成都市不同水果產(chǎn)業(yè)區(qū)果品重金屬富集現(xiàn)狀分析

李 根，張 成，鐘文挺，李 浩，王 科，劉思汐，陳媛媛，肖欣娟

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

成都平原土地肥沃，水系發(fā)達(dá)，光照溫度適宜，是四川重要的水果生產(chǎn)基地。截止2019年底，全市果樹(shù)種植面積11.31萬(wàn)hm2，年產(chǎn)量170.3萬(wàn)t，年產(chǎn)值112.17億(參考全國(guó)經(jīng)濟(jì)作物生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng))。經(jīng)過(guò)各級(jí)農(nóng)業(yè)部門(mén)對(duì)水果產(chǎn)業(yè)的大力投入和果樹(shù)品種區(qū)域化的推進(jìn)，成都市果樹(shù)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，形成了諸如蒲江柑橘、都江堰獼猴桃、龍泉驛桃、雙流冬草莓等多個(gè)各具特色的水果產(chǎn)業(yè)區(qū)[1]。

不同果樹(shù)對(duì)于土壤中各類(lèi)重金屬的吸收能力不同[2]。多年生木本果樹(shù)相對(duì)于藤本和草本，木質(zhì)部和根系發(fā)達(dá)，吸收土壤中的重金屬后，大多數(shù)儲(chǔ)存在根系中，只有少部分轉(zhuǎn)移到地上部，加之植株高大，最終富集在果實(shí)中的重金屬相對(duì)較少。不同的重金屬在土壤和果樹(shù)中的遷移和富集模式不同，本文以成都市蒲江縣、都江堰市、龍泉驛區(qū)及雙流區(qū)果園土壤及水果為對(duì)象進(jìn)行重金屬富集研究，旨在弄清成都市不同水果產(chǎn)業(yè)區(qū)果樹(shù)對(duì)于土壤重金屬的吸收富集現(xiàn)狀及特征，以期為果樹(shù)重金屬防治、果樹(shù)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

2019年，按照隨機(jī)和多點(diǎn)混合的原則，在成都市蒲江縣、都江堰市、龍泉驛區(qū)及雙流區(qū)各類(lèi)果園采集基礎(chǔ)土壤樣品。采樣方法為棋盤(pán)法，土壤采樣深度為0～30cm，多點(diǎn)混勻，四分法保留混合樣1kg備用，土壤樣品的采集與制備均按照《農(nóng)田土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范(NY/T 395-2012)》進(jìn)行。同時(shí)采集當(dāng)?shù)卮硭墓麑?shí)樣品，包括柑橘，獼猴桃、桃、葡萄、草莓。樣品采集時(shí)間為各類(lèi)水果當(dāng)季時(shí)，果實(shí)均為完熟，果實(shí)樣品采集后立即帶回，保存在4℃冰箱備用。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.2.1 基礎(chǔ)土壤樣品

基礎(chǔ)土壤樣品測(cè)定指標(biāo)包括：pH、有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀、陽(yáng)離子交換量、重金屬(鎘、鉛、鉻、砷、汞)。pH采用pH計(jì)法測(cè)定，水土比為2.5∶1；有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀-硫酸消化法測(cè)定；全氮含量采用凱氏定氮法測(cè)定；有效磷含量采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定；速效鉀含量采用乙酸銨浸提-火焰光度法測(cè)定；陽(yáng)離子交換量采用EDTA-乙酸銨鹽交換法；重金屬(鎘、鉛、鉻、砷、汞)使用原子熒光分光光度法、原子吸收分光光度法進(jìn)行測(cè)定。

1.2.2 果實(shí)樣品 果實(shí)樣品測(cè)定指標(biāo)為重金屬(鎘、鉛、鉻、砷、汞)；測(cè)定方法同基礎(chǔ)土壤樣品。

1.3 數(shù)據(jù)處理與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

果實(shí)重金屬富集系數(shù)=果實(shí)重金屬含量/土壤重金屬含量。

所有數(shù)據(jù)均采用Excel2010、SPSS20.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同區(qū)域土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分

由表1可知不同水果產(chǎn)業(yè)區(qū)土壤基礎(chǔ)指標(biāo)差異較大。不同水果產(chǎn)業(yè)區(qū)土壤利用類(lèi)型主要包括旱地、園地和水田，以蒲江縣最為復(fù)雜，包含了3種利用類(lèi)型；雙流區(qū)、都江堰及龍泉驛區(qū)土壤為中性，蒲江縣為酸性土；都江堰市土壤有機(jī)質(zhì)及全氮均最高，而有效磷、速效鉀及陽(yáng)離子交換量最低；蒲江縣種植獼猴桃的土壤pH最低，有效磷遠(yuǎn)高于其他地方。綜上，造成土壤基礎(chǔ)指標(biāo)差異較大的主要原因在于各區(qū)域不同的土壤利用類(lèi)型和種植類(lèi)型，不同果樹(shù)對(duì)于土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分的需求存在差異，配套的耕作和肥水管理方式也有所不同，逐步形成了區(qū)域性的、各具特色的土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分模式。

表1 不同水果產(chǎn)業(yè)區(qū)土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分

2.2 不同區(qū)域土壤重金屬含量

參照表2及土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)(GB15618-2018)對(duì)試驗(yàn)各地的土壤重金屬進(jìn)行評(píng)估，結(jié)果表明基于試驗(yàn)各地不同的土壤pH和土壤利用類(lèi)型，試驗(yàn)各地土壤中鎘、鉛、鉻、砷、汞含量均低于相應(yīng)的土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值。

表2 不同水果產(chǎn)業(yè)區(qū)土壤重金屬含量

2.3 不同功能區(qū)水果重金屬富集

如表3所示，從整體來(lái)看重金屬在果樹(shù)中的富集較少，不同水果產(chǎn)業(yè)區(qū)果實(shí)重金屬富集系數(shù)均較低，但富集模式不盡相同。草莓作為多年生草本植物，果實(shí)重金屬富集系數(shù)與其他木質(zhì)藤本果樹(shù)、木本果樹(shù)有明顯差異，重金屬鎘富集系數(shù)遠(yuǎn)高于其他果樹(shù)，鉛、汞富集系數(shù)也高于其他果樹(shù)。獼猴桃在蒲江縣和都江堰市的重金屬鎘、鉛富集表現(xiàn)不同，蒲江縣試驗(yàn)區(qū)土壤呈酸性，都江堰試驗(yàn)區(qū)呈中性，都江堰試驗(yàn)區(qū)土壤中重金屬鎘、鉛含量高于蒲江縣，而都江堰獼猴桃重金屬鎘、鉛富集系數(shù)低于蒲江縣獼猴桃。此外，龍泉驛區(qū)桃的鎘和汞的富集系數(shù)較高，僅次于草莓，鉻的富集系數(shù)遠(yuǎn)高于其他果樹(shù)。值得一提的是，結(jié)合表2與表3，可以看出重金屬砷在各試驗(yàn)區(qū)土壤和各類(lèi)果樹(shù)中的富集較為穩(wěn)定。

表3 不同水果產(chǎn)業(yè)區(qū)果實(shí)重金屬富集系數(shù)

3 結(jié)果與討論

重金屬在果樹(shù)中的富集受到多種因素影響，包括土壤類(lèi)型、土壤重金屬含量高低、土壤pH、果樹(shù)類(lèi)型及其遷移模式。本試驗(yàn)選擇成都市具有代表性的四個(gè)水果產(chǎn)業(yè)區(qū)，通過(guò)測(cè)定土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分和重金屬含量發(fā)現(xiàn)，基于土壤的不同利用類(lèi)型，加之不同果樹(shù)配套的耕作和肥水管理方式，4個(gè)試驗(yàn)地土壤養(yǎng)分存在區(qū)域性的特點(diǎn)。譬如蒲江縣以酸性土為主，基礎(chǔ)養(yǎng)分含量較多，其他區(qū)域以中性土為主；都江堰市和蒲江縣種植獼猴桃的試驗(yàn)地土壤差異較為明顯，主要集中在pH、有效磷和速效鉀。測(cè)定4個(gè)區(qū)域6個(gè)試驗(yàn)地的土壤重金屬含量，結(jié)果表明五種重金屬含量均低于土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)(GB15618-2018)中土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值，且表現(xiàn)較為穩(wěn)定。

通過(guò)測(cè)定不同水果中重金屬含量，結(jié)合試驗(yàn)地土壤重金屬含量，計(jì)算出不同水果產(chǎn)業(yè)區(qū)果實(shí)重金屬富集系數(shù)，結(jié)果表明，從果樹(shù)類(lèi)型來(lái)說(shuō)，草本果樹(shù)代表草莓中重金屬水平高于木本果樹(shù)柑橘、桃和木質(zhì)藤本果樹(shù)獼猴桃、葡萄。木本植物乃至木質(zhì)藤本類(lèi)植物相對(duì)于草本植物根系發(fā)達(dá)，植株高大，且重金屬在其根系中更容易積累[3]，并且在含量上一般表現(xiàn)為根>莖>葉>果實(shí)。在果樹(shù)中這種重金屬積累遞減規(guī)律也存在，如在葡萄上的研究[4]也表明了木質(zhì)藤本類(lèi)果樹(shù)重金屬積累一定程度上是吻合的。龍泉驛區(qū)桃果實(shí)重金屬富集系數(shù)中鎘和鉻遠(yuǎn)高于其他木本和木質(zhì)藤本，出現(xiàn)此現(xiàn)象的原因可能是由于桃樹(shù)自身的重金屬吸收、富集能力遠(yuǎn)強(qiáng)于試驗(yàn)中其他木本和木質(zhì)藤本果樹(shù)，亦或是試驗(yàn)地及植株材料的選擇不具備代表性，需要進(jìn)一步研究確認(rèn)。從地域來(lái)說(shuō)，蒲江縣和都江堰市均種植獼猴桃，但果實(shí)中重金屬含量存在差異。都江堰市中性土壤中的鎘、鉛向獼猴桃果實(shí)遷移和富集的能力是弱于蒲江縣的酸性土壤，而汞的表現(xiàn)是相反的，因此可以推測(cè)，不同的重金屬在不同酸堿性的土壤中遷移和富集是存在較大差異的，鎘和鉛在中性土壤條件下更趨于穩(wěn)定，酸性土壤條件下更趨于游離，汞的規(guī)律則相反，酸性土壤條件下更趨于穩(wěn)定。

重金屬在果樹(shù)中的遷移和富集的系統(tǒng)性研究較少，主要集中在部分大宗果樹(shù)上，因此后續(xù)可針對(duì)成都各區(qū)域各類(lèi)果樹(shù)重金屬遷移和富集進(jìn)行系統(tǒng)全面的研究，進(jìn)一步為果樹(shù)重金屬防治、果樹(shù)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展提供參考。