施肥、土壤调理、等安全利用措施，可以确保稻谷中的铅含量不超标。为此，鉴于漳州市水田普遍受到铅不同程度的污染，可以通过开展不同品种稻谷对铅积累特性的研究，广泛筛选出铅低积累品种并进行示范与推广应用，不断提升当地受污染耕地的安全利用率。

4 结论

漳州市15个水稻主栽品种，在弱酸性(5.5<pH≤6.5)水田土壤中铅全量为22.4~204.8 mg/kg不同浓度的胁迫下，同一品种稻谷中铅含量有所差异，稻谷中铅含量与土壤中铅全量呈极显著正相关性直线关系，但稻谷对土壤中铅全量富集特性基本一致；不同品种间稻谷对铅的富集效应差异显著；‘恒丰优华占’、‘徽两优898’、‘晶两优黄莉占’和‘深两优828’为高富集品种，‘昌两优8号’、‘泰优871’、‘丰两优3305’、‘Y两优689’、‘深两优5814’和‘隆两优黄莉占’为中富集品种，‘畾优1068’、‘昌两优丝苗’、‘Y两优302’、‘丰两优一号’和‘泰两优1332’为低富集的品种。根据GB2762—2017[16]规定的稻谷中铅含量为0.2 mg/kg的限量标准，低富集、中富集、高富集品种，早季种植于弱酸性水田土壤铅全量的风险临界值分别为204.1~274.7 mg/kg、113.5~180.0 mg/kg、82.7~107.1 mg/kg。在土壤铅全量≥风险临界值的水田上种植，稻谷中铅含量将存在着高于GB2762—2017[16]限量标准的质量安全高风险。

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为了探明水稻各组织器官的重金属含量对土壤重金属浓度的依赖性，评价重金属中重度污染土壤植株水稻的安全风险，通过对不同浓度的Cd、Cr、Pb 3种重金属水稻盆栽试验，研究中、重度污染土壤培养条件下重金属在水稻植株中分布以及籽粒中迁移累积特性。研究结果显示，随着土壤重金属含量增加，水稻植株富集重金属呈上升趋势，但是土壤重金属浓度增加，水稻对重金属的富集系数下降。在中、重度污染的Cd、Cr、Pb 3种重金属土壤种植的水稻植物高度和生物学产量并没有显著差异，从植株生长上看重金属污染危害有一定的隐蔽性。3种重金属在水稻植株中迁移能力的大小依次为：Cd&gt;Cr&gt;Pb，在水稻植株不同器官重金属富集能力依次为根系&gt;茎秆&gt;叶&gt;籽粒。水稻糙米的糊粉层重金属含量显著高于胚乳中的重金属含量，水稻糙米在加工成精米后Cd含量平均降低19%，Cr含量平均降低56.8%，Pb含量平均下降29.8%，这表明稻米通过加工后重金属污染风险降低，可规避一定的食用风险。
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由于重金属污染日益严重，重金属在土壤-植物系统中的行为引起了人们的高度重视。高等植物对重金属的耐性与积累性，已经成为污染生态学研究的热点。近年来，由于分子生态学等学科的发展，有关植物对重金属的解毒和耐性机理、重金属离子富集机制的研究取得了较大进展。高等植物对重金属的耐性和积累在种间和基因型之间存在很大差异。根系是重金属等土壤污染物进入植物的门户。根系分泌物改变重金属的生物有效性和毒性，并在植物吸收重金属的过程中发挥重要作用。土壤中的大部分重金属离子都是通过金属转运蛋白进入根细胞，并在植物体内进一步转运至液泡贮存。在重金属胁迫条件下植物螯合肽（PC）的合成是植物对胁迫的一种适应性反应。耐性基因型合成较多的PC，谷胱甘肽（GSH）是合成PC的前体，重金属与PC螯合并转移至液泡中贮存，从而达到解毒效果。金属硫蛋白（MTs）与PC一样，可以与重金属离子螯合，从而降低重金属离子的毒性。该文从分子水平上论述了根系分泌物、金属转运蛋白、MTs、PC、GSH在重金属耐性及超积累性中的作用，评述了近10年来这方面的研究进展，并在此基础上提出存在的问题和今后研究的重点。
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Cysteine synthase [O-acetyl-L-serine(thiol)lyase] catalyzes the final step for L-cysteine biosynthesis in plants. The tolerance of transgenic tobacco plants over-expressing cysteine synthase cDNA in cytosol (3F), chloroplasts (4F) and in both organelles (F1) was investigated towards heavy metals such as Cd, Se, Ni, Pb and Cu. The transgenic plants were significantly more tolerant than wild-type plants in agar medium containing Cd, Se and Ni. The F1 transgenic plants had a higher resistance than other transgenic lines towards these metals and could enhance accumulation of Cd in shoot. These results suggest that the transgenic plants over-expressing cysteine synthase both in cytosol and chloroplasts can be applicable to phyto-remediation of Cd from contaminated soils.
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采用环境统计学方法布点采集福建省闽南、闽中和闽西北38个早晚稻稻谷样本,应用对应分析方法研究影响地区稻作类型的稻米Hg、As、Cd、Pb、Cu 5种重金属污染差异的主要因子,并通过主要因子揭示重金属与地区稻作类型间的关系.结果表明,福建省不同地区水稻稻米5种重金属含量与稻作类型存在较大差异,变异范围较大,其中超标率最高的是Pb,达100%,其次为Hg和Cd,分别为78.95%和50.0%,最低的是Cu,仅2.3%,而As无超标.Pb和Cd是导致地区稻作类型间差异的主要因子.聚类分析表明,38个稻谷样品可聚为7类,不同地区稻作类型,由于与污染源距离不一,受重金属污染的程度呈明显差异,体现不同的污染特征.可以认为,对不同地区稻作类型稻米重金属污染应采取地区控制与品种搭配相结合的策略,才能达到控制和消除稻米重金属污染的目的.
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基金

2021年福建省生态农业专项资金项目“水稻重金属低富集品种筛选及示范”(闽财农指〔2020〕105号)
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