2021年鎘、砷低積累玉米品種篩選試驗

李銳明，陳歐保，焦位雄，吳 峰

（1.石林彝族自治縣農(nóng)村能源環(huán)境保護工作站，云南昆明 652200；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部環(huán)境保護科研監(jiān)測所，天津 300191；3.云南正升環(huán)?？萍加邢薰荆颇侠ッ?650200）

原環(huán)境保護部、原國土資源部于2014 年4 月17日發(fā)布的《全國土壤污染狀況調(diào)查公報》顯示，全國土壤環(huán)境狀況總體不容樂觀，部分地區(qū)土壤污染較重，耕地土壤環(huán)境質(zhì)量堪憂。耕地土壤點位重金屬超標率達到19.4%，土壤點位鎘超標率達到7.0%，土壤點位砷超標率達到2.7%[1]。目前我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)正面臨著糧食安全的重大問題，耕地重金屬污染的防治，以及重金屬污染耕地如何大面積有效地安全利用，已成為全球農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)研究領(lǐng)域的難點與熱點[2]。不同農(nóng)作物對重金屬污染的敏感程度和積累能力存在差異[3]。通過這種特性來篩選低重金屬積累品種已成為實現(xiàn)重金屬污染耕地安全利用的有效途徑之一[4]。目前，低積累作物品種篩選的相關(guān)研究涉及禾谷類作物（如水稻、小麥、玉米和大麥等）、蔬菜類作物，以及經(jīng)濟作物[5-9]。2022年，我國全年玉米種植面積4 307萬hm2，主要產(chǎn)區(qū)是東北、華北和西南山區(qū)[10]。目前，針對云南省玉米低積累品種應(yīng)用效果的研究較少。為此，本研究通過田間小區(qū)試驗，分析16 個當(dāng)?shù)赜衩灼贩N對鎘、砷的吸收情況，篩選出適宜本地種植的低積累玉米品種，以期為玉米安全生產(chǎn)提供必要的參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于云南省石林彝族自治縣西街口鎮(zhèn)雨布宜村，試驗區(qū)農(nóng)用地土壤重金屬鎘（Cd）、砷（As）含量超標主要是地質(zhì)背景因素引起的。試驗區(qū)土壤類型為紅壤土，土壤pH 值6.0±0.12，土壤Cd 濃度范圍為0.58±0.02 mg·kg-1、As 濃度范圍為31.4±0.5 mg·kg-1，土地利用方式為玉米-綠肥輪作。

1.2 試驗方法

試驗采用完全隨機區(qū)組設(shè)計，共種植16 個玉米品種，每個品種設(shè)置3 個重復(fù)。將大田分為3個區(qū)組，每個區(qū)組再均分為16 個小區(qū)，小區(qū)面積20 m2（規(guī)格為4.0 m×5.0 m），并用50 cm 寬壟溝隔開。每個區(qū)組種植品種分別為寶單99、貴玉8 號、紅單10 號、華興單199、金貴6396、劉玉1677、黔玉1808、橋單8 號、親瑞189、曲辰512、瑞興6818、石糯2 號、新昭6 號、宣宏99、贊玉2009 及足玉7 號。試驗玉米品種均為當(dāng)?shù)刂髟云贩N，采購于當(dāng)?shù)胤N植經(jīng)營店。試驗于2021 年5 月1 日播種，當(dāng)天完成所有種植任務(wù)，2021 年9 月25 日進行收獲。試驗種植方式與田間管理均按照當(dāng)?shù)胤N植習(xí)慣和管理方式統(tǒng)一進行。

1.3 土壤和農(nóng)作物樣品采集

試驗前采集試驗地塊基礎(chǔ)土樣，采用五點取樣法，采集混合樣3 個。玉米成熟期采集玉米籽粒樣品，在每個小區(qū)內(nèi)按照五點取樣法，避開邊際效應(yīng)，每個點位取樣1 株共采集5個樣點的樣品組成1個混合樣。裝入尼龍網(wǎng)袋，并做好標記。

土壤樣品自然風(fēng)干研磨后過20 目篩，做土壤理化性狀分析，研磨后過100 目篩用于重金屬全量分析。玉米樣品剝皮后脫粒，用自來水沖洗玉米籽粒表面粉塵，再用去離子水沖洗3 次后將樣品置于烘箱中烘干至恒重后采用粉碎機粉碎研磨后過20 目篩，用于測定Cd、As 含量。

1.4 土壤和農(nóng)產(chǎn)品樣品的測定

土壤pH 是在土壤水土比為2.5∶1.0 的條件下，采用玻璃電極法測定[11]。土壤Cd 全量的測定采用HNO3-HClO4-HF 法（所用酸為分析純）進行消解，用電感耦合等離子體發(fā)射質(zhì)譜儀（ICP-MS）進行測定。土壤As 全量采用HNO3-HCl（王水）法消解，采用原子熒光光度計測定。玉米全量Cd、As 采用微波消解的方式，采用電感耦合等離子體發(fā)射質(zhì)譜儀（ICP-MS）進行測定。

土壤和植物樣品均設(shè)置3 份空白，并添加國家標準物質(zhì)[植物：GBW-10012（GSB-3）；土壤：GBW-07404（GSS-4）]控制分析質(zhì)量，保證分析誤差控制在10%以內(nèi)。同時，每個玉米品種成熟時，各小區(qū)單打單收，計算每個小區(qū)的玉米實際產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計

試驗數(shù)據(jù)為3 個平行處理的平均值，數(shù)據(jù)處理采用Excel 2019 軟件進行一般數(shù)據(jù)統(tǒng)計，采用SPSS 16.0 統(tǒng)計軟件通過單因素方差分析法（One-way ANOVA）進行顯著性檢驗，采用最小顯著差異法（LSD）進行不同處理均值的差異顯著性比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種玉米產(chǎn)量差異性分析

玉米產(chǎn)量測定結(jié)果表明，16 個玉米品種平均產(chǎn)量為716.55 kg/667 m2，16 個玉米品種產(chǎn)量如圖1 所示，產(chǎn)量最高為黔玉1808，產(chǎn)量為803.88 kg/667 m2，產(chǎn)量最低為石糯2 號，產(chǎn)量為472.22 kg/667 m2。與平均產(chǎn)量相比，8 個品種產(chǎn)量低于平均值，其中只有石糯2 號產(chǎn)量減產(chǎn)超過10%；8 個品種產(chǎn)量高于平均值，其中新昭6 號、宣宏99、黔玉1808 產(chǎn)量高于平均值10%以上。

圖1 不同品種玉米產(chǎn)量

在16 個玉米品種中石糯2 號產(chǎn)量顯著低于其他玉米品種，石糯2 號屬于鮮食玉米品種，而其他玉米品種均屬于飼用玉米品種。因此，從品種類別上分析，鮮食玉米產(chǎn)量遠低于飼用玉米品種。

2.2 不同品種玉米籽粒鎘、砷含量差異性分析

測定玉米籽粒中Cd 含量結(jié)果表明，所選玉米品種籽粒Cd 含量均未超過《食品安全國家標準 食品中污染物限量》（GB 2762—2022）中Cd 的限量標準值（0.2 mg·kg-1）。如圖2 所示，玉米籽粒Cd 含量從小到大順序為劉玉1677＜寶單99＜親瑞189＜宣宏99＜貴玉8 號＜紅單10 號＜足玉7 號＜金貴6396 ＜新昭6 號＜黔玉1808 ＜贊玉2009 ＜瑞興6818 ＜曲辰512 ＜華興單199 ＜石糯2 號＜橋單8 號。在該土壤條件下，供試玉米品種對Cd 具有低積累特性，其中劉玉1677 籽粒中Cd 含量最低，為0.015 6 mg·kg-1；石糯2 號與橋單8 號籽粒中Cd 含量雖未超標但卻處于較高水平。玉米籽粒Cd 含量的變異系數(shù)為0.544，不同品種玉米籽粒Cd 含量的變化較大、差異顯著（p＜0.05）。

圖2 不同品種玉米籽粒中鎘含量

測定玉米籽粒中As 含量結(jié)果表明，所有處理玉米籽粒As 含量均未超過《食品安全國家標準 食品中污染物限量》（GB 2762—2022）中As 的限量標準值（0.2 mg·kg-1）。如圖3 所示，玉米籽粒As 含量從小到大排序為新昭6 號＜寶單99 ＜瑞興6818 ＜曲辰512 ＜贊玉2009 ＜華興單199 ＜金貴6396 ＜橋單8號＜親瑞189 ＜石糯2 號＜劉玉1677 ＜足玉7 號＜黔玉1808 ＜宣宏99 ＜紅單10 號＜貴玉8 號。在該土壤條件下，供試玉米品種對As 具有低積累特性，其中新昭6 號籽粒中As 含量最低，為0.011 1 mg·kg-1，玉米籽粒As 含量的變異系數(shù)為0.197，不同品種玉米籽粒As 含量的變化不明顯、無顯著差異。

3 結(jié)論

1）16 個品種的平均產(chǎn)量為716.55 kg/667 m2，其中15 個飼用玉米品種產(chǎn)量差異不大，而石糯2 號產(chǎn)量顯著低于其他品種的主要原因是石糯2號為鮮食玉米，品種類別上的差異造成產(chǎn)量上的差異顯著。2）16 個玉米品種Cd 含量的平均值為0.032 6 mg·kg-1，變異系數(shù)為0.544；As 含量的平均值為0.016 3 mg·kg-1，變異系數(shù)為0.197。16 個玉米籽粒中Cd 含量具有顯著差異，As 含量無顯著差異。寶單99、劉玉1677、親瑞189、宣宏99、貴玉8 號及紅單10 號對Cd 富集能力較弱，可在云南省適合種植的地區(qū)推薦種植。