?鎘污染稻田甘薯品種鎘積累差異分析?

摘 要：選擇了土壤有效鎘含量分別為0.6、1.3、2.0 mg/kg的鎘污染稻田區(qū)作為試驗點，對50種當前推廣甘薯品種的鎘積累差異進行研究。結(jié)果表明：在有效鎘含量0.6～2.0 mg/kg且pH值為5.0左右條件下，隨著稻田土壤鎘含量的增加，塊根和莖葉鎘含量有增加趨勢，各品種間鎘積累能力的差異也隨之凸顯;各試驗點鮮薯產(chǎn)量無顯著差異;不同類型甘薯鮮薯鎘含量平均值存在差異，但是各類型品種鎘含量平均值均未超過國家安全標準。

關(guān)鍵詞：鎘污染稻田;綜合治理;甘薯品種;鎘含量;替代作物

中圖分類號：S531 文獻標識碼：A 文章編號：1006-060X（2018）01-0048-03

Difference Analysis of Cadmium Accumulation of Sweet Potato Varieties in Cd-Contaminated Rice Field

ZHANG Chao-fan，ZHANG Dao-wei，ZHOU Hong，ZHANG Ya，HUANG Yan-lan，DONG Fang

Abstract：Three polluted rice fields with cadmium content of 0.6， 1.3， 2.0 mg/kg were selected as experimental sites， and fifty main varieties in China were selected as experimental materials to study cadmium accumulation differences. The results indicated that under the condition the Cd content was less than 2 mg/kg and pH was about 5， the cadmium content in root tuber， stem and leaf increased with the increase of Cd content in paddy soil. At the same time， the difference of Cd accumulation ability among varieties was significant. There was no significant difference in fresh potato yield at different test sites with the increase of cadmium content in rice field. The average content of cadmium in all kinds of sweet potato was different under this experiment condition. Nevertheless， none of them exceeded the national standard.

Key words：cadmium polluted rice fields; comprehensive control; sweet potato varieties; cadmium content; alternative crop

作物能富集重金屬鎘，并通過食物鏈將之傳遞給人體，進而危害人類健康。我國土壤中鎘金屬基礎(chǔ)含量并不高[1]，然而不同作物對鎘的吸收和富集存在偏好性，即使土壤中鎘的基礎(chǔ)含量較低，部分作物也能因富集能力強而造成本身鎘含量超標[2]。水稻等主要糧食作物中有些品種對鎘的積累能力較強，導(dǎo)致局部地區(qū)出現(xiàn)大米鎘超標的現(xiàn)象，嚴重威脅到我國糧食生產(chǎn)安全[3]。篩選合適的替代作物，能有效降低糧食生產(chǎn)過程中重金屬污染的風(fēng)險，是實現(xiàn)鎘污染稻田綜合治理與應(yīng)用的重要途徑[4]。

甘薯屬于低鎘吸收作物，是鎘污染耕地綜合治理的理想品種。按照國家食品中污染物限量標準GB-2762—2005，在鎘輕度污染稻田區(qū)，甘薯莖葉和塊根鎘含量均未超標[5]。甘薯對鎘吸收和累積的品種差異主要受遺傳因素控制，與其基因型密切相關(guān)，在農(nóng)藝性狀上主要體現(xiàn)為不同品種間鎘積累能力的差異[6]。鎘脅迫能干擾甘薯正常的生理活動，進而對甘薯的產(chǎn)量造成影響[7]。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，研究鎘污染稻田區(qū)不同甘薯品種間鎘積累的差異，為鎘污染耕地綜合治理提供了重要參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地點及材料

于2014～2016年選擇地勢平坦、地形方正、光照充足、排灌方便、肥力水平中等的非甘薯連作用地作為試驗田塊，采用無重金屬污染源水源灌溉。試驗地點一：長沙縣某鎮(zhèn)，沙壤土，pH值5.1，有效鎘含量為0.6 mg/kg。試驗地點二：長沙縣某鎮(zhèn)，沙壤土，pH值5.1，有效鎘含量為1.3 mg/kg。試驗地點三：瀏陽市某鎮(zhèn)，沙壤土，pH值5.3，有效鎘含量為2.0 mg/kg。參照《土壤環(huán)境質(zhì)量標準》GB15618—1995，3個試驗地點均屬于重度污染范圍。

從全國范圍內(nèi)征集產(chǎn)量高、品質(zhì)優(yōu)的50種不同用途甘薯品種，主要為近年來審定并大面積推廣的品種。試驗材料均作為夏薯栽插，生長期為120～140 d。

1.2 試驗設(shè)計

1個品種即1個處理，品種間隨機區(qū)組排列，每個處理3次重復(fù)，小區(qū)面積20 m2，每個小區(qū)栽插108株，栽插密度54 000株/hm2，壟寬1 m（包溝），高壟雙行，四周設(shè)保護行。

1.3 樣品采集及測定

1.3.1 土壤成分檢測 用測土配方施肥專用采樣器，分別于甘薯栽插前和收獲前取土壤樣品。在試驗田每個小區(qū)采集混合土壤，采樣深度0～20 cm。每個混合樣品1 kg左右，測定土壤全鎘、土壤有效鎘含量和pH值。

1.3.2 甘薯樣品檢測 收獲期取各小區(qū)甘薯塊根、莖葉樣品0.5 kg，烘干后測取干率，樣品再粉碎成干粉，檢測鎘含量。收獲期每個小區(qū)測取連續(xù)5株植株的地上產(chǎn)量、塊根產(chǎn)量、結(jié)薯個數(shù)、大中薯率等數(shù)據(jù)，收獲時測取每個小區(qū)的實際產(chǎn)量。

所有檢測樣品送湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)化檢測中心進行統(tǒng)一檢測。

1.4 數(shù)據(jù)計算

樣品鎘含量為鮮重鎘含量，計算公式為：樣品鎘含量（mg/kg）=樣品干粉實際檢測鎘含量（mg/kg）×樣品干率（%）;甘薯單位面積產(chǎn)量根據(jù)甘薯小區(qū)實際測產(chǎn)結(jié)果換算而得。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同試驗點甘薯品種鎘含量分析

對3個試驗點各甘薯品種塊根和莖葉鎘含量進行檢測和統(tǒng)計，如圖1所示。3個試驗點甘薯塊根的平均鮮重鎘含量，試驗點一為0.021 mg/kg，SD=0.011 mg/kg;試驗點二為0.044 mg/kg，SD=0.019 mg/kg;試驗點三為0.042 mg/kg，SD=0.025 mg/kg。3個試驗點莖葉鮮重鎘含量，試驗點一為0.083 mg/kg，SD=0.047 mg/kg;試驗點二為0.324 mg/kg，SD=0.058 mg/kg;試驗點三為0.382 mg/kg，SD=0.177 mg/kg。在有效鎘含量0.6～2.0 mg/kg mg/kg、pH值5.0左右的條件下，隨著土壤鎘含量的增加，各品種甘薯塊根和莖葉鎘含量的增加趨勢不顯著，但其鎘含量高低分布逐漸擴散。這說明隨著土壤中鎘含量的增加，各甘薯品種的鎘積累能力差異表現(xiàn)得更加明顯。

2.2 不同試驗點甘薯品種產(chǎn)量分析

3個試驗點各品種的平均產(chǎn)量如圖2所示，試驗點一為24 646 kg/hm2，SD=6 434 kg/hm2;試驗點二為32 114 kg/hm2，SD=7 114 kg/hm2;試驗點三為33 160 kg/hm2，SD=7 304 kg/hm2。這說明在鎘含量0.6～2.0 mg/kg、pH值為5.0左右的鎘重度污染稻田區(qū)，隨著土壤鎘含量的增加，各試驗點鮮薯產(chǎn)量無顯著差異。

2.3 不同類型甘薯品種鎘積累差異分析

對試驗點一（0.6 mg/kg，pH值=5.1）和試驗點三（2.0 mg/kg，pH值=5.3）各參試品種按用分類，發(fā)現(xiàn)不同用途甘薯品種的塊根鎘含量由低到高排列，試驗點一為高淀粉型品種（0.018 8 mg/kg）<鮮食型品種（0.020 3 mg/kg）<紫心甘薯（0.027 1 mg/kg）;試驗點三為：高淀粉型品種（0.029 2 mg/kg）<鮮食型品種（0.044 7 mg/kg）<紫心甘薯（0.046 9 mg/kg）。雖然不同類型甘薯鮮薯鎘含量平均值存在一定差異，但是按照根莖類蔬菜鎘含量<0.1 mg/kg的國家標準，在土壤有效鎘含量為0.6～2.0 mg/kg、pH值為5.0左右條件下，各類型品種鎘含量平均值均未超過國家安全標準。

3 討 論

糧食生產(chǎn)安全是關(guān)系國計民生的重要課題，其內(nèi)容不僅包括糧食總產(chǎn)量和糧食種類等因素，還包括糧食生產(chǎn)品質(zhì)安全問題。隨著人類活動對自然環(huán)境影響的增強，環(huán)境污染問題已不容忽視。重金屬在農(nóng)產(chǎn)品中的積累直接危害到人們的健康與飲食安全，早已成為各界關(guān)注的熱點與重點。我國南方地區(qū)有色金屬含量豐富，其中不乏土壤重金屬較高的地區(qū)。南方地區(qū)糧食生產(chǎn)以水稻為主，隨著鎘大米等事件的發(fā)生，低鎘積累水稻品種和其他替代用糧食作物品種已難以滿足當?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展的需求，尋找合適的替代作物類型與品種，是保證當?shù)丶Z食生產(chǎn)安全與經(jīng)濟效益的基礎(chǔ)。

植物對重金屬鎘的積累普遍遵循莖>葉>根的規(guī)律[8]，甘薯等以塊根為收獲對象的作物在重金屬鎘污染地區(qū)的應(yīng)用具有天然的優(yōu)勢。試驗結(jié)果表明，雖然各甘薯品種對鎘的積累能力存在差異，在土壤有效鎘含量0.6～2.0 mg/kg且pH值為5.0左右的鎘重度污染稻田區(qū)，大部分供試甘薯品種塊根鮮薯鎘含量未超過根莖蔬菜類鎘含量國家安全生產(chǎn)標準，且產(chǎn)量受鎘污染脅迫的影響極小，因而能夠?qū)崿F(xiàn)安全生產(chǎn);在土壤有效鎘含量為0.6～2.0 mg/kg且pH值為5.0左右的鎘重度污染稻田區(qū)，供試驗的大部分甘薯品種塊根和莖葉鎘含量均未超過莖葉類蔬菜類鎘含量國家安全生產(chǎn)標準，足以說明甘薯是鎘污染稻田區(qū)綜合治理與應(yīng)用理想的替代作物。

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