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镉(Cd)对生态环境有严重的危害,水稻中精米的镉含量超过食品安全国家标准(GB2762-2017)规定的0.2 mg/kg即为镉大米。在中国,约13万公顷的土地由于受到镉污染而无法利用。硒(Se)是一种能缓解镉毒性的重要元素。富硒食品近年来受到越来越多的关注,但富硒水稻在减轻镉胁迫方面的研究尚不深入。本文选用富硒水稻和非富硒水稻品种,研究了不同播种时期(早播,晚播),不同镉和硒浓度处理下,水稻的根,茎,叶和穗(穗杆,颖壳,米糠,胚乳和胚)等器官和土壤到对重金属的吸收与积累。进行了四项独立的野外实验。通过实验得出以下结论:1.土壤中添加硒和镉的多少与其在水稻籽粒中的含量有显著的线性关系。大约50-70%的重金属在被吸水稻吸收并积累,而5-20%的重金属则残留于土壤中。在硒浓度为0.4 mg/kg时可以显著提高籽粒中的总硒含量,并缓解镉的毒性。富硒水稻和非富硒水稻的穗和根对总硒积累影响表现更为突出。由于米糠中积累了大部分重金属残留,水稻的脱壳和精加工可显著减少稻米镉的含量。同一水稻品种,迟播比其正常播种在籽粒中积累更多的硒和镉。总的来说,本研究发现硒可减轻镉的毒性,但在T2(Se:1 mg/kg,Cd:2 mg/kg)处理下,精米对重金属的吸收能力有所增加,硒含量超过国家标准范围0.04-0.30 mg/kg(GB/T 22499-2008),影响食品安全。2.通过评估热量单位在两种不同环境中水稻的吸收积累行为。将硒和镉的处理分为三组T0(Se:0mg/kg,Cd:0mg/kg);T1(Se:0.4mg/kg,Cd:1mg/kg);T2(Se:1mg/kg,Cd:2mg/kg)。由于作物达到其生理成熟度所需种植时间和热量单位不同,其可能是影响植物重金属积累的重要因素。本研究的结果表明,两种元素在同一材料中的的积累行为似乎不同。早播的材料积累更多的硒,晚播一月的材料则积累更多的镉。分蘖期到抽穗期的时间长短影响镉在籽粒中的积累量。晚播的材料从分蘖期到抽穗期时间越短,积累的镉越多,即使在低水平的镉胁迫(1mg/kg和2 mg/kg)下,水稻籽粒也能吸收大量的镉,使水稻不能食用。适当的播种时间可以及时有效地适应水稻各组织中硒和镉的螯合和转运。3.叶面喷施亚硒酸钠处理结果表明,施用外源硒可显著提高籽粒中的有机硒含量和总硒含量。通过叶片喷施10 mg/kg的亚硒酸钠后在胚乳中发现大部分的硒以有机硒的形态储存,并且比较水稻其他部位(糙米和颖壳)之间的研究发现了其总硒含量的关系为:颖壳>米糠>糙米>胚乳>胚,但有机硒的积累则为:胚乳>胚>米糠>颖壳。同时,在胚乳和胚中发现75-85%的硒是有机硒。综合结果表明,10 mg/kg的亚硒酸钠可作为对非富硒水稻进行富硒化处理的最适浓度。综上所述,外源硒肥可以减轻水稻不同部位的镉积累。在自然田间环境下,富硒水稻品种(5097A/R2035,5097B)对硒的吸收反应更敏感,同时也减轻了水稻中镉的积累,而非富硒水稻(冈优725)胚乳中积累的硒含量低于国家富硒米标准。外源硒肥可以增加水稻的硒含量,但不同材料对镉的耐受程度不同。在硒形态(有机硒和无机硒)的测定中,富硒水稻的表现远远优于非富硒水稻。富硒水稻糙米中有机硒含量为7476%,而非富硒水稻仅为3952%,并且在其米糠中发现80%的硒是以无机形态存在。在富镉土壤中对水稻进行富硒化处理过程中发现,富硒水稻(5097A/R2035和5097B)表现最好,其胚乳中的硒比镉含量高,而且在自然环境条件下可以积累更多的有机硒。本研究结果表明,富硒水稻可用于低镉地区,使用0.4 mg/kg硒肥可避免硒毒性和硒不足。