鉻低累積型葉菜類蔬菜快速篩選初探

楊和連，韓開潮，穗劉寵，韓 騰，楊嬋嬋，吳夢嬌

（河南科技學院園藝園林學院，河南新鄉(xiāng) 453003）

目前，環(huán)境污染已成為制約經(jīng)濟發(fā)展、農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展、人民身體健康的重要問題，其中有害重金屬是主要的環(huán)境污染物之一，這些重金屬進入蔬菜被人民食用會危害人體健康。三價鉻和六價鉻對人體健康都有害，一般認為六價鉻的毒性強，更易被人體吸收，而且可在體內(nèi)蓄積。六價鉻的毒性比三價鉻要高100 倍，是強致突變物質，致敏，引起肝臟腫大，可誘發(fā)肺癌和鼻咽癌。

不同種類的蔬菜對土壤中鉻的吸收能力不同。蔬菜特別是葉菜類蔬菜對鉻累積能力相對較高，葉菜鉻含量超標風險較大。因此，研究不同葉菜鉻累積能力對保障葉菜食品安全、降低人體食品鉻污染風險具有重要意義。本研究以田間常見的葉菜為研究對象，通過富鉻基質穴盤栽培進行鉻污染土壤田間試驗，以期找到一種可快速篩選鉻低累積型葉菜類蔬菜的方法，來代替周期長、工作量大、效率低的傳統(tǒng)田間篩選方法，為建立重金屬低累積型作物快速篩選提供參考。

1 材料與方法

1.1 富鉻基質葉菜培養(yǎng)試驗

采用50 穴的穴盤固體基質育苗法，基質主要成分為珍珠巖和蛭石，經(jīng)檢測基質鉻含量＜3mg/kg，將珍珠巖與蛭石按1∶1 的比例混合拌勻。試驗共設5 個處理，鉻濃度分別為0mg/kg、40mg/kg、80mg/kg、120mg/kg、160mg/kg，其中處理0mg/kg 為加入等量的水作對照，每處理8 穴，重復3 次。待平衡1 周后，選擇5種常見的葉菜類蔬菜播種，分別為芹菜、上海青、空心菜、生菜、韭菜。將葉菜種子播種于穴盤的穴孔中，每穴孔播6 粒種子，并覆一層基質，澆水、覆地膜，最后將穴盤移入大棚內(nèi)進行育苗，白天平均溫度控制在28℃左右，晚上平均溫度15℃左右，光照時數(shù)14～15h，平均光強60μmol/m2·s，待幼苗拱土后揭去地膜。生長期間采用稱重法控制基質含水量為65%～75%。待幼苗出現(xiàn)第3 片真葉時進行間苗，留苗4 株/穴，幼苗培養(yǎng)至第12d 時收獲。

1.2 大棚田間葉菜生長試驗

2021 年在新鄉(xiāng)市牧野區(qū)蔬菜基地的塑料大棚內(nèi)進行田間小區(qū)試驗。供試的2 個大棚中土壤總鉻含量分別為57.0mg/kg 和70.5mg/kg。所選葉菜類蔬菜為富鉻基質葉菜培養(yǎng)試驗中的葉菜種類，大棚內(nèi)各小區(qū)面積為20m2（寬2.5m、長8m），重復3 次。試驗小區(qū)內(nèi)各種葉菜類蔬菜的種植密度根據(jù)種植習慣設定。收獲時采用梅花法取樣采集4～5 株蔬菜地上部及對應根區(qū)土壤樣品混合均勻。

1.3 分析方法

將采集的葉菜類蔬菜樣品帶回實驗室，用純凈水清洗，稱量葉菜地上部鮮重，在70℃的烘干箱中烘至恒重，稱其干重，然后研磨成粉狀，用聚乙烯密封袋保存?zhèn)溆?。土壤樣品?jīng)風干過篩后，裝袋用于分析土壤總鉻含量。

在500mL 的容量瓶中配制5%的硝酸溶液作為定容溶液，分別稱取樣品各0.5g 于小燒杯中，并向每個燒杯中依次加入8mL 的濃硝酸（68%）和2mL 的高氯酸進行硝解，將燒杯放置在170℃的電熱板上加熱至無液體為止，最后將燒杯中的物質轉移到25mL 容量瓶中，定容搖勻，用Optima 2100 DV 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（美國Perkin Elmer 公司）進行鉻的全量分析，最后計算出蔬菜鮮重的鉻含量。

重金屬的生物富集系數(shù)（BCFs）為作物可食部位重金屬含量與介質中重金屬含量的比值。

2 結果與分析

2.1 基質中不同鉻濃度下葉菜鉻含量變化

由表1 可知，供試的5 種葉菜地上部鉻含量隨著基質中鉻含量增加而逐漸增加。基質鉻含量分別為0mg/kg、40mg/kg、80mg/kg、120mg/kg、160mg/kg 時，供試葉菜地上部鉻含量分別為0.05～0.09mg/kg FW、0.32～0.59mg/kg FW、0.48～1.23mg/kg FW、0.68～1.96mg/kgFW和0.88～2.77mg/kg FW。依據(jù)《食品安全國家標準——食品中污染物限量》（GB 2762—2017）新鮮蔬菜中鉻限量指標為0.5mg/kg，在處理濃度為80mg/kg、120mg/kg、160mg/kg 時，芹菜地上食用部分中的鉻含量超標，超標率分別為80%、192%、306%；上海青地上食用部分中的鉻含量超標，超標率分別為102%、238%、401%；空心菜地上食用部分中的鉻含量超標，超標率分別為92%、230%、366%。在處理濃度為40mg/kg、80mg/kg、120mg/kg、160mg/kg 時，生菜地上食用部分中的鉻含量均超標，超標率分別為4.5%、146%、292%、454%。在處理濃度為120mg/kg、160mg/kg 時，韭菜地上食用部分中的鉻含量超標，超標率分別為36%、76%，隨著處理中鉻濃度的增加，韭菜鉻含量的上升幅度比其他4 種葉菜小。

表1 不同處理下葉菜的鉻含量（mg/kg FW）

2.2 基質中不同鉻濃度下葉菜對鉻的BCFs 變化

由表2 可知，不同葉菜BCFs 值表現(xiàn)出較大差異，隨處理中鉻含量的增加而變化?；|鉻含量分別為40mg/kg、80mg/kg、120mg/kg、160mg/kg 時，所選葉菜BCFs 值范圍分別為0.0080～0.0148、0.0060～0.0154、0.0057～0.0163、0.0055～0.0173。不同葉菜種類間比較來看，韭菜對鉻的BCFs 值表現(xiàn)出隨鉻濃度增加而下降的趨勢，表明其具有較低的富鉻效率，為鉻低累積葉菜，而其他4 種葉菜對鉻的BCFs 值表現(xiàn)出隨鉻濃度增加而升高的趨勢，表明對鉻的富集能力相對較高，為鉻高累積葉菜。說明不同葉菜種類是葉菜BCFs 值差異的主要影響因素，控制著葉菜BCFs 值的水平。綜合比較，鉻高累積葉菜的富鉻效率為生菜＞上海青＞空心菜＞芹菜。

表2 不同處理下供試葉菜的BCFs 值

2.3 田間試驗下葉菜的鉻含量和BCFs 值

由表3 可知，不同葉菜種類之間以及不同鉻污染土壤上葉菜地上部鉻含量均存在差異。不同葉菜種類間進行比較，在2 種不同鉻含量的大棚土壤上，供試葉菜地上部鉻含量大小順序均為生菜＞上海青＞空心菜＞芹菜＞韭菜。表明不同種類葉菜的鉻累積能力差異在不同鉻污染土壤上的穩(wěn)定性較好。此外，在大棚土壤鉻含量為57.0mg/kg 時，5 種供試葉菜類蔬菜鉻含量均未超過新鮮蔬菜中鉻限量指標0.5mg/kg。大棚土壤鉻含量為70.5mg/kg 時，韭菜的鉻含量也未超標。

表3 不同鉻含量大棚土壤上葉菜的鉻含量（mg/kg FW）

由表4 可知，在2 種不同鉻含量的大棚土壤上，不同葉菜BCFs 值也表現(xiàn)出較大差異，隨土壤中鉻含量的增加而變化。土壤鉻含量為57.0mg/kg、70.5mg/kg時，所選葉菜BCFs 值范圍分別為0.0063～0.0084、0.0067～0.0140。不同葉菜種類間比較，韭菜對鉻的BCFs 值表現(xiàn)出隨著土壤中鉻濃度增加而減小的趨勢，而其他4 種葉菜對鉻的BCFs 值表現(xiàn)出隨著土壤中鉻濃度增加而增大的趨勢。5 種葉菜對鉻的累積能力可分為2 類，即鉻低累積葉菜（韭菜）和鉻高累積葉菜（生菜、上海青、空心菜、芹菜）。

表4 不同鉻含量大棚土壤上葉菜的BCFs 值

2.4 基質穴盤培養(yǎng)與田間試驗的BCFs 比較分析

由表2 和表4 可知，5 種葉菜的BCFs 值大小順序在不同基質鉻濃度與田間試驗條件下呈現(xiàn)出較高的一致性。5 種葉菜對鉻的累積能力均可分為2 類，即鉻低累積葉菜（韭菜）和鉻高累積葉菜（生菜、上海青、空心菜、芹菜），鉻高累積葉菜的富鉻效率均為生菜＞上海青＞空心菜＞芹菜。該結果進一步證明，采用含鉻基質穴盤培養(yǎng)葉菜12d，可以快速篩選鉻低累積型葉菜類蔬菜。

3 結論與討論

供試葉菜類蔬菜地上部鉻含量和BCFs 值隨基質中鉻濃度的變化而變化。不同處理條件下供試葉菜BCFs 值范圍是0.0055～0.0173，5 種葉菜的BCFs 值大小順序在不同基質鉻濃度與田間試驗條件下呈現(xiàn)出較高的一致性。采用含鉻基質穴盤培養(yǎng)葉菜12d 可以反映田間條件下葉菜對土壤鉻的累積能力，用此方法可以快速篩選出鉻低累積型葉菜類蔬菜，為鉻污染土壤上鉻低累積型葉菜的快速篩選提供了一種可行的方法。

本研究以5 種葉菜類蔬菜作為研究對象，結果顯示：不同種類的葉菜類蔬菜對鉻的富集存在較大的差異性。這可能與蔬菜自身的基因型、生理特性以及對污染物敏感程度等因素有關。建議種植鉻低累積葉菜類蔬菜，以降低人們在食用葉菜類蔬菜時人體受鉻污染的風險。本研究結果顯示，基質最佳鉻培養(yǎng)濃度在40～80mg/kg 之間，后續(xù)將進行下一步試驗，以探討基質最佳鉻培養(yǎng)濃度和時間。