全 文 ：第19卷第1期
1999年1月 ACTA ECoL0GICA SINICA
Vo【-19．No．1
Jan．。1 999
水稻不同品种对 Cd吸收累积的
7 差异和机理研究 ／。／
／ ＼一，
(华南农业大学资根与环境学院
王广寿
广州 510642)
摘 要 采用盘栽和水培试验研究了华南地区水稻(0 Sati~)的主要品种对 cd吸收累积的差异和 『起差异
的原因 。盆栽试验结果表 明，供试的20多十品种生长在同一污染土壤上，汕优 63、汕优64等杂交稻，产量较高 ，
但糙米 cd含量也较高；野臭丝苗、增城丝苗、黑糯等优质稻糙米重金属含量较低 ·常规稻则变幅较大。作物品
种 问差异可达1倍 上 在同一 Cd浓度和营养液配方条件下的承培试验显示 ．与汕优63相比。糙米 Cd含量
较低的野奥丝苗其单位产量的耗水量、根冠比、cd向糙米的迁移率明显较低 而且 Cd向糙米的迁移率二者
相差1倍多t汕忧63为38．4 ，野臭丝苗为1 6 2 t是造成糙 米cd含量差异的主要原因
关薯词
一Cd， 缰 t 些墨零，曼煎羞昱
DIFFERENCES 0N Cd UPTAKE AND ACCUM ULAT10N
AM 0NG RICE CULTIVARS AND ITS M ECHANISM
W U Qi—Tang． CHEN Lu W ANG Guang—Shou
(S~ th China Agrlcultural University，College
of Res~rces and Emnronm~tal~ enve5．《 “ g o ．510642．China)
Abstraet Cadmium uptake and accumulation for some rice (Oriza sativa)cultivars in
South China were studied with pot experiment and hydroponic crop．The mechanism re—
sulting in the differences among cultivars was also studied．Results with pot experiments
showed that，among more than 20 cultivars grown on the same contaminated soil，the hy—
brids such as Shanyou一63，Shanyou一64 harvested a higher yield and Cd content in husked
rice was also higher． The high consuming quality cultivars such as Yeaosimiao，
Zengchengsimiao and Heinuo，resulted in a lower cd content in husked rice．The normal
cultivars varied more greatly On yield and Cd content．The Cd content in high accumulating
eultivars was I~lOre than 2-fold higher than that of the low accumulating cultivar．Under
the same hydroponic crop conditions，the low accumulating cultivar，Yeaosimiao，showed
less water—consumption per gram of yield，lower ration of roots tO aerial parts and lower
Cd transfocation rate to grains than the high accumulating cultivar，Shanyou一63。The Cd
transfocation rate for the high and low accumulating cultivars was 38．4 and 16．2％ re一
* 国家自然科学基金资助项 目部分结果
收稿日期 ：1996 10—10，修改稿收到 13期 ：1鲫7一o8
一
．
r
C
● ● ， f
维普资讯 http://www.cqvip.com
1期 吴启堂等：水稻不同品种对 cd暧收累积的差异和机理研究 105
spectively，more than 2 fold of differences．This is maybe the most important factor causing
the differences among the rice cuhivars oil the Cd accumulation．
Key words Cd，rice，uptake and accum ulation，differences between cultivars．
重金属．如镉，在人体中的累积可直接危害人体健康012]。对于一般人群，它们主要通过食物即农副产
品进入人体0]。据报道，我国农业用地的重金属污染现状不容乐观，镉污染已选20余万亩0]，沈阳、重庆、广
l州等部分地区稻米等农产品重金属含量超标现象比较普遍 ]。
降低植 物产品重金属浓度可以从两 个方面入手 ：①改变土壤重 金属的浓度和{舌性，如客 土、换土、清
洗、电化法和蘑用石灰、有机物、粉煤灰、粘土矿物等 ]；②选用在食用部位累积量小的作物品种 本文针
对华南地 区常用水稻品种，研究其对 Cd的吸收累积，以拽出适合污染地区种植的品种 ，探讨造成品种问差
异的原因。
1 材辩和方法
1．1 土壤样品
土壤取 自广州天河区华南农业大学农场 ，为冲积性水稻土的表层(O～1Sere)。水稻土经风干 、压碎和过
5mm孔径筛，用于盐栽试验 土壤的基本理化性质分析结果见表1
表1 土壤的基本理化性质
Table 1 Soil main characte—stics
1．2 盆栽不同品种水稻试验
每盆装土6kg，每公斤土加入相当于lmg Cd的 CdC1 溶液混匀，再加入O．1OgN／kg的尿素、0．10gP 0 ／
kg的过磷酸钙和0．1ogK O／kg的 KC1．重新滤匀。装盆后泡水一星期。再移植不同品种水稻 l992年供试品
种为 ：汕优63 光优 6063、特三矮2号、华二 、特青2号 、Kg／sE、野奥丝苗 }1993年供主试品种为 ：汕优64、博优 、
博优黄占、二四九、澳青、五七选、七三占、三源选、粤马占、增城丝苗、晚竹、香萝、黑懦、晚糯、香米、钦．州野
生稻 。每次试验设不植稻空白对照 ，以测定植株吸水量 ，即每次加水至同一深度 ，并记录每盆加水量 ，植稻
处理减去不植稻空 白对照 ，则为植株吸水量 。待稻谷成熟后收割、晒干、脱粒、同时测定株数 、株高实粒数 、
千粒重和稻谷产量等。稻根仔细检出，用自来水和蒸馏水1先净，测定鲜重和千重。稻各研出糙米，糙米、稻草
和稻根经粉碎，供化学分析用。植株样品经灰化、酸溶，用原子吸收光谱测定 cd含量
1．3 典型水稻品种水培试验
选择盆栽试验 cd含量有明显差异的2个 品种(汕优63和野奥丝苗)进行水培试验 ，以研 究其根系特 征。
所用营养液为国际水稻研究所常规 营养漩嘲，并加入相当于25．00Vg Cd／L的CdC1 溶漩(该浓度与盆裁试
验土壤溶漩含量 cd量相当)。试验用25升塑料大盆，每盆移植水稻6抹，一半为汕优63，另一半为野奥丝苗，
随机排列，重复3次。期间定期搅拌营养液，分别于1、2、3B取植株3株，测定根系鲜重、根平均半径、总根长
和根系线性生长速率0 根据所得的根 系参数和植株总吸 cd量，并假设根 系各部分均 匀吸收 Cd，计算 出
单位根表面积 、单位时间的吸 Cd速率(”)t
一 A／(2×3．1415×r×f f)一A／(3．1415×，×L．× )
式中 A为植抹总吸收量}r为根系平均半径}f 为植株生长时间 ； 为根 系线性生长速率；L]为 tt时间的总根
长，即 L】=kt】
维普资讯 http://www.cqvip.com
106 生 态 学 报 19卷
2 结果
两年的试验结果都表 明，在土壤中~1)klmg Cfl／kg
设有对水稻生长和产量产生 明显影响(数据略 )。糙米
中镉的含量随加镉处理而显著提高(表2)，且均超过 了
0．2mg／kg食 品卫生标准 不同品种水稻其糙米古镉量
具有明显差异 (表2)。加镉污染的土壤上 ，以汕优63、汕
优64和二嘲九的米镉古量较高．但其茎叶含镉量较低。
可能与这些高产或早熟(二四九)品种干物质迁移率较
高有关 。野奥丝苗 、增减丝苗 、特三矮2号 、华二 、五七选
等优质或常规稻的米镐含量则较低 作物 品种 问差异
可达1倍以上。
由于水稻生长季节 不同 ，环境因素也会影响术稻 ，
Cd含量 ，为 r便于 比较 ， 当季平均 产量 、平均 含 Cd
量为基 准，分别算冉相对产量和相对古 cd虽．并得出
它 们之 间的关系图(圈1)，总的来说 ，供试的20多个乩
圈1 不同娄型水稻品种稻米相对产量与
幅对含 Cd量的关系
ReJationship between the relntive yield and the
re]ative Cd ⋯ ten for different type~oi rice
cu[tivar
种生长在 同一污染 十壤 上。杂交稻 (汕优63、汕优64、光优6063、博优、博优黄占)产 量较高 ，但糙米 Cd含量
也较高(图1)；优质稻(野奥丝苗、增城丝苗、香萝、黑糯、晚糯、香米)产量较低，糙米重金属含量也较低；常
规稆 (特三 矮2号、华二 、特青2号、K6／sE、、二四九、澳青 、五七选 、七三占、三婚选 、粤马 占、晚竹)则变幅较
大 。
在同一生长条件下的2个典型品种对 比试验显示(表3)，与汕优 63相 比．糙米 Cd含量较低的野奥丝苗
其单位产量的耗水量、根冠比、Cd向糙米的迁移率明显较低 而其单位根表面积的吸 cd速率相差不大。但
是 Cd向糙米的迁移率二者相差l倍多，汕忧63为38．4 ．野奥蛙荫为16．2 ，可能是造成糙米 Cd含量差异
的主要原因。
表2 不同早稻品种植株含镉置 (mg Cd／kg Dry weight)
Table 2 Cadmium content i rice plant of different co ltivars for spring crop
对照 Control 1 【I鬟Cd／kg处理 Treat~ nt
糙米
Husked rice
糙 米
Husked rice
茎 叶
Leaves＆ ter【ls
根
Roots
i992年 ： 特三矮2号 Teshanai·2 0-10a* 0-68ab 】·00 7 00
华 开 H 0．09a O．56ab 】．50 il．75
野奥丝苗 Yeaosi~rdao 0 04b 0 49b 】33 3 80
汕优63Shanyou 63 0．i2a i．12a 0．60 5-4O
1993年 二 四 九 Ersijiu 0 0Tab 1-04a 0-39 4-08
澳青 Aoqirtg 0．14a 0 8la 1-20 5-72
增皱丝苗 Zengchengsimiao 0 1 6a 0 72ab 0-65 5-75
汕优54Shanyou一64 0．i2a i-1 7a 0．49 5 34
七 三占 Qishanghan 0 】7a O 97a 0 41 9 37
五 七选 W uqixuan 0 t2a 0-64ab 0 43 3 1 8
*根 据 LSD检验 ，带有 相同字 母的问一剥平均值闸无显著差 异( —n．05) According LSD st删the ⋯ at"
㈨ e column followed by the㈣ e letter werc Pot significantly different( 一 0．05)
3 讨论和结论
国~I,8o年 代以来对不同植物吸收累积重金属 的差 异作丁不少研究 ，结果表明，种间(不同种、属)差
异比较明显。近期发现一些植物，如生菜 、烟草等．种由(不同变种或品种)也存在明显差异 “ 国内杨居荣
等0 研究 了植物耐高浓度 Cd的种 间和种内差异。本文通过土培和承培 种植试验 ，研 究 丁在通常土壤 污染
维普资讯 http://www.cqvip.com
l期 晏启堂等t水稻不同品种对 Cd吸收累积的差异和机理研究 lO7
浓度下(I nag Cd／kg)，即对植物生长无明显危害时．华南地 区常用的水稻品种吸收累积 cd的差异 ，结果表
明，水稻的不同品种对 Cd的吸收 累积具有明显差异 ，食用部位 含Cd量可相差l倍以上 ，通常杂交水稻法度
较高 ．优质 (如丝苗、香米 )或特用 (如黑糯)稻米 Cd含量较低。因此 ，中、轻度 Cd污染的稻 田以种植优质稻
为好 ．这也符合 目前居民{i!i费的需要 。这些结 果还表 明．选育食用部位重金属含量 明显较低的作物品种种
植在中、轻度污染土壤上不失为一条经济有效的改良途径。
表3 两种水稻品种的生长缺况和对铺的吸收累集
Table 3 Plant growth characteristics and 4~tdmlum accum ulation of 2 rice cultiv~trs
与菜心不同 ’ 水稻 产量较高的品种常 含有较高的 Cd浓度 ，这始选育高产抗性品种提出了难题 在抗
性机理方面 ，造成 不同植物在 吸收累积重金属方面存在差异的原因很多，从根系吸收方面来看 ．本试验进
一 步表明，造成植物吸水量增加、根冠 比增大的品种或环境因素可造成植物产品重金属浓度增加 ，而品
种间单位根表面积的吸收量可能相差不大。在植物体内运输分配方 面．已有的试验表 明，抗性菜心 品种 Cd
向食用部位的迁移率较低 }耐性植物体内汁液水溶性 Cd浓度较低 ；本试验则表明 ，不同品种水稻 Cd
向糙米的迁移率差异明显 ，可能是造成糙米 cd含量种内差异的主要原因，其具体的生理生化及遗传学机
理值得探入探讨 。
参 考 文 献
1 Adirao D C．TraceElementsintheTerrestrialEm~ro~ ent New YorkISpringer—Verlng ，Inc．1986，1～ 21，107～ 】驰
2 Flor】n P J，Ne]emans J A，Van Beusichem M L．The influence of the njt工og帅 nutrition 0n uptake and distribution of
cadmium in lettuce varieties J，Plant Nutri ，1992tl5{2 405～ 2 418
3 酥怀蒲．我国土壤污染现状 、发展趋势及对策建议．土壤学进展 1990，lB；88~88
4 吴燕玉．我国农田重金属污染及其防治．土壤通报，1988，17：187～189
9 蔡汉泉 为什幺广州近郁土壤污染严重 环境t1984．(9)；2o～21
8 华 珞 土壤污染的治理方法研究．农业工程学报．1991．8(增刊 )：90～99
7 博显华，吴启堂．不同翱料对叶莱吸收 cd和 Pb的影响．农业环境保护，1995，14 149～149
8 吴启堂 ，Morel J L，Guckert A．甩同位素稀释法研究镉在土壤 植物系统中的迁移，棱衷学报 ，1993．7{2)：110~119
9 吉田昌一．水稻生理学试验手册．北京 科学出版社 ，1957．57～83
10 M u1]ins G L．S~mmers L E．Barber S A Modeling the pLant uptake cadmium and zinc from sods treRted with
sewage sludge Soil Sci S ．A ．J t1988．50：1 245～ 1 855
ll M enchM ．Martin E，M ohilizatioa 0f cadmium andothermetalsfr蛳 "two soils hv rOOt exnd ates 0fZea rnays L ，Ni~o
tiartatabacum L．and Nicotiana RusticaL 尸k and Soil，1991，132：187～ 196
12 扬居荣 农作韧对 Cd毒害的耐性机理探讨 应甩生意学报．1995，6(1)t87～91
l3 吴启堂，陈 卢，王广寿．化肥形态对不同品种菜心吸收累积镉的影响 应用生志学报，1996，7(1) 103～106
l4 昊启堂，MoreI JI a树 Gucket~A．一十定量植物吸收土壤重金属的原理模型，土壤学报 ，1994，81t68～76
维普资讯 http://www.cqvip.com