福建某縣6種作物鎘與土壤鎘含量的相關(guān)性分析

陳麗貞

摘 要：通過對福建某縣常見6種作物鎘含量和土壤鎘含量的檢測，分析不同作物鎘含量與土壤鎘含量的相關(guān)性。結(jié)果表明：6種作物對鎘的富集能力差異較大，不同作物對土壤鎘富集能力大小為芋頭＞水稻＞茶葉＞金桔＞蜜柚＞臍橙。6種作物與土壤鎘相關(guān)性分析結(jié)果表明，芋頭、茶葉、水稻鎘含量與土壤鎘含量呈顯著正相關(guān)，金桔鎘含量與土壤鎘含量呈顯著負相關(guān)，蜜柚、臍橙鎘含量與土壤鎘含量相關(guān)性不顯著。因此，土壤鎘污染區(qū)或處于鎘污染臨界值的耕地應(yīng)避免種植芋頭、茶葉、水稻這類與土壤鎘相關(guān)性強的作物，可種植臍橙、蜜柚、金桔類的作物，從而減少農(nóng)作物體內(nèi)鎘的富集，實現(xiàn)耕地的安全利用，確保農(nóng)產(chǎn)品的安全。

關(guān)鍵詞：不同作物；土壤；鎘含量；相關(guān)性

中圖分類號：X 53? ?文獻標志碼：A? ?文章編號：0253-2301（2023）02-0078-05

DOI： 10.13651/j.cnki.fjnykj.2023.02.013

Abstract： Through the detection of cadmium content in 6 common crops and the soil cadmium content in a county of Fujian province， the correlation between the cadmium content in different crops and the cadmium content in soil was analyzed. The results showed that the enrichment capacity of six crops to cadmium was different. The enrichment capacity of different crops to soil cadmium was taro>rice>tea>kumquat>honey pomelo>navel orange. The results of the correlation analysis between six crops and soil cadmium showed that the cadmium content of taro， tea and rice was significantly positively correlated with the soil cadmium content， and the cadmium content of kumquat was significantly negatively correlated with the soil cadmium content， while the cadmium content of honey pomelo and navel orange was not significantly correlated with the soil cadmium content. Therefore， the crops with strong correlation with soil cadmium such as taro， tea and rice should be avoided being planted in the soil cadmium polluted area or the cultivated land at the critical value of cadmium pollution， while the navel orange， honey pomelo and kumquat could be planted， so as to reduce the accumulation of cadmium in crops， realize the safe utilization of cultivated land， and ensure the safety of agricultural products.

Key words： Different crops； Soil； Cadmium content； Relevance

土壤是重要的地理要素之一，隨著近年來經(jīng)濟的高速發(fā)展，不當?shù)牟傻V活動、工業(yè)排放、化肥農(nóng)藥的施用等行為，重金屬元素通過各種途徑進入土壤并在土壤中沉積，造成了土壤重金屬污染[1-2]。重金屬不能被土壤微生物分解，土壤一旦遭到重金屬污染很難治理[3]，將會對農(nóng)作物的生長及農(nóng)產(chǎn)品的安全產(chǎn)生不良影響。目前我國耕地土壤重金屬污染面積大，約占總耕地面積的16.7%，其中鎘（Cd）污染最為嚴重[4-5]，鎘是生物毒性最強的重金屬元素，不僅會影響農(nóng)作物生長，還可通過食物鏈富集危害人體健康，造成致病、致癌、致突變等嚴重危害[6-7]。為保護和有效利用生態(tài)資源，促進可持續(xù)發(fā)展，對防治和修復(fù)土壤重金屬污染的研究已引起廣泛關(guān)注[8]，而土壤重金屬污染修復(fù)尤其是物理、化學修復(fù)技術(shù)，修復(fù)成本高、效率低且會造成當?shù)剞r(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)紊亂[9]。因此，土壤重金屬污染修復(fù)過程中應(yīng)充分考慮作物類型、土壤特征、技術(shù)可行性和處理經(jīng)濟性等多種因素[10-14]。本研究從重金屬污染最為嚴重的鎘元素入手，通過對福建某縣常見6種作物Cd的含量與土壤Cd的含量相關(guān)性分析，篩選出相關(guān)性較低的作物，從而通過調(diào)整種植結(jié)構(gòu)實現(xiàn)耕地安全利用，保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全，更好保護人類健康。

1 材料與方法

1.1 樣品的采集與處理

1.1.1 樣品的采集 本次樣品采自福建省中部縣城，共采集農(nóng)作物及配套土壤樣品共202組，其中水稻60組、茶葉44組、蜜柚18組、金桔16組、臍橙16組、芋頭16組，各作物及配套土壤采集方法如下。

表層土壤樣采集：采樣時先扒開地表植物殘體和雜物，用化探鋤挖個坑，然后在坑的一側(cè)自地表垂直向下用木勺去除表皮與化探鋤接觸的土壤，然后在坑的一側(cè)自地表垂直向下20～60 cm連續(xù)均勻采集，上下厚度基本一致，由4～6個子樣等量混合組成1件樣品，粘在鋤頭上的泥土不能要，每個樣品采集完后，應(yīng)清除干凈采樣工具上的泥土，再用于下個樣品采集。

水稻：采用棋盤法、對角線法多點（8～12點）取樣，取其稻穗，單個樣品重1.0～1.5 kg。水稻配套土壤樣品采樣方法與表層土壤樣一致，采樣深度0～20 cm，由4～6個子樣混合而成，單個樣品重1～1.5 kg。

茶葉：采用蛇形法多點（15～20株）取樣，每株采集上、中、下多個部位的葉片（老葉和鮮葉兼顧）混合成樣，單個樣品重0.8～1.0 kg。茶葉配套土壤樣品采樣方法與表層土壤樣一致，由3～4個子樣混合而成，采樣深度0～30 cm，單個樣品重1～1.5 kg。

蜜柚：采用蛇形法，取其果實，單個樣品取2～4株蜜柚樹，每株各取1個，重3.0～5.0 kg；蜜柚配套土壤樣品采樣方法為斷面法或原地挖穴，由2～3個子樣混合而成，采樣深度0～60 cm，單個樣品重1～1.5 kg。

金桔：采用蛇形法，取其果實，單個樣品取5～10株金桔樹，每株各取5～8個，重1～1.5 kg；金桔配套土壤樣品采樣方法為斷面法，由2～3個子樣混合而成，采樣深度0～60 cm，單個樣品重1～1.5 kg。

臍橙：采用蛇形法，取其果實，單個樣品取5～8株臍橙樹，每株各取1個，重1～1.5 kg；臍橙配套土壤樣品采樣方法為斷面法或原地挖穴，由2～3個子樣混合而成，采樣深度0～60 cm，單個樣品重1～1.5 kg。

芋頭：采用蛇形法，取其塊莖，單個樣品取3～5株芋頭，樣品重1～1.5 kg；芋頭配套土壤樣品采樣方法與表層土壤樣一致，由4～6個子樣混合而成，采樣深度0～20 cm，單個樣品重1～1.5 kg。

1.1.2 樣品的處理 土壤樣品處理：將采集回來土樣經(jīng)風干、去雜質(zhì)、磨細后，通過2 mm孔徑尼龍篩的土樣混勻，并分取一定量的樣品裝入塑料瓶中用于pH值測定；剩下樣品用木棒碾壓，使之全部通過0.25 mm孔徑尼龍篩，而后采用瑪瑙等無污染球磨機將樣品磨細至0.074 mm，用于測定土壤全量微量元素，處理好的樣品放在塑料瓶中保存?zhèn)溆谩?/p>

農(nóng)作物樣品處理，水稻制樣流程：（1）烘干。樣品稱量后將其置于烘箱中60℃烘干，再次稱重，計算水分含量。（2）脫殼。樣品烘干后去除外殼。（3）攪碎。采用高速破碎機將其攪碎，待測。茶葉：（1）清洗。茶葉洗凈待表面水分晾干后，稱量。（2）烘干。將其置于烘箱中60℃烘干，再次稱量，計算水分含量。（3）攪碎。干樣用高速破碎機將其制備成粉樣。橙子、柚子制樣流程：（1）取樣品可食部分。新鮮樣品清洗晾干后剝皮，未去籽，切塊，稱量；（2）烘干。置于烘箱中60℃烘干后再次稱量，通過2次稱量結(jié)果計算得出水分含量；（3）攪碎。干樣用高速破碎機將其攪碎，待測。金桔制樣流程：（1）取樣品可食部分。新鮮樣品清洗晾干后切塊，未去籽，稱量；（2）烘干。置于烘箱中60℃烘干后再次稱量，通過兩次稱量結(jié)果計算得出水分含量；（3）攪碎。干樣用高速破碎機將其攪碎，待測。芋頭制樣流程：（1）取樣品可食部分。新鮮芋頭清洗晾干后去皮，切片，稱量；（2）烘干。置于烘箱中60℃烘干后再次稱量，通過兩次稱量結(jié)果計算得出水分含量；（3）攪碎。干樣用高速破碎機將其攪碎，待測。

1.2 測定方法

用X射線熒光光譜法測定土壤鎘、不同作物鎘含量。

1.3 統(tǒng)計分析

采用Excel軟件及SPSS軟件對數(shù)據(jù)進行處理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 6種作物種植土壤鎘含量分析

由表1中可知，不同類型作物的種植土壤全Cd含量差異明顯，其中種植水稻、芋頭土壤的全Cd含量較高，種植金桔和臍橙土壤的全Cd含量較低。土壤全鎘含量的高低與采樣地點有關(guān)，不同采樣地點的周圍環(huán)境不同，土壤鎘的含量會產(chǎn)生差異。

根據(jù)2008年12月31日發(fā)布的DB35/T 859-2008《福建省農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染分類標準》中的二級標準（總Cd≤0.4 mg·kg-1），不同作物土壤的全鎘超標情況不同（表2），其中種植水稻、芋頭、茶葉的土壤全鎘含量存在超標情況，而種植其他作物土壤全鎘含量均未超標。

2.2 6種作物鎘含量分析

由表3可知，不同作物Cd含量的平均值差異比較大，這與作物種植的土壤以及作物對重金屬富集程度有關(guān)。

根據(jù)GB 2762-2017《食品安全國家標準食品中污染物限量》食品中鎘限量指標：稻谷限量0.2 mg·kg-1、塊根和塊莖蔬菜限量0.2 mg·kg-1、新鮮水果限量0.05 mg·kg-1；行業(yè)標準NY659-2003《茶葉中鉻、鎘、汞、砷及氟限量》鎘限量1 mg·kg-1，不同作物超標情況不同（表4），其中芋頭Cd含量超標較為嚴重，水稻存在輕微超標情況，其余作物均未超標。

2.3 6種作物對土壤鎘的富集能力比較

富集系數(shù)是作物重金屬含量與對應(yīng)土壤重金屬含量的比值，可用于評價植物將重金屬吸收轉(zhuǎn)移到體內(nèi)能力的大小，數(shù)值越大說明植物體內(nèi)富集重金屬的質(zhì)量分數(shù)就越大[15]。由表5可知，不同作物對土壤鎘的富集能力差異較大，其中芋頭富集能力最強，富集系數(shù)為0.3208，臍橙富集能力最弱，富集系數(shù)為0.0098，富集能力最強的作物是最弱的作物的32.73倍。各作物對土壤鎘的富集能力大小分別為芋頭＞水稻＞茶葉＞金桔＞蜜柚＞臍橙。

2.4 6種作物鎘含量與土壤鎘含量的相關(guān)性分析

通過數(shù)據(jù)處理結(jié)果可知，6種作物鎘含量與土壤鎘含量的相關(guān)性差異較大。由表6、圖1～ 4可知，水稻、茶葉、芋頭Cd的含量與土壤Cd的含量呈顯著正相關(guān)性，表明土壤Cd含量越高，這3種作物Cd的含量也相應(yīng)提高。金桔Cd的含量與土壤Cd的含量呈顯著負相關(guān)。臍橙、蜜柚Cd的含量與土壤Cd的含量未存在顯著的相關(guān)性。

3 討論與結(jié)論

土壤重金屬污染修復(fù)是一項系統(tǒng)工程，針對不同污染分區(qū)采用不同的修復(fù)改良技術(shù)，可加快土壤重金屬污染修復(fù)進度的同時降低單位面積修復(fù)成本[16]。已有研究表明不同作物對重金屬的富集能力有很大的差異[15]，本研究結(jié)果也表明了不同農(nóng)作物的富集系數(shù)差異較大，具體為蔬菜作物大于糧食作物，糧食作物大于水果作物。在了解6種不同作物重金屬富集系數(shù)后對6種作物鎘與土壤鎘的相關(guān)性進行分析，分析結(jié)果表明芋頭、茶葉、水稻鎘含量與土壤鎘含量呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.665、0.556、0.374。將6種作物的富集系數(shù)與相關(guān)性分析結(jié)果結(jié)合，可篩選出鎘低吸的農(nóng)作物，從而運用于種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整，實現(xiàn)耕地的安全利用。

綜上所述，得出如下結(jié)論：（1）6種不同作物對土壤鎘的富集能力差異較大，芋頭富集能力最強，臍橙富集能力最弱，富集能力最強的作物是最弱的32.73倍。各作物對土壤鎘的富集能力大小分別為芋頭＞水稻＞茶葉＞金桔＞蜜柚＞臍橙。（2）6種不同作物鎘含量與土壤鎘含量的相關(guān)性差異較大。其中芋頭、水稻、茶葉鎘含量與土壤鎘含量呈顯著正相關(guān)，金桔鎘含量與土壤鎘含量呈顯著負相關(guān)，臍橙、蜜柚鎘含量與土壤鎘含量未存在顯著相關(guān)性。（3）對于土壤鎘污染區(qū)或處于鎘污染臨界值的耕地應(yīng)避免種植芋頭、茶葉、水稻這類與土壤鎘相關(guān)性強的作物，可種植臍橙、蜜柚、金桔類的作物，從而減少農(nóng)作物體內(nèi)鎘的富集，確保農(nóng)產(chǎn)品的安全。

此次研究僅對福建某縣常見的6種作物與土壤鎘進行研究，而土壤重金屬污染是多方面的且不同重金屬元素間也會產(chǎn)生影響，下一步應(yīng)擴大作物種類與不同重金屬相關(guān)性的研究，從而更精確的進行農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)調(diào)整，降低土壤重金屬污染修復(fù)成本，實現(xiàn)耕地的安全利用。

參考文獻：

[1]黃衛(wèi)，莊榮浩，劉輝，等.農(nóng)田土壤鎘污染現(xiàn)狀與治理方法研究進展[J].湖南師范大學自然科學學報，2022，45（1）：50.

[2]孫晉偉，黃益宗，石孟春，等.土壤重金屬生物毒性研究進展[J].生態(tài)學報，2008，28（6）：2862.

[3]羅志毅.福建不同作物土壤鎘安全臨界值的研究[D].福州：福建農(nóng)林大學，2012.：3-21.

[4]李威.土壤重金屬污染危害及微生物修復(fù)[J].現(xiàn)代農(nóng)村科技，2021（8）：99-100.

[5]孫養(yǎng)存，尹紫良，葛菁萍.土壤中重金屬污染物的來源及治理方式[J].中國農(nóng)學通報，2022，38（6）：75-79.

[6]陳佳，包蓉.我國土壤鎘污染現(xiàn)狀及防治技術(shù)[J].安徽農(nóng)學通報，2020，26（24）：135.

[7]李吉鋒.關(guān)中公路土壤重金屬污染及潛在生態(tài)危害分析[J].土壤通報，2013，44（3）：744.

[8]涂常青，溫欣榮，張鏡，等.硫化銅礦區(qū)周邊農(nóng)田土壤重金屬污染及其生態(tài)危害評價[J].土壤通報，2013，44（4）：987-992.

[9]王學剛，王光輝，劉金生.礦區(qū)重金屬污染土壤的修復(fù)技術(shù)研究現(xiàn)狀[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2010，36（4）：29-31.

[10]盧歡亮.鉛鋅礦尾礦庫重金屬污染生態(tài)修復(fù)工程環(huán)境監(jiān)理方法探索[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2016，41（3）：41-44.

[11]黃益宗，郝曉偉，雷鳴，等.重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)及其修復(fù)實踐[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報，2013，32（3）：409-417.

[12]朱佳文.湘西花垣鉛鋅礦區(qū)重金屬污染土壤生態(tài)修復(fù)研究[D].長沙：湖南農(nóng)業(yè)大學，2012.

[13]賴發(fā)英，盧年春，牛德奎，等.重金屬污染土壤生態(tài)工程修復(fù)的實驗研究[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2007，23（3）：80-84.

[14]王軍，張亞男，郭義強.礦區(qū)土地復(fù)墾與生態(tài)重建[J].地域研究與開發(fā)，2014，33（6）：113-116.

[15]何雪，劉克，陸引罡.基于農(nóng)作物富集系數(shù)的土壤重金屬安全閾值研究及環(huán)境風險評價[J].西南大學學報（自然科學版），2022，44（8）：146-157.

[16]謝武雙，李貴杰，陳衛(wèi)平.韶關(guān)市翁源縣鐵龍林場土壤重金屬修復(fù)[J].環(huán)境工程學報，2018，12（9）：2690-2698.

（責任編輯：柯文輝）