不同夏玉米品種對鎘、鉛積累與轉運的差異性田間研究

孫洪欣，趙全利，薛培英，楊錚錚，楊陽，王倩倩，劉峰，唐鐵朝，劉文菊*，申嘉澍

1. 河北農業大學資源與環境科學學院，河北省農田生態環境重點實驗室，河北 保定 071000；2. 河北農業大學教學試驗場，河北 保定 071000；3. 河北省農業環境保護監測站，河北 石家莊 050035；4. 北京林業大學水土保持學院，北京100101

不同夏玉米品種對鎘、鉛積累與轉運的差異性田間研究

孫洪欣1*，趙全利2*，薛培英1，楊錚錚1，楊陽1，王倩倩1，劉峰3，唐鐵朝3，劉文菊1**，申嘉澍4

1. 河北農業大學資源與環境科學學院，河北省農田生態環境重點實驗室，河北 保定 071000；2. 河北農業大學教學試驗場，河北 保定 071000；3. 河北省農業環境保護監測站，河北 石家莊 050035；4. 北京林業大學水土保持學院，北京100101

隨著工農業的發展，土壤重金屬污染問題日益嚴重，農作物重金屬超標現象頻發。為篩選出具有鎘（Cd）、鉛（Pb）低積累潛力且產量較高的夏玉米（Zea mays）品種，該研究采用田間小區試驗和室內分析相結合的方法，在府河污灌區選取有代表性的農田，探討華北地區適種的9個夏玉米品種對Cd、Pb積累與轉運的潛力差異。結果表明：夏玉米產量、玉米籽實中Cd、Pb含量在品種間存在顯著差異（P＜0.05）。其中，先玉335產量為12 389 kg·hm-2，比其他品種高出32%～93%；玉米籽實中Cd含量最低的是先玉335，為0.004 4 mg·kg-1，比其他品種低7%～45%；Pb含量最低的是洛玉803，為0.027 3 mg·kg-1，比其他品種低37%～50%，且玉米籽實中Cd、Pb含量均未超過食品安全國家標準的食品中污染物限量標準（GB 2762─2012）；對玉米籽實和秸稈中的Cd、Pb含量進行聚類分析可知，秀青74-9、冀農1號、先玉335、肅玉1號和偉科702均屬于籽實、秸稈中Cd、Pb低積累類群。綜合玉米產量、玉米地上部Cd、Pb含量、富集系數、轉運系數等指標綜合評價，可以篩選出先玉335為既高產且可食部分籽實具有低積累Cd、Pb潛力的品種，適宜在華北地區Cd、Pb輕度污染區推廣種植。

夏玉米；鎘；鉛；積累與轉運；品種差異

SUN Hongxin, ZHAO Quali, XUE Peiying, YANG Zhengzheng, YANG Yang, WANG Qianqian, LIU Feng, TANG Tiechao, LIU Wenju, SHEN Jiashu. Variety Difference of Cadmium and Lead Accumulation and Translocation in Summer Maize [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2015, 24(12): 2068-2074.

隨著工業的發展，重金屬類污染物進入土壤并引發土壤-植物系統的環境污染問題，全國土壤污染狀況調查公報也證實了這一點（陳懷滿，1996；郭曉方等，2010），其中污灌是農田土壤重金屬污染的主要來源之一（方玉東，2011；Liu et al.，2005）。調查表明：華北地區，尤其是北京、保定、石家莊等地因多年污灌造成鎘（Cd）、鉛（Pb）重金屬在土壤中累積（孫雷等，2008；胡國成等，2011；謝建治等，2002；薛占軍，2012），進而通過吸收和轉運進入農作物的可食部位，使一些糧食作物籽實重金屬存在超標現象，且部分根菜類蔬菜中 Pb含量超過我國食品中重金屬的限量標準（GB/T 5009─2003）1倍以上（薛占軍，2012）。河北省清苑縣及周邊農田土壤重金屬含量調查顯示，65%土壤中Cd含量超過我國土壤環境質量標準（GB 15618─ 1995），且3%玉米籽實中Pb超過我國糧食衛生標準（GB 2715─2005）（張麗紅等，2010）。污染土壤中的重金屬不僅會影響作物生長，而且會通過食物鏈在人畜體內積累從而威脅人畜健康（于蔚等，2014；匡少平等，2002；金亮等，2007；劉恩玲等，2009；朱宇恩等，2011）。研究小組前期調查研究顯示，本試驗研究區（望亭鄉小望亭村）自上世紀60年代至今一直采用府河污水進行農田灌溉，并且由于常年污灌已經造成農田土壤中一些重金屬超標，其中以Cd、Pb污染問題最為突出。

已有研究表明，不同的農作物對重金屬的脅迫有不同的抗性與耐性，如水稻、小麥、芋頭、大白菜、青菜、菠菜和苧麻等作物對重金屬的吸收與積累存在物種、品種和同一作物不同器官的差異（劉維濤等，2009；鄒日，2012；Zeng et al.，2008；黃萍霞，2007；宗良綱等，2007；佘瑋等，2011；代全林等，2005；劉光榮等，2006a）。因此，篩選和培育不僅可以在重金屬污染的土壤上正常生長，且可食部位重金屬含量較低的低積累農作物品種是保證農產品安全生產的有效途徑之一。玉米（Zea mays）是我國主要糧食作物之一，尤其在華北地區，夏玉米種植更為普遍。近年來，對耐、抗重金屬玉米品種的篩選研究工作開展了很多（郭曉方等，2010；代全林等，2005），尤其是室內盆栽試驗，但是室內苗期的盆栽試驗結果和大田應用還有一定的距離。因此，開展重金屬低累積農作物品種的田間篩選研究勢在必行。不同的玉米品種具有各自適種的生態區域，目前檢索到的相關文獻主要集中在我國南方的廣東、四川等地開展的當地適種品種的重金屬低積累的田間研究，在華北污灌導致的重金屬輕度污染區開展Cd、Pb低積累夏玉米品種的篩選工作較少。因此，針對適宜在華北地區種植的夏玉米品種篩選可食部位對Cd、Pb積累能力較弱、籽實中Cd、Pb含量不超標且產量較高的品種，并在華北地區重金屬輕度污染的農田進行推廣種植，不僅能保障該地區的糧食生產，而且能有效避免重金屬進入食物鏈，從而保障糧食安全（于蔚等，2014；劉光榮等，2006）。基于此，本研究在河北省保定市府河流域污灌區開展了田間小區試驗，研究華北地區適宜種植的9個夏玉米品種對土壤Cd、Pb的積累和轉運的潛力差異，以期篩選出具有低積累Cd、Pb潛力的夏玉米品種。

1　材料與方法

1.1試驗區概況

河北省保定市清苑縣望亭鄉小望亭村位于保定市南端（N：38°49′31.5″；E：115°39′20.4″），西倚太行山，東瀕白洋淀。地勢低平，屬暖溫帶大陸性季風氣候。全年平均氣溫12.5 ℃，年平均降水量488.2 mm，年平均風速1.8 m·s-1，年平均濕度67%，年無霜期209 d，年日照2629.5 h，十分利于實行冬小麥-夏玉米一年兩熟的種植制度。府河流經保定市西北郊區及清苑縣，主要接納工業廢水和生活污水，其沿岸地區引污灌溉消納廢水量為9.18×106m3·a-1。

1.2供試材料

供試土壤為潮褐土，質地為重壤土，pH值8.01，有機質含量為 25.53 g·kg-1，有效磷含量為 28.18 mg·kg-1，速效鉀含量為350 mg·kg-1，DTPA-Cd含量為0.36 mg·kg-1，DTPA-Pb含量為8.81 mg·kg-1，表層（0～20 cm）土壤重金屬含量見表1。

表1　供試表層土壤（0～20 cm）和灌溉水中重金屬含量狀況Table 1 Heavy metals concentrations in selected soils (0～20 cm) and irrigation water

由表 1可知，開展田間小區試驗的表層土壤中 Cd含量超過我國食用農產品產地環境質量評價標準（HJ/T332─2006）的土壤環境質量評價指標限值 0.6 mg·kg-1（pH>7.5）。該區域土壤中 Ni含量雖相對較高，但調查中小麥和玉米籽實Ni含量卻明顯低于食品安全國家標準的食品中Ni限量標準（GB 2762─2012）1.0 mg·kg-1。相比之下，土壤中Pb雖然沒有超標，但種植在該土壤上的農作物卻存在Pb超標的現象，導致這種現象可能是因為試驗區周邊環境以及小型冶煉廠排放的Pb在農作物體內的轉運或者大氣沉降造成的。因此，本研究主要針對土壤中的Cd、Pb篩選其低積累夏玉米品種。

供試夏玉米品種：選擇華北地區適宜種植且面積較廣的9個夏玉米品種：鄭單958、秀青74-9、肅玉1號、德利農988、冀農1號、敦煌1號、先玉335、偉科702和洛玉803，均購于當地玉米種子經銷公司。

1.3試驗設計

試驗采用隨機區組設計，9個夏玉米品種為 9個處理，每個處理設3個重復，共計27個小區，小區面積14.0 m×11.5 m=161 m2。于2014年6月20日收獲上一季冬小麥后播種夏玉米，施肥和田間管理按照當地農業管理進行。株行距30 cm×60 cm；帶小麥茬耕地；使用府河水灌溉，水中重金屬的含量見表 1，符合我國食用農產品產地環境質量評價標準（HJ/T 332─2006）的灌溉水環境質量評價指標限值；基施玉米專用復合肥（24-11-10），肥料用量750 kg·hm-2；大喇叭口期施追肥尿素（含N46%）98.0 kg·hm-2；玉米季養分總投入量：N 225 kg·hm-2，P2O583 kg·hm-2，K2O 90 kg·hm-2。所有供試肥料中重金屬含量均遠低于我國無機-有機復混肥料標準（GB 18877─2002）。2014年9月29收獲玉米，測定各試驗小區產量，并采集各試驗小區的土樣及玉米籽實和秸稈樣品。

1.4樣品分析

1.4.1土壤樣品的采集與測定

玉米收獲后用混合取樣法采集表層（0～20 cm）土壤樣品，風干后分別過1.00和0.25 mm尼龍篩，保存備用；土壤pH、N、P、K均采用《土壤農化分析》（第三版）中的方法進行測定（鮑士旦，2007）。土壤中Cd、Pb全量采用鹽酸-硝酸-氫氟酸-高氯酸全消解法（GB/T 17141─1997），有效態采用DTPA提取法（GB/T 23739─2009），消解液和提取液中Cd、Pb含量采用ICP-MS（Agilent 7500a）和原子熒光（AFS 2202E）進行測定，以國家一級標準物質（土壤：GBW 07451、GBW 07452、GBW 07457；植物：GBW 10011、GBW 10012）進行準確度和精密度控制，回收率為 80%～90%，所有樣點的測試均在儀器最低檢出限之內；按比例隨機檢查和異常點抽查進行樣品分析質量監控，以重復采樣、重復分析來評定采樣和分析誤差。

1.4.2植物樣品采集與測定

玉米成熟后測定產量，并且每小區隨機采集 3株玉米植株（秸稈和籽實），分別用去離子水洗凈，70 ℃烘至恒重，不銹鋼植物粉碎機粉碎后備用。采用硝酸-雙氧水微波消解法測定玉米籽實和秸稈中Cd、Pb含量，測定方法同上。

1.4.3轉運系數

籽實/秸稈轉運系數（TF）=籽實中重金屬含量(mg·kg-1)/秸稈中重金屬含量(mg·kg-1)（郭曉方等，2010）。

1.4.4富集系數

籽實（秸稈）富集系數（BAFs）=籽實（秸稈）中重金屬含量(mg·kg-1)/土壤中重金屬含量(mg·kg-1)（吳傳星，2010）。

1.5數據統計分析

采用Microsoft Excel 2007和SPSS 19.0進行數據分析。

2　結果與分析

2.1玉米產量的品種差異分析

由圖 1可見，不同品種間玉米產量差異顯著（P＜0.05），產量范圍為6407～12389 kg·hm-2。9個品種中，先玉335產量最高，顯著高于試驗中其他品種的產量（P＜0.05），其次是偉科702、秀青74-9、鄭單958，其產量顯著高于洛玉803，洛玉803產量最低。此外，先玉335、偉科702、秀青74-9、鄭單958較洛玉803產量分別高出93%、46%、45%和 45%。9個玉米品種產量順序為先玉 335>偉科702>秀青74-9>鄭單958>敦煌1號>肅玉1號>冀農1號>德利農988>洛玉803。

圖1　玉米產量的品種差異分析（n=27）Fig. 1 The yields of different varieties of maize(n=27)

圖2　玉米籽實中Cd（A）、Pb（B）含量的品種差異分析（n=27）Fig. 2 The concentrations of Cd (A), Pb (B) in grains of different varieties of maize(n=27)

2.2玉米籽實中鎘、鉛含量的品種差異分析

圖2所示，9個品種玉米籽實中Cd、Pb含量均未超過食品安全國家標準的食品中污染物限量標準（GB 2762─2012）（Cd≤0.1 mg·kg-1，Pb≤0.2 mg·kg-1）。由圖2A可見，玉米籽實中Cd含量范圍為0.0044～0.0081 mg·kg-1，含量最高的是洛玉803，顯著高于先玉335、偉科702、敦煌1號和秀青74-9（P＜0.05），且高出幅度分別為 46%、45%、41%和38%。9個品種籽實中Cd含量的順序為先玉335＜偉科702＜敦煌1號＜秀青74-9＜鄭單958＜肅玉1號＜德利農988＜冀農1號＜洛玉803。

由圖 2B可見，玉米籽實中 Pb含量范圍為0.0273～0.0547 mg·kg-1，其中洛玉803含量最低，顯著低于其他8個參試品種；含量較低的有偉科702和肅玉1號，分別為0.0437、0.0447 mg·kg-1。洛玉803、偉科702、肅玉1號較Pb含量最高的德利農988分別低50%、20%和18%。9個品種籽實中Pb含量的高低順序為洛玉803＜偉科702＜肅玉1號＜先玉 335＜冀農 1號＜秀青 74-9＜敦煌 1號＜鄭單958＜德利農988。

2.3玉米秸稈中鎘、鉛含量的品種差異分析

由圖3A可知，9個夏玉米品種秸稈中Cd含量在品種間差異不顯著（P>0.05），含量范圍為0.32～0.42 mg·kg-1。目前，玉米秸稈主要有3個去向：秸稈還田、青貯飼料或制備有機肥的原料。在該污灌區種植的9個玉米品種秸稈Cd含量均未超過國家飼料衛生標準(GB 13078─2001)（Cd≤0.5 mg·kg-1）和有機肥料中重金屬限量標準（NY 525─2012）（Cd≤3 mg·kg-1）。因此，污灌區種植的玉米秸稈直接還田，或作為青貯飼料和有機肥的原料均是安全的。

圖3　玉米秸稈中Cd（A）、Pb（B）含量的品種差異分析（n=27）Fig. 3 The concentrations of Cd (A), Pb (B) in straws of different varieties of maize (n=27）

由圖3B可知，9個品種夏玉米秸稈中Pb含量范圍為 9.98～14.0 mg·kg-1，品種間差異不顯著（P>0.05），且均超過國家飼料衛生標準(GB 13078─2001)（Pb≤8 mg·kg-1），用作青貯飼料具有較大的安全風險；但所有品種秸稈中 Pb含量均符合有機肥料中重金屬限量標準（NY 525─2012）（Pb≤50 mg·kg-1），若用作有機肥料仍是安全的。

2.4玉米籽實和秸稈鎘、鉛富集系數的品種差異分析

表2　不同玉米品種籽實、秸稈對Cd、Pb的富集系數Table 2 The bioaccumulation factors of Cd, Pb for grains and straws of different varieties of maize

富集系數（BAFs）通常能直觀的表示植物各部分對重金屬的吸收積累能力。從表 2可以看出，9個品種夏玉米籽實對土壤中重金屬Cd、Pb的吸收積累能力存在顯著差異（P＜0.05）。籽實中Cd富集系數范圍為 0.0049～0.0113，且品種間差異顯著（P＜0.05）。其中Cd富集系數較低的是偉科702和先玉335，顯著低于洛玉803。籽實中Cd富集系數最高的洛玉 803，比 Cd富集系數最低的偉科 702和先玉335高出2倍之多。9個品種夏玉米籽實中Pb富集系數均不高于0.002（表2），這說明供試玉米品種的籽實對土壤中 Pb積累能力較低。其中，德利農988籽實中Pb的富集系數最高，品種洛玉803籽實中Pb的富集系數最低，為0.0006，顯著低于其他8個供試品種，其他8個供試品種籽實中Pb的富集系數沒有明顯差異。這與夏玉米籽實中Cd、Pb含量（圖2）均一致。由表2可知，9個品種夏玉米秸稈中Cd、Pb的富集系數在品種間差異并不顯著（P>0.05），范圍分別為 0.44～0.59和0.21～0.27。

2.5玉米鎘、鉛轉運系數的品種差異分析

玉米籽實和秸稈中Cd、Pb含量的變化特征與植物不同部位重金屬的遷移能力有關。因此，在初步了解各品種對Cd、Pb積累程度的基礎上，通過轉運系數（TF）進一步說明Cd、Pb由秸稈向籽實轉運的能力是否存在品種差異。從轉運系數來看（表3），9個品種夏玉米秸稈中Cd向籽實轉運的轉運系數為 0.011～0.022，且品種間差異顯著（P＜0.05），其中轉運系數最高的為洛玉803，偉科702的Cd轉運系數最低，其他夏玉米品種Cd的轉運系數與偉科 702沒有明顯差異，這說明洛玉803中Cd由秸稈向籽實轉運的能力最強，其他品種 Cd的轉運能力差異不顯著（P>0.05），這與夏玉米籽實中Cd含量一致（圖2A）。9個品種夏玉米秸稈中Pb向籽實轉運的轉運系數為0.0029～0.0047，各品種間差異并不顯著（P>0.05），這說明各個品種夏玉米秸稈中Pb向籽實中的轉運能力無明顯差異。

表3　不同玉米品種Cd、Pb籽實/秸稈的轉運系數Table 3 The translocation factors of Cd, Pb from straws to grains for different varieties of maize

2.6玉米籽實、秸稈重金屬鎘、鉛含量的聚類分析

為了進一步明確夏玉米不同品種對土壤中Cd、Pb的綜合積累能力，采用聚類分析的方法對9個品種夏玉米籽實和秸稈的Cd、Pb含量進行分類分析，結果見圖 4。所有夏玉米品種的生長環境均一致，環境因素對玉米吸收Cd、Pb的影響也一致，故不同夏玉米品種 Cd、Pb含量差異來自其對 Cd、Pb的積累能力。聚類分析結果（圖4A）顯示，9個夏玉米品種籽實對Cd、Pb的積累能力差異可劃分為2類：第一類是洛玉803，為玉米籽實中Cd、Pb高積累類群；第二類包括其他8個供試品種，均屬于籽實中Cd、Pb低積累類群。

圖4　玉米籽實（A）、秸稈（B）中Cd、Pb含量聚類分析（n=27）Fig. 4 Cluster analysis of concentrations of Cd、Pb in the maize grains(A) and straws (B) of different varieties(n=27)

此外，對9個品種夏玉米秸稈Cd、Pb含量進行聚類分析，結果見圖4B。不同品種秸稈對Cd、Pb的積累能力不同，聚類分析的結果（圖4B）顯示，9個品種秸稈對Cd、Pb的積累能力差異可劃分為 3類：第一類是鄭單 958，為秸稈中 Cd、Pb高積累類群，其秸稈中Pb含量為14.30 mg·kg-1，超過國家飼料衛生標準1.8倍；第二類包括敦煌1號、洛玉803和德利農988，為秸稈中Cd、Pb中等積累類群；第三類包括秀青74-9、冀農1號、肅玉1號、偉科702和先玉335，為秸稈中Cd、Pb低積累類群。

3　結論與討論

3.1討論

本研究在Cd：1.03 mg·kg-1，Pb：56.0 mg·kg-1，pH：8.01的污灌區農田中進行，結果表明玉米籽實中Cd、Pb含量均不超過相應標準，而且秸稈中Cd、Pb向籽實轉運的轉運系數均小于0.03（通常玉米籽實中重金屬含量低于秸稈，即轉運系數小于 1。轉運系數越小，說明植物吸收的重金屬從秸稈轉移至可食部位籽實的量就越少，從而降低進入食物鏈比例，最終保證農產品的安全。這說明玉米主要通過抑制和阻隔秸稈中Cd、Pb向籽實轉運來降低籽實中Cd、Pb含量，這與以往研究相似（張麗紅等，2010；代全林等，2005；吳傳星，2010；李凝玉等，2008）。但有研究發現玉米秸稈具有較強的向籽實轉運Cd、Pb的能力，郭曉方等（2010）在廣東地區輕中度污染（Cd：1.2 mg·kg-1，Pb：147 mg·kg-1，pH：4.54）農田開展的8個玉米品種篩選的研究發現，甜玉米和飼料玉米對Cd、Pb的積累能力很高，玉米籽實中 Cd、Pb含量范圍分別為 0.124～0.536 mg·kg-1和0.125～0.414 mg·kg-1，同時發現玉米秸稈中Cd、Pb向籽實轉運的轉運系數均在0.3以上。這是因為，不同區域、不同生長環境以及不同品種的玉米對重金屬的積累能力存在極其顯著的差異（張麗紅等，2010；于蔚等，2014；代全林等，2005；周航，2011；曹瑩等，2006；崔邢濤等，2010；陳得軍等，2010）。由此可以推測以上研究中明顯的差異主要來自于玉米品種以及生長環境的差異，尤其是不同的土壤pH。本研究土壤pH為8.01，郭曉方等（2010）的研究中土壤pH為4.54，低pH提高了土壤重金屬的生物有效性，從而促進了玉米對Cd、Pb的吸收、轉運與積累。

綜合本研究中玉米秸稈Cd、Pb含量來看，盡管污灌區土壤中Cd含量超標，但種植在該土壤上的玉米秸稈中Cd含量既不超過國家飼料衛生標準又不超過有機肥料中重金屬限量標準；而土壤中Pb含量雖不超標，但種植在該土壤上的玉米秸稈中Pb含量超過了國家飼料衛生標準。因此，污灌區的玉米秸稈不能用作青貯飼料。不過玉米秸稈中 Pb含量并未超過有機肥料中重金屬限量標準，故仍可以用作有機肥或生產有機肥商品的原料。此外，土壤中 Pb含量符合農產品產地土壤環境質量標準，但種植在該土壤上的玉米秸稈中 Pb含量卻較高，并超出國家飼料衛生標準，這其中的原因可能有兩個：一個是內因，說明夏玉米對 Pb的吸收能力和Pb向地上部轉運的能力較強；一個是外因，大氣沉降導致玉米秸稈中Pb含量升高（代全林等，2005；曹瑩等，2006）。綜上所述，為保障我國糧食安全，篩選適宜當地種植的重金屬低積累農作物成為污灌區農作物安全生產的關鍵。

目前，篩選重金屬低積累的作物仍沒有明確標準。本研究認為：篩選重金屬低累積作物最主要的特征是：可食部位重金屬含量相對較低，并且符合食品安全國家標準的食品中重金屬限量標準（GB 2762─2012）。因此可以優先考慮產量較高且籽實對Cd、Pb富集能力較低的玉米品種作為低積累Cd、Pb夏玉米品種。本研究結果表明：先玉335、敦煌1號和偉科702均屬于地上部（秸稈、籽實）Cd、Pb低積累類群，而且秸稈、籽實對土壤中Cd、Pb積累系數較低，可視為華北地區具有Cd、Pb低積累潛力的夏玉米品種。尤其是先玉335品種玉米產量最高，該品種籽實、秸稈中Cd、Pb含量相對較低，其植株地上部對Cd、Pb的吸收富集能力和轉運能力也較低。因此，可以篩選出先玉335為既高產且可食部分籽實具有低積累Cd、Pb潛力的夏玉米品種，適宜在華北地區Cd、Pb輕度污染區推廣種植。

3.2結論

（1）9個品種玉米產量存在顯著品種差異，先玉335產量最高，為12389 kg·hm-2，比其他品種高出32%～93%。

（2）玉米籽實中Cd、Pb存在顯著品種差異，其中籽實中Cd含量最低的是先玉335，為0.0044 mg·kg-1；Pb含量最低的是洛玉 803，為 0.0273 mg·kg-1。

（3）根據玉米產量、玉米籽實和秸稈中 Cd、Pb含量、富集系數和轉運系數等指標綜合評價，可以篩選出先玉335為既高產且可食部分籽實具有低積累Cd、Pb潛力的夏玉米品種，適宜在華北地區Cd、Pb輕度污染區推廣種植。

LIU W H, ZHAO J Z, YANG Z Y. 2005. Impacts of sewage migration on heavy metal distribution and contamination in Beijing, China [J]. Environment International, 31(6): 805-8121.

ZENG F R, MAO Y, CHENG W D, et al. 2008. Genotypic and environmental variation in chromium, cadmium and lead concentrations in rice [J]. Environmental Pollution, 153(2): 309-314.

鮑士旦. 2007. 土壤農化分析(第 3版)[M]. 北京: 中國農業出版社: 3: 14-114.

曹瑩, 黃瑞冬, 李建東, 等. 2006. 鉛和鎘復合脅迫下玉米對鎘吸收特性[J]. 生態學雜志, 25(11): 145-1427.

陳得軍, 張春燕, 王建玲, 等. 2008. 新鄉市寺莊頂污灌區土壤中重金屬的形態分布及生物有效性研究[J]. 水土保持學報, 22(5): 190-193.

陳懷滿. 1996. 土壤-植物系統中重金屬污染[M].北京:科學出版社: 71-125.

崔邢濤, 欒文樓, 石少堅, 等. 2010. 石家莊污灌區土壤重金屬污染現狀評價[J]. 地球與環境, 38(1): 36-42.

代全林, 袁劍剛, 方煒, 等. 2005. 玉米各器官積累 Pb能力的品種間差異[J]. 植物生態學報, 29(6): 992-999.

方玉東. 2011. 我國農田污水灌溉現狀、危害及防治對策研究[J]. 農業環境與發展, (5): 1-6.

郭曉方, 衛澤斌, 丘錦榮, 等. 2010. 玉米對重金屬累積與轉運的品種間差異[J]. 生態與農村環境學報, 26(4): 367-371.

胡國成, 許木啟, 許振成, 等. 2011. 府河-白洋淀沉積物中重金屬污染特征及潛在風險評價[J]. 農業環境科學學報, 30(1): 146-153.

黃萍霞. 2007. 不同小麥品種對Cd、Pb的響應和機理研究[D]. 揚州: 揚州大學.

金亮, 李戀卿, 潘根興, 等. 2007. 蘇北地區土壤-水稻系統重金屬分布及其食物安全風險評價[J]. 生態與農村環境學報, 23(1): 33-39.

匡少平, 徐仲, 張書圣. 2002. 玉米對土壤中重金屬鉛的吸收特性及污染防治[J]. 安全環境科學報, 2(1): 28-31.

李凝玉,李志安,丁永禎,等. 2008. 不同作物與玉米間作對玉米吸收積累鎘的影響[J]. 應用生態學報, 19(6): 1369-1373.

劉恩玲, 王亮, 孫繼, 等. 2009. 土壤-番茄體系中Cd、Pb的累積特征研究[J]. 土壤通報, 40(1): 18-193.

劉光榮, 魏林根, 周榮嬌, 等. 2006. 水稻品種間對銅的富集和分布差異性特征初探[J]. 江西農業大學學報, 28(1): 12-15.

劉維濤, 周啟星, 孫約兵, 等. 2009. 大白菜對鉛積累與轉運的品種差異研究[J]. 中國環境科學, 29(1): 63-67.

邵云, 姜麗娜, 李向力, 等. 2005. 五種重金屬在小麥植株不同器官中的分布特征[J]. 生態環境, 14(2): 204-207.

佘瑋, 揭雨成, 邢虎成, 等. 2011. 苧麻耐鎘品種差異及其篩選指標分析[J]. 作物學報, 37(2): 348-354.

孫雷, 趙燁, 李強, 等. 2008. 北京東郊污水與清水灌區土壤中重金屬含量的比較研究[J]. 安全與環境學報, 8(3): 29-33.

吳傳星. 2010. 不同玉米品種對重金屬吸收累積特性研究[D]. 雅安: 四川農業大學.

謝建治, 劉樹慶, 王立敏, 等. 2002. 保定市郊土壤重金屬污染現狀調查及其評價[J]. 河北農業大學學報, 25(1): 38-41.

薛占軍. 2012. 河北省主要污灌土壤質量及其污染風險評價研究[D]. 保定: 河北農業大學.

于蔚, 李元, 陳建軍, 等. 2014. 鉛低累積玉米品種的篩選研究[J]. 環境科學導刊, 33(5): 4-9.

張麗紅, 徐慧珍, 于青春, 等. 2010. 河北清苑縣及周邊農田土壤及農作物中重金屬污染狀況與分析評價[J]. 農業環境科學報, 29(11): 2139-2146.

周航. 2011. 不同玉米品種對鉛鋅礦區土壤重金屬污染修復能力研究[D].雅安: 四川農業大學.

朱宇恩, 趙燁, 李強, 等. 2011. 北京城郊污灌土壤-小麥(Triticum aestivum)體系重金屬潛在健康風險評價[J]. 30(2): 263-270.

宗良綱, 孫靜克, 沈倩宇, 等. 2007. Cd, Pb污染對幾種葉類蔬菜生長的影響及其毒害癥狀[J]. 生態毒理學報, 2(1): 63-68.

鄒日. 2012. 芋頭對重金屬的富集規律及對鎘,鉛脅迫的響應[D]. 煙臺:魯東大學.

Variety Difference of Cadmium and Lead Accumulation and Translocation in Summer Maize

SUN Hongxin1, ZHAO Quali2*, XUE Peiying1, YANG Zhengzheng1, YANG Yang1, WANG Qianqian1, LIU Feng3, TANG Tiechao3, LIU Wenju1, SHEN Jiashu3
1. College of Resources and Environmental Sciences, Agricultural University of Hebei, Key Laboratory of Ecological Environment of Farmland in Hebei Province, Baoding 071000, China; 2. The Teaching Experiment Field, Agricultural University of Hebei, Baoding 071000, China; 3. Hebei Agricultural Environmental Protection Monitoring Stations, Shijiazhuang 050035, China; 4. School of Soil and Water Conservation, Beijing Forestry University, Beijing 100101, China

With the development of industry and agriculture, the heavy metals pollution problem in soils and crops is increasingly serious, A Field experiment was carried out to study the differences of cadmium and lead accumulation and translocation in 9 cultivars of summer maize in North China, which aimed to screen summer maize cultivars with low accumulation ability of Cd, Pb in the irrigation farmland of the Fu River. There was a significant difference (P＜0.05) in yields, heavy metals (Cd, Pb) concentrations in grains and straws among 9 varieties. Xianyu-335 had the highest yield at 12 389 kg·hm-2, 32% to 93% higher than those of other cultivars; Moreover, Xianyu-335 had the minimum concentrations of Cd in grains at 0.004 4 mg·kg-1, 7% to 45% lower than those of other varieties; Luoyu-803 had the minimum concentrations of Pb in grains at 0.027 3 mg·kg-1, 37% to 50% lower than those of other varieties, and the concentrations of Cd, Pb of grains for all cultivars were less than the Maximum levels of contaminants in foods (GB 2762─2012).Cluster analysis of the heavy metal (Cd, Pb) concentrations in grains and straws shows that the 9 cultivars could be sorted into three groups. Jinong-1, Xianyu-335, Suyu-1 and Weike-702 were Cd, Pb low-accumulation cultivars in the grains and straws. Based on yields, Cd and Pb levels in grains and straws, the Bioaccumulation Factors (BAFs) and the Translocation Factors (TFs) of Cd and Pb from straws to grains, cultivars of Xianyu-335 was selected with high yields and low accumulation of Cd, Pb in summer maize, and should be suitable and extended in farmland contaminated lightly with Cd, Pb in north China.

summer maize; cadmium; lead; accumulation; variety difference

10.16258/j.cnki.1674-5906.2015.12.023

X171.5

A

1674-5906（2015）12-2068-07

河北省高等學校創新團隊領軍人才培育計劃（LJRC016）；國家自然科學基金項目（41471398）

孫洪欣（1990年生），女，黑龍江人，碩士研究生，主要從事土壤環境質量與監控方面研究。E-mail: sunhongxin0303@163.com *孫洪欣和趙全利對本文貢獻相同，同為本文第一作者**通信作者。E-mail: liuwj@hebau.edu.cn

2015-09-23

引用格式：孫洪欣, 趙全利, 薛培英, 楊錚錚, 楊陽, 王倩倩, 劉峰, 唐鐵朝, 劉文菊, 申嘉澍. 不同夏玉米品種對鎘、鉛積累與轉運的差異性田間研究[J]. 生態環境學報, 2015, 24(12): 2068-2074.