不同品種西蘭花對土壤重金屬鉛鎘汞的吸收規律

陳 劍，檀國印，朱良其，孫彩霞

(1.臺州市農業科學研究院，浙江 臨海 317000； 2.浙江省農業科學院 農產品質量標準研究所，浙江 杭州 310021)

不同品種西蘭花對土壤重金屬鉛鎘汞的吸收規律

陳 劍1，檀國印1，朱良其1，孫彩霞2

(1.臺州市農業科學研究院，浙江 臨海 317000； 2.浙江省農業科學院 農產品質量標準研究所，浙江 杭州 310021)

采用大棚土培盆栽試驗研究4個西蘭花品種對Pb、Cd、Hg的吸收富集規律。結果表明，隨著土壤中添加的Pb、Cd、Hg濃度的提高，西蘭花花球和根部中的Pb、Cd、Hg含量呈明顯上升趨勢；通過土壤的重金屬臨界含量值和西蘭花對3種重金屬的富集系數可以得出，西蘭花是一種對重金屬低積累的蔬菜作物，花球及根部的Pb、Cd、Hg含量與土壤中的重金屬含量呈較強的正相關性，花球部位對重金屬富集能力的順序為Cd>Hg>Pb，根部對重金屬富集能力的順序為Cd>Pb>Hg；參試的4個西蘭花品種中，浙青95與臺綠1號對Pb的富集能力相對較弱；臺綠1號對Hg的富集能力較弱；由于4個品種西蘭花花球的Cd含量在不同濃度梯度中排序各不相同，因而無法判斷品種間對Cd的富集能力強弱。

西蘭花； 重金屬； 土壤臨界值； 富集系數

土壤是環境要素的重要組成部分，承擔著環境中大約90%的來自各方面的污染物。我國對土壤、植物系統污染的研究涉及的主要污染物是重金屬，這是因為重金屬具有污染物的多源性、隱蔽性、一定程度上的長距離傳輸性和污染后果的嚴重性[1]。近年來，隨著工業的發展和農業生產的現代化，土壤的重金屬污染日益嚴重，不僅導致土壤的退化、農作物產量和品質的降低，而且通過徑流和淋洗作用污染地表水和地下水，惡化水文環境，并可能通過直接接觸、食物鏈等途徑危及人類的健康和生命[2-4]。國外的許多蔬菜進口企業已經把鉛、汞、砷等重金屬的含量作為必檢項目，重金屬超標由此成為影響我國擴大蔬菜出口的障礙因素之一。西蘭花作為浙江省特色蔬菜，主要分布在臺州、杭州、寧波等地區，是我國在國際市場上比較有競爭力的蔬菜品種，也是當地農民致富創收的重要來源，其質量安全不僅影響到國內居民的身體健康，還影響到我國在國際市場的公眾形象[5]。本研究采用大棚盆栽試驗研究不同品種的西蘭花對土壤中幾種重金屬的吸收積累及分配規律，旨在為進一步研究西蘭花對重金屬的吸收機理及其污染的防治提供技術支持，并為受污染地區選擇合適的西蘭花品種提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

參試西蘭花4個品種分別為海綠、浙青95、耐寒優秀和臺綠1號。重金屬試劑為Pb(NO3)2，Hg(NO3)2和CdCl2。供試盆缽大小一致，底部密封。供試土壤采自臺州市農科院天臺基地附近的水稻土，土壤中Hg、Pb、Cd含量分別為0.0860、23.67、0.12 mg·kg-1，本底值符合《土壤環境質量(重金屬)標準》中適合于農田土壤環境的二級指標。

1.2 處理設計

試驗于2015年在臺州市農科院天臺基地塑料大棚內進行。供試土壤經曬干、敲細、去雜、充分拌勻后裝盆備用，每盆裝干土15 kg。將3種重金屬分開添加(表1)。將參試的3種重金屬試劑按照濃度梯度配制成溶液，均勻噴灑在土壤中，攪拌均勻后將土壤重新裝盆，每處理設平行試驗4盆，同時設空白對照4盆。西蘭花采用穴盤育苗后于9月底移栽，每個品種西蘭花栽種52盆，共栽種208盆。待西蘭花達到采摘標準后，采集各株花球部分及地下根系部分，分別測定其重金屬含量。

表1 重金屬濃度梯度

1.3 數據測定分析

土壤和植株中的Pb、Cd、Hg測定方法參照GB/T 17136—1997 土壤質量總汞的測定冷原子吸收分光光度法、GB/T 17141—1997 土壤質量鉛、鎘的測定石墨爐原子吸收分光光度法、GB/T 5009.17—2003 食品中總汞及有機汞的測定、GB/T 5009.12—2003 食品中鉛的測定、GB/T 5009.15—2003 食品中鎘的測定。全部數據采用Excel進行分析。

2 結果與分析

2.1 不同部位重金屬含量的變化

由表2可知，各參試品種的花球及根部中鉛和鎘的含量均隨著土壤中添加的重金屬濃度的提高而呈上升趨勢，在不同濃度處理下根部中鉛和鎘的含量均遠超于花球。隨著土壤中兩種重金屬濃度的分別提高，花球中的鉛和鎘含量上升的幅度要大于根部。花球和根部的鉛、鎘含量在不同濃度梯度下品種間均存在一定的差異，在3級濃度梯度下品種間鉛含量的差異顯著性得到較好體現。

表2 西蘭花各部位在不同梯度處理下不同重金屬含量

注：無相同小寫字母表示各品種間在0.05水平差異顯著。

由表2可知，各參試品種的花球和根部中Hg的含量隨著土壤中添加的Hg濃度的提高而上升，從各品種Hg含量的平均值來看，不同濃度處理下花球中的Hg含量均要高于根部，隨著土壤中Hg濃度的提高花球中的Hg含量上升的幅度要大于根部。各品種間花球的Hg含量在各梯度下均無顯著差異，各品種之間根部的Hg含量在4級濃度梯度下有一定的差異。

參試的4個西蘭花品種的花球和根部在不同添加濃度下重金屬含量的排序并不一致。浙青95花球的鉛含量在2～4級中都是最低的，臺綠1號的花球在5級濃度時鉛含量最低，這2個品種對Pb的富集能力相對較弱；4個品種花球的鎘含量在不同濃度梯度中排序各不相同，因而無法判斷哪個品種對Cd的富集能力更弱；臺綠1號的花球在各濃度梯度下汞含量都是最低的，對Hg的富集能力較弱。

2.2 重金屬含量與土壤中重金屬濃度的相關性

根據各參試品種西蘭花花球中重金屬含量的平均值，得出西蘭花花球對土壤中各重金屬的吸收富集方程(x、y分別為土壤、西蘭花花球中重金屬的含量)。

由表3可知，西蘭花花球對土壤中Pb的吸收富集規律符合方程y=-3×10-8x2+0.000 1x+0.049 5，R2=0.994 2；對土壤中Cd的吸收富集規律符合方程y=0.025 4x2+0.038 8x+0.018 1，R2=0.985 0；對土壤中Hg的吸收富集規律符合方程y=0.003x2+0.000 6x+0.004 6，R2=0.988 9。由于西蘭花花球與土壤中Pb、Cd、Hg含量的相關系數都很高，說明西蘭花受土壤中3種重金屬的濃度影響都較大。

臨界含量值即指蔬菜中某種有害重金屬的含量等于國家標準限量值時，所對應的土壤中某種有害重金屬的含量值。根據食品安全國家標準(GB 2762—2012)的規定，新鮮西蘭花中的Pb、Cd、Hg含量分別不得高于0.30、0.05、0.01 mg·kg-1。根據表3的吸收富集方程，可以預測當西蘭花花球中重金屬Pb、Cd、Hg的含量達到國家標準限量值時，土壤中Pb、Cd、Hg的臨界含量值分別為4 027.221、0.592和1.245 mg·kg-1。

表3 西蘭花花球與土壤中重金屬濃度的相關性分析

重金屬回歸方程R2含量/(mg·kg-1)西蘭花重金屬標準土壤污染臨界值Pby=-3×10-8x2+00001x+0049509942≤034027221Cdy=00254x2+00388x+0018109850≤0050592Hgy=0003x2+00006x+0004609889≤0011245

注：土壤中重金屬的濃度包括本底值。

2.3 不同部位對重金屬的富集能力

由于蔬菜中重金屬含量受到土壤重金屬含量的影響，因此可用富集系數來衡量蔬菜吸收重金屬元素能力的強弱。富集系數是指蔬菜中某污染物含量占土壤中該污染物含量的百分率。富集系數愈大，表明作物愈易從土壤中吸收該元素，即該元素的遷移性愈強[6]。

由表4可知，西蘭花不同部位對不同重金屬元素的富集能力是不同的。西蘭花花球對Pb、Cd、Hg的平均富集系數分別為0.000 6、0.109 7和0.019 2，其順序大小依次為Cd>Hg>Pb；西蘭花根部對Pb、Cd、Hg的平均富集系數分別為0.012 5、0.366 5和0.009 7，其順序大小依次為Cd>Pb>Hg。富集系數在0.5～1.5時，表示該部位重金屬含量與土壤中該重金屬的含量屬同一水平；富集系數小于0.5時，表示該部位重金屬含量較土壤中該重金屬的含量相對貧化，即低于土壤中相應重金屬含量的水平[7]。西蘭花2個部位對3種重金屬的富集系數均小于0.5，說明西蘭花對這3種重金屬的吸收富集能力均較小。

表4 西蘭花不同部位對重金屬元素的富集系數

處理PbCdHg花球根部花球根部花球根部CK0002300042016250406300610003492級0000200260009150418500073000383級0000200140009200335200083000334級0000100100008900314000095000315級000010008401134035850009700036

此外，西蘭花根部對Pb和Cd的富集系數要遠遠超過花球，說明這2種重金屬在西蘭花體內的遷移能力較低，從土壤中吸收的重金屬元素大部分被根部吸收固定，向地上部轉移的量較少；而西蘭花花球對Hg的富集系數要大于根部，說明Hg元素在西蘭花體內的運輸能力較強。

3 小結與討論

西蘭花花球和根部中的Pb、Cd、Hg含量與土壤中的重金屬含量呈較強的正相關性，兩個部位的重金屬含量均隨著土壤中重金屬濃度的升高而升高。根部的Pb、Cd含量在不同濃度梯度下均要高于花球，而Hg含量則要低于花球，可能是由于不同的重金屬元素在西蘭花體內的活性和轉移能力不同而導致的。

通過吸收富集方程得出，Pb、Cd、Hg致使蔬菜西蘭花重金屬污染超標的土壤臨界含量值分別是4 027.221、0.592和1.245 mg·kg-1，均高于土壤環境質量標準中適用于農田土壤環境的二級指標。

通過計算西蘭花不同部位的重金屬富集系數可知，花球對重金屬富集能力的順序為Cd>Hg>Pb，根部對重金屬富集能力的順序為Cd>Pb>Hg，花球和根部對重金屬的富集能力并不相同。

在不同濃度梯度下，參試的4個西蘭花品種間重金屬含量存在一定的差異，浙青95與臺綠1號對Pb的富集能力相對較弱；臺綠1號對Hg的富集能力較弱；由于4個品種西蘭花花球的鎘含量在不同濃度梯度中排序各不相同，因而無法判斷哪個品種對Cd的富集能力更弱。

根據土壤臨界含量值和富集系數的結果可以看出，西蘭花對Pb、Cd、Hg的吸收富集能力都較弱，可作為對這3種重金屬低積累的蔬菜品種進行推廣種植。

[1] 王慎強. 我國土壤環境保護研究的回顧與展望[J].土壤，1999(5)：255-260.

[2] 駱永明. 金屬污染土壤的植物修復技術[J].土壤，1999，31(5)：261-265.

[3] 蔣先軍，駱永明，趙其國，等. 重金屬污染土壤的植物修復研究Ⅰ.金屬富集植物Brassicajuncea對銅、鋅、鎘、鉛污染的響應[J].土壤，2000，32(2)：71-74.

[4] 陳懷滿，鄭春榮. 土壤—植物系統中的重金屬污染[M].北京：科學出版社，1996.

[5] 孫彩霞，戚亞梅，楊桂玲，等. 西蘭花出口的技術性貿易措施分析[J]. 農產品質量與安全，2013(1)：55-57.

[6] 夏星輝，陳靜生. 土壤中重金屬污染治理方法研究進展[J]. 環境科學，1997，18(3)：72-76.

[7] 曹帥，王文建，權春梅，等. 芍藥不同藥用部位重金屬吸收富集特征研究[J]. 皖西學院學報，2015，31(5)：127-129.

(責任編輯：張瑞麟)

2017-02-20

浙江省公益技術研究農業項目(2015C32006)

陳 劍(1985—)，男，農藝師，農業推廣碩士，從事農產品質量安全研究工作，E-mail：chenrichard615@163.com。

10.16178/j.issn.0528-9017.20170512

S635

A

0528-9017(2017)05-0764-03

文獻著錄格式：陳劍，檀國印，朱良其，等. 不同品種西蘭花對土壤重金屬鉛鎘汞的吸收規律[J].浙江農業科學，2017，58(5)：764-766.