水稻镉积累及镉消除技术研究进展_陈世金.pdf
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1、安徽科技2023 年 1 月第 1 期镉(Cd)作为人体非必需元素,属致癌物,长期摄入会损害心血管、胃肠道、肝、肾、骨骼、神经等,对人民健康造成严重威胁。水稻作为我国主要粮食作物,自进入 21 世纪以来其镉污染一直被广泛关注报道。根据食品安全国家标准食品中污染物限量(GB27622017)的规定,大米中的镉限量为 0.2 mg/kg。一、水稻植株中镉的来源按镉元素进入水稻的方式,可将水稻镉污染的来源分为两种:大气中含有镉的浮尘沉降至水稻叶片表面,通过叶片进入水稻体内;土壤中的镉被水稻根部吸收进入植株体内。1.大气污染源大气中镉主要来自工业烟气,如金属冶炼厂、火力发电厂等工厂排放的废气,以及汽车
2、尾气、燃煤、轮胎磨损等。2.土壤污染源土壤中镉的来源主要分为自然来源和人为污染,后者为主要来源。自然来源是指在自然界各种非人类活动长期作用地表导致的镉污染,如岩石风化、大气活动、水活动,以及动植物和微生物活动等。人为污染主要包括大气沉降、污水灌溉、施用化肥或污泥肥料、采矿冶炼、工业废弃物或生活垃圾堆积等。大气中的镉会通过重力沉降和雨淋沉降进入土壤;污水灌溉会使金属镉随着污水进入到耕地中;长期使用含镉肥料会使耕地中镉严重超标,污染粮食作物;矿山开采冶炼、矿渣堆放以及矿山排水等可能会导致镉直接污染土壤;工业和生活垃圾也含有大量镉,这些物质的长期随意堆积会使得镉污染以废弃物为中心,向周围土壤缓慢扩散
3、。二、镉在水稻内部的转运和富集相对于一般植物,水稻的根部对于镉有更强的富集能力。这是由于一方面水稻具有纤维根系,根的表面积较大,进而增加了对土壤中镉的吸收率;另一方面水稻作为一种半水生植物,其根部表面会形成铁氧化物胶膜,同样会促进对镉的吸收。镉随着水分和无机盐通过共质体和质外体途径穿过根部皮层进入木质部后,大部分在皮层细胞间沉积,少部分抵达中柱后受根压和叶片蒸腾作用的驱动转移到地上部分。受蒸腾速率影响,镉通过木质部被传输到蒸腾速率高的叶片。发育中的籽粒需要大量的营养物质,此时水稻水稻镉积累及镉消除技术研究进展文/陈世金谈恩培祖艳红陈军汪业梅盛燕张霞黄颖安徽省科技成果转化促进中心(安徽省科学技术
4、研究院)摘要:环境重金属污染带来的稻米镉污染已经成为影响我国人民身体健康和稻米行业可持续发展的重要风险因素。本文通过探讨镉在水稻植株内的转运及富集机制,结合近年来对大米镉消除技术的各项研究,总结了大米镉污染治理的主要控制技术,为大米镉污染防治提供依据。关键词:水稻;大米;镉污染;镉消除 交流探讨安徽科技2023 年 1 月第 1 期51安徽科技2023 年 1 月第 1 期的维管束节也会参与元素的分配和定向运输,镉也因此一同被传输至籽粒部位。研究表明,镉含量在水稻植株内的分布为:根 茎 叶 籽粒1。三、水稻和大米镉消除技术降低和消除水稻和大米中镉含量通常从两方面着手,一是降低土壤环境中的镉含量
5、,从源头上减少镉的供给;二是通过一些措施直接减少大米中镉含量,使其低于食品限量标准。1.向土壤中添加钝化剂土壤中最容易被水稻吸收的镉的形态为离子交换态和碳酸盐结合态。土壤钝化剂的作用机理主要是通过将土壤中这两种形态的镉转化为其他不易被水稻吸收的形态的镉来降低水稻对镉的吸收。向镉胁迫土壤中添加水溶性有机质,可降低土中有效态镉含量,同时还能抑制水稻根系对镉的吸收,达到抑制稻米镉累积的目的。辜娇峰2研发了一种由羟基磷灰石、沸石和改性秸秆炭组成的组培改良剂,基施可有效降低生育期水稻各部位中的镉含量。陈德3发现在酸性土壤中施用生物质炭,可有效降低水稻植株内的镉。2.调节改善土壤pH水稻为喜酸性植物,一般
6、情况下稻田土壤呈弱酸性,镉活性较强。为了保证稻米产量与镉含量不超标,陈楠4通过构建土壤 pH 与糙米中镉含量和产量方程,计算出早稻最佳土壤 pH 区间为 6.497.34,晚稻最佳土壤 pH 区间为 5.177.68。故在不影响水稻生长的情况下,使用石灰调节土壤 pH,将酸性土壤改良至中性或弱碱性,可能会降低稻米中的镉含量。3.施用叶面肥近年来以叶面阻控剂来治理水稻镉污染的方法日趋成熟,这种防治方式更为直接,且产生二次污染的可能性较小。此方法主要是通过向水稻叶面喷洒阻控肥来抑制水稻对土壤中镉的吸收。已有报道的叶面肥有硅肥5、硫肥6、锰肥7等。4.施用微量元素肥料基施硅肥和硒肥能够促进水稻合成更
7、多的维生素 C 和谷胱甘肽来提高对镉的耐受性,维持幼苗根系活力,降低镉胁迫伤害。硒肥能降低水稻各部位的镉含量,并能显著降低精米中镉的分配比例,保证稻米的食用安全性8。锰肥能显著抑制镉进入根系和叶片的流速,锰与镉产生显著的拮抗作用。5.合理施用营养肥料根施钙镁磷肥不仅可以促进水稻根系发育,而且在根际环境中提高磷酸盐浓度,可以有效抑制水稻根部对镉的吸收及转运。6.施用生物有机肥生物有机肥尤其是微生物有机肥作为土壤镉污染治理剂已经成为稻田镉污染研究的一大热点。沙雷菌9、枯草芽孢杆菌10、YM 菌11等生物有机肥菌已被报道对土壤镉污染产生一定的防治作用,能有效降低土壤中镉含量。7.选育镉低积累型水稻品
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