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作物杂志, 2024, 40(2): 105-112 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2024.02.013

生理生化·植物营养·栽培耕作

收获时期对早稻产量与镉积累分配特性的影响

王罕,1, 郑德超1, 田琴琴1, 吴小京2, 周文新,1, 易镇邪,1

1湖南农业大学农学院，410128，湖南长沙

2郴州市农作物种子储备和技术推广站，423000，湖南郴州

Effects of Harvest Time on Yield and Cadmium Accumulation and Distribution Characteristics of Early Rice

Wang Han,1, Zheng Dechao1, Tian Qinqin1, Wu Xiaojing2, Zhou Wenxin,1, Yi Zhenxie,1

1College of Agronomy, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, Hunan, China

2Chenzhou Crop Seed Storage and Technology Extension Station, Chenzhou 423000, Hunan, China

通讯作者: 易镇邪，主要从事作物高产生理与资源高效利用研究，E-mail：yizhenxie@126.com； 周文新，主要从事作物高产高效栽培研究，E-mail：zwxok@hunau.net

收稿日期: 2023-01-30   修回日期: 2023-02-13   网络出版日期: 2023-03-31

基金资助: 湖南省自然科学基金面上项目(2022JJ30303)
青海省重点研发与转化计划(2021-GX-172)

Received: 2023-01-30   Revised: 2023-02-13   Online: 2023-03-31

作者简介 About authors

王罕，主要从事水稻镉污染防控技术研究，E-mail：296128547@qq.com

摘要

为探讨湘南镉污染稻区早稻的适宜收获时期，以湘早籼45号、陆两优996和株两优4026为材料，于2021-2022年在湖南郴州镉污染稻田开展大田试验，研究了收获时期（齐穗后18、21、24、27、30 d）对早稻产量与镉积累分配特性的影响。结果表明，收获时期对水稻有效穗数和穗粒数无显著影响，但结实率、千粒重和产量随收获时期推迟而提高，齐穗后27和30 d处理差异不显著，但显著高于其他3个处理。随收获时期的延迟，各品种叶和谷壳镉含量、镉积累量、镉分配系数呈下降趋势，而茎和糙米镉含量、镉积累量、镉分配系数以及植株总镉积累量呈上升趋势，除陆两优996外各品种齐穗后30 d收获处理的糙米镉含量与积累量显著高于其他处理。水稻灌浆中后期（齐穗后18~30 d）籽粒镉主要来自土壤吸收和叶片、谷壳转运。早稻糙米镉含量品种间差异明显，陆两优996各处理糙米镉含量均超过了国家标准（0.2 mg/kg）。可见，推迟收获时期有利于提高早稻产量，但籽粒镉含量也会提高，综合考虑产量和糙米镉含量，湘南镉污染稻区早稻适宜的收获时期为齐穗后27 d。

关键词： 早稻; 收获时期; 产量; 镉含量

Abstract

In order to explore the suitable harvest time of early rice in the cadmium-polluted rice area of southern Hunan, a field experiment was conducted in cadmium-polluted rice field of Chenzhou, Hunan province from 2021 to 2022 using Xiangzaoxian 45, Luliangyou 996 and Zhuliangyou 4026 as materials to study the effects of harvest time (18, 21, 24, 27, 30 days after full heading) on the yield and cadmium (Cd) accumulation and distribution characteristics of early rice. The results showed that the harvest time had no significant effect on the number of effective panicles and grains per panicle of rice, but the seed-setting rate, 1000-grain weight and yield increased with the delay of harvest time. There was no significant difference between the treatments of harvesting at 27 and 30 days after full heading, but they were significantly higher than those of the other three treatments. With the delay of harvest time, the Cd content, Cd accumulation and Cd distribution coefficient in leaves and chaffs of all varieties showed a downward trend, while the Cd content, Cd accumulation, Cd distribution coefficient in stems and brown rice and the plant total Cd accumulation showed an upward trend. Except Luliangyou 996, the Cd content and accumulation in brown rice of treatmentof harvesting at 30 days after full heading were significantly higher than other treatments. In the middle and late stage of rice filling (18-30 days after full heading), the Cd in grain mainly came from soil absorption and transport of leaves and chaffs. The Cd content in brown rice of early rice varied significantly among varieties, and the Cd content in brown rice of each treatment of Luliangyou 996 exceeded the national standard (0.2 mg/kg). It can be seen that delaying the harvest time is beneficial to improve the yield of early rice, but the Cd content of grains will also increase. Comprehensively considering the yield and the Cd content of brown rice, the suitable harvest time for early rice in the Cd-polluted rice area in southern Hunan is 27 days after full heading.

Keywords： Early rice; Harvest time; Yield; Cadmium content

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本文引用格式

王罕, 郑德超, 田琴琴, 吴小京, 周文新, 易镇邪. 收获时期对早稻产量与镉积累分配特性的影响. 作物杂志, 2024, 40(2): 105-112 doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2024.02.013

Wang Han, Zheng Dechao, Tian Qinqin, Wu Xiaojing, Zhou Wenxin, Yi Zhenxie. Effects of Harvest Time on Yield and Cadmium Accumulation and Distribution Characteristics of Early Rice. Crops, 2024, 40(2): 105-112 doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2024.02.013

农作物对重金属的积累量与土壤重金属生物有效性、根系对重金属的吸收效率以及植物体内重金属的转运能力直接相关。水稻对镉的吸收能力较强，稻米对镉具有较高富集能力[1]。目前，中国市售大米镉平均含量为0.089~0.093 mg/kg，其中超过国家规定的大米镉含量限量标准（0.2 mg/kg）的比例为8%~10%[2-3]。中国南方地区稻米镉超标情况尤为严峻，稻米镉超标率在23%左右，部分稻米镉含量甚至高达4.9 mg/kg[4]。镉污染问题严重威胁国家粮食安全，水稻高产优质栽培是确保我国粮食生产的重要科学问题。为此，前人就水稻镉污染防控问题，在品种间差异[5]、土壤改良剂[6-7]、水分管理[8-9]与耕作措施[10-11]等方面开展了大量研究。

20世纪以来，由于人类活动的加剧，使全球气候变化加快，这对作物生产产生了深远的影响，其中，适宜收获时期的确定至关重要[12]。有关收获时期的研究多注重其对水稻产量和米质的影响[13⇓-15]。众所周知，水稻灌浆期是积累干物质的重要时期，决定了水稻产量的高低。研究[16-17]发现，齐穗期―成熟期是水稻穗镉积累最主要的时期。同时，不同基因型水稻稻米镉积累差异已经明确[18⇓⇓-21]，但对不同镉积累基因型水稻灌浆期至成熟期各器官的镉积累动态规律少有报道。为此，在湘南地区开展大田试验，研究不同收获时期对不同早稻品种产量及镉积累分配特性的影响，为湘南镉污染稻田的早稻高产优质栽培提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与试验地概况

于2021-2022年在湖南省郴州市苏仙区良田镇良田村早稻季开展试验。2021年供试水稻品种为湘早籼45号和陆两优996，2022年供试水稻品种为湘早籼45号和株两优4026。

2021年试验土壤基本理化性质为pH 6.24、有机质24.90 mg/kg、全氮1.33 g/kg、碱解氮174.65 mg/kg、全磷0.51 g/kg、有效磷21.64 mg/kg、全钾6.54 g/kg、速效钾176.64 mg/kg、全镉0.66 mg/kg、有效镉0.28 mg/kg。2022年试验土壤基本理化性质为pH 6.45、有机质34.92 mg/kg、全氮1.41 g/kg、碱解氮180.51 mg/kg、全磷0.72 g/kg、有效磷25.15 mg/kg、全钾9.32 g/kg、速效钾187.21 mg/kg、全镉0.71 mg/kg、有效镉0.33 mg/kg。

1.2 试验设计

分别设齐穗后18、21、24、27、30 d共5个收获时期处理（分别用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ表示），采用裂区试验设计，不同收获时期处理为主区，品种为副区，共10个处理，30个小区，小区面积10 m2，各小区之间用塑料薄膜包埂防止串水串肥。试验于4月5日播种，5月3日移栽，2021年湘早籼45号与陆两优996齐穗日期分别为6月21日和6月23日，2022年湘早籼45号与株两优4026齐穗日期均为6月19日。

试验采用湿润育秧、人工移栽方式，株行距为16.7 cm×20.0 cm，湘早籼45号4~5根苗/穴，陆两优996与株两优4026 2~3根苗/穴。施肥方案一致，基肥施复合肥（N、P2O5、K2O比例为15:15:10）600 kg/hm2，返青追施尿素（含N 46%）150 kg/hm2。水分管理以及其他农事操作与当地大田相同。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 产量及其构成因素

收获时期各小区调查80蔸水稻的有效穗数，并按照单穴平均有效穗数取5株稻穗带回室内，考察总粒数、空粒数和千粒重，计算理论产量。同时，在各小区中心区域实收80穴，脱粒后去除稻草及空粒，称量谷重，用烘干法测含水率，折算成含水率13.5%的产量。

1.3.2 镉积累分布特性

于各收获时期根据单穴平均有效穗数每小区取样5蔸带回室内，洗净后用0.1 mol/L HCl浸泡根系15 min，去掉根表面吸附的镉，用自来水冲洗3遍，再用去离子水冲洗3遍，吸干表面水分后，将植株样分为根、茎（含枝梗）、叶、谷壳（含空秕粒）、糙米几部分，放入烘箱105 ℃杀青0.5 h，80 ℃烘干至恒重并称重。以上材料烘干后，用不锈钢植物样品粉碎机粉碎备用。植株采用硝酸―高氯酸高温消解方法，使用原子吸收分光光度计检测消化液中镉含量，计算各器官镉累积量与镉分配系数。镉累积量（mg/hm2）=生物量（kg/hm2）×各器官镉浓度（mg/kg）。镉分配系数（%）=各器官镉累积量（mg/hm2）/镉积累总量（mg/hm2）×100。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel和Statistix 8进行数据计算和统计检验。

2 结果与分析

2.1 收获时期对早稻产量及其构成因素的影响

由表1可见，不同收获时期下水稻的产量及其构成因素表现出明显差异。收获时期对3个水稻品种的有效穗数和穗粒数无显著影响，对结实率、千粒重及产量影响显著。

表1   不同收获时期下早稻产量及其构成因素

Table 1  Yield and its components of early rice under different harvest times

年份
Year		品种
Variety		处理
Treatment		有效穗数
Productive panicle
number (×104/hm2)		穗粒数
Grain number
per panicle		结实率
Seed-setting
rate (%)		千粒重
1000-grain
weight (g)		理论产量
Theoretical
yield (t/hm2)		实际产量
Actual yield
(t/hm2)
2021湘早籼45号Ⅰ308.03a96.95a58.57d23.02b4.02d3.76d
Ⅱ312.32a96.47a64.15c23.23ab4.49c4.25c
Ⅲ311.85a96.18a69.10b23.57ab4.89b4.63b
Ⅳ309.81a98.11a76.75a23.71ab5.53a5.25a
Ⅴ310.12a98.37a77.32a23.82a5.62a5.38a
陆两优996Ⅰ289.75a96.58a46.74d27.76b3.63d3.44d
Ⅱ292.75a93.31a61.58c27.63b4.61c4.46c
Ⅲ303.00a94.46a66.77b28.05b5.12b4.88b
Ⅳ292.75a96.44a69.49ab28.61a5.62ab5.35ab
Ⅴ293.00a95.78a73.08a28.65a5.88a5.53a
2022湘早籼45号Ⅰ324.58a95.25a55.01c23.36b3.97c3.72c
Ⅱ320.75a94.82a58.98bc23.90ab4.29c4.02c
Ⅲ320.33a93.03a66.12ab24.10ab4.75b4.58b
Ⅳ322.00a95.11a68.67a24.10ab5.05ab4.88a
Ⅴ318.25a93.38a73.33a24.22a5.25a5.03a
株两优4026Ⅰ307.25a118.43a62.58d26.33c6.00c5.78c
Ⅱ306.75a117.08a67.48c26.46bc6.41bc6.23b
Ⅲ305.75a116.77a72.26b26.59abc6.50b6.28b
Ⅳ310.33a117.13a75.50ab26.88ab7.38a7.06a
Ⅴ312.50a118.84a77.58a26.99a7.51a7.26a

同列数据不同小写字母表示同一品种不同处理间差异达5%显著水平（P < 0.05）。下同。

Different lowercase letters represent significant differences between the same species in different treatments (P < 0.05). The same below.

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2021年，湘早籼45号千粒重随收获时期推迟而提高，且处理Ⅴ显著高于处理Ⅰ，结实率与产量随收获时期推迟而提高，除处理Ⅳ和Ⅴ差异不显著外，其他处理间差异显著（P<0.05）。陆两优996结实率随收获时期推迟而提高，处理Ⅴ显著高于除处理Ⅳ之外的其他处理，千粒重以处理Ⅴ和Ⅳ较高，显著高于其他处理，产量随收获时间延迟而提高，处理间规律与结实率一致。

2022年，湘早籼45号结实率随收获时期推迟而提高，其中处理Ⅴ和Ⅳ显著高于处理Ⅰ和Ⅱ，处理Ⅲ也显著高于处理Ⅰ；千粒重随收获时期推迟而提高，处理间差异与2021年一致；产量随收获时期推迟而提高，处理Ⅳ和Ⅴ差异不显著，但显著高于其他处理，处理Ⅲ显著高于处理Ⅰ和Ⅱ，而处理Ⅰ和Ⅱ差异不显著。株两优4026结实率随收获时期推迟而提高，处理Ⅴ显著高于除处理Ⅳ之外的其他处理，千粒重随收获时期推迟而提高，处理Ⅴ、Ⅲ、Ⅳ间差异不显著，但显著高于处理Ⅰ和Ⅱ；产量随收获时间延迟而提高，处理Ⅳ和Ⅴ差异不显著，但显著高于其他处理，处理Ⅱ和Ⅲ差异不显著，两者均显著高于处理Ⅰ。

综上所述，收获时期对各品种有效穗数和穗粒数无显著影响，但各品种结实率、千粒重和产量随收获时期推迟而提高，其中，处理Ⅳ和Ⅴ差异不显著，但显著高于前3个收获时期处理。

2.2 收获时期对早稻各器官干重的影响

由表2可见，2021年，湘早籼45号根、茎、叶干重随收获时期延迟而下降，其中，处理Ⅴ茎、叶干重显著低于处理Ⅰ，其他处理间无显著差异；糙米干重随收获时期延迟而增大，处理Ⅳ和Ⅴ差异不显著，但显著高于其他处理。陆两优996根、茎、叶干重随收获时期延迟而下降，但均无显著差异；糙米干重不断增加，其中，处理Ⅴ显著高于处理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，处理Ⅳ显著高于处理Ⅰ和Ⅱ，处理Ⅲ显著高于处理Ⅰ。

表2   不同收获时期下早稻各器官干物质重

Table 2  Dry matter weight of different organs of early rice under different harvest times t/hm2

年份Year品种Variety处理Treatment根Root茎Culm叶Leaf谷壳Chaff糙米Brown rice
2021湘早籼45号Ⅰ0.76a3.36a1.49a0.82a3.20d
Ⅱ0.71a3.26ab1.36ab0.87a3.62c
Ⅲ0.70a3.23ab1.22ab0.86a4.03b
Ⅳ0.69a3.22ab1.22ab0.83a4.70a
Ⅴ0.64a3.14b1.09b0.85a4.77a
陆两优996Ⅰ1.08a4.09a1.72a1.09a2.54d
Ⅱ0.88b3.72a1.59a1.12a3.49c
Ⅲ0.86b3.72a1.55a1.14a3.98bc
Ⅳ0.85b3.59a1.47a1.14a4.48ab
Ⅴ0.84b3.67a1.43a1.17a4.71a
2022湘早籼45号Ⅰ0.62a4.16a1.58a0.87a3.10c
Ⅱ0.61a3.70ab1.48a0.85a3.44bc
Ⅲ0.58a3.70ab1.40a0.84a3.91b
Ⅳ0.54a3.61b1.39a0.88a4.17ab
Ⅴ0.52a3.27c1.37a0.91a4.34a
株两优4026Ⅰ0.73a4.52a1.61a1.48a4.52c
Ⅱ0.72a4.51a1.43b1.45a4.96bc
Ⅲ0.71a4.50a1.24c1.47a5.03b
Ⅳ0.66a4.32a1.12c1.46a5.92a
Ⅴ0.65a4.30a1.10c1.50a6.01a

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2022年，湘早籼45号根、茎、叶干重随收获时期延迟而下降，其中，处理间叶干重差异不显著，茎干重处理Ⅴ显著低于处理Ⅰ，其他处理间无显著差异；糙米干重不断增加，其中处理Ⅴ显著高于处理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，处理Ⅳ显著高于处理Ⅰ、Ⅱ，处理Ⅲ显著高于处理Ⅰ。株两优4026根、茎、叶干重随收获时期延迟而下降，其中，处理间茎干重差异不显著，叶干重处理Ⅰ显著高于其他处理，糙米干重不断增加，其中处理Ⅳ和Ⅴ显著高于处理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，处理Ⅲ显著高于处理Ⅰ。

综上所述，随收获时期延迟，水稻籽粒干重不断增加，谷壳基本稳定，茎、叶干重不断减小，可见齐穗18 d后茎、叶积累的光合产物在不断外运。

2.3 收获时期对早稻各器官镉含量的影响

由表3可见，2021年，湘早籼45号，根镉含量随收获时期推迟而提高，其中处理V显著高于其他处理；茎镉含量随收获时期推迟而提高，处理Ⅳ和Ⅴ显著高于处理Ⅰ和Ⅱ；叶镉含量随收获时期推迟而下降，处理Ⅳ和Ⅴ显著低于其他处理；谷壳镉含量随收获时期推迟而下降，处理Ⅴ显著低于其他处理；糙米镉含量随收获时期推迟而提高，其中处理V显著高于其他处理，处理Ⅲ、Ⅳ显著高于处理Ⅰ和Ⅱ。陆两优996根镉含量随收获时期推迟而提高，处理Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ显著低于处理Ⅰ；茎镉含量随收获时期推迟而提高，处理Ⅳ和Ⅴ显著高于其他处理；叶镉含量随收获时期推迟而下降，处理Ⅰ显著高于其他处理；谷壳镉含量随收获时期推迟而下降，处理Ⅰ和Ⅱ显著高于其他处理；糙米镉含量随收获时期推迟而提高，但仅处理V和Ⅰ具有显著差异。

表3   不同收获时期的早稻各器官镉含量

Table 3  Cd content of different organs of early rice under different harvest times mg/kg

年份Year品种Variety处理Treatment根Root茎Culm叶Leaf谷壳Chaff糙米Brown rice
2021湘早籼45号Ⅰ2.183b0.456b0.552a0.272a0.090c
Ⅱ2.369b0.523b0.481a0.251a0.095c
Ⅲ2.331b0.598ab0.473a0.230ab0.138b
Ⅳ2.357b0.691a0.373b0.200ab0.148b
Ⅴ2.525a0.729a0.297b0.176b0.182a
陆两优996Ⅰ2.256b1.132c0.890a0.504a0.291b
Ⅱ2.423ab1.359b0.784b0.481a0.310ab
Ⅲ2.618a1.378b0.740b0.422b0.323ab
Ⅳ2.648a1.611a0.707b0.417b0.324ab
Ⅴ2.674a1.656a0.613c0.385b0.346a
2022湘早籼45号Ⅰ2.508a0.444b0.415a0.300a0.075b
Ⅱ2.585a0.547b0.411a0.275a0.084b
Ⅲ2.618a0.554b0.378a0.251ab0.099b
Ⅳ2.684a0.603a0.321b0.208b0.102b
Ⅴ2.718a0.675a0.318b0.182b0.135a
株两优4026Ⅰ2.256b0.564b0.356a0.255a0.094c
Ⅱ2.423b0.583b0.330a0.246a0.098c
Ⅲ2.548a0.607a0.332a0.241a0.110c
Ⅳ2.574a0.611a0.324ab0.234a0.140b
Ⅴ2.618a0.620a0.311b0.221a0.188a

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2022年，湘早籼45号，根镉含量随收获时期推迟而提高，但处理间差异不显著；茎镉含量随收获时期推迟而提高，处理Ⅳ和Ⅴ显著高于其他3个处理；叶镉含量随收获时期推迟而下降，处理Ⅳ和Ⅴ显著低于其他处理；谷壳镉含量随收获时期推迟而下降，处理Ⅳ、Ⅴ显著低于处理Ⅰ和Ⅱ；糙米镉含量随收获时期推迟而提高，其中处理Ⅴ显著高于其他处理，另外4个处理间差异不显著。株两优4026，根、茎镉含量随收获时期推迟而提高，处理Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ显著高于处理Ⅰ和Ⅱ；叶镉含量随收获时期推迟而下降，处理Ⅴ显著低于处理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ；谷壳镉含量随收获时期推迟而下降，但处理间差异不显著；糙米镉含量随收获时期推迟而提高，其中处理V显著高于其他处理，处理Ⅳ显著高于处理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。

综上所述，随收获时期推迟，各品种叶和谷壳镉含量呈下降趋势，而根、茎和糙米镉含量呈上升趋势，除陆两优996外各品种处理Ⅴ糙米镉含量显著高于其他处理。

2.4 收获时期对早稻各器官镉积累量的影响

由表4可见，2021年，湘早籼45号，各处理间根镉积累量无显著差异，茎镉积累量随收获时期推迟而提高，其中处理Ⅳ和Ⅴ显著高于处理Ⅰ和Ⅱ；叶镉积累量随收获时期推迟而下降，其中处理Ⅳ和Ⅴ显著低于其他3个处理；谷壳镉积累量随收获时期推迟而下降，其中处理Ⅴ显著低于处理Ⅰ和Ⅱ；糙米镉积累量随收获时期推迟而提高，除处理Ⅰ和Ⅱ无显著差异外其他处理间均差异显著；镉积累总量随收获时期推迟而提高，处理Ⅴ显著高于除处理Ⅳ外的其他处理，处理Ⅳ显著高于处理Ⅰ和Ⅱ。陆两优996，各处理根镉积累量无显著差异，茎和根镉积累量随收获时期推迟而提高，其中处理Ⅳ和Ⅴ显著高于其他处理，处理Ⅲ和Ⅱ显著高于处理Ⅰ；叶镉积累量随收获时期推迟而下降，其中处理Ⅴ显著低于其他处理，处理Ⅳ、Ⅲ和Ⅱ显著低于处理Ⅰ；谷壳镉积累量随收获时期推迟而下降，其中处理Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ显著低于处理Ⅰ和Ⅱ；糙米镉积累量随收获时期推迟而提高，处理Ⅳ和Ⅴ无显著差异，其他处理间均差异显著；镉积累总量随收获时期推迟而提高，处理Ⅴ和Ⅳ显著高于其他处理，处理Ⅲ显著高于处理Ⅰ。

表4   不同收获时期的早稻各器官镉积累量

Table 4  Cd accumulation amount of different organs of early rice under different harvest times mg/hm2

年份Year品种Variety处理Treatment根Root茎Culm叶Leaf谷壳Chaff糙米Brown rice合计Total
2021湘早籼45号Ⅰ1659.10a1533.51b822.17a222.83a266.05d4503.66c
Ⅱ1682.18a1706.43b653.64a218.07a321.90d4582.22c
Ⅲ1631.63a1932.01ab576.87a198.05ab520.06c4858.62b
Ⅳ1626.28a2224.67a454.75b166.00ab653.55b5125.25ab
Ⅴ1616.09a2289.39a323.52b149.88b822.20a5201.08a
陆两优996Ⅰ2436.52a4629.13c1531.61a549.11a682.71d9829.08c
Ⅱ2132.64a5057.13b1246.53b538.21a1034.48c10 008.99bc
Ⅲ2251.24a5126.10b1146.72b481.02b1206.69b10 211.77b
Ⅳ2250.92a5785.01a1039.23b474.85b1365.86ab10 915.87a
Ⅴ2246.12a6078.78a876.29c450.96b1508.45a11 160.60a
2022湘早籼45号Ⅰ1554.89a1845.04b655.57a260.86a214.66c4531.02b
Ⅱ1576.65a2025.56b608.57a233.70b264.92c4709.40ab
Ⅲ1518.32a2049.76b529.51b211.11b368.64b4677.34ab
Ⅳ1449.25a2177.26a446.00b183.43bc407.63b4663.57ab
Ⅴ1413.11a2205.98a435.71b165.65c554.92a4775.37a
株两优4026Ⅰ1646.91a2549.21a572.86a377.40a405.28c5551.66b
Ⅱ1744.88a2628.39a471.50ab356.70a463.20c5664.67b
Ⅲ1809.18a2707.04a411.45b354.27a527.77b5809.71ab
Ⅳ1698.81a2638.74a362.77b341.64a782.01b5823.97ab
Ⅴ1701.52a2668.02a341.63b331.50a1080.46a6123.13a

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2022年，湘早籼45号，各处理根镉积累量无显著差异，茎镉积累量随收获时期推迟而提高，其中处理Ⅳ和Ⅴ显著高于其他处理；叶镉积累量随收获时期推迟而下降，其中处理Ⅳ和Ⅴ显著低于其他3个处理；谷壳镉积累量随收获时期推迟而下降，其中处理Ⅴ显著低于处理Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ；糙米镉积累量随收获时期推迟而提高，处理Ⅴ显著高于其他处理，处理Ⅲ、Ⅳ也显著高于处理Ⅰ和Ⅱ；镉积累总量随收获时期推迟而提高，处理Ⅴ显著高于处理Ⅰ。株两优4026，各处理根、茎镉积累量无显著差异，叶镉积累量随收获时期推迟而下降，其中处理Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ显著低于处理Ⅰ；谷壳镉积累量随收获时期推迟而下降，但处理间差异不显著；糙米镉积累量随收获时期推迟而提高，处理Ⅴ显著高于其他处理，处理Ⅲ、Ⅳ也显著高于处理Ⅰ和Ⅱ；镉积累总量随收获时期推迟而提高，处理Ⅴ显著高于处理Ⅰ。

综上所述，随收获时期推迟，各品种根镉积累量无显著变化，叶、谷壳镉积累量呈下降趋势，茎、糙米镉积累量与总积累量呈增加趋势，除陆两优996外各品种处理Ⅴ糙米镉积累量显著高于其他处理。

2.5 收获时期对早稻镉分配的影响

由图1可见，随收获时期延迟，湘早籼45号和陆两优996茎、糙米镉分配比例呈上升趋势，根、叶和谷壳镉分配比例呈下降趋势；株两优4026根、茎镉分配比例呈先上升后下降趋势，叶、谷壳镉分配比例呈逐渐下降趋势，糙米镉呈逐渐上升趋势。随收获时期延迟，各器官镉分配系数的变化具有一定品种间差异，但整体上表现为叶与谷壳镉分配系数下降、茎与穗镉分配系数增大的趋势。

图1

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图1   不同收获时期下早稻各器官镉分布

Fig.1   Cd distribution of different organs of early rice under different harvest times


3 讨论

灌浆结实期是水稻产量形成的关键阶段，适宜的收获时期是获得高产与优质的关键。前人研究发现，收获期过早导致水稻产量明显下降，主要原因是籽粒充实度较差导致产量构成要素中的结实率和千粒重偏低[22]，而随着收获期的推迟，水稻成熟度提高，水稻结实率和千粒重稳步提高，产量逐渐增加并趋于稳定[23]。本研究发现随收获时期延迟，早稻各品种产量、结实率及千粒重均呈增加趋势，但齐穗后27与30 d收获时差异不显著，与前人结论基本一致。但林伟等[24]认为，水稻收获过晚会使掉穗、掉粒现象严重，倒伏面积增加，飞鸟和老鼠等动物偷食而造成的损失严重，还造成收获作业时间和秋后翻地时间紧张。张国平等[25]也认为，水稻收获过迟将导致产量降低。本试验设置的收获时期为齐穗后18~30 d，未出现因收获过晚而产量下降的情况。

不同水稻品种籽粒对镉的积累量不同，本研究发现，水稻籽粒镉含量受基因型影响，陆两优996籽粒镉含量明显高于湘早籼45号和株两优4026，其各处理糙米镉含量均超过了国家标准（0.2 mg/kg），与一般认为的陆两优996属高镉积累品种是一致的。进一步分析镉在水稻的分配，发现陆两优996根镉占整株的比例低于湘早籼45号和株两优4026，而地上部分则相反，可见陆两优996籽粒镉含量较高的原因与其地下向上运输镉的能力较强有关。各品种中，湘早籼45号籽粒镉含量最低，与前人[26-27]认为的常规稻生物量较小、籽粒镉积累量明显低于杂交稻的观点一致。

关于收获时期对水稻糙米镉积累特性的影响尚未见报道，本研究发现，随着收获时期的延迟，各早稻品种谷壳镉含量与积累量呈下降趋势，而糙米镉含量与积累量呈上升趋势，且除陆两优996外各品种齐穗后30 d收获处理的糙米镉含量与积累量显著高于其他各处理。本研究发现，与齐穗后27 d收获处理相比，齐穗后30 d收获处理糙米镉含量显著提高，但其干物重提高并不显著，推测认为水稻籽粒镉积累与干物质积累并不完全同步，籽粒镉快速增长时期会晚于籽粒干物质的积累。可见，综合考虑产量和稻米镉含量，湘南镉污染稻区适宜种植的早稻品种为湘早籼45号和株两优4026，适宜收获时期为齐穗后27 d，此时收获可以获得较高的籽粒产量和较低的镉含量。在实际生产中，由于多熟种植、品种生育期以及天气等原因，具体的收获时期还需与实际生产相适应。

为探讨水稻灌浆中后期籽粒镉的来源，本研究考察了水稻齐穗后18~30 d营养器官（根、茎、叶）与籽粒（谷壳、糙米）的干物重、镉含量和积累量变化，发现在各器官干物重变化方面，随收获时期推迟，水稻籽粒干重不断增加，谷壳基本稳定，但根、茎、叶的重量不断减小；在各器官镉含量变化方面，随收获时期推迟，各品种叶、谷壳镉含量呈下降趋势，而根、茎镉含量呈上升趋势，根镉含量无显著变化；在各器官镉积累量变化方面，随收获时期推迟，叶、谷壳镉积累量呈下降趋势，茎、糙米镉积累量与植株总镉累积量呈增加趋势。各品种植株总镉积累量随收获时期推迟表现增加趋势，说明齐穗后18~30 d水稻仍在持续吸收土壤镉；根干重下降，但根镉含量上升，根镉积累量无显著变化，也说明了水稻灌浆中后期根系仍在吸收土壤中的镉；谷壳重基本稳定，但其镉含量与积累量呈下降趋势，说明谷壳镉转运是籽粒镉的来源之一；叶片重、镉含量与积累量均减小，说明叶片镉转运也是籽粒镉的来源之一；茎秆重下降，但其镉含量与积累量上升，说明茎秆是水稻灌浆中后期根系吸收镉的重要储存器官。综合来看，水稻灌浆中后期（齐穗后18~30 d）籽粒镉的主要来源是土壤吸收和叶片、谷壳转运。喻华等[28]认为，水稻籽粒镉来源于2个途径，一是吸收土壤中的有效镉，二是来自其他器官的转运。本研究的结果是从各器官镉含量与积累量的表观变化推断来的，尚没有直接证据（即没有直接测定各器官的镉转运量），对此还有待进一步研究证实。

4 结论

综上所述，水稻灌浆中后期（齐穗后18~30 d）籽粒镉主要来自土壤吸收和叶片、谷壳转运，推迟收获时期有利于提高水稻产量，但籽粒镉含量也会提高，综合考虑产量、稻米镉含量，湘南镉污染稻区早稻适宜的收获时期为齐穗后27 d。

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Rapid industrialization in China in recent decades has resulted in soil contamination in some areas, raising the concern about food safety. Consumption of rice represents a major exposure route for the toxic elements cadmium (Cd) and arsenic (As). We collected 160 polished rice from local markets in 20 provinces in China and determined total Cd and As concentrations and As speciation. Total Cd concentration ranged from below the detection limit to 0.77 mg kg, with 10% of the samples exceeding the Chinese limit (0.2 mg kg). Rice Cd concentration showed a distinct geographical pattern, increasing from low levels in the north to high levels in the south of China. Median daily Cd intake from rice varied from 0.01 μg kg body weight in the north to 0.61 μg kg body weight in the south of China, representing between 1% and 73% of the tolerable daily intake (TDI) recommended by FAO/WHO. The highest median Cd intake from rice was in Hunan province with 2 times TDI. Total As concentration ranged from 0.011 to 0.186 mg kg, with inorganic As (iAs) and dimethylarsinic acid (DMAs) on average accounting for 69% and 31%, respectively. All samples were below the Chinese limit for iAs in rice (0.2 mg kg). There was no clear geographical pattern in rice total As concentration, but rice produced in northeastern China contained higher percentages of DMAs and lower percentages of iAs. This study highlights a high risk of Cd exposure from rice consumption for the population of southern China and suggested strategies for reducing Cd accumulation in rice crop.Copyright © 2018 Elsevier Ltd. All rights reserved.

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【目的】探究杂交稻头季与再生季镉积累分配特性差异,为再生稻安全生产提供科学依据。【方法】以Y两优9918和甬优4149为材料,采用随机区组设计开展大田试验,比较头季与再生季产量与镉积累分配特性。【结果】1）甬优4149再生季产量显著低于头季,而Y两优9918表现相反;两品种再生季有效穗数、结实率显著高于头季,而千粒重显著低于头季;2）两品种头季成熟期根、茎、叶、穗镉含量均显著低于再生季,再生季糙米镉含量为0.13~0.17 mg/kg,显著高于头季;3）再生季各器官镉含量、镉积累量、日均镉积累速率、镉转移系数与富集系数均大于头季,Y两优9918与甬优4149再生季镉总积累量分别是头季的4.28和2.67倍,再生季糙米镉含量分别是头季的1.63和1.42倍;4）头季穗部镉主要来自灌浆中期-成熟期,而再生季主要来自齐穗前,镉积累最快阶段存在品种间差异;5）两品种稻桩镉积累量在再生季全生育期内表现累积趋势,但各生育阶段的表现存在品种间差异,Y两优9918以灌浆中期为界先降后升,甬优4149表现先降后升再降趋势。6）本研究条件下,Y两优9918头季产量低于甬优4149,但再生季产量表现相反,两品种全年产量差异不大;甬优4149器官镉含量、积累量、日均积累速率及富集系数一般高于Y两优9918。【结论】再生季镉超标风险大于头季,在镉污染稻作区应慎重发展再生稻,同时再生季降镉措施的应用应以齐穗前为重点。

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目的 深入探讨水稻籽粒中镉（Cd）的来源及其与生长环境中Cd供应强度的关系,为稻米Cd污染防控选用恰当的农艺措施和实施时间提供科学依据。方法 在水稻齐穗期,从Cd污染稻田选取长势一致的水稻植株,分别移入含不同Cd浓度（0、0.2、0.5 mg·L-1）的营养液盆钵中培养,成熟期分别收获各器官测定生物产量和Cd含量;在大田自然条件下生长的水稻分别在齐穗期、灌浆期、腊熟期和成熟期采集长势均匀一致的植株样本测定生物产量和Cd含量。结果 在营养液中不含Cd（Cd 0处理）的条件下,籽粒中累积的Cd主要来自于根系和茎秆在齐穗前累积的Cd。在齐穗后的生长环境中存在较低有效镉的情况下（即Cd污染稻田自然生长的植株）,籽粒中的Cd则同时来自水稻齐穗前各器官累积的Cd和根系从土壤吸收与直接运输的Cd;水稻叶片和谷壳是水稻齐穗后向籽粒净转移Cd的器官,茎秆和根系既是籽粒Cd的源,也是Cd的净累积器官。而在生长介质有效镉含量丰富的情况下（即Cd培养试验处理中的Cd 0.2和Cd 0.5处理）,籽粒中的Cd则主要来自生长介质,少部分来自水稻各器官的转移。结论 籽粒中的Cd来自齐穗前各器官储存Cd的转移和土壤/介质中Cd的吸收和直接运输,土壤/介质中的可利用Cd含量越高,籽粒含Cd量也越高;只有当土壤/介质中不存在可利用Cd时,水稻各器官中储存的Cd才是籽粒中Cd的唯一来源;水稻各器官中,茎秆和根系是体内Cd的主要储存和输出场所。结合水稻生长早期降Cd措施的基础上,在水稻抽穗-成熟期采取恰当的农艺措施降低土壤中Cd的有效性以及根系吸收和向籽粒的直接运输量,就能有效降低稻米中的Cd含量。

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