摘要：亚细胞、细胞、器官乃至有机体内所有矿质元素的组合称为离子组。离子组是植物化学元素指纹,能够定量、精准地反映环境因子驱动下植物体产生的无机化学响应。为探求不同种植模式对水稻籽粒离子组的影响,采用大田试验,研究比较了长期常规种植、绿色蛙稻和有机蛙稻3种水稻种植模式水稻籽粒中矿质元素含量的差异和元素间的相关关系,并探讨了土壤中可利用态元素向水稻籽粒中的转移效率。21种元素含量通过高通量元素分析电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）测定,并利用主成分分析和方差分析等统计方法分别对数据进行综合分析和各元素处理间差异分析。结果表明,各元素在水稻籽粒中的浓度顺序为：K〉P〉Mg〉Ca〉Mn〉Zn〉Fe〉Cu〉Rb〉Na〉Ba〉Mo〉B〉Ni〉Sr〉As〉Cr〉Cd〉Se〉Co〉Cs。主成分分析结果表明,不同水稻种植模式对水稻籽粒离子组有显著影响,第1主成分占总变量的32.7%,区分了有机和绿色种植模式;第2主成分占总变量的27.1%,将常规种植模式和另外两种模式区分开。不同水稻种植模式对水稻籽粒离子组有显著影响。与常规种植相比,绿色蛙稻模式下籽粒第1主族元素K、Na、Cs、Rb含量显著增加21%、31%、59%、72%,Mn、Cd的含量显著增加23%、441%,B和Cr的含量显著降低63%和51%;有机模式下水稻籽粒中Co、Ni和Cd含量分别增加60%、286%和488%,而Ca、B、Mo、Sr和Cr的含量显著降低38%、60%、20%、27%和96%,而同主族元素间的竞争并未发现。因此,从水稻必需元素吸收角度出发,绿色蛙稻种植模式优于有机和常规种植模式;但绿色和有机蛙稻种植模式对一些非必需元素的吸收也为水稻食品安全带来隐患。因此,科学的养分管理和合理种植结构的调整对保证水稻食品的安全有非常重要的意义和价值。

关键词：水稻 种植模式 离子组 水稻籽粒 主成分分析 

单位：上海交通大学农业与生物学院 上海200240