黃土高原旱地蘋果園黑麥草不同生育期的重金屬殘留量分析

關(guān)鍵詞：旱地；黑麥草；重金屬；蘋果園生草

中圖分類號(hào)：S543.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2097-2172（2025）06-0568-04

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2025.06.013

Analysis of Heavy Metal Residues in Lolium perenne at Different Growth Stages in Dryland Apple Orchards on the Loess Plateau

DENG Xiuxia， LUO Yanning，HUANG Maolin， CAO Siming， WU Feng， YANG Zhi （Qingyang City Grassland Workstation， Qingyang Gansu 745ooo， China）

Abstract：Inorder to efectivelytapthepotentialutilization valueofappleorchard gras，toensurethegreen useof orchard， takingLoliumperenneplantedintheorchardof NingCountyastheresearchobject，thecontentof heavymetalsinthegrowing period was measured.Theresultsindicatedthatamong the5heavymetals inperennialryegrassfromappleorchards inNing County， themonthlyconcentrationsoflead，arsenic，cadmium，andmercurywereallfarbelowthenationallimitstandards.However，the concentration of chromium exceeded the national threshold ?5mg/kg? throughout the growing season，with the highest value of 31.15 mg/kgrecordedinJuly.Theresultssugestedthatchomiumelementshouldbethekeyobjectofmonitoringandcontrolingthesafe utilizationofforageinorchards，andperennialryegrass inorchardscouldnotbeusedasthemainforageforlivestock.

KeyWords：Dryland; Lolium perenne; Heavy metal; Apple orchard grass cultivation

慶陽市是甘肅省蘋果的主產(chǎn)區(qū)之一，已被農(nóng)業(yè)農(nóng)村部列入全國優(yōu)質(zhì)蘋果最優(yōu)產(chǎn)地和最佳適生區(qū)，蘋果產(chǎn)業(yè)目前已成為該地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)[]。慶陽市現(xiàn)蘋果種植面積4.90萬 hm² ，2023年蘋果總產(chǎn)量達(dá)72.06萬t，占全省蘋果總產(chǎn)量的14.09% ［2]。近年來，隨著農(nóng)藥和化肥的大量使用以及工業(yè)的發(fā)展，果園土壤污染日益嚴(yán)重，其中重金屬污染尤為突出。大量研究發(fā)現(xiàn)，重金屬會(huì)影響土壤功能，導(dǎo)致土壤重金屬富集，積累到一定程度會(huì)對(duì)果樹生長(zhǎng)和果品品質(zhì)造成影響，最終經(jīng)過食物鏈對(duì)家畜乃至人體造成傷害［3-4]。李麗霞等[5]研究了黃土高原溝壑區(qū)蘋果園土壤重金屬含量，認(rèn)為高投人式的蘋果園管理模式能明顯改變重金屬在土壤中的遷移與積累，從而對(duì)果園生態(tài)帶來潛在的環(huán)境問題。胡克寬等[6]研究發(fā)現(xiàn)，渭北黃土高原蘋果園土壤中重金屬汞、鎘、鉛、砷、鉻和銅的含量均超過了該地域相應(yīng)的背景值，出現(xiàn)了不同程度的累積。因此，研究土壤重金屬含量，改善土壤品質(zhì)，對(duì)于果品安全生產(chǎn)及畜牧業(yè)發(fā)展具有重要意義。

果園生草是一種實(shí)用、高效的果園土壤管理方法，能很好地調(diào)節(jié)土壤與果樹之間的關(guān)系，具有良好的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益［7-9]。黑麥草（LoliumperenneL.）是多年生禾本科植物，生長(zhǎng)速度快，耐寒冷，是草食家畜的優(yōu)良牧草，具有先鋒植物特性，可以多次刈割并再生，適宜于慶陽黃土高原果園種植[\"0]。大量研究發(fā)現(xiàn)，黑麥草對(duì)重金屬有較強(qiáng)的抗性和蓄積作用，對(duì)重金屬污染的土壤有一定修復(fù)作用[10-11]。因此，果園種植黑麥草對(duì)環(huán)境治理、生態(tài)保護(hù)具有重要意義[12]。本試驗(yàn)以多年生黑麥草為蘋果園生草的研究對(duì)象，了解不同生育時(shí)期多年生黑麥草對(duì)蘋果園土壤的重金屬蓄積能力及其作為飼草的安全性，為有效挖掘果園生草再利用的價(jià)值，實(shí)現(xiàn)果園綠色環(huán)保利用提供參考。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于慶陽市寧縣和盛鎮(zhèn)南家村標(biāo)準(zhǔn)化示范果園（ 35° 43^′N 107^°78^′E ），屬溫帶季風(fēng)氣候，海拔 1246m ，年均氣溫 8.7^°C ，年均降水量570.0mm ，年均無霜期 161d ，年蒸發(fā)量1442.6mm ，年均日照時(shí)數(shù) 2 374.6h 。土壤為黑瀘土，土層深厚，質(zhì)地中壤，耕層土壤含有機(jī)質(zhì)10.00g/kg、全氮 0.75g/kg 、速效磷 7.53mg/kg 、速效鉀220.30mg/kg

1.2 供試材料

多年生黑麥草品種為托亞（Taya），購自寧縣尚谷種養(yǎng)殖合作社。供試蘋果品種為富士系煙富3號(hào)，3年生矮化M26中間砧，授粉品種為海棠，購自陜西省眉縣。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)蘋果園主栽品種與授粉品種比例為 8：1 每8行配置1行授粉樹。株行距為 1.3m×4.0m 南北向，長(zhǎng)方形栽植。2021年3月上旬，將黑麥草種子條播，行距 15cm ，播種深度 2cm ，覆土 1cm 播種量 7.5kg/hm² ，草帶寬 2.5m ，行間生草種植的邊緣距果樹根部 50cm 。果園管理按照示范園進(jìn)行，3月中旬使用 34% 阿維·螺螨酯懸浮劑1000倍液噴霧防治蘋果全爪螨、二斑葉螨等螨類害蟲，硫黃可濕性粉劑800倍液噴霧防治蘋果白粉病及蘋果葉螨等害螨， 40% 毒死蜱微乳劑1000倍液噴霧防治蘋果綿蚜、葉螨、介殼蟲等害蟲；4月中旬使用5% 高效氯氟氫菊酯乳油700倍液噴霧防治蘋果蠹蛾、蘋果蚜蟲、金紋細(xì)蛾等害蟲， 25% 阿維·噠螨靈可濕性粉劑5000倍液噴霧防治蘋果全爪螨、山楂葉螨等害螨， 43% 戊唑醇懸浮劑2000倍液噴霧防治蘋果斑點(diǎn)落葉病、輪紋病、炭疽病等。試驗(yàn)蘋果園施肥、整形修剪、打藥等處理完全一致。

1.4測(cè)定指標(biāo)與方法

試驗(yàn)于2021年5—9月，每月20日在試驗(yàn)地隨機(jī)選取3個(gè) 1m×1m 的樣方，留茬 10cm 進(jìn)行刈割，刈割后的黑麥草自然風(fēng)干，密封袋密封留樣，每個(gè)樣品取 送至楊凌新華生態(tài)科技有限公司測(cè)定砷、鎘、鉻、鉛和汞含量，采用微波消解-原子熒光法測(cè)定汞和砷含量「3]；采用火焰原子吸收分光光度法測(cè)定鉻含量［14]；采用 HNO_3^-HClO₄ 混合酸法消煮，使用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定鎘和鉛含量[15-16]。重金屬含量標(biāo)準(zhǔn)參照《飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB13078—2017）（表1）[7]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

使用Excel2013軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與繪圖，采用SPSS19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 砷元素

從圖1可以看出，5一9月份黑麥草中砷元素含量均遠(yuǎn)低于國家限定的標(biāo)準(zhǔn)（ 4.00mg/kg ，且隨時(shí)間延長(zhǎng)呈下降趨勢(shì)。其中砷元素含量以5月份最高，為 0.31mg/kg ，顯著高于其他月份（ Plt; 0.05）；9月份含量?jī)H為 0.13mg/kg ，與8月差異不顯著，均顯著低于其他月份（ Plt;0.05 ）。綜上所述，使用蘋果樹下黑麥草飼喂牲畜不會(huì)造成食物鏈的砷集聚效應(yīng)，蘋果園生草系統(tǒng)中黑麥草對(duì)重金屬砷的蓄積較安全。

2.2 鎘元素

從圖2可以看出，不同月份蘋果園刈割的黑麥草重金屬鎘的含量均低于國家限定的標(biāo)準(zhǔn)含量（1.00mg/kg） ，且不同時(shí)期刈割的黑麥草對(duì)鎘的吸收呈現(xiàn)出不明顯的雙峰曲線。其中，鎘元素含量以5月份最低，僅為 0.09mg/kg ，顯著低于其他月份（ （Plt;0.05） ；6、8月份出現(xiàn)雙高峰，鎘元素含量分別為0.17、 0.19mg/kg ，且8月份與6月份差異不顯著（ Pgt;0.05 ，顯著高于5、7、9月份（ Plt; 0.05）；9月份下降至 0.16mg/kg 。總體來說，該蘋果園種植的黑麥草鎘元素含量較安全。

2.3 鉻元素

從圖3可以看出，不同時(shí)期刈割的黑麥草中鉻含量均高于國家對(duì)飼草中鉻含量的限定標(biāo)準(zhǔn)（5.00mg/kg） 。鉻元素含量以7月份最高，為31.15mg/kg ，顯著高于其他時(shí)期（ 0；5月份最低，為 8.59mg/kg ，顯著低于其他月份（ ?Plt;0.05 。綜上，蘋果園黑麥草不可作為舍飼養(yǎng)羊的主飼料，但可作為輔料或添加劑，為舍飼養(yǎng)羊提供動(dòng)物必需的微量元素鉻。另外，也反映了該蘋果園土壤存在一定程度的鉻污染。

2.4鉛元素

如圖4可以看出，蘋果園種植的黑麥草對(duì)鉛具有富集作用，且鉛元素含量隨著時(shí)間變化而變化。溫度高、黑麥草生活力最強(qiáng)的7月份黑麥草干草中鉛元素含量最高，為 5.01mg/kg ，顯著高于其他月份（ Plt;0.05 0；9月份黑麥草中鉛元素含量最低，為 4.45mg/kg ，顯著低于其他月份（ （Plt;0.05） 。整體來看，5一9月份黑麥草中鉛元素均未超過國家限定的標(biāo)準(zhǔn) 30.00mg/kg ），因此作為飼料不會(huì)產(chǎn)生鉛元素在動(dòng)物體內(nèi)的蓄積。

2.5 汞元素

如圖5所示，不同時(shí)期果園黑麥草中汞元素的含量均較低，遠(yuǎn)低于國家限定的標(biāo)準(zhǔn)（100.00μg/kg） ，且不同月份間含量均具有顯著性差異（ Plt; 0.05）。其中，5月份汞元素含量最低，僅為5.38μg/kg ，后逐漸升高，8月份達(dá)到最高，為14.74ug/kg ，顯著高于其他月份（ Plt;0.05 ），9月份略降低至 14.56ug/kg 。結(jié)果表明，該果園土壤中含元素汞量較低，且在黑麥草中蓄積量也不高，不會(huì)沿食物鏈在動(dòng)物體內(nèi)累積，作為飼草在重金屬汞元素含量方面較為安全。

3討論與結(jié)論

王壤重金屬污染是我國農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨的重大挑戰(zhàn)之一，土壤中的重金屬元素主要包括鉛、鎘、鉻、砷、汞、銅、錳和鎳等［18]。大量研究表明，果園均存在一定程度的重金屬污染，趙佐平[19]對(duì)陜西省果園主要分布區(qū)調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行分析評(píng)估，發(fā)現(xiàn)土壤砷、汞和鎳單項(xiàng)污染指數(shù)較高；金文進(jìn)等［20]對(duì)甘肅天水蘋果園重金屬污染進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)土壤中鉻、鉛、鋅元素都超過了甘肅省土壤背景?？茖W(xué)合理的生草栽培是維持和提升果園土壤健康的重要途徑，黑麥草對(duì)重金屬有較強(qiáng)的抗性和蓄積作用，常被選作果園生草的優(yōu)質(zhì)草種［21]。本研究中，蘋果園種植黑麥草的重金屬含量檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，鉛、砷、鎘和汞4種重金屬各月份含量均遠(yuǎn)低于國家限定標(biāo)準(zhǔn)，而鉻元素含量高于國家標(biāo)準(zhǔn)，且7月份最高，為 31.15mg/kg ，表明該蘋果園中存在一定的鉻元素污染，這可能與鉻肥及含鉻農(nóng)藥的使用有關(guān)。果園生草需3a更新牧草品種，且不宜過多留園腐化，否則會(huì)引起果園土壤二次污染，鉻元素可能是該區(qū)域土壤中主要的重金屬污染，需進(jìn)行密切監(jiān)測(cè)。

飼料中鉻元素含量過高時(shí)，容易大量蓄積在動(dòng)物體內(nèi)，從而引起動(dòng)物中毒甚至死亡；含量過低則易引起動(dòng)物鉻缺乏從而導(dǎo)致生長(zhǎng)緩慢［22]。因此，將蘋果園黑麥草刈割喂養(yǎng)牲畜或直接放牧可能會(huì)導(dǎo)致鉻元素在牲畜體內(nèi)過量蓄積，存在安全隱患。該蘋果園中的黑麥草不可直接作為主飼草喂養(yǎng)牲畜。協(xié)調(diào)黑麥草作為重金屬修復(fù)和飼草的雙重作用，避免修復(fù)土壤的黑麥草作為家畜主飼草引起二次污染，目前尚有許多方面亟待完善和深入探討，后續(xù)我們將對(duì)重金屬隨牧草在牲畜體內(nèi)的累積進(jìn)行進(jìn)一步研究和評(píng)價(jià)。

從不同季節(jié)黑麥草中重金屬的分布特征來看，蘋果園種植黑麥草中重金屬的含量也會(huì)隨著生長(zhǎng)期的不同出現(xiàn)一定差異。本研究中砷元素含量在5月份最高，后逐漸降低；鎘元素含量在6月份和8月份出現(xiàn)雙高峰；鉻元素和鉛元素含量均為7月份最高；汞元素5月份最低，后逐月增高。另外，黑麥草中不同重金屬變化趨勢(shì)不一致，表明各時(shí)期黑麥草對(duì)土壤中重金屬的蓄積能力有一定差別，可能與不同生長(zhǎng)季的土壤溫度、水分以及黑麥草自身對(duì)不同重金屬元素的蓄積能力等自然因素有關(guān)，也可能與施肥量等因素有關(guān)，具體原因需進(jìn)一步研究[3]

綜上所述，寧縣蘋果園黑麥草的5種重金屬元素中，僅鉻元素在生長(zhǎng)期各月份的含量均高于國家限量 （5mg/kg） ，鉛、砷、鎘和汞4種重金屬各月份含量均遠(yuǎn)低于國家限定標(biāo)準(zhǔn)。說明鉻元素可作為蘋果園牧草安全利用的重點(diǎn)監(jiān)測(cè)對(duì)象，蘋果園黑麥草尚不能作為飼喂家畜的主飼草。

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