茭白浙茭2號、八月茭對重金屬鉛鎘汞的吸收規(guī)律

檀國印，陳 劍*，朱良其，孫彩霞

(1.臺州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，浙江 臨海 317000； 2.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)研究所，浙江 杭州 310021)

茭白浙茭2號、八月茭對重金屬鉛鎘汞的吸收規(guī)律

檀國印1，陳 劍1*，朱良其1，孫彩霞2

(1.臺州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，浙江 臨海 317000； 2.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)研究所，浙江 杭州 310021)

試驗以茭白的單季茭品種八月茭和雙季茭品種浙茭2號為材料，研究茭白對土壤中重金屬Pb、Cd、Hg的吸收規(guī)律，以及造成茭白超標(biāo)的土壤重金屬限值。采用大棚盆栽方法，通過重金屬Pb、Cd、Hg不同水平栽培試驗，分析檢測茭白中重金屬含量。結(jié)果表明，在試驗條件下，茭白中重金屬含量與其在土壤中含量呈較強的正相關(guān)性，對土壤中重金屬元素吸附強度的順序為Hg>Pb>Cd，Cd在2個茭白品種的樣品中均未檢測到；且2個茭白品種對土壤重金屬吸收積累有差異，八月茭對重金屬Hg的富集強度大于浙茭2號；Pb、Hg致使茭白污染超標(biāo)的土壤限值分別為1 053.57 mg·kg-1和0.08 mg·kg-1。

八月茭； 浙茭2號； 重金屬； 限值； 茭白

茭白是我國特有的水生蔬菜，也是浙江省種植面積較大的蔬菜品種之一。據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，2013年浙江省茭白種植面積達(dá)3萬hm2，產(chǎn)量達(dá)70多萬t，是浙江效益農(nóng)業(yè)的亮點之一[1]。重金屬是密度大于5.0 g·cm-3的一組金屬元素，包括鎘(Cd)、汞(Hg)、鉛(Pb)、砷(As)等40多種，是重要的土壤環(huán)境污染物，也是農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全中重要的限量指標(biāo)[2]。據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，我國140萬hm2的污水灌區(qū)中，約有64.8%的土壤遭受重金屬污染，每年被重金屬污染的糧食達(dá)1 200萬t，直接經(jīng)濟損失超過200億元[3]。

目前，關(guān)于重金屬離子對植物的吸收規(guī)律以及植物對重金屬離子的耐性機制已有大量的報道[4-6]，而關(guān)于茭白在這方面的研究較少。因此，采用盆栽試驗方法，進(jìn)行不同濃度重金屬離子(Cd2+、Pb2+、Hg2+)土壤處理，對八月茭和浙茭2號[7]2個品種茭白的重金屬吸收特性進(jìn)行研究，現(xiàn)將有關(guān)結(jié)果報道如下。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試重金屬為Pb(NO3)2、CdCl2、Hg(NO3)2，均為分析純。

供試土壤取自天臺縣臺州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院試驗基地，具體理化性質(zhì)為有機質(zhì)31.1 g·kg-1，全氮1.69 g·kg-1，全磷0.63 g·kg-1，全鉀17.1 g·kg-1，鉛23.67 mg·kg-1，鎘0.12 mg·kg-1，汞0.086 mg·kg-1，pH值 6.31。

土壤處理及裝盆。供試盆缽內(nèi)徑50 cm，高50 cm，為直筒形塑料桶，盆底密封不漏水。取來的土壤經(jīng)曬干、粉碎、去雜質(zhì)后，按每盆30 kg土量裝盆備用。

供試茭白品種為天臺八月茭和浙茭2號。

試驗儀器有原子吸收分光光度計(900F，Perkins Elmer)，原子吸收石墨爐(900Z，Perkins Elmer)，原子熒光光度計(AFS-9230，北京吉天儀器有限公司)。

1.2 方法

1.2.1 試驗地點

試驗在臺州市臺州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院試驗基地內(nèi)進(jìn)行，在8 m寬塑料大棚內(nèi)進(jìn)行避雨栽培。

1.2.2 處理設(shè)計

各處理土壤中重金屬濃度：1級(CK)為底土，Pb<250 mg·kg-1，Cd<0.30 mg·kg-1，Hg<0.30 mg·kg-1；2級，Pb<125 mg·kg-1，Cd<0.15 mg·kg-1，Hg<0.15 mg·kg-1；3級，Pb<375 mg·kg-1，Cd<0.45 mg·kg-1，Hg<0.45 mg·kg-1；4級，Pb<750 mg·kg-1，Cd<0.90 mg·kg-1，Hg<0.90 mg·kg-1。試驗前重金屬試劑溶解后噴入土壤，然后充分拌勻土壤，加水至土壤飽和含水量的60%，放置平衡1個月，期間定期加水以維持土壤含水量。

2015年7月10日定植，每盆種菱白苗1株，各處理均為某一重金屬含量的單因素，重復(fù)4次，順序排列放置。

1.2.3 栽培管理

基肥每盆施用復(fù)合肥15 g，與土壤混勻后待用。追肥根據(jù)茭白的生長情況適時追施復(fù)合肥。

控制每盆5～8莖分蘗苗，多余新發(fā)苗及時抹除。

試驗期間，根據(jù)當(dāng)天茭白蒸發(fā)量確定補水量，保持盆內(nèi)水位5 cm左右。

1.2.4 樣品采集及測試

盆栽茭白迎茭時采集樣品，樣品由臨海市檢測中心分析測試。

1.2.5 數(shù)據(jù)處理

富集系數(shù)=植物體內(nèi)重金屬的濃度/土壤中重金屬的濃度。

所得數(shù)據(jù)使用Excel和SPSS軟件進(jìn)行處理和差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 八月茭對重金屬的吸收與積累

分析測定結(jié)果(表1)表明，茭白品種八月茭在不同處理的土壤中栽培，茭白食用部分Hg的積累量隨著土壤中重金屬濃度的增加而增加，2級處理時，茭白食用部分Hg含量超過了GB 2762—2012食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量的最大限量(0.01 mg·kg-1)。因此，茭白在土壤Hg超標(biāo)區(qū)域種植的風(fēng)險應(yīng)引起重視，及時建立跟蹤監(jiān)測制度及應(yīng)對機制，以控制茭白產(chǎn)品重金屬含量超標(biāo)的風(fēng)險。Pb、Cd在本次試驗中均未檢出，說明八月茭對Pb、Cd的吸收積累能力不強，生產(chǎn)中可結(jié)合產(chǎn)地環(huán)境情況安排種植和生產(chǎn)。

表1 八月茭中重金屬的吸收情況

處理Pb/(mg·kg-1)Cd/(mg·kg-1)Hg/(mg·kg-1)CK--00062級--00373級--00894級--0102

注：-表示未檢出。Pb、Cd、Hg檢出限分別為0.025、0.005和0.002 5 mg·kg-1。表2同。

2.2 浙茭2號對重金屬的吸收與積累

表2表明，浙茭2號食用部分Hg和Pb的積累含量隨土壤中重金屬濃度的增加而增加，2級處理時茭白Hg含量超過了GB 2762—2012的最大限量。4級處理時Pb超過了GB 2762—2012的最大限量(0.1 mg·kg-1)。浙茭2號在土壤Hg、Pb超標(biāo)區(qū)域種植的風(fēng)險應(yīng)引起重視。Cd在試驗中未檢出，說明浙茭2號對Cd吸收積累能力不強，可結(jié)合產(chǎn)地環(huán)境情況適度安排浙茭2號生產(chǎn)。

表2 浙茭2號中重金屬的吸收情況

處理Pb/(mg·kg-1)Cd/(mg·kg-1)Hg/(mg·kg-1)CK---2級--00193級0072-00254級0172-0064

2.3 茭白重金屬含量與土壤中重金屬濃度的相關(guān)性

根據(jù)各參試品種茭白中重金屬含量的平均值，得出茭白對土壤中重金屬的吸收富集方程(x、y分別表示土壤、茭白中重金屬的含量)。茭白對土壤中Pb的吸收富集規(guī)律符合方程y=10-7x2-0.011，R2=0.989。茭白對土壤中Hg的吸收富集規(guī)律符合方程y=-0.096x2+0.183x-0.004，R2=0.978。茭白與土壤中Pb、Hg含量的相關(guān)系數(shù)高，說明茭白受土壤中Pb、Hg濃度的影響大。

臨界含量值即指蔬菜中某種有害重金屬的含量等于國家標(biāo)準(zhǔn)限量值時，所對應(yīng)的土壤中某種有害重金屬的含量值[8]。根據(jù)GB 2762—2012的規(guī)定，新鮮茭白中的Pb含量不得高于0.1 mg·kg-1，Hg含量不得高于0.01 mg·kg-1。根據(jù)所得的吸收富集方程，可以預(yù)測當(dāng)茭白中重金屬Pb、Hg的含量達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)限量值時，土壤中Pb、Hg的臨界含量值分別為1 053.57和0.08 mg·kg-1(表3)。

表3 茭白與土壤中重金屬濃度的相關(guān)性

重金屬回歸方程R2茭白重金屬標(biāo)準(zhǔn)/(mg·kg-1)土壤污染臨界值/(mg·kg-1)Pby=10-7x2-00110989≤01105357Hgy=-0096x2+0183x-00040978≤001008

2.4 汞富集系數(shù)與土壤中含量的關(guān)系

富集系數(shù)是衡量植物對土壤重金屬吸收狀況的指標(biāo)，可以反映植物對重金屬富集能力的強弱和土壤、植物系統(tǒng)中重金屬遷移的難易程度[9]。由圖1可知，八月茭和浙茭2號對Hg的富集系數(shù)有很大差異，其中八月茭的富集能力明顯強于浙茭2號，說明Hg在八月茭上更容易發(fā)生遷移。在Hg單獨作用下，在土壤中的Hg含量不高時，八月茭和浙茭2號對Hg的富集系數(shù)隨著土壤中的Hg含量的增加而增加；之后隨著土壤中Hg含量的升高，八月茭對Hg的富集系數(shù)緩慢下降，浙茭2號對Hg的富集系數(shù)先下降后緩慢增加，兩者對Hg的富集系數(shù)差距也在逐步減小。

圖1 Hg單獨作用下茭白Hg富集系數(shù)與土壤中Hg含量的關(guān)系

3 小結(jié)與討論

本次試驗中，茭白對土壤中重金屬Pb和Hg的吸收積累呈正相關(guān)的關(guān)系，這與其他蔬菜類對重金屬的吸收積累研究結(jié)果相似[10-11]。對Cd的吸收未檢測到，說明茭白對Cd的吸收能力不強，由于盆栽試驗與大田栽培環(huán)境有差異，茭白對土壤中Cd的吸收積累還需要進(jìn)一步試驗驗證。

試驗結(jié)果中八月茭在各處理中對Pb、Cd的吸收都未檢測到，Hg在2級(0.15 mg·kg-1)之后的處理中食用部分積累含量超過了Hg的最大限量(0.01 mg·kg-1)；浙茭2號對Cd的吸收也未檢測到，Pb的吸收在4級(750 mg·kg-1)的處理中食用部分積累含量超過了Pb的最大限量(0.1 mg·kg-1)，Hg同樣也是在2級之后的處理中食用部分積累含量超過了Hg的最大限量。此外，八月茭對Hg的富集能力明顯強于浙茭2號，表示Hg在八月茭上更容易發(fā)生遷移。這說明八月茭和浙茭2號2個品種對土壤中重金屬的吸收存在一定的差異。

通過相關(guān)性分析得出，Pb、Hg致使茭白重金屬污染超標(biāo)的土壤臨界含量值分別是1 053.57和0.08 mg·kg-1。其中Pb的土壤臨界含量要高于土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中適用于農(nóng)田土壤環(huán)境的二級指標(biāo)。

茭白生產(chǎn)中需密切關(guān)注土壤Hg污染情況對茭白產(chǎn)品質(zhì)量安全的風(fēng)險。同時可進(jìn)一步進(jìn)行茭白低積累Hg品種選育，盡量采用農(nóng)業(yè)措施規(guī)避重金屬污染的風(fēng)險。

[1] 陳建明，王來亮，周錦連，等.浙江省茭白栽培新技術(shù)的探索與實踐[J].長江蔬菜,2015(22):135-137.

[2] 靳輝勇，齊紹武，趙世浩，等.我國蔬菜重金屬污染現(xiàn)狀及研究進(jìn)展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015,43(6):255-257.

[3] 孫朋成，黃占斌，唐可，等.土壤重金屬污染治理的化學(xué)固化研究進(jìn)展[J].環(huán)境工程，2014,32(1)：158-161.

[4] 燕傲蕾，葛永斌，程孝中.亳菊重金屬積累特性研究[J].生物學(xué)雜志，2015,32(4)：57-60,64.

[5] 李云，張進(jìn)忠，童華榮.茶苗對重金屬 PbCuCd和Cr的吸收累積規(guī)律[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2009,28(3):454-459.

[6] 阮美穎，徐明飛，張永志,等.南瓜對重金屬As,Pb,Cd,Hg的吸收及其積累規(guī)律[J].浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報，2008，20(5): 358-361.

[7] 壽森炎，李紅斌，黃錫志，等. 浙大系列水生蔬菜育種與推廣[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016,57(10):1157-1159.

[8] 徐麗紅，吳應(yīng)淼，陳俏彪,等.香菇對培養(yǎng)基中有害重金屬的吸收富集規(guī)律及臨界含量值[J].浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報,2007,19(3):211-215.

[9] 陳懷滿，鄭春榮.土壤-植物系統(tǒng)中的重金屬污染[M].北京：科學(xué)出版社，1996.

[10] 呂小王.植物對土壤中重金屬的吸收效應(yīng)研究[D].南京：南京理工大學(xué)，2004.

[11] 黃永東，黃永川，于官平,等.蔬菜對重金屬元素的吸收和積累研究進(jìn)展[J].長江蔬菜，2011(10)：1-6.

(責(zé)任編輯：吳益?zhèn)?

2017-03-19

浙江省公益技術(shù)研究農(nóng)業(yè)項目 (2015C32006)

檀國印(1988—)，男，安徽池州人，農(nóng)藝師，碩士，從事蔬菜育種工作，E-mail：guoyin7887@163.com。

陳 劍。

10.16178/j.issn.0528-9017.20170520

S645.2

A

0528-9017(2017)05-0784-03

文獻(xiàn)著錄格式：檀國印，陳劍，朱良其，等. 茭白浙茭2號、八月茭對重金屬鉛鎘汞的吸收規(guī)律[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，58(5)：784-786.