不同品種甘薯對土壤重金屬鉻富集能力的差異

溫國燦

（福州市農(nóng)業(yè)科學研究所，福建福州350018）

隨著礦物開采、金屬提煉、冶金、皮革、電鍍、印染等產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，有毒重金屬元素Pb、Cd、Cr、As、Hg等在土壤環(huán)境中急劇累積，對生活環(huán)境及人體健康造成危害[1]。在污染物質(zhì)中，重金屬具有非生物降解性、持久性、隱蔽性等特點，因而具有較高的危害性[2]。重金屬在環(huán)境中的形態(tài)不同，危害也不同，同一個重金屬元素價位不同，有些有毒性，有些沒毒性，造成部分重金屬元素表現(xiàn)出差異的環(huán)境行為[3,4]。土壤中的重金屬可通過根系進入植物，在植物體內(nèi)各器官間大量積累，并通過食物鏈轉移和富集在人體中，最終危害人體健康，直接對我國的糧食安全產(chǎn)生影響[5-7]。

甘薯作為塊根食用作物，其食用部位直接同土壤接觸，加大了甘薯薯肉吸收土壤中重金屬的風險，從而導致甘薯重金屬超標。鉻作為五毒之一，在土壤中主要以三價鉻和六價鉻形式存在，三價鉻主要以難溶的Cr(H2O)63+、CrOH2+、Cr(H2O)-等形式存在，其在溶液中含量很小，不易被植物吸收，對植物的危害相對很?。煌寥乐械牧鶅r鉻主要以CrO42-、HCrO4-的形式存在，其在溶液中溶解度較大，活性及遷移性較強，很難被土壤膠體等吸附，相對容易被作物吸收，因此具有較強的危害性[8]。鉻可以向空氣中擴散，還可以在雨水淋濾作用下隨雨水進入土壤及水體[9]。因此，研究甘薯對土壤重金屬鉻的富集能力及轉移規(guī)律非常必要。本文通過開展3個試驗田種植4個甘薯品種對比試驗，旨在探討不同甘薯品種對土壤重金屬鉻的轉移規(guī)律，為防治甘薯重金屬污染提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗甘薯品種分別為廣87、普薯32、蘇薯16、金山57。3個試驗點土壤重金屬及基本理化性狀見表1。

表1 3個試驗田土壤基本理化性狀

1.2 試驗設計

試驗采用隨機區(qū)組設計，每個參試品種為1個處理，3次重復。單畦種植，小區(qū)面積13.3 m2，周邊設保護行。播種前在畦中條施硫酸鉀復合肥（15-15-15）990 kg/hm2。分別在3個試驗點開展甘薯種植田間試驗，2018年11月上旬收獲。甘薯生長期間無嚴重病蟲害和惡劣天氣發(fā)生，日常管理措施與大田生產(chǎn)相同。

1.3 測定指標及分析方法

在甘薯種植前，采用S形取樣法取試驗地耕作層0～20 cm的土樣，風干后磨細用100目網(wǎng)過篩后待用。收獲時每小區(qū)分別取薯肉、薯皮、莖、葉、根的鮮樣，送委托檢測單位檢測。土壤鉻采用HNO3-HClO4-HF混酸體系消煮，用PW2440型X射線熒光光譜儀測定。甘薯的根、莖、葉、薯皮、薯肉鮮樣中鉻含量采用HN03-HCl04混酸體系濕法消煮，用XSeries II電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測定。試驗數(shù)據(jù)采用3次重復取平均值，用Excel 2010進行數(shù)據(jù)處理，利用SPSS 20.0等統(tǒng)計分析軟件進行分析。

2 結果與分析

2.1 不同品種甘薯在試驗點A的鉻富集能力

試驗點A的甘薯各器官鉻含量見表2。由表2可見，不同品種各器官鮮樣鉻含量差異較大。根鮮樣鉻含量范圍為0.252～0.766 mg/kg，以普薯32最高，金山57最低，普薯32是金山57的3.04倍。莖鮮樣鉻含量以蘇金山57最高，達0.207 mg/kg，比最低的蘇薯16（0.116mg/kg）高出1.78倍。葉鮮樣鉻含量以蘇薯16最高（0.248mg/kg），是含量最低廣87（0.187mg/kg）的1.33倍。薯皮和薯肉鮮樣鉻含量范圍分別為0.012～0.443 mg/kg和0.046～0.103 mg/kg，含量最高的分別為廣87和金山57，最低的分別是普薯32和蘇薯16。各品種甘薯根鮮樣鉻含量最高，薯肉鮮樣鉻含量最低。4個供試甘薯品種食用部位（薯肉）鉻含量均在1.0 mg/kg以下，低于食品安全國家標準[10]，無超標現(xiàn)象。

表2 不同品種甘薯各器官中鉻的含量（試驗點A）單位：mg/kg

2.2 不同品種甘薯在試驗點B的鉻富集能力

試驗點B的不同品種甘薯各器官鉻含量情況見表3，其中根鮮樣鉻含量范圍為0.901～11.43 mg/kg，以廣87最高，金山57最低；莖葉鮮樣鉻含量范圍分別為0.094～0.168 mg/kg和0.258～0.823 mg/kg，兩者均以金山57最高，蘇薯16最低；薯皮鮮樣鉻含量范圍為0.075～0.096 mg/kg，以廣薯87和金山57最高，均為0.096 mg/kg，普薯32最低；薯肉鮮樣鉻含量范圍為0.193～0.568 mg/kg，以普薯32最高，廣87最低。試驗點B供試的品種甘薯各器官中以根鮮樣鉻含量最高，而且遠遠超過其他器官。因此，甘薯對于鉻元素的吸收主要富集在根部，而鉻元素分布在可食用部位薯肉的含量較少，其中廣薯87和蘇薯16根鮮樣鉻含量均比其薯肉含量高。

表3 不同品種甘薯各器官中鉻的含量（試驗點B）單位：mg/kg

2.3 不同品種甘薯在試驗點C的鉻富集能力

試驗點C的甘薯根和莖鮮樣鉻含量范圍分別為0.729～62.870 mg/kg和0.105～5.460 mg/kg，兩者均以廣87最高，金山57最低；葉、薯皮、薯肉鮮樣鉻含量范圍分別為0.153～9.120 mg/kg、0.038～1.430 mg/kg和0.094～3.280 mg/kg，三者均以廣87最高，葉和薯皮鮮樣均以普薯32最低，薯肉鮮樣以金山57最低（見表4）。甘薯體內(nèi)鉻含量以根鮮樣最高，含量比其他幾個器官含量總和還要高。由此可見，甘薯對于鉻元素的吸收絕大部分在根部，而鉻元素分布在可食用部位薯肉的含量較少。

表4 不同品種甘薯各器官中鉻的含量（試驗點C）單位：mg/kg

2.4 不同品種對重金屬鉻的富集能力

試驗點A不同品種甘薯中鉻總量分別為1.37mg/kg（廣薯87）、1.21 mg/kg（金山57）、0.916 mg/kg（蘇薯16）、1.583 mg/kg（普薯32），其中以普薯32最多，蘇薯16最少；試驗點B不同品種甘薯中鉻總量分別為12.444 mg/kg（廣薯87）、2.458 mg/kg（金山57）、11.176 mg/kg（蘇薯16）、3.059 mg/kg（普薯32），其中以廣薯87最多，金山57最少；試驗點C不同品種甘薯中鉻總量分別為82.16 mg/kg（廣薯87）、1.152mg/kg（金山57）、1.888mg/kg（蘇薯16）、2.586mg/kg（普薯32），其中以廣薯87最多，金山57最少。從3個試驗點甘薯鉻總量來看，廣薯87相對其他3個品種表現(xiàn)出更強的富集能力，而金山57的富集能力相對較弱。

3 結論與討論

3個試驗點甘薯品種各器官中以根鮮樣鉻含量最高，為其次為莖及薯皮，薯肉鮮樣鉻含量最低，而在試驗點C上，甘薯葉的鉻含量比莖和薯皮要高，這可能是由于土壤鉻含量超過一定的臨界濃度時，重金屬從根部開始向地上部分的莖、葉等器官轉移[11,12]，從而導致莖、葉等器官鉻含量增加，而地下部分薯皮鉻含量反而減少?？偟恼f來，甘薯各器官對土壤鉻的吸收能力表現(xiàn)出根>莖葉>薯皮>薯肉的特點，表明甘薯對于土壤鉻的富集主要集中在根部，這同王帥[13]等人研究幾種油料作物對鉻的積累中發(fā)現(xiàn)4種作物根部鉻含量明顯高于地上部分的結論是一致的。

3個試驗點不同品種甘薯中鉻總量分別為95.974 mg/kg（廣薯87）、4.82 mg/kg（金山57）、13.98 mg/kg（蘇薯16）、7.228 mg/kg（普薯32），其中以廣薯87最多，比最少金山57高出20倍左右。

4個供試甘薯品種食用部位（薯肉）鉻含量絕大部分在1.0 mg/kg以下，超標現(xiàn)象較少，其中試驗點A的土壤鉻含量最低，其種植的4個甘薯品種各器官均未高于食品安全國家標準，而在試驗點B和C出現(xiàn)部分甘薯器官超標現(xiàn)象，超標率分別為35%和15%。由于甘薯對土壤鉻的富集遷移能力受土壤pH值、有機質(zhì)及土壤質(zhì)地等因素的綜合影響，因此有必要進一步研究土壤理化性質(zhì)等綜合因素下甘薯富集鉻的規(guī)律，為合理利用鉻污染的土壤種植甘薯作物奠定基礎。