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重金属污染水稻中镉的减量化控制技术分析

杨启豪

佛山市铁人环保科技有限公司,广东佛山,528000

摘要: 文章基于重金属污染水稻中镉的减量化控制技术进行研究,以盆栽实验法、基地种植方法进行对比研究。探讨重金属污染水稻中镉的减量化控制技术要点,获得最佳的种植工艺路径,新工艺对重金属污染水稻中Cd(镉)含量具有良好的降低效果。
关键词: 重金属污染;水稻;镉;控制技术
DOI:10.12721/ccn.2021.157081
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水稻是重要的粮食作物,对人们的生活具有重要影响。结合水稻的习性来看,具有较强的环境适应性,可以在我国大部分区域种植。但由于时代的快速发展,环境的恶化,水稻植物的生长过程中,受到污染现象频有发生,如一些地域在对稻米进行检查时,发现重金属镉含量超标的现象,这种稻米不利于人们的健康,对于种植业者的经营发展也会产生影响。本文基于重金属污染水稻中镉的减量化控制技术进行研究,相关内容如下,希望能够为有关农业种植单元提供参考。

1.材料与试剂

硝酸(HNO 3):ρ=1.42 g/mL,优级纯;盐酸(HCl):ρ=1.19 g/mL;高氯酸(HClO 4):ρ=1.68 g/mL,优级纯;叶面硅肥,通用I型。

日立Z-5000/Z-2000原子吸收分光光度计;PHB-5型便携式pH;超纯水处理系统,Milli-Q;电子天平;控温电热板,HX-6014。

2.盆栽水稻试验

(1)水稻品种选择:以中国科学院亚热带农业生态研究所的低累积镉基因型湘晚籼13号水稻种子作为研究对象。(2)发芽:结合水稻种苗特点,先将种子浸泡在蒸馏水中,持续2天,温度保持在25℃~30℃之间;持续浸泡48h后,将种子取出,采用毛巾包裹,包裹护,置于25-30℃中,持续48h,48h后,打开毛巾,种子发出萌芽;将发出萌芽的种子转移到培养皿中,培养皿中放置3张滤纸,起到保水、保湿的作用,持续5天。待5天后,将幼苗放于中桶中,使其持续生长。(3)盆栽种植试验:试验土壤为稻田土壤,无污染,选择保障的塑料桶栽植水稻,桶高18cm,直径为18.5cm。先将泥土放入塑料桶中,泥土高度约为桶高度的2/3。在每个盆栽中加入不同量的Cd(NO 3)2·4H 2 O,进行试验对象的编号,具体为A1、A2、A3、A4、A5、A6等。使其生长发育130天,待130天后,进行收割。

3.基地水稻栽培

水稻选种:将中国科学院亚热带农业生态研究所的低累积镉基因型湘晚籼13号水稻种子作为研究对象。

选种既有农田进行种植,按照正常种植方法给予管理,在种植130天后收割。

4.样品采集

采集过程中,将水稻整体作为收割对象,包括水稻作物的根部、稻草、稻谷,然后计算产量。进行根部与稻草的处理,用清水洗净,冲洗干净后,再结合去离子水进行冲洗,使其自然风干,风干后进行粉碎。稻谷处理过程中,采用去离子水冲洗干净,然后使其自然风干,风干后,备用。

进行样品的测试:精确称取水稻样品5.0g,放于250ml锥形瓶中,相瓶中加浓盐酸30ml,再加入5ml高氯酸浸泡,盖上玻璃漏斗,持续12h;浸泡完成后,将锥形瓶移到电热板上,加热消解,持续1~2h,消解过程中,可以适当添加浓盐酸,加快消解,待消解完全后,以及瓶内黄烟消散后,继续加热,待生成大量的白烟后,观察锥形瓶中的颜色变化情况,待锥形瓶中溶液较为清澈,未完全清澈时,将溶液量控制在50ml,放置一夜,待经过一夜的时间后,对溶液中的Cd含量进行测定,具有以用火焰原子吸收分光光度计为主要测量设备。实验数据采用SPSS软件进行处理。

5.盆栽水稻实验结果与讨论

盆栽水稻试验结果如表1、表2所示。1.png表1不同浓度下稻谷产量及其构成因素2.png表2盆栽土壤中的Cd浓度

结合表1,表2,主要是针对不同土壤得到的结果。对A1~A6进行观察可知,土壤中的Cd含量呈现逐渐增加的现象,A1处理组的产量为61.68 g/盆,A6处理组产量降低为38.15 g/盆,A6处理组比A1处理组减产了23.53 g/盆,减产率达到了38.14%。这种情况说明,土壤中Cd含量对水稻的产量具有重要影响,Cd量越多,稻米的产量越低。基于千粒重和结实率可知,Cd浓度情况对水稻作物的结实率、千粒重影响不大。在Cd浓度不同的情况下,产生了对水稻穗数,以及穗粒数的影响,如结合A1试验对象来看,Cd浓度低时,水稻有22.3穗,当Cd浓度增加时,每盆穗数降低。综上,表明Cd浓度对水稻的生长基于重要影响,尤其是生长发育期间。

土壤中Cd浓度从12.33 mg/kg增加至17.76 mg/kg之间,稻谷的减产幅度较大,达到27.84%,土壤中Cd浓度大于17.76mg/kg,稻谷产量较为平稳,减产幅度小。

6.基地水稻栽培实验结果与讨论

基地种植过程中,对Cd含量的影响情况进行了研究,从研究结果来看,水稻根据含Cd量最多,其次为根部,最少为稻谷。试验中,在石灰+低积累镉型水稻种子+叶面硅肥阻隔(B-S处理组)能够降低Cd的影响,如降低量约为63.59;钙镁磷肥+低积累镉型水稻种子+叶面硅肥阻隔(B-G处理组)同样能够起到阻隔Cd影响的作用,降低稻谷中Cd含量为49.74%;有机肥+低积累镉型水稻种子+叶面硅肥阻隔(B-Y处理组)同样能够降低稻谷中Cd的含量,降低百分比为33.84%;麦饭石+低积累镉型水稻种子+叶面硅肥阻隔(E-M处理组)能降低稻谷中镉含量的44.23%。具体如表3所示。3.png表3水稻各部分的重金属镉含量

7.讨论

在对重金属污染水稻中镉的减量化控制技术研究中,采用了盆栽试验方法、基地栽植方法,进行细致的对比分析工作,探索出科学合理的水稻种植工艺路径,能够大为降低Cd污染的影响。其具体路径为:土壤调理剂+低积累镉型水稻种子+叶面硅肥阻隔方法。具体而言,基于土壤调理剂的应用,可以实现对土壤中重金属的转化,使其转换形态,达到不易于被水稻植物吸收的目的;低积累镉型水稻种子是具有良好品质的新品种,可以减少水稻植物对Cd元素的积累;采用叶面硅肥,可以阻止Cd元素向水稻稻谷中运输,结合以上方式,大为降低水稻中Cd元素的含量。采用这种方法可以大为提升水稻种植工作的效率,利于广泛推广使用。

参考文献

[1]易镇邪,屠乃美,敖和军,等.土壤酸化背景下镉污染稻田水稻镉吸收阻控研究方向探讨[J].湖南生态科学学报,2020,007(001):P.50-57.

[2]梁瑞,陈慧茹,刘斌美,等.重金属复合污染对水稻镉吸收积累的影响[J].生物学杂志,2019,036(003):42-46.

[3]湖南某工业区土壤及水稻重金属污染源解析[D].中国农业科学院,2019.