不同小白菜品種對鉻和硝酸鹽積累的差異

徐奇恩，姚珂，邵瑋珊，錢瑤旋，郭天榮

(紹興文理學院生命科學學院，浙江紹興312000)

六價重金屬鉻(Cr)具有化學活性強、生物毒性強且持久、易被植物吸收等特點，對包括人在內的各級生物安全造成極大的威脅［1］。近年來，土壤鉻污染、農產品鉻超標及其安全生產等問題已受到國內外學者的廣泛關注，并且提出多種治理鉻污染的辦法［2-4］。但是，這些治理技術還不很成熟，修復效果不夠理想。在大量輕度、中度污染的土地上，種植具有Cr耐性和食用器官Cr積累低的作物種類或品種，是保證農產品安全生產的有效措施。事實上，作物種間和種內不同基因型間對Cr的耐性及吸收積累能力確實存在顯著差異。鄧波兒等［5］研究發現，水稻、小麥和蘿卜等耐鉻性較強，小白菜、黃瓜等對Cr毒害較敏感。楊和連等［6-7］報道，不同豇豆、菜豆品種對Cr的敏感性亦不同。

目前，蔬菜已成為重金屬進入人體的重要途徑之一。與根莖類、瓜果類蔬菜相比，葉菜類蔬菜對重金屬更為敏感［8］。葉菜類蔬菜小白菜是我國南方地區人們最主要的食用蔬菜之一。小白菜雖屬于易積累重金屬的蔬菜品種。仍有報道指出，不同品種間重金屬積累能力亦有不同［9-10］。但是，目前對小白菜吸收積累Cr的品種間差異比較未有研究。其次，蔬菜是一種易富集硝酸鹽的植物。人類攝入的硝酸鹽有81.2%來自于蔬菜［11］。過量硝酸鹽攝入可引起人體慢性中毒，并且可誘發食管癌、胃癌等疾病。目前國內外許多學者已開展了大量有關蔬菜硝酸鹽的研究，并且發現蔬菜中以葉類蔬菜的硝酸鹽含量最高，尤以葉片中含量最高，根菜類次之［12-14］。王翠紅等［15］研究表明，葉菜類蔬菜中以小白菜硝酸鹽含量最高。筆者以前期收集到的34份小白菜品種為試驗材料，土壤中添加重金屬Cr，采用溫室盆栽方法篩選出Cr含量和耐鉻性差異顯著的基因型，并且考慮產量和食用部分硝酸鹽含量，為輕度鉻污染土壤選擇栽培小白菜品種，實現蔬菜安全生產提供材料。

1 材料與方法

1.1 試驗時間、地點及小白菜品種 該試驗于2013年在紹興文理學院實驗基地進行。試驗所用小白菜品種是從各地多個蔬菜種子公司購買而來。34個小白菜品種的名稱、編號見表1。

1.2 小白菜培養及Cr處理 采用盆栽土培試驗方法。取清潔土壤(pH 6.1，有機質含量為1.09%，全鉻含量為20.36 mg/kg)，經室溫風干后過5 mm篩。重金屬鉻以分析純Na2CrO4的形式加入，每千克土中加入100 mg，相當于純 Cr 40 mg，攪拌均勻后室溫平衡1個月裝盆。在土壤裝盆前施入底肥，即每千克干土施尿素0.35 kg、磷酸二氫鉀1.5 kg、硫酸鉀0.18 kg，7 d后播種。

挑選籽粒飽滿的種子，濃度0.1%HgCl2消毒10 min，自來水中浸泡6～8 h后，播種于花盆中。每盆裝土4 kg，播種20粒，每個品種播種5盆，待幼苗具4片真葉時間苗至10株。在生長期內正常管理，30 d后收獲。

1.3 樣品采集與處理 將小白菜地上部分污物用自來水沖凈，再用蒸餾水沖洗，用于測定單株鮮重、Cr含量和硝酸鹽含量等指標。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 Cr含量的測定。取1 g左右小白菜樣品于瓷坩堝中，加入2 ml純硝酸，浸泡2 h后將坩堝置于電爐上，小心蒸干，碳化至不冒煙為止，轉移至高溫馬弗爐中，550℃ 恒溫2 h，取出冷卻后向坩堝內加入10滴濃硝酸，再轉入550℃ 高溫爐中，繼續灰化2 h，到試樣呈白灰狀，從高溫爐中取出放冷卻后，用硝酸(體積分數為1%)溶解試樣，將溶液定量移入10 ml容量瓶中，定容后充分混勻，即為試液。同時，做樣品空白和標準曲線。

1.4.2 單株鮮重的測定。取有代表性的小白菜植株，測定其鮮重，5次重復，取平均值。

1.4.3 硝酸鹽含量的測定。稱取5 g新鮮小白菜樣品，加50 ml蒸餾水，勻漿。取25 g漿液于試管中，加飽和硼砂溶液2.5 ml，搖勻，沸水浴15 min，取出，冷卻至室溫后加亞鐵氰化鉀溶液5 ml、乙酸鋅溶液5 ml，用蒸餾水定容，搖勻。用流動注射分析儀測定過濾所得清液。

1.5 數據處理與統計分析 用唐啟義等［16］開發的DPS軟件對試驗數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 Cr處理下不同小白菜品種單株鮮重 由表1可知，100 mg/kg Cr處理下34個小白菜品種單株鮮重差異較大，其變化范圍為1.30～5.22 g，均值為2.92 g。鮮重超過3.00 g的有3、10、17、18、20、21、22、24、25、27、28、31、32、33 等 14 個品種，31號品種甚至達到5.22 g;鮮重低于2.00 g的有1、4、6、26等4個品種，1號品種僅為1.30 g;其余16個品種鮮重在2.00～3.00 g之間。這表明只要選擇合適的品種，種植于輕度鉻污染土壤中的小白菜就依然可以保持高產。

2.2 Cr處理下不同小白菜品種地上部Cr含量 由表1可知，100 mg/kg Cr處理下34個小白菜品種間地上部Cr含量差異較大，其變化范圍為0.16～3.55 mg/kg，均值為0.65 mg/kg。依據食品中污染物限量國家標準(GB 2762-2005)，34個受試小白菜品種中20個Cr含量超標，綜合超標率為58.8%，表明小白菜較易受到鉻污染。

表1 34個小白菜品種單株鮮重、地上部Cr和硝酸鹽含量

將34個小白菜品種地上部Cr含量進行系統聚類分析。由圖1可知，將供試的34個小白菜品種分為四大類，即17、20、24、1、23 等5 個品種為Ⅰ類，Cr含量最高，含量范圍為1.20～3.55 mg/kg，均值為1.98 mg/kg，屬于鉻高積累品種類群;4、7、25 等3 個品種為Ⅱ類，Cr含量次之，均值為0.80 mg/kg，屬于 Cr易積累品種類群;5、8、11、12、22、15、26、13、18、19、28、34等12個品種為Ⅲ類，其Cr含量略超過食品安全國家標準的閾值(GB 2762-2005)，含量范圍為0.51～0.61 mg/kg，均值為0.54 mg/kg;6、9、21、16、2、14、27、31、33、32、30、3、29、10等14個品種為Ⅳ類，Cr含量未超過國家標準，其含量范圍為0.16～0.43 mg/kg，均值為0.26 mg/kg，這些品種可安全種植于輕度鉻污染的土壤中。

2.3 Cr處理下不同小白菜品種地上部硝酸鹽含量 由表1可知，100 mg/kg鉻污染的土壤中栽培的34個小白菜品種地上部硝酸鹽含量品種間差異亦較大，變化范圍為4.01～9.63 mg/g，均值為6.16 mg/g。根據無公害蔬菜安全要求(GB18406.1-2001)中蔬菜硝酸鹽的限量標準，受試的34個小白菜品種地上部硝酸鹽含量全部超標，如“奶白菜”超標3.21倍，“常豐四季小白菜”超標1.34倍。這表明小白菜極易積累硝酸鹽。

將34個小白菜品種地上部硝酸鹽含量進行系統聚類分析。由圖2可知，將供試的34個小白菜品種分為四大類:19號品種為Ⅰ類，地上部硝酸鹽含量最高，達9.63 mg/g;4、5、10、25、12、13、28、30、14、34 等10 個品種為Ⅱ類，硝酸鹽含量次之，但仍屬于高硝酸鹽含量品種類群，硝酸鹽含量范圍為6.70～8.30 mg/g，均值為7.41 mg/g;1、31、32、3、26、6、23、27、15、29、7、24、9、21、20、2、33、16、17、18、22、8 等 22 個品種為Ⅲ類，地上部硝酸鹽含量較低，含量范圍為4.58～6.24 mg/g，均值5.54 mg/g;11號品種硝酸鹽含量最低，為4.01 mg/g。

3 討論

城郊蔬菜地由于特殊的地理位置、栽培方式等原因更易受到重金屬污染。小白菜屬于重金屬易積累蔬菜。其地上部重金屬積累量不僅降低其產量，而且會直接影響其品質，進而影響食用人群的身體健康。因此，在輕度鉻污染蔬菜地中，選擇栽培適宜的小白菜品種顯得十分重要。

小白菜單株鮮重與其最終產量密切相關。蔬菜地選擇種植鮮重較大的小白菜品種可以保證其高產，也會受到菜農的歡迎。試驗中，在100 mg/kg Cr6+處理下培養30 d的34個小白菜品種中，有14個品種單株鮮重超過3.00 g以上，“香港特選奶白菜”甚至達5.22 g，但部分品種單株鮮重低于2.00 g，如“黑葉矮蒲頭”只有1.30 g。這表明種植于輕度鉻污染土壤的小白菜品種間產量差異很大。只要選擇合適的品種，輕度鉻污染土壤中的小白菜就依然可以保持高產。

選擇栽培鉻積累量相對較低的小白菜品種對蔬菜安全生產十分必要。在100 mg/kg Cr6+處理下，研究中的34個小白菜品種間Cr含量差異較大，最高相差22.2倍。34個品種中有14個品種地上部Cr含量未超過食品安全國家標準的閾值(GB 2762-2005)，其余20個品種均超標，最高超過標準的7.1倍，綜合超標率為58.8%。這表明在鉻污染土壤中種植小白菜安全性較低，但仍有部分品種可安全種植于輕度鉻污染地區。

現已證明，重金屬脅迫下小白菜體內硝酸鹽含量會隨著污染程度的加重而增加［17］。因此，只有選擇種植低積累硝酸鹽含量的小白菜品種，才能保證輕度重金屬污染菜地蔬菜品質。試驗中，Cr處理下34個小白菜品種地上部硝酸鹽含量全部超標(GB18406.1-2001)，但品種間硝酸鹽含量差異較大，變異系數達121.4%，最高相差2.40倍。這表明種植于輕度鉻污染土壤的小白菜品種更易積累硝酸鹽。

綜合考慮Cr積累量、硝酸鹽含量及鮮重，即地上部Cr積累量和硝酸鹽含量較低，而鮮重相對較大，推薦“春綠一號甜白菜”、“夏蒔青梗”、“福京雜交一代”、“矮腳葵扇黑葉甜白菜”、“特矮白冠”、“新育上海青”、“揭農四號青白菜”、“香港特選奶白菜”、“黃秧白”、“上海雞毛菜”等10個品種適宜在輕度鉻污染土壤或具有潛在受污染風險的區域應用。“四季速生小白菜”、“雅美大頭青江白菜”、“四月慢”、“五月慢”、“四季全能白菜”、“奶白菜”、“新春甜白菜”、“矮腳大頭青”、“福冠雜交一代”、“上海矮箕蘇州青”、“高梗白”、“上海矮抗青”等12個品種在鉻脅迫下地上部分鉻積累量較高，其鮮重較小，地上部硝酸鹽含量也較高或地上部Cr含量特別高，故不建議栽培，尤其是在土壤受到鉻污染的區域應用。

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