輕度鎘污染土壤上不同小麥品種間籽粒鎘富集及產(chǎn)量差異研究

任樹(shù)友，楊方超

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

隨著我國(guó)工業(yè)、礦業(yè)和農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，農(nóng)田和作物重金屬污染日趨嚴(yán)重，西南、中南地區(qū)土壤重金屬超標(biāo)范圍較大,重金屬鎘是土壤污染的罪魁禍?zhǔn)?，各大城市農(nóng)田土壤和農(nóng)作物已普遍受到了一定程度的重金屬污染，鎘污染已成為我國(guó)土壤最重要和最典型的重金屬污染。鎘污染除了具備重金屬污染的一般特點(diǎn)(隱蔽性、不可逆性和長(zhǎng)期性)外,還具有毒性高和難降解等自身特點(diǎn),因此重金屬鎘容易被植物吸收,進(jìn)而通過(guò)食物鏈最終危害動(dòng)物和人體健康[1-3]。推廣應(yīng)用小麥安全品種被認(rèn)為是當(dāng)前解決鎘污染農(nóng)田安全生產(chǎn)行之有效的途徑之一[4]。因此，本研究選取成都市2019年度主推的11個(gè)小麥品種，探討輕度鎘污染土壤上不同小麥品種間籽粒鎘富集及產(chǎn)質(zhì)量差異，篩選出低富集鎘，產(chǎn)量較高的小麥品種，為輕度鎘污染土壤小麥安全種植生產(chǎn)提供選種參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地處于亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，成都平原東北部。土壤類(lèi)型為黃紅紫砂泥土。試驗(yàn)前采集0～20cm耕層土樣，土壤化驗(yàn)結(jié)果：有機(jī)質(zhì)12.5g/kg、全氮1.03g/kg、堿解氮93.0mg/kg、有效磷7.6mg/kg、速效鉀110mg/kg、陽(yáng)離子交換量17.6cmol/kg、pH值7.13、總鎘0.45mg/kg、總鉛8.6mg/kg、總汞0.198mg/kg、總鉻43.0mg/kg、總砷1.4mg/kg、總銅37.0mg/kg。根據(jù)國(guó)家《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》(GB15618-2018)，6.5

表1 試驗(yàn)地土壤總鎘含量化驗(yàn)結(jié)果

1.2 供試小麥品種

基于前期試驗(yàn)成果，結(jié)合成都市2019年主推小麥品種，選取中科麥138、川麥90、川農(nóng)30、川育25、中科麥47、川麥104、綿麥228、川麥58、川農(nóng)27、綿麥112和綿麥51共11個(gè)品種。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采取完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)置11個(gè)處理，每個(gè)處理3次重復(fù)，共33個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)面積24m2，小區(qū)間留距50cm，重復(fù)間留距100cm，試驗(yàn)地塊周?chē)糇?00cm以上保護(hù)行。

所有處理小麥均用三元復(fù)合肥(15-15-15)35kg/667m2作底肥。返青期，用尿素5kg/667m2、氯化鉀15kg/667m2作追肥。栽培規(guī)格、種植密度、病蟲(chóng)防治均按當(dāng)?shù)亓?xí)慣與作物實(shí)際需求進(jìn)行常規(guī)田間管理。

本試驗(yàn)于2019年11月2日耕地施底肥，11月3日播種。2020年1月2日進(jìn)行田間雜草防治。

1.4 樣品采集及小區(qū)測(cè)產(chǎn)

由于各小麥品種生育期有差異，2020年4月27日至5月8日，按小麥成熟先后分5次完成小麥籽

表2 三元復(fù)合肥料重金屬檢測(cè)結(jié)果(mg/kg)

表3 肥料重金屬限量標(biāo)準(zhǔn)(mg/kg)

粒樣品采集和生物經(jīng)濟(jì)學(xué)性狀考種。每個(gè)小麥品種籽粒采用S形布點(diǎn)采樣12穴(不取邊行)裝網(wǎng)袋編號(hào)晾曬，自然風(fēng)干，分別測(cè)定小麥籽粒中重金屬鎘、汞、鉛、砷、鉻和銅含量。

待小麥籽粒取樣和生物經(jīng)濟(jì)學(xué)性狀考種后，各小區(qū)單獨(dú)進(jìn)行收割，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定每小區(qū)產(chǎn)量(濕重)，水分檢測(cè)儀現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)小麥籽粒水分含量，折算成標(biāo)準(zhǔn)水分含量后進(jìn)行產(chǎn)量換算。

1.5 測(cè)定指標(biāo)及方法

測(cè)定指標(biāo)包括小麥籽粒鎘、汞、鉛、砷、鉻、銅，土壤pH及總鎘含量。小麥籽粒鎘的測(cè)定參照《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中鎘的測(cè)定》(GB/T5009.15-2003)，土壤鎘檢測(cè)參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《土壤質(zhì)量鉛、鎘的測(cè)定石墨爐原子吸收分光光度法》(GB/T 17141)，儀器使用德國(guó)耶拿火焰-石墨爐原子吸收光譜儀(jena-ZEEnit700P型)。采用賽多利斯(PB-10型)pH量計(jì)測(cè)定土壤pH值(水土比為1∶2.5)。

1.6 小麥籽粒重金屬鎘富集指數(shù)及質(zhì)量安全水平評(píng)價(jià)方法

籽粒鎘富集指數(shù)=籽粒鎘含量/土壤全鎘含量[5]，依據(jù)《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》(GB2762-2017)和全國(guó)農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤重金屬安全評(píng)估技術(shù)規(guī)定，籽粒鎘質(zhì)量安全水平采用單因子指數(shù)法計(jì)算得到，具體如下。

式中：Ei為籽粒中重金屬i的單因子指數(shù)；Ai為農(nóng)產(chǎn)品中重金屬i的實(shí)測(cè)濃度；Si為農(nóng)產(chǎn)品中重金屬i的限量標(biāo)準(zhǔn)值。

1.6.2 等級(jí)劃分 籽粒鎘質(zhì)量安全水平等級(jí)劃分為3個(gè)等級(jí)，具體如表4所示。

表4 農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量等級(jí)劃分依據(jù)

表5 不同小麥品種籽粒鎘平均含量與質(zhì)量安全水平

1.7 數(shù)據(jù)處理

所得數(shù)據(jù)用統(tǒng)計(jì)軟件DPS15.1進(jìn)行方差分析和LSD多重比較，檢驗(yàn)不同處理間差異的顯著性，用Microsoft Excel 2010進(jìn)行表格制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 各小麥品種籽粒鎘含量及質(zhì)量安全水平分析

如表5所示，不同小麥品種籽粒鎘平均含量存在顯著差異，變幅為0.081～0.160mg/kg，均值為0.122，質(zhì)量安全水平不一。

3個(gè)小麥品種籽粒鎘含量低于《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》(GB 2762-2017)標(biāo)準(zhǔn)，分別為3號(hào)中科麥47、7號(hào)川育25和9號(hào)川農(nóng)30。

8個(gè)小麥品種籽粒鎘含量輕微超標(biāo)，分別為1號(hào)川農(nóng)27、8號(hào)綿麥112、10號(hào)川麥58、6號(hào)綿麥51、11號(hào)川麥104、5號(hào)川麥90、2號(hào)中科麥138和4號(hào)綿麥228。

2.2 不同小麥品種產(chǎn)量及鎘富集系數(shù)差異

2.2.1 產(chǎn)量水平 如表6所示，不同小麥品種的產(chǎn)量存在一定差異。產(chǎn)量變幅為241～349kg/667m2，均值為275kg/667m2。

產(chǎn)量高于均值的品種有8個(gè)，占72.7%。從高到低依次為：1號(hào)川農(nóng)27(349kg/667m2)、9號(hào)川農(nóng)30(339kg/667m2)、7號(hào)川育25(319kg/667m2)、10號(hào)川麥58(319kg/667m2)、11號(hào)川麥104(294kg/667m2)、5號(hào)川麥90(292kg/667m2)、4號(hào)綿麥228(283kg/667m2)和2號(hào)中科麥138(276kg/667m2)。

產(chǎn)量低于均值的品種有3個(gè)，占27.3%。從高到低依次為：8號(hào)綿麥112(270kg/667m2)、6號(hào)綿麥51(269kg/667m2)和3號(hào)中科麥47(241kg/667m2)。

2.2.2 鎘富集系數(shù) 不同小麥品種籽粒的鎘富集指數(shù)存在一定差異。鎘富集指數(shù)變幅為0.178～0.365，均值為0.272。

低于平均值的5個(gè)，占45.5%。以中科麥47鎘富集指數(shù)最低，從低到高依次為：3號(hào)中科麥47、7號(hào)川育25、9號(hào)川農(nóng)30、1號(hào)川農(nóng)27和8號(hào)綿麥112。

高于平均值的有6個(gè)，占54.5%，從低到高依次為：10號(hào)川麥58、6號(hào)綿麥51、11號(hào)川麥104、5號(hào)川麥90、2號(hào)中科麥138和4號(hào)綿麥228。

表6 不同品種小麥產(chǎn)量及鎘富集指數(shù)

3 結(jié)論

本試驗(yàn)條件下，不同小麥品種的產(chǎn)量、籽粒鎘含量及富集系數(shù)存在較大差異，其變幅分別為241～349kg/667m2、0.081～0.160mg/kg、0.178～0.365，最高值比最低值分別相差44.81%、97.5%、105.1%。依據(jù)小麥產(chǎn)量和籽粒鎘含量進(jìn)行分析，初步篩選出小麥產(chǎn)量較高、籽粒鎘富集能力較弱小麥品種2個(gè)，分別是9號(hào)川農(nóng)30和7號(hào)川育25，可用于輕度鎘土壤小麥安全種植生產(chǎn)。