节节阻“镉” 粒粒飘香

刘仲齐

（农业农村部产地环境质量重点实验室，农业农村部环境保护科研监测所，天津 300191）

土壤镉污染是引起稻米镉（Cd）污染的重要因素，但二者之间并非简单的线性关系。在长期的自然进化过程中，水稻的根系组织具备了识别有益元素和有害元素镉的特殊功能，能够把大量的镉固定在细胞壁中、或封存在液泡中。进入地上部的镉，再次受到茎叶组织特别是茎节的阻隔，只有极少数的镉蒙混过关，随离子流汇聚到穗轴中。经过种皮和糊粉层的拦截，穗轴中的一部分镉进入到胚和胚乳中储存起来。水稻茎杆由11~20个节间和节构成，具有旺盛的代谢活动。发掘和利用茎节的调控功能，提高营养器官对镉的拦截潜力和过滤作用，有助于降低稻米镉污染风险。

• 顺天应命 守望田园

千百年来中华民族的生产生活实践证明，顺天应命，因地制宜，就能通过辛勤劳作来守望田园，把农耕文明一代一代传承下去。黄河流域春秋冬三季干旱寒冷、夏季高温多雨的气候，孕育出以耐旱耐寒为主的粟麦作物。长江中下游地区阴雨连绵的气候，孕育出以耐涝耐阴为主的稻作农业。近代工业的发展，把原本埋藏于地壳深处的重金属挖掘到地表，通过大气沉降、污水泛滥等途径汇聚到农田中，造成耕地土壤和农产品的重金属污染。能否像先祖那样成功地克服低温胁迫、干旱胁迫、水涝胁迫，在重金属污染环境中生产出质量合格的农产品，是对现代农耕文明传承人的一次新考验。

与其他非生物胁迫因素不同，重金属污染具有隐蔽性、累积性和持久性等特点，特别是镉元素，在含量极低的情况下就能对作物的产量和品质产生显著的不良影响。含镉农产品进入食物链后，给人体健康带来潜在风险。面对这样一种隐性“杀手”，必须依靠生物、农艺、灌溉、加工等多方面的力量，形成全链条综合技术方案，才能有效保障食品安全。从耐旱耐涝、抗虫抗病、抗除草剂等抗逆品种成功推广应用的事例来看，良种良法配套，挖掘作物本身的抗逆潜能，是解决作物生产危机的有效策略。

• 根系阻控 自我净化

水稻根系由种子根和不定根组成，能通过不断地生长和边缘细胞的脱落，把进入根系的镉固定在细胞壁中或外排到土壤溶液中。根系中80%以上的镉为不能移动的难溶性镉。可见，根系具有天然的自我净化功能，根系表面的铁锰膜、大量的细胞壁和液泡，成为固定和封存镉的“陷阱”，从而保证了根系细胞的正常生理活动。

水稻根系的生物量大约为120~200g/m²,随生长季节、品种类型和栽培环境的变化而波动。在重金属污染农田环境中，水稻根系中的镉浓度一般为5~60 mg/kg，而在水培和盆栽试验中，水稻根系中的镉浓度可以高达500~1600 mg/kg。通常情况下，根系中的镉浓度能比污染农田耕层土壤中的镉浓度高出10倍以上。这充分说明，水稻根系具有固定有害重金属的巨大潜力，有待合理的挖掘利用。

• 叶面调控 节节阻“镉”

未经水稻根系固定的镉“流窜”到地上部以后，主要汇聚在茎节中，节中的镉浓度有时甚至高于根系。节是是生叶、发根、分蘖的活力中心，是连接节间和叶片的重要器官，是植物体内两大运输系统（即木质部和韧皮部）进行物质交换的关键场所。水稻基部节的镉含量和流速显著大于顶部茎节，说明每一个茎节对有害元素的向上转运发挥了拦截作用。

镉离子在水稻体内既能搭乘某些必需元素的“专车”进行转运，也能利用广泛分布的非选择性阳离子通道这个“公交车”进行流窜。而茎节则能对各种离子的专用通道和共用通道进行有效的调控。我们的研究表明，通过喷施叶面肥能有效调控水稻体内的阳离子通道活性，能充分调动顶部茎节对镉的阻控潜能。通过各级茎节的层层阻拦，镉从营养器官转运到稻谷中的数量大幅度下降，从而使稻米的优良品质得到充分的表现。

根固污染禾苗壮，节控镉流稻米香！安全利用重金属污染农田不再是梦想！