典型富硒高镉区土壤-水稻系统中硒、镉的迁移规律研究

摘要

镉是我国农田土壤的首要污染物，毒性强，且有致癌作用。水稻是镉积累能力最强的大宗谷类作物之一，也是人体镉暴露的主要来源。硒是人体必须的微量元素之一，具有防癌抗病等多种功能。全国土壤普遍缺硒，开发富硒农产品是强化人群硒摄入的重要途径。研究发现，人为添加外源硒能够显著减少水稻对镉的吸收和累积，但在天然富硒土壤中两种元素的相互作用如何尚无相关报道。本研究以石台县大山村和考坑村典型富硒高镉区为研究对象，分析了硒、镉在土壤－水稻系统中的迁移规律，为提高农产品质量，保障食品安全，促进富硒产业健康发展提供科学依据。本研究取得的主要成果和结论如下：
　　1.研究区土壤总硒含量为0.45~2.56 mg/kg，根据安徽省地方性土壤硒丰缺标准，有93.18%的样点达到富硒水平，6.82%为高硒土壤，存在一定的硒污染风险；土壤总镉含量为0.8~2.65 mg/kg，所有土壤的镉含量均超过《土壤环境质量标准》二级标准限值。根据单项污染指数法计算，4.55%的土壤受中度镉污染，95.45%的土壤镉污染达重度水平，说明该地区镉污染严重。
　　2.土壤总硒含量与有机质呈显著正相关，而与pH呈极显著负相关；土壤中的总镉与铜和锌含量呈显著正相关。土壤有效态镉与总镉呈极显著正相关，土壤镉活化率为22.3%，活化率和土壤pH成极显著正相关，但原因尚不明确。土壤硒含量与镉的活化率呈极显著负相关，说明土壤硒能够抑制镉的活化，可以通过施硒来降低土壤中有效态镉的含量。
　　3.糙米硒含量为0.22 mg/kg，精米硒含量为0.21 mg/kg，18.18%的糙米和15.91%的精米硒含量超出粮食硒含量安全标准，存在一定硒安全风险。水稻根系能从土壤中富集硒，但向籽粒转运比较困难，硒在水稻中的分布特征为根硒>茎叶硒>糙米硒≈精米硒>籽粒硒。
　　4.土壤总硒与水稻各部分的硒含量，以及水稻各部分间的硒含量都具有良好的相关性，可以通过水稻各部分或者土壤中的硒含量来预测水稻中硒的含量。5.糙米镉含量为0.51 mg/kg，精米镉含量为0.28 mg/kg，86.36%的糙米和56.82%的精米镉超标，研究区大米镉污染较为严重。水稻中镉的分布特征为：根＞茎叶＞籽粒＞糙米＞精米；籽粒、糙米和精米中的镉呈现递减趋势。
　　6.土壤总镉与水稻根部镉含量呈显著正相关，但与水稻地上部分的镉含量相关性都较差；在水稻植株内，根、茎叶、籽粒、糙米和精米间的镉含量都呈极显著正相关。镉在根→茎叶、根→籽粒、根→糙米，以及根→精米之间的转移系数分别为0.40、0.10、0.05和0.03，依次降低，表明镉从根部转运到到水稻茎叶、籽粒、糙米和精米的难度依次增大。水稻各部分之间的镉转移系数与土壤镉含量都呈极显著负相关，说明随着土壤镉浓度的增加，镉向水稻地上部分转移的比例会降低。
　　7.土壤硒与水稻茎叶和糙米镉含量呈显著正相关，表明两者间有相互促进的现象，这与前人的研究有所不同，这一现象可能与浓度对硒、镉互作的影响有关。研究区稻米虽然富硒高镉，但当地人群并未出现镉中毒症状，这可能跟硒对镉的解毒作用有关，相关机理需要通过体外模拟试验和人群调查进行确认。

目录

声明

第一章 绪论

1 研究背景

2 国内外研究现状

3研究意义

4 研究内容与研究目标

第二章 样品采集与分析

1研究点概况

2 样品采集及预处理

3 实验方法

4 数据统计分析

第三章 土壤硒、镉含量及影响因素研究

1土壤理化性质

2土壤总硒含量

3 土壤总硒与土壤理化性质的关系

4 土壤总镉含量

5 土壤有效态镉

6 镉与重金属的相关性研究

7本章小结

第四章 硒在土壤–水稻系统中的迁移规律

1 硒的富集系数和转运系数

2水稻各部分中的硒含量

3土壤—水稻系统中硒含量的回归分析

4小结

第五章 镉在土壤–水稻系统中的迁移规律

1水稻各部分中镉含量

2 水稻对镉的富集与转移系数

3 土壤—水稻系统中镉含量的回归分析

4小结

第六章 硒镉的相关性及环境健康效应

1硒镉的相关性

2水稻的食物安全风险

3小结

第七章 结论与展望

1本研究的主要结果和结论

2不足与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表科研论文情况