?不同鎘含量背景值下綠豆品種鎘積累差異性分析

摘 要：選擇土壤有效鎘含量為0.147、0.617和2.084 mg/kg 的鎘污染區(qū)作為試驗點，對18個當前推廣的綠豆品種的鎘積累差異進行研究。結果表明：在有效鎘含量分別為0.147、0.617和2.084 mg/kg，且pH值約為6.0的條件下，隨著土壤鎘含量的增加，試點間綠豆產(chǎn)量無顯著差異，但綠豆根、莖稈、豆莢殼和籽粒等部位的鎘含量隨之增加，品種間鎘積累能力的差異明顯;鎘在綠豆植株中的分布規(guī)律表現(xiàn)為根>莖稈>豆莢殼>籽粒;在土壤有效鎘含量為0.617 mg/kg時，參試品種中籽粒鎘含量低于國家食品安全鎘限量標準的有中綠5號、中綠8號、中綠11號、濰綠8號、蘇綠2號、冀綠8號、白綠9號、晉綠3號。

關鍵詞：鎘污染土壤;綠豆品種;鎘積累;差異性分析

中圖分類號：S522 文獻標識碼：A 文章編號：1006-060X（2018）11-0019-04

Difference Analysis of Cadmium Accumulation in Green Bean Varieties under Different Cadmium Content Background Values

HE Lu-qiu，YANG Xue-le，ZHANG Lu

（Hunan Crop Research Institute， Changsha 410125， PRC）

Abstract： The soil cadmium pollution area of 0.147， 0.617 and 2.084 mg/kg in soil was selected as the test area， and the difference of cadmium accumulation in 18 widely popularized green bean varieties was studied. The results showed that with the content of Cd 0.147， 0.617 and 2.084 mg/kg， and the pH value of about 6.0， the yield of green bean was not significantly different with the increase of Cd content in the soil， and the cadmium content of the root， stem， pod shell and grain of green bean increased， and the cadmium accumulation energy among the varieties was obviously different; the distribution of cadmium in the green bean plant was root gt; stem gt; pod shell gt; grain. When the content of effective cadmium in soil is 0.617mg/kg， the varieties of the tested varieties grain are lower than the food safety national cadmium limit standard， including Zhonglv No.5， Zhonglv No.8， Zhonglv No.11， Tanlv No.8， Sulv No.2， Jilv No.8， Bailv No.9 and Jinlv No.3.

Key words： cadmium contaminated soil; green bean varieties; cadmium accumulation; difference analysis

鎘是常見的農(nóng)田重金屬污染之一。土壤中鎘被作物吸收累積，經(jīng)食物鏈對人體造成傷害。土壤原本含有的鎘來源于成土母質，而造成農(nóng)田污染的鎘可能來自工業(yè)廢渣、廢氣中鎘的擴散、沉降和累積，也可能來自含鎘廢水的灌溉以及含鎘農(nóng)藥、化肥的大量施用等[1]。湖南省農(nóng)田鎘污染已成為農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨的一個重大問題，污染面積大、程度重，嚴重妨礙了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。目前，國內(nèi)外在水稻等主要農(nóng)作物鎘積累特征及相關研究方面的報道較多[2-3]，而對綠豆與鎘污染的研究主要集中在鎘對綠豆種子萌發(fā)[4]、幼苗主要營養(yǎng)元素含量[5]和幼苗生長的影響等方面[6-8]，對綠豆品種鎘積累特征的報道較少。因此，試驗以當前主栽的綠豆品種為供試材料，開展綠豆品種鎘積累差異性研究，以期篩選適宜在鎘污染土壤中種植的替代作物。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以生產(chǎn)中主栽的18個綠豆品種為供試材料，分別為中綠5號、中綠8號、中綠11號、濰綠4號、濰綠5號、濰綠8號、濰綠2117、蘇綠2號、蘇綠3號、瀏陽河2號、鄭綠8號、冀綠7號、冀綠8號、白綠8號、白綠9號、吉綠4號、晉綠3號、綠豐5號。

1.2 試驗方法

根據(jù)不同的土壤鎘含量背景值，于2015—2017年分別在湖南省長沙縣某區(qū)（Ⅰ區(qū)，中度鎘污染區(qū)）、瀏陽市某區(qū)（Ⅱ區(qū)，重度鎘污染區(qū)）和湖南省農(nóng)業(yè)科學院作物研究所試驗基地（CK區(qū)）進行綠豆春播試驗，供試土壤的理化性狀和鎘含量背景值見表1。

在綠豆成熟期，取各品種的根、莖稈、籽粒和豆莢殼，分別裝袋，風干待測。樣品由湖南省分析測試中心化驗。各小區(qū)單獨計產(chǎn)。

2 結果與分析

2.1 各品種綠豆在不同鎘含量背景值下種植的產(chǎn)量差異

從表2可以看出，中度鎘污染區(qū)（Ⅰ區(qū)）產(chǎn)量最高的是中綠8號，為 2.615 kg;其次是冀綠7號、中綠5號，小區(qū)產(chǎn)量分別為2.613、2.526 kg;最低的是濰綠2117，為1.704 kg;中綠8號、冀綠7號、中綠5號的產(chǎn)量分別比濰綠2117高53.46%、53.35%、48.24%。重度鎘污染區(qū)（Ⅱ區(qū)）小區(qū)產(chǎn)量最高的是中綠5號，為2.720 kg;其次是中綠8號、冀綠8號，小區(qū)產(chǎn)量分別為2.523、2.477 kg;最低的是濰綠4號，產(chǎn)量為1.711 kg;中綠5號、中綠8號、冀綠8號的產(chǎn)量分別比濰綠4號高58.97%、47.46%、44.77%。對照區(qū)小區(qū)產(chǎn)量最高的是中綠5號，為2.522 kg;其次是冀綠7號和中綠8號，小區(qū)產(chǎn)量分別為2.501、2.495 kg;最低的是濰綠4號，為1.708 kg。經(jīng)方差分析，品種間F值為12.620（P<0.01），試驗地點間F值為1.636（P>0.05）。這表明綠豆品種間小區(qū)產(chǎn)量差異達到極顯著水平;而試驗地點間的差異未達顯著水平，在不同土壤鎘含量背景值下，綠豆品種的產(chǎn)量差異不顯著。

2.2 各品種綠豆根鎘含量的差異

由圖1可知，中度鎘污染區(qū)根鎘含量最高的品種是白綠8號，平均根鎘含量為2.095 mg/kg;其次是綠豐5號和冀綠7號，平均根鎘含量分別為2.013、1.977 mg/kg;最低的是中綠5號，平均根鎘含量為1.438 mg/kg。重度鎘污染區(qū)根鎘含量最高的品種是冀綠7號，平均根鎘含量為3.019 mg/kg;其次是白綠8號、綠豐5號，平均根鎘含量分別為2.941、2.883 mg/kg;最低的是瀏陽河2號，平均根鎘含量為2.214 mg/kg。對照區(qū)根鎘含量最高的品種是白綠9號，平均根鎘含量為0.517 mg/kg，根鎘含量最低的品種是濰綠2117，平均根鎘含量為0.284 mg/kg。經(jīng)方差分析，品種間F值為2.967（Pgt;0.05），試驗地點間F值為980.277（Plt;0.01）。這表明綠豆品種間根鎘含量差異未達到顯著水平;而試驗地點間的差異達到極顯著水平，隨著土壤鎘含量的增加，綠豆品種的根鎘含量極顯著增加。

2.3 各品種綠豆莖稈鎘含量的差異

如圖2所示，中度鎘污染區(qū)莖稈鎘含量最高的品種是吉綠4號，平均莖稈鎘含量為1.225 mg/kg;其次是蘇綠3號、濰綠4號，平均莖稈鎘含量分別為1.220、1.158 mg/kg;最低的是中綠5號，平均莖稈鎘含量為0.646 mg/kg。重度鎘污染區(qū)莖稈鎘含量最高品種的是蘇綠3號，平均莖稈鎘含量為2.121 mg/kg;其次是濰綠4號、吉綠4號，平均莖稈鎘含量分別為2.059、2.027 mg/kg;最低的是中綠5號，平均莖稈鎘含量為1.446 mg/kg。對照區(qū)綠豆莖稈鎘含量最高的是濰綠4號，平均莖稈鎘含量為0.217 mg/kg;最低的是吉綠4號，平均莖稈鎘含量為0.135 mg/kg。經(jīng)方差分析，品種間F值為3.081（P>0.05），試驗地點間F值為664.679 （P<

0.01）。這表明綠豆品種間莖稈鎘含量差異未達到顯著水平;而試驗地點間的差異達到極顯著水平，隨著土壤鎘含量的增加，各綠豆品種的莖稈鎘含量顯著增加。

2.4 各品種綠豆豆莢殼鎘含量的差異

如圖3所示，中度鎘污染區(qū)豆莢殼鎘含量最高品種的是冀綠7號，豆莢殼平均鎘含量為0.519 mg/kg;其次是中綠11號、瀏陽河2號，豆莢殼平均鎘含量分別為0.508、0.400 mg/kg;最低的是白綠8號，豆莢殼平均鎘含量為0.285 mg/kg。重度鎘污染區(qū)豆莢殼鎘含量最高品種的是濰綠5號，豆莢殼平均鎘含量為0.894 mg/kg;其次是濰綠2117、中綠11號，豆莢殼平均鎘含量分別為0.881、0.876 mg/kg;最低的是綠豐5號，豆莢殼平均鎘含量為0.683 mg/kg。對照區(qū)綠豆豆莢殼鎘含量最高的是濰綠4號，豆莢殼平均鎘含量為0.133 mg/kg;最低的是蘇綠2號，豆莢殼平均鎘含量為0.082 mg/kg。經(jīng)方差分析，品種間F值為2.701（P>0.05），

試驗地點間F值為982.136（P<0.01）。這表明綠豆品種間豆莢殼鎘含量差異未達到顯著水平;而試驗地點間的差異達到極顯著水平，隨著土壤鎘含量的增加，綠豆品種的豆莢殼鎘含量顯著增加。

2.5 各品種綠豆籽粒鎘含量的差異

由圖4可知，中度鎘污染區(qū)籽粒鎘含量最高的品種是蘇綠3號，籽粒平均鎘含量為0.234 mg/kg;其次是鄭綠8號、冀綠7號，籽粒平均鎘含量均為0.227 mg/kg;最低的是中綠8號，籽粒平均鎘含量為0.149 mg/kg。重度鎘污染區(qū)籽粒鎘含量最高品種的是綠豐5號，籽粒平均鎘含量為0.455 mg/kg;其次是蘇綠3號、冀綠7號，籽粒平均鎘含量分別為0.418、0.401 mg/kg;

最低的是中綠8號，籽粒平均鎘含量為0.300 mg/kg。對照區(qū)綠豆籽粒鎘含量最高的是濰綠5號，籽粒平均鎘含量為0.078 mg/kg;最低的是瀏陽河2號，籽粒平均鎘含量為0.026 mg/kg。經(jīng)方差分析，品種間F值為2.144（P>0.05），試點間F值為932.975（P<0.01）。這表明綠豆品種間籽粒鎘含量差異未達到顯著水平;而試驗地點間的差異達到極顯著水平，隨著土壤鎘含量的增加，各綠豆品種的籽粒鎘含量顯著增加。

3 結 論

通過2015—2017年連續(xù)3 a的試驗，在中度鎘污染區(qū)土壤有效鎘含量為0.617 mg/kg、重度鎘污染區(qū)土壤有效鎘含量為2.084 mg/kg和對照區(qū)土壤有效鎘含量為0.147 mg/kg的條件下，綠豆的產(chǎn)量沒有顯著性差異，表明綠豆在土壤有效鎘含量不超過2.084 mg/kg的土壤條件下能正常生長，其耐鎘性較好。影響綠豆正常生長的土壤鎘含量臨界值需進一步試驗。

在相同土壤鎘含量背景值條件下，綠豆品種間鎘含量差異明顯，但未達到顯著水平。參考《食品安全國家標準 食品中污染物限量》GB2762—2012中食品的鎘限量標準（豆類及其制品為0.2 mg/kg），在中度污染區(qū)（土壤有效鎘含量為0.617 mg/kg），參試綠豆品種中籽粒鎘含量高于限量標準的有濰綠4號、濰綠5號、濰綠2117、蘇綠3號、瀏陽河2號、鄭綠8號、冀綠7號、白綠8號、吉綠4號、綠豐5號;低于限量標準的品種有中綠5號、中綠8號、中綠11號、濰綠8號、蘇綠2號、冀綠8號、白綠9號、晉綠3號，這些綠豆品種可作為中度鎘污染稻田區(qū)種植結構調(diào)整的替代作物。

試驗結果還表明，隨著土壤有效鎘含量的遞增，綠豆品種成熟期各部位鎘含量顯著增加;鎘在綠豆植株中的分布呈現(xiàn)出根>莖稈>豆莢殼>籽粒的趨勢。

參考文獻：

[1] 安紅敏，鄭 偉，高 揚. 鎘的健康危害及干預治療研究進展[J].環(huán)境與健康雜志，2007，24（9）：739-742.

[2] 陳院華，李建國，楊" 濤，等. 水稻品種鎘積累特征及相關性研究[J]. 江西農(nóng)業(yè)學報，2017，29（9）：10-14.

[3] 唐 非，雷 鳴，唐 貞，等. 不同水稻品種對鎘的積累及其動態(tài)分布[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報，2013，32（6）：1092-1098.

[4] 紀秀娥，郭翠紅，朱 峰. 水體鎘污染對綠豆種子萌發(fā)及幼苗生長的影響[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學，2009，37（9）：3913-3914，3925.

[5] 張媛華. Cd脅迫對綠豆幼苗中主要營養(yǎng)元素含量的影響[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學，2012，51（18）：4104-4105.

[6] 張 瓊，陳曉燕，陳 梅，等. 鎘對綠豆幼苗生長影響的研究[J]. 漳州師范學院學報（自然科學版），2006，19（4）：106-111.

[7] 王春春，沈振國. 鎘在植物體內(nèi)的積累及其對綠豆幼苗生長的影響[J]. 南京農(nóng)業(yè)大學學報，2001，24（4）：9-l3.

[8] 張竹青，譚德軍. 四季豆、黃豆、綠豆對重金屬的超量積累效應[J]. 貴州農(nóng)業(yè)科學，2008，36（6）：81-83.

（責任編輯：成 平）