鎘低積累西瓜品種篩選研究

周 泉馬陸平易學(xué)賽周 堅(jiān)

（1湖南省西瓜育種工程實(shí)驗(yàn)室，湖南岳陽 414000；2湖南省岳陽市西甜瓜科學(xué)研究所，湖南岳陽 414000）

鎘低積累西瓜品種篩選研究

周 泉11，22馬陸平1易學(xué)賽1周 堅(jiān)1

（1湖南省西瓜育種工程實(shí)驗(yàn)室，湖南岳陽 414000；2湖南省岳陽市西甜瓜科學(xué)研究所，湖南岳陽 414000）

2014～2015年在鎘污染土壤上進(jìn)行鎘低積累西瓜品種篩選試驗(yàn)，對(duì)參試西瓜品種的莖蔓、葉片、根和果實(shí)中鎘含量進(jìn)行檢測(cè)分析。試驗(yàn)結(jié)果表明：莖蔓中鎘平均含量為0.057 0 mg·kg-1，葉片中鎘平均含量為0.062 1 mg·kg-1，根中鎘平均含量為0.054 8 mg·kg-1，果實(shí)中鎘平均含量為0.009 2 mg·kg-1。參試西瓜品種果實(shí)中鎘的含量均低于GB18406.1—2001農(nóng)產(chǎn)品安全質(zhì)量無公害蔬菜安全標(biāo)準(zhǔn)〔鎘（Cd）≤0.05 mg·kg-1〕；西瓜各部位鎘積累量：葉＞莖蔓＞根＞果實(shí)；在土壤鎘含量0.310～9.480 mg·kg-1范圍內(nèi)，隨著土壤中鎘含量增大，西瓜果實(shí)中鎘含量有逐漸增多的趨勢(shì)。湘西瓜11號(hào)（洞庭1號(hào)）、湘西瓜19號(hào)（洞庭3號(hào)）、金麗黃、綠虎、蜜童、東方嬌子、泉鑫2號(hào)、黑迷人等8個(gè)西瓜品種，在土壤鎘含量9.480 mg·kg-1以下均可作為鎘污染地區(qū)耕地修復(fù)及種植結(jié)構(gòu)調(diào)整的優(yōu)選品種。

鎘低積累；西瓜；品種；篩選

鎘（cadmium，Cd）是重金屬污染中對(duì)人體最有害的元素之一，會(huì)導(dǎo)致人體慢性中毒和癌癥等。世界衛(wèi)生組織（WHO）將鎘作為優(yōu)先研究的食物污染物，聯(lián)合環(huán)境規(guī)劃署（DNFP）和國際勞動(dòng)衛(wèi)生重金屬委員會(huì)把鎘列為第6位危害人體健康的有害物質(zhì)（劉杰，1998）。21世紀(jì)以來，隨著工業(yè)化和城市化快速發(fā)展，我國正面臨嚴(yán)重的鎘污染危機(jī)，鎘可在土壤等環(huán)境中遷移，并通過食物鏈直接或間接損害人們的身體健康。

土壤重金屬污染是我國環(huán)境污染中面積最廣、危害最大的環(huán)境問題之一（Yang et al.，2011）。近年來，農(nóng)田土壤中有毒重金屬含量急劇增加，果品生產(chǎn)過程中鎘等重金屬污染比較嚴(yán)重（劉杰 等，2014）。環(huán)境保護(hù)部曾對(duì)3.6萬 hm2的基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)進(jìn)行土壤重金屬調(diào)查，發(fā)現(xiàn)超標(biāo)率達(dá)12.1%（曾希柏 等，2007），尤其是城市郊區(qū)農(nóng)田重金屬污染已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。城鎮(zhèn)郊區(qū)重金屬對(duì)耕地的污染主要是由工廠“三廢”超標(biāo)排放和施用生產(chǎn)垃圾肥（周建利和陳同斌，2002），以及我國的耕地大量使用磷肥造成的。由于自然磷礦具有相當(dāng)高的鎘含量，因此隨著這些磷肥進(jìn)入土壤，也加重了土壤中的鎘濃度?；谝陨蠁栴}，湖南省在湘江流域鎘污染較重的區(qū)域開展了“鎘低積累農(nóng)作物篩選與選育科研協(xié)作攻關(guān)”項(xiàng)目。本試驗(yàn)通過2014～2015年的多點(diǎn)試驗(yàn)，在鎘污染土壤上對(duì)不同西瓜品種的根、莖蔓、葉片和果實(shí)進(jìn)行了鎘含量檢測(cè)分析，旨在為鎘污染地區(qū)篩選優(yōu)良的西瓜品種提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1供試材料

供試西瓜品種共8個(gè)，分別為：湘西瓜11號(hào)（洞庭1號(hào)）、湘西瓜19號(hào)（洞庭3號(hào)）、金麗黃（無籽西瓜）、綠虎（無籽西瓜）、蜜童（無籽西瓜）、東方嬌子、泉鑫2號(hào)、黑迷人。供試試驗(yàn)點(diǎn)A、B、C、D的土壤均為稻田土；試驗(yàn)點(diǎn)E的土壤為紅壤土（即成土母質(zhì)）。前茬作物是大豆。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)于2014～2015年進(jìn)行， 2014年春季試驗(yàn)在株洲市蘆淞區(qū)龍泉鎮(zhèn)（A）進(jìn)行；2015年試驗(yàn)點(diǎn)為株洲醴陵市楓林市鄉(xiāng)（B）、湘潭市響塘鎮(zhèn)（C）、湘潭市姜畬鎮(zhèn)（D）和長(zhǎng)沙市寧鄉(xiāng)縣回龍鋪鎮(zhèn)（E）。2014年4月5日播種，4月29日定植；2015年4月8日播種，5月2日定植。定植時(shí)西瓜幼苗均為二葉一心。采用露地爬地栽培，行距4 m，株距0.7 m，雙向?qū)ε溃捎秒p蔓式整枝；每小區(qū)20株，3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列；其他管理同大田。

1.2.2檢驗(yàn)方法 試驗(yàn)按照湖南省農(nóng)產(chǎn)品檢驗(yàn)檢測(cè)中心發(fā)布的取樣方法進(jìn)行田間取樣。分別于2014年7月2日、2015年7月5日果實(shí)成熟后，對(duì)每個(gè)西瓜品種隨機(jī)取樣株60 cm內(nèi)的根和根際土壤、4條莖蔓、葉片1 kg及果實(shí)4個(gè)。所有試驗(yàn)樣本均由湖南省農(nóng)產(chǎn)品檢驗(yàn)檢測(cè)中心進(jìn)行鎘含量檢測(cè)。檢測(cè)方法依據(jù)GB/T5009.11—2003、GB5009.12—2010、GB/T5009.15—2003、GB/T5009.17—2003、GB/T5009.123—2003、GB17141—1997、GB15618—1995等。

2　結(jié)果與分析

2.1試驗(yàn)土壤檢測(cè)結(jié)果

檢測(cè)結(jié)果表明，A、B、C、D、E試點(diǎn)的土壤鎘含量分別為0.556、9.480、0.450、0.580、0.310 mg·kg-1。根據(jù)GB15618—1995Ⅱ類土壤環(huán)境質(zhì)量執(zhí)行二級(jí)（pH≤6.5）標(biāo)準(zhǔn)：鎘（Cd）≤0.30 mg·kg-1，各試驗(yàn)點(diǎn)的土壤鎘含量均已超標(biāo)。其中試點(diǎn)B土壤鎘含量達(dá)9.480 mg·kg-1，是上述標(biāo)準(zhǔn)值的31.60倍，屬重污染；試點(diǎn)D、A、C土壤鎘含量分別是上述標(biāo)準(zhǔn)值的1.93、1.85倍和1.50倍，均屬于中度污染；試點(diǎn)E土壤鎘含量只超出上述標(biāo)準(zhǔn)值0.01 mg·kg-1，屬輕度污染。5個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)土壤污染程度由大到小依次排列為：B＞D＞A＞C＞E。

2.2不同西瓜品種果實(shí)中鎘含量的差異

由表1可以看出，參試西瓜品種果實(shí)中鎘的平均含量由低到高依次為：泉鑫2號(hào)（0.005 1 mg·kg-1）、洞庭3號(hào)（0.006 9 mg·kg-1）、綠虎（0.007 2 mg·kg-1）、 蜜 童（0.008 4 mg·kg-1）、黑迷人（0.010 8 mg·kg-1）、東方嬌子（0.011 2 mg·kg-1）、洞庭1號(hào)（0.011 5 mg·kg-1）、金麗黃（0.012 2 mg·kg-1）。通過SPSS進(jìn)行單因素方差分析，結(jié)果表明，在P＜0.05水平上各西瓜品種之間果實(shí)中鎘含量差異均不顯著。

表1　不同西瓜品種果實(shí)中鎘含量的差異 　mg·kg-1

參試西瓜品種果實(shí)鎘含量的幅度在0.002 0～0.034 0 mg·kg-1之間，根據(jù)GB18406.1—2001農(nóng)產(chǎn)品安全質(zhì)量無公害蔬菜安全標(biāo)準(zhǔn)：鎘（Cd）≤0.05 mg·kg-1，8個(gè)西瓜品種果實(shí)鎘含量均比GB18406.1—2001標(biāo)準(zhǔn)鎘含量低，均符合GB18406.1—2001農(nóng)產(chǎn)品安全質(zhì)量無公害蔬菜安全標(biāo)準(zhǔn)。

2.3不同鎘污染土壤中西瓜果實(shí)鎘含量的差異

由表2可知，A、B、C、D、E 5個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)土壤鎘含量與各試驗(yàn)點(diǎn)西瓜果實(shí)的鎘平均含量由大到小的排列順序相同，均為B＞D＞A＞C＞E。通過SPSS相關(guān)性分析，土壤鎘含量與果實(shí)鎘含量的皮爾森（Pearson）相關(guān)系數(shù)r＞0.822，表明土壤鎘含量在0.310～9.480 mg·kg-1范圍內(nèi)，隨著土壤中鎘含量增大，西瓜果實(shí)中鎘含量有逐漸增多的趨勢(shì)，兩者之間呈正相關(guān)。

表2　不同土壤及西瓜果實(shí)中鎘含量的差異 mg·kg-1

2.4西瓜植株不同部位中鎘含量的分布差異

由表3可知，果實(shí)中鎘平均含量為0.009 2 mg·kg-1、根中鎘平均含量為0.054 8 mg·kg-1、莖蔓中鎘平均含量為0.057 0 mg·kg-1、葉中鎘平均含量為0.062 1 mg·kg-1；西瓜不同部位中鎘積累量依次為葉＞莖蔓＞根＞果實(shí)，葉、莖蔓、根的鎘含量分別是果實(shí)鎘平均含量的6.75、6.20、5.96倍。因此，在鎘污染區(qū)域的土壤上種植西瓜，建議在西瓜采收完成后，收集新鮮的西瓜莖蔓、葉片和根，通過集中銷毀等處理措施，防止西瓜植株富集的鎘再次進(jìn)入土壤，以達(dá)到修復(fù)鎘污染區(qū)域土壤的目的。

表3　西瓜不同部位中鎘含量的分布差異 　mg·kg-1

3　結(jié)論與討論

2014～2015年在鎘污染土壤上進(jìn)行鎘低積累西瓜品種篩選試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明：參試西瓜品種果實(shí)鎘含量幅度在0.002 0～0.034 0 mg·kg-1之間。本試驗(yàn)在土壤鎘含量為9.480 mg·kg-1的條件下種植西瓜，西瓜果實(shí)中鎘最高含量為0.034 0 mg·kg-1，其西瓜果實(shí)均符合GB18406.1—2001農(nóng)產(chǎn)品安全質(zhì)量無公害蔬菜安全標(biāo)準(zhǔn)（鎘≤0.05 mg·kg-1）。西瓜各部位鎘積累量：葉＞莖蔓＞根＞果實(shí)。在土壤鎘含量0.310～9.480 mg·kg-1范圍內(nèi)，隨著土壤中鎘含量增大，西瓜果實(shí)中鎘含量有逐漸增多的趨勢(shì)。湘西瓜11號(hào)（洞庭1號(hào)）、湘西瓜19號(hào)（洞庭3號(hào)）、金麗黃、綠虎、蜜童、東方嬌子、泉鑫2號(hào)、黑迷人西瓜品種，在土壤鎘含量9.480 mg·kg-1以下均可作為鎘污染地區(qū)耕地修復(fù)及種植結(jié)構(gòu)調(diào)整的優(yōu)選品種。

鎘低積累西瓜品種的篩選與選育研究，為鎘污染地區(qū)耕地修復(fù)、種植結(jié)構(gòu)調(diào)整和篩選優(yōu)良品種提供了理論依據(jù)，對(duì)湖南省及全國鎘等重金屬污染耕地修復(fù)及農(nóng)作物種植調(diào)整具有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義，是一項(xiàng)改善環(huán)境與保障食品安全的重大舉措。

劉杰.1998.鎘的毒性和毒理學(xué)研究進(jìn)展.中華勞動(dòng)衛(wèi)生職業(yè)病雜志，16（1）：2-4.

劉杰，羅尊長(zhǎng)，肖小平，余崇祥，洪曦，孫耿.2014.湘潭市郊響水鄉(xiāng)稻田土壤重金屬污染評(píng)價(jià)及空間分析.湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，（11）：38-41，49.

曾希柏，李蓮芳，梅旭榮.2007.中國蔬菜土壤重金屬含量及來源分析.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，40（11）：2507-2517.

周建利，陳同斌.2002.我國城郊菜地土壤和蔬菜重金屬污染研究現(xiàn)狀與展望.湖北農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào)，22（5）：476-480.

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Studies on Screening Watermelon Varieties with Low Cadmium Accumulation

ZHOU Quan1，2，MA Lu-ping1，YI Xue-sai1， ZHOU Jian1
（1Watermelon Breeding Engineering Laboratory of Hunan Province，Yueyang 414000， Hunan，China；2Watermelon and Melon Institute of Yueyang City，Yueyang 414000，Hunan，China）

Through multiple spots experiments from 2014-2015， this study carried out test for screening low cadmium accumulation watermelon varieties on cadmium polluted soil，and analyzed the cadmium contents in watermelon vine，leaf，root and fruits.The results showed that the average cadmium content in vine was 0.057 0 mg·kg-1，in leaf was 0.062 1 mg·kg-1，in root was 0.054 8 mg·kg-1，in fruit was 0.009 2 mg·kg-1.The cadmium contents in fruit of tested watermelon varieties were all below GB18406.1—2001 Agricultural Product Safety and Quality Pollution Free Vegetable Safety Standards（cadmium＜ 0.05 mg·kg-1）. The cadmium content in different parts of watermelon was leaf＞ vine＞ root＞ fruit.In soil，the cadmium content was within the range of 0.310-9.480 mg·kg-1.Along with the increase of cadmium content in soil，cadmium content in watermelon fruit would increase gradually.When the cadmium content in soil was below 9.480 mg·kg-1， the following 8 watermelon varieties‘Xiangxigua No.11’（‘Dongting No.1’），‘Xiangxigua No.19’（‘Dongting No.3’），‘Jinlihuang’，‘Lyuhu’，‘Mitong’，‘Dongfangjiaozi’，‘Quanxin No.2’，‘Heimiren’could be used as the optimal selection of cultivated land restoration and planting structure adjustment in cadmium polluted area.

Low cadmium accumulation；Watermelon；Varieties；Screening

周泉，男，研究員，教授，專業(yè)方向：西甜瓜育種和科技管理，E-mail：zhouquan2571@163.com

2016-05-05；接受日期：2016-08-04

湖南省農(nóng)業(yè)委員會(huì)項(xiàng)目〔湘農(nóng)聯(lián)（2014，55號(hào)）〕