污染農(nóng)地生長果樹不同組織中鎘積累特點(diǎn)

鐘林炳，謝煒，倪中應(yīng)，章明奎

(1.桐廬縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，浙江 桐廬 311500； 2.浙江大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，浙江 杭州 310058)

以鎘為代表的重金屬污染已對我國農(nóng)產(chǎn)品的安全生產(chǎn)產(chǎn)生了一定的影響。研究表明，土壤是我國許多地區(qū)農(nóng)產(chǎn)品中重金屬的主要來源[1-2]，但農(nóng)產(chǎn)品中重金屬的積累量因農(nóng)作物種類的不同而有很大的差異[3-6]。對水稻等大田作物的研究表明，未污染或輕微污染的農(nóng)田生產(chǎn)的糧食一般能夠達(dá)標(biāo)；而對于輕度、中度污染農(nóng)田，采取適當(dāng)?shù)霓r(nóng)藝調(diào)控、替代種植等措施可有效降低農(nóng)產(chǎn)品中重金屬的積累[7-9]；而對于重度污染農(nóng)田，即使采取一定的農(nóng)藝調(diào)控措施也難以保障農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全。果樹與一般農(nóng)作物不同，其植株高大，食用對象主要為生長在樹體上部的果品，由于根部至果實(shí)距離較遠(yuǎn)，根系從土壤中吸收的重金屬經(jīng)過較長距離的遷移稀釋，推測果實(shí)積累的重金屬可能不多，但至今尚缺乏系統(tǒng)調(diào)查探討重金屬在果樹中的遷移特征。為了解鎘污染農(nóng)地用于果品生產(chǎn)的風(fēng)險性，在浙江省范圍內(nèi)選擇5種具不同酸堿度和鎘污染水平的鎘中度和重度污染成年果園(包括葡萄園、獼猴桃園、梨園、桃園和柑橘園)30個，選擇代表性果樹，同時采集土壤、果樹根系(吸收根)、老枝、新枝、樹葉、果品，測定鎘含量，分析果樹不同組織中鎘積累特點(diǎn)。目的是尋求適宜在鎘污染耕地中種植的具有一定經(jīng)濟(jì)效益的非糧食類農(nóng)作物，為在鎘污染農(nóng)地中實(shí)施替代種植提供依據(jù)。

1 材料與方法

在浙江省范圍內(nèi)多地對重金屬污染果園土壤調(diào)查的基礎(chǔ)上，選定了葡萄園、獼猴桃園、梨園、桃園和柑橘園等5種類別成年果園共30個，其中每類果樹各選擇6個果園，由酸性土壤果園和微酸性土壤果園組成。每種果園的酸性類土壤和微酸性類土壤各由3個重金屬鎘含量跨度較大的土壤組成，其污染程度大致相當(dāng)于中度和重度污染水平。

在每個果園中各選擇代表性果樹一棵，在果樹成熟期分別采集土壤、果樹根系(吸收根)、老枝(多年生)、新枝(當(dāng)年生)、樹葉、果品，測定并分析不同組織中鎘積累特點(diǎn)。采集土樣為混合樣，由果樹樹冠滴水線正下方6個點(diǎn)位的0～30 cm土壤組成。采集的土壤樣品經(jīng)室溫風(fēng)干后，磨碎過0.125 mm尼龍篩；用鹽酸-硝酸-高氯酸消解，石墨爐原子吸收分光光度法測定鎘含量。采集的根系、老枝、新枝、樹葉用去離子水清洗，室溫風(fēng)干后，磨碎過0.125 mm尼龍篩；果品在測試前分為果皮與果肉2部分單獨(dú)分析。植物樣品用高氯酸消化法消化，用石墨爐-原子吸收光譜法測定鎘含量。根系、老枝、新枝、樹葉分析結(jié)果用干重為基礎(chǔ)表示，果皮與果肉結(jié)果以鮮重為基礎(chǔ)表示。土壤pH采用常規(guī)分析方法測定[10]。富集系數(shù)按下式計算：富集系數(shù)=果樹各組織含鎘量/土壤含鎘量。所得數(shù)據(jù)使用Microsoft Excel 2003進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 供試果園土壤的鎘含量

供試的果園按土壤pH值分為酸性果園(pH4.5～5.5)和微酸性果園(pH 5.5～6.5)2組，各組果園每組土壤全鎘含量有較大的差異，在0.488～2.761 mg·kg-1，總體上屬于中度和重度污染水平(表1)。

2.2 果樹不同組織中鎘積累的差異

表2為各類不同程度鎘污染水平果園中果樹各組織中鎘含量的分析結(jié)果。結(jié)果表明，5種果樹各組織中鎘含量均以根系最高，其次為老枝，新枝中鎘含量明顯低于老枝；葉片中鎘含量一般低于樹枝；各類水果的鎘含量明顯低于樹體，所有水果的果皮中鎘含量均高于果肉。無論是酸性果園還是微酸性果園，果樹各組織中鎘積累均呈現(xiàn)隨土壤鎘含量的增加而增加，表明土壤污染對果樹中鎘的積累有很大的影響。不同酸堿度組別土壤中鎘含量與各種果樹各組織中鎘含量的相關(guān)分析表明，根系、老枝、新枝和葉片中鎘含量與土壤鎘含量相關(guān)顯著，平均相關(guān)系數(shù)分別為0.987 6、0.957 2、0.986 5和0.954 8(相應(yīng)的相關(guān)系數(shù)分別在0.944 2～0.999 9、0.698 6～0.999 9、0.964 5～0.999 2和0.774 0～0.999 8)；而果皮和果肉中鎘含量與土壤鎘含量相關(guān)度相對較弱，平均相關(guān)系數(shù)分別為0.835 8和0.866 8(相應(yīng)的相關(guān)系數(shù)分別在0.493 1～0.992 9和0.758 3～0.992 0)。由根系至樹枝、葉片、果實(shí)，其鎘含量逐漸下降的結(jié)果表明，果樹從土壤中吸收的重金屬鎘，在樹體內(nèi)長途傳輸，絕大部分被樹體本身固定，進(jìn)入果實(shí)中的鎘非常有限。而各類水果的果皮中重金屬高于果肉的原因，除受果樹生理因素影響外，可能還與果皮露在空氣中，吸附大氣沉降中的重金屬有關(guān)。

表1 供試果園土壤的鎘污染狀況

表2 各類果樹各組織中鎘積累差異及與土壤鎘含量的關(guān)系

表2中各種果肉中鎘含量的分析結(jié)果表明，除酸性獼猴桃果園土壤鎘含量為2.112 mg·kg-1及酸性梨園土壤鎘含量為2.237 mg·kg-1時，果肉鎘含量超過水果衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)值(0.03 mg·kg-1)外(GB 15201—1994)，其他情況的5種水果果肉鎘含量均在0.03 mg·kg-1以下。從這一結(jié)果大致可以推斷，當(dāng)酸性果園土壤中鎘含量為2.00 mg·kg-1以下和微酸性果園土壤中鎘含量為2.76 mg·kg-1以下時，所生產(chǎn)的葡萄、獼猴桃、梨、橘和桃基本上能達(dá)到安全生產(chǎn)水平。

2.3 果樹不同組織中鎘的富集系數(shù)

表3結(jié)果表明，果樹各組織鎘的富集系數(shù)變化趨勢與鎘含量相似，均呈現(xiàn)由根、老枝、新枝、葉片、果皮、果肉逐漸下降的規(guī)律。總體上，根和老枝中鎘的含量高于相應(yīng)的土壤，富集效果明顯；新枝、葉、果皮、果肉中鎘含量低于土壤。各類果樹的果皮、果肉對鎘的富集系數(shù)明顯低于谷物、蔬菜等常見的農(nóng)產(chǎn)品[11-13]，表明與一般的農(nóng)作物相比，在污染農(nóng)地上種植果樹具較低的污染風(fēng)險。

表3 果樹各組織對鎘的富集系數(shù)

表3的結(jié)果還表明，酸性果園上生長的果樹，各組織對鎘的富集系數(shù)高于微酸性果園，這表明果園土壤酸化可增加土壤中鎘的活性，促進(jìn)果樹對鎘的吸收，增加果品污染風(fēng)險。

3 小結(jié)與討論

以上結(jié)果表明，由于果樹植株較大，從根部吸收的重金屬鎘傳輸進(jìn)入果品數(shù)量有限，因此，污染土壤上種植多年生水果對其產(chǎn)品的重金屬污染風(fēng)險較低。果樹中鎘的含量及富集系數(shù)均呈現(xiàn)根部>老枝>新枝、葉>果皮>果肉的規(guī)律。研究的初步結(jié)果表明，在鎘污染較為嚴(yán)重的農(nóng)田，可考慮改變利用方式，替代種植果樹。當(dāng)酸性土壤中鎘含量為2.00 mg·kg-1以下和微酸性土壤中鎘含量為2.76 mg·kg-1以下時，種植葡萄、獼猴桃、梨、桃和柑橘等果樹的果肉的鎘含量均低于0.03 mg·kg-1，能達(dá)到安全生產(chǎn)的要求。另外，研究結(jié)果也表明在果園中適當(dāng)施用石灰等物質(zhì)提高pH值可在一定程度上緩解果品中鎘的積累，可降低果品重金屬污染風(fēng)險。