不同大春作物種類對重金屬吸收差異性的研究

賴 佳，李 浩，何 斌，陳春霞，王 強(qiáng)，謝麗紅，鐘文挺

(成都市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，四川 成都 610041)

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不同大春作物種類對重金屬吸收差異性的研究

賴 佳，李 浩，何 斌，陳春霞，王 強(qiáng)，謝麗紅，鐘文挺

(成都市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，四川 成都 610041)

在3個試驗(yàn)點(diǎn)分別種植6類大春作物，收獲后測定產(chǎn)品中砷、汞、鉛、鎘4種重金屬含量，結(jié)果表明：6類大春作物對重金屬的吸收能力差異較大，紫潮田土屬、灰棕潮田土屬和沖積黃泥田土屬試驗(yàn)點(diǎn)各類作物對砷、汞、鉛、鎘的吸收均具有顯著差異，部分水稻籽粒樣品的鎘含量超過限量指標(biāo)；綜合分析不同作物種類對4種重金屬元素的吸收，水稻對4種重金屬的吸收量均較高，冬瓜、甘藍(lán)、茄子、玉米和紅薯對4種重金屬的吸收量較低。因此，建議在重金屬污染區(qū)調(diào)整種植業(yè)結(jié)構(gòu)，增加冬瓜、甘藍(lán)、茄子、玉米和紅薯等作物的種植。

大春作物；重金屬；吸收

重金屬可通過不同途徑進(jìn)入土壤，因不能被生物降解而長期存在于土壤中[1]。土壤中的重金屬通過作物的吸收和累積而直接進(jìn)入食物鏈，威脅到人類的健康和生命安全[2]。

植物對重金屬都有一定的吸收能力[3]，由于植物生長特性及遺傳特性的不同，不同的作物對土壤重金屬的吸收、富集具有顯著的差異性，利用作物對土壤污染元素不同富集特性，在重金屬污染土壤中有選擇地栽培食用部位污染物積累少的作物，可以減少作物產(chǎn)品對土壤重金屬的吸收富集[4]，作物對重金屬吸收越少，人體食用作物產(chǎn)品后對健康影響也越小，這樣能有效降低農(nóng)產(chǎn)品的重金屬污染風(fēng)險。本文根據(jù)成都市傳統(tǒng)種植習(xí)慣，研究成都平原不同大春作物種類對土壤重金屬的吸收，比較不同大春作物種類的吸收能力，篩選對重金屬低富集的作物種類，為在重金屬污染區(qū)調(diào)整種植業(yè)結(jié)構(gòu)、減輕農(nóng)產(chǎn)品重金屬污染提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)6類大春作物分別為水稻、玉米、紅薯、茄子、冬瓜、甘藍(lán)，作物品種見表1。

1.2 供試土壤

供試土壤為成都市地勢平坦、排灌方便、土壤肥力均勻的水稻土，3個試驗(yàn)點(diǎn)分別以紫潮田土屬、灰棕潮田土屬和沖積黃泥田土屬3種土壤類型為代表。3個試驗(yàn)點(diǎn)的土壤重金屬含量情況見表2。

1.3 試驗(yàn)方法

在每個試驗(yàn)點(diǎn)分別以6類作物為6個處理，每個處理3次重復(fù)，每個小區(qū)面積為20m2，各處理間采用隨機(jī)區(qū)組排列，各處理及重復(fù)間開溝隔離。

表1 田間試驗(yàn)基本情況

各類作物的播種方式、播種(移栽)期、栽培密度、采收期、施肥量見表1。每類作物用三元復(fù)合肥(15-15-15)35kg/667m2作底肥，播栽前一次性施用。水稻返青期追施尿素(N46%)6kg/667m2，拔節(jié)期施用尿素5kg/667m2、氯化鉀15kg/667m2；玉米提苗肥施用尿素5kg/667m2，攻苞肥施用尿素10kg/667m2、氯化鉀10kg/667m2；紅薯底肥中加入有機(jī)肥(菌渣)200kg/667m2；茄子開花期追施三元復(fù)合肥17.5kg/667m2，結(jié)果期施用三元復(fù)合肥17.5kg/667m2；冬瓜開花期追施三元復(fù)合肥17.5kg/667m2，結(jié)果期施用三元復(fù)合肥17.5kg/667m2；甘藍(lán)苗期、結(jié)球期分別追施尿素5kg/667m2、氯化鉀5kg/667m2。供試肥料的重金屬含量均未超過GB/T23349-2009的限定值。

其他田間管理措施與常規(guī)栽培管理相同且各處理間保持一致。

表2 試驗(yàn)點(diǎn)土壤重金屬含量

1.4 檢測方法

采用雙道原子熒光光度計(AFS-230E型)測定作物產(chǎn)品樣品中砷、汞總量，耶拿火焰-石墨爐原子吸收光譜儀(Jena-ZEEnit700P型)測定樣品中鉛、鎘總量。

作物產(chǎn)品檢測參照食品檢測國家標(biāo)準(zhǔn)，砷的測定參照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中總砷及無機(jī)砷的測定》(GB/T5009.11-2003)；汞的測定參照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中總汞及有機(jī)汞的測定》(GB/T5009.17-2003)；鉛的測定參照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中鉛的測定》(GB5009.12-2010)；鎘的測定參照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中鎘的測定》(GB/T5009.15-2003)。

表3 大春各作物產(chǎn)品重金屬限量指標(biāo)

1.5 評價方法

試驗(yàn)作物產(chǎn)品重金屬污染評價參照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》標(biāo)準(zhǔn)(GB 2762-2012)，其中6類大春作物產(chǎn)品重金屬限量指標(biāo)如表3所示。

1.6 數(shù)據(jù)處理

本試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 紫潮田土屬試驗(yàn)點(diǎn)6類大春作物對重金屬的吸收

紫潮田土屬試驗(yàn)點(diǎn)6類大春作物重金屬平均含量見表4。通過方差分析可知，各類作物處理間砷、汞、鉛、鎘含量差異性均達(dá)到極顯著水平。通過LSD法多重比較，對于重金屬砷的吸收，玉米含量最高，與其他作物差異性達(dá)到極顯著水平；玉米和水稻吸收汞的能力極顯著高于其他作物；對于重金屬鉛的吸收，水稻含量最高，與其他作物差異性達(dá)到極顯著水平，茄子、冬瓜和甘藍(lán)吸收較少，與水稻、紅薯和玉米差異顯著；水稻吸收鎘的能力極顯著高于其他作物。水稻的鎘含量超過限量指標(biāo)，其他作物重金屬含量均未超過限量指標(biāo)。

表4紫潮田土屬試驗(yàn)點(diǎn)6類大春作物重金屬含量 mg/kg

注：同一列中的相同小寫字母表示不同作物的重金屬含量在0.05水平差異不顯著，相同大寫字母表示不同作物的重金屬含量在0.01水平差異不顯著，*表示重金屬含量超過限量指標(biāo)，下同。

2.2 灰棕潮田土屬試驗(yàn)點(diǎn)6類大春作物對重金屬的吸收

灰棕潮田土屬試驗(yàn)點(diǎn)6類大春作物重金屬平均含量見表5。通過方差分析可知，各類作物處理間砷、汞、鉛、鎘含量差異性均達(dá)到極顯著水平。通過LSD法多重比較，對于重金屬砷的吸收，紅薯和水稻含量最高，與其他作物差異性達(dá)到極顯著水平；水稻吸收汞的能力極顯著高于其他作物，茄子、冬瓜和甘藍(lán)對汞吸收較少，與水稻、玉米和紅薯差異顯著；對于重金屬鉛的吸收，玉米和紅薯含量最高，與其他作物差異性達(dá)到顯著水平；水稻吸收鎘的能力極顯著高于其他作物。各類作物重金屬含量均未超過限量指標(biāo)。

表5 灰棕潮田土屬試驗(yàn)點(diǎn)6類大春作物重金屬含量 mg/kg

表6 沖積黃泥田土屬試驗(yàn)點(diǎn)6類大春作物重金屬含量 mg/kg

2.3 沖積黃泥田土屬試驗(yàn)點(diǎn)6類大春作物對重金屬的吸收

沖積黃泥田土屬試驗(yàn)點(diǎn)6類大春作物重金屬平均含量見表6。通過方差分析可知，各類作物處理間砷、汞、鉛、鎘含量差異性均達(dá)到極顯著水平。通過LSD法多重比較，對于重金屬砷的吸收，水稻和紅薯含量最高，與其他作物差異性達(dá)到極顯著水平；水稻吸收汞的能力極顯著高于其他作物；對于重金屬鉛的吸收，水稻和紅薯含量最高，與其他作物差異性達(dá)到顯著水平；水稻吸收鎘的能力極顯著高于其他作物。水稻的鎘含量超過限量指標(biāo)，其他作物重金屬含量均未超過限量指標(biāo)。

2.4 3個試驗(yàn)點(diǎn)6類大春作物對重金屬的吸收

綜合分析3個試驗(yàn)點(diǎn)6類大春作物對重金屬的吸收，如表7所示。對于重金屬砷的吸收，6類大春作物的吸收量從高到低依次為：紅薯>水稻>玉米>甘藍(lán)>冬瓜>茄子，各類作物的砷含量均未超限量指標(biāo)。6類大春作物對重金屬汞的吸收量從高到低依次為：水稻>玉米>紅薯>甘藍(lán)>冬瓜>茄子，各類作物的汞含量均未超限量指標(biāo)。對于重金屬鉛的吸收，6類大春作物的吸收量從高到低依次為：水稻>紅薯>玉米>冬瓜>茄子>甘藍(lán)，各類作物的鉛含量均未超限量指標(biāo)。6類大春作物對重金屬鎘的吸收量從高到低依次為：水稻>茄子>玉米>甘藍(lán)>冬瓜>紅薯，其中水稻的鎘含量超過限量指標(biāo)，其他作物的鎘含量未超限量指標(biāo)。水稻樣品中的鎘含量與供試土壤的鎘含量具有明顯的相關(guān)性，三個試驗(yàn)點(diǎn)的土壤鎘含量為沖積黃泥田土屬>紫潮田土屬>灰棕潮田土屬，水稻樣品的鎘含量也依次為沖積黃泥田土屬>紫潮田土屬>灰棕潮田土屬。其中，沖積黃泥田土屬和紫潮田土屬試驗(yàn)點(diǎn)的水稻鎘含量均超過限量指標(biāo)，灰棕潮田土屬試驗(yàn)點(diǎn)的水稻鎘含量未超限量指標(biāo)。

表7 3個試驗(yàn)點(diǎn)6類大春作物重金屬含量 mg/kg

注：Min=Minimum，最小值；Max=Maximum，最大值；Ave=Average，平均值。*表示重金屬含量超過限量指標(biāo)。

3 小結(jié)

6類大春作物對重金屬的吸收能力差異較大，紫潮田土屬、灰棕潮田土屬和沖積黃泥田土屬試驗(yàn)點(diǎn)各類作物對砷、汞、鉛、鎘的吸收均具有顯著差異，部分水稻籽粒樣品的鎘含量超過限量指標(biāo)。

綜合分析不同作物種類對4種重金屬元素的吸收，水稻對4種重金屬的吸收量均較高，冬瓜、甘藍(lán)、茄子、玉米和紅薯對4種重金屬的吸收量較低。

綜上所述，建議在重金屬污染區(qū)調(diào)整種植業(yè)結(jié)構(gòu)，增加冬瓜、甘藍(lán)、茄子、玉米和紅薯等作物的種植。

[1]楊剛,李燕,巫林,等.成都平原表層水稻土重金屬污染健康風(fēng)險分析[J].環(huán)境化學(xué),2014,33(2):269-275.

[2]張先福,樊立超,宋曉平,等.Hg、As、Cr、Cd在食物鏈中遷移規(guī)律的研究[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2001,29(1):103-105.

[3]侯銳,李昆,劉方炎.土壤重金屬污染與植物吸收累積效應(yīng)研究進(jìn)展[J].云南地理環(huán)境研究,2013,25(5):104-109,111.

[4]何江華,柳勇,王少毅,等.蔬菜對重金屬富集能力的研究——以廣州蔬菜生產(chǎn)基地為例[J].重慶環(huán)境科學(xué),2003,25(12):4-8.

2016-10-3

成都市本級第七批次科技項(xiàng)目(八大科技產(chǎn)業(yè)化工程重大項(xiàng)目成科計〔2013〕45號)

賴佳(1987 - )，男，四川三臺人，碩士研究生，農(nóng)藝師，主要從事蔬菜栽培研究及技術(shù)推廣工作。