Characteristics and Influencing Factors of Cadmium Accumulation in Rice: Gleyed Paddy Soil and Hydrogric Paddy Soil

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb20191000722

Abstract

Abstract:

Cadmium pollution in farmland soil and rice grain is serious in China. To understand the relationship between accumulation of cadmium in paddy soil and in rice organs can provide a basis for safe production of rice. Taking the gleyed and hydrogric paddy soil as the research objects, the characteristics and influencing factors of cadmium accumulation in rice growth in both types of paddy soil were studied by collecting soil and rice samples in pairs. The results showed that under similar soil cadmium pollution, the cadmium accumulation in the organs of rice grown in the gleyed paddy soil was significantly lower than that in the hydrogric paddy soil. The average contents of cadmium in the stems-leaves and brown rice of the rice plant grown in the gleyed paddy soil were only 55.53% and 56.10% of that in the hydrogric paddy soil, indicating that the amount of Cd uptake by rice plant from the gleyed paddy soil was significantly lower than that from the hydrogric paddy soil. The total soil cadmium content was the main factor that affected the accumulation of cadmium in organs of rice plants grown in both soils. However, the effects of other factors on cadmium accumulation in rice organs were quite different between the two types of farmland soils. The factors that affected the accumulation of cadmium in the gleyed paddy soil were exchangeable ferrous and clay content, while the CEC in the hydrogric paddy soil was an important factor. The results also showed that the available cadmium in the gleyed paddy soil determined by fresh soil samples was more effective than that determined by air-dried soil for predicting cadmium accumulation in rice organs. It is concluded that soil gleization could reduce the uptake of cadmium by rice and the risk of cadmium contamination in brown rice.

Key words: gleization, ferrous, rice, cadmium, safe production

CLC Number:

Zheng Shun’an, Liu Daili, Zhang Mingkui, Zhang Shuang. Characteristics and Influencing Factors of Cadmium Accumulation in Rice: Gleyed Paddy Soil and Hydrogric Paddy Soil[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2020, 36(30): 62-67.

Figures/Tables 4

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指标	潜育水稻土(n=38)		潴育水稻土(n=27)
指标	范围	X±SD	范围	X±SD
土壤Cd/(mg/kg)	0.064~0.879	0.317±0.201	0.069~0.998	0.355±0.246
土壤pH	4.32~5.54	5.15±0.30	4.35~6.45	5.18±0.50
土壤有机质/(g/kg)	21.23~35.25	28.40±3.16	19.65~32.45	26.33±3.58
土壤CEC/(cmol/kg)	10.42~14.56	12.39±0.97	8.35~12.65	11.21±0.99
粘粒/(g/kg)	246~364	311±28	204~324	251±35
交换态亚铁/(mg/kg)	12.0~75.0	39.3±16.0	4.0~14.0	8.9±2.9
新鲜土有效Cd/(mg/kg)	0.021~0.345	0.102±0.073	0.045~0.541	0.226±0.158
风干土有效Cd/(mg/kg)	0.019~0.315	0.117±0.086	0.045~0.517	0.194±0.122
水稻根Cd/(mg/kg)	0.056~1.325	0.434±0.277	0.098~1.354	0.494±0.349
水稻茎叶Cd/(mg/kg)	0.042~0.617	0.248±0.137	0.112~1.223	0.486±0.348
糙米Cd/(mg/kg)	0.021~0.224	0.080±0.055	0.0445~0.407	0.156±0.114
水稻根Cd/土壤Cd	0.713~3.753	1.553±0.780	0.750~4.452	1.657±0.949
水稻茎叶Cd/土壤Cd	0.290~2.404	0.893±0.388	0.428~3.635	1.608±0.798
糙米Cd/土壤Cd	0.1008~0.5174	0.276±0.103	0.113~1.019	0.492±0.210

指标	潜育水稻土(n=38)		潴育水稻土(n=27)
指标	范围	X±SD	范围	X±SD
土壤Cd/(mg/kg)	0.064~0.879	0.317±0.201	0.069~0.998	0.355±0.246
土壤pH	4.32~5.54	5.15±0.30	4.35~6.45	5.18±0.50
土壤有机质/(g/kg)	21.23~35.25	28.40±3.16	19.65~32.45	26.33±3.58
土壤CEC/(cmol/kg)	10.42~14.56	12.39±0.97	8.35~12.65	11.21±0.99
粘粒/(g/kg)	246~364	311±28	204~324	251±35
交换态亚铁/(mg/kg)	12.0~75.0	39.3±16.0	4.0~14.0	8.9±2.9
新鲜土有效Cd/(mg/kg)	0.021~0.345	0.102±0.073	0.045~0.541	0.226±0.158
风干土有效Cd/(mg/kg)	0.019~0.315	0.117±0.086	0.045~0.517	0.194±0.122
水稻根Cd/(mg/kg)	0.056~1.325	0.434±0.277	0.098~1.354	0.494±0.349
水稻茎叶Cd/(mg/kg)	0.042~0.617	0.248±0.137	0.112~1.223	0.486±0.348
糙米Cd/(mg/kg)	0.021~0.224	0.080±0.055	0.0445~0.407	0.156±0.114
水稻根Cd/土壤Cd	0.713~3.753	1.553±0.780	0.750~4.452	1.657±0.949
水稻茎叶Cd/土壤Cd	0.290~2.404	0.893±0.388	0.428~3.635	1.608±0.798
糙米Cd/土壤Cd	0.1008~0.5174	0.276±0.103	0.113~1.019	0.492±0.210

指标	潜育水稻土(n=38)			潴育水稻土(n=27)
指标	水稻根Cd	水稻茎叶Cd	糙米Cd	水稻根Cd	水稻茎叶Cd	糙米Cd
土壤Cd	0.8036	0.7990	0.7558	0.8098	0.7542	0.7620
土壤pH	-0.3072	-0.1821	-0.2680	0.1680	0.1034	0.0137
土壤有机质	0.1265	0.1021	0.0258	0.1093	0.2170	0.2384
土壤CEC	-0.3780	-0.1534	-0.1461	-0.4319	-0.4143	-0.4426
粘粒	-0.3611	-0.3018	-0.2189	-0.1423	-0.1837	-0.2694
交换态亚铁	-0.1607	-0.3288	-0.3721	-0.0341	0.0990	-0.0120

指标	潜育水稻土(n=38)			潴育水稻土(n=27)
指标	水稻根Cd	水稻茎叶Cd	糙米Cd	水稻根Cd	水稻茎叶Cd	糙米Cd
土壤Cd	0.8036	0.7990	0.7558	0.8098	0.7542	0.7620
土壤pH	-0.3072	-0.1821	-0.2680	0.1680	0.1034	0.0137
土壤有机质	0.1265	0.1021	0.0258	0.1093	0.2170	0.2384
土壤CEC	-0.3780	-0.1534	-0.1461	-0.4319	-0.4143	-0.4426
粘粒	-0.3611	-0.3018	-0.2189	-0.1423	-0.1837	-0.2694
交换态亚铁	-0.1607	-0.3288	-0.3721	-0.0341	0.0990	-0.0120

水稻土类型	水稻器官	回归方程	R	p
潜育水稻土	根(Y₁)	Y₁= 0.084+1.105X₁	0.804	<0.001
	茎叶(Y₂)	Y₂= 0.190+0.546X₁-0.003X₄	0.869	<0.001
	糙米(Y₃)	Y₃= 0.309+0.192X₁ -0.002X₄ -0.044X₂	0.749	<0.001
潴育水稻土	根(Y₄)	Y₄= 0.086+1.147X₁	0.810	<0.001
	茎叶(Y₅)	Y₅= 0.107+1.067X₁	0.754	<0.001
	糙米(Y₆)	Y₆= 0.03+0.353X₁-0.012X₂	0.762	<0.001