茭白浙茭2號、八月茭對重金屬鉛鎘汞的吸收規律

檀國印，陳 劍*，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)

茭白浙茭2號、八月茭對重金屬鉛鎘汞的吸收規律

檀國印1，陳 劍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)

試驗以茭白的單季茭品種八月茭和雙季茭品種浙茭2號為材料，研究茭白對土壤中重金屬Pb、Cd、Hg的吸收規律，以及造成茭白超標的土壤重金屬限值。采用大棚盆栽方法，通過重金屬Pb、Cd、Hg不同水平栽培試驗，分析檢測茭白中重金屬含量。結果表明，在試驗條件下，茭白中重金屬含量與其在土壤中含量呈較強的正相關性，對土壤中重金屬元素吸附強度的順序為Hg>Pb>Cd，Cd在2個茭白品種的樣品中均未檢測到；且2個茭白品種對土壤重金屬吸收積累有差異，八月茭對重金屬Hg的富集強度大于浙茭2號；Pb、Hg致使茭白污染超標的土壤限值分別為1 053.57 mg·kg-1和0.08 mg·kg-1。

八月茭； 浙茭2號； 重金屬； 限值； 茭白

茭白是我國特有的水生蔬菜，也是浙江省種植面積較大的蔬菜品種之一。據統計結果，2013年浙江省茭白種植面積達3萬hm2，產量達70多萬t，是浙江效益農業的亮點之一[1]。重金屬是密度大于5.0 g·cm-3的一組金屬元素，包括鎘(Cd)、汞(Hg)、鉛(Pb)、砷(As)等40多種，是重要的土壤環境污染物，也是農產品質量安全中重要的限量指標[2]。據統計結果，我國140萬hm2的污水灌區中，約有64.8%的土壤遭受重金屬污染，每年被重金屬污染的糧食達1 200萬t，直接經濟損失超過200億元[3]。

目前，關于重金屬離子對植物的吸收規律以及植物對重金屬離子的耐性機制已有大量的報道[4-6]，而關于茭白在這方面的研究較少。因此，采用盆栽試驗方法，進行不同濃度重金屬離子(Cd2+、Pb2+、Hg2+)土壤處理，對八月茭和浙茭2號[7]2個品種茭白的重金屬吸收特性進行研究，現將有關結果報道如下。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試重金屬為Pb(NO3)2、CdCl2、Hg(NO3)2，均為分析純。

供試土壤取自天臺縣臺州市農業科學研究院試驗基地，具體理化性質為有機質31.1 g·kg-1，全氮1.69 g·kg-1，全磷0.63 g·kg-1，全鉀17.1 g·kg-1，鉛23.67 mg·kg-1，鎘0.12 mg·kg-1，汞0.086 mg·kg-1，pH值 6.31。

土壤處理及裝盆。供試盆缽內徑50 cm，高50 cm，為直筒形塑料桶，盆底密封不漏水。取來的土壤經曬干、粉碎、去雜質后，按每盆30 kg土量裝盆備用。

供試茭白品種為天臺八月茭和浙茭2號。

試驗儀器有原子吸收分光光度計(900F，Perkins Elmer)，原子吸收石墨爐(900Z，Perkins Elmer)，原子熒光光度計(AFS-9230，北京吉天儀器有限公司)。

1.2 方法

1.2.1 試驗地點

試驗在臺州市臺州市農業科學研究院試驗基地內進行，在8 m寬塑料大棚內進行避雨栽培。

1.2.2 處理設計

各處理土壤中重金屬濃度：1級(CK)為底土，Pb<250 mg·kg-1，Cd<0.30 mg·kg-1，Hg<0.30 mg·kg-1；2級，Pb<125 mg·kg-1，Cd<0.15 mg·kg-1，Hg<0.15 mg·kg-1；3級，Pb<375 mg·kg-1，Cd<0.45 mg·kg-1，Hg<0.45 mg·kg-1；4級，Pb<750 mg·kg-1，Cd<0.90 mg·kg-1，Hg<0.90 mg·kg-1。試驗前重金屬試劑溶解后噴入土壤，然后充分拌勻土壤，加水至土壤飽和含水量的60%，放置平衡1個月，期間定期加水以維持土壤含水量。

2015年7月10日定植，每盆種菱白苗1株，各處理均為某一重金屬含量的單因素，重復4次，順序排列放置。

1.2.3 栽培管理

基肥每盆施用復合肥15 g，與土壤混勻后待用。追肥根據茭白的生長情況適時追施復合肥。

控制每盆5～8莖分蘗苗，多余新發苗及時抹除。

試驗期間，根據當天茭白蒸發量確定補水量，保持盆內水位5 cm左右。

1.2.4 樣品采集及測試

盆栽茭白迎茭時采集樣品，樣品由臨海市檢測中心分析測試。

1.2.5 數據處理

富集系數=植物體內重金屬的濃度/土壤中重金屬的濃度。

所得數據使用Excel和SPSS軟件進行處理和差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 八月茭對重金屬的吸收與積累

分析測定結果(表1)表明，茭白品種八月茭在不同處理的土壤中栽培，茭白食用部分Hg的積累量隨著土壤中重金屬濃度的增加而增加，2級處理時，茭白食用部分Hg含量超過了GB 2762—2012食品安全國家標準食品中污染物限量的最大限量(0.01 mg·kg-1)。因此，茭白在土壤Hg超標區域種植的風險應引起重視，及時建立跟蹤監測制度及應對機制，以控制茭白產品重金屬含量超標的風險。Pb、Cd在本次試驗中均未檢出，說明八月茭對Pb、Cd的吸收積累能力不強，生產中可結合產地環境情況安排種植和生產。

表1 八月茭中重金屬的吸收情況

處理Pb/(mg·kg-1)Cd/(mg·kg-1)Hg/(mg·kg-1)CK--00062級--00373級--00894級--0102

注：-表示未檢出。Pb、Cd、Hg檢出限分別為0.025、0.005和0.002 5 mg·kg-1。表2同。

2.2 浙茭2號對重金屬的吸收與積累

表2表明，浙茭2號食用部分Hg和Pb的積累含量隨土壤中重金屬濃度的增加而增加，2級處理時茭白Hg含量超過了GB 2762—2012的最大限量。4級處理時Pb超過了GB 2762—2012的最大限量(0.1 mg·kg-1)。浙茭2號在土壤Hg、Pb超標區域種植的風險應引起重視。Cd在試驗中未檢出，說明浙茭2號對Cd吸收積累能力不強，可結合產地環境情況適度安排浙茭2號生產。

表2 浙茭2號中重金屬的吸收情況

處理Pb/(mg·kg-1)Cd/(mg·kg-1)Hg/(mg·kg-1)CK---2級--00193級0072-00254級0172-0064

2.3 茭白重金屬含量與土壤中重金屬濃度的相關性

根據各參試品種茭白中重金屬含量的平均值，得出茭白對土壤中重金屬的吸收富集方程(x、y分別表示土壤、茭白中重金屬的含量)。茭白對土壤中Pb的吸收富集規律符合方程y=10-7x2-0.011，R2=0.989。茭白對土壤中Hg的吸收富集規律符合方程y=-0.096x2+0.183x-0.004，R2=0.978。茭白與土壤中Pb、Hg含量的相關系數高，說明茭白受土壤中Pb、Hg濃度的影響大。

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[8]。根據GB 2762—2012的規定，新鮮茭白中的Pb含量不得高于0.1 mg·kg-1，Hg含量不得高于0.01 mg·kg-1。根據所得的吸收富集方程，可以預測當茭白中重金屬Pb、Hg的含量達到國家標準限量值時，土壤中Pb、Hg的臨界含量值分別為1 053.57和0.08 mg·kg-1(表3)。

表3 茭白與土壤中重金屬濃度的相關性

重金屬回歸方程R2茭白重金屬標準/(mg·kg-1)土壤污染臨界值/(mg·kg-1)Pby=10-7x2-00110989≤01105357Hgy=-0096x2+0183x-00040978≤001008

2.4 汞富集系數與土壤中含量的關系

富集系數是衡量植物對土壤重金屬吸收狀況的指標，可以反映植物對重金屬富集能力的強弱和土壤、植物系統中重金屬遷移的難易程度[9]。由圖1可知，八月茭和浙茭2號對Hg的富集系數有很大差異，其中八月茭的富集能力明顯強于浙茭2號，說明Hg在八月茭上更容易發生遷移。在Hg單獨作用下，在土壤中的Hg含量不高時，八月茭和浙茭2號對Hg的富集系數隨著土壤中的Hg含量的增加而增加；之后隨著土壤中Hg含量的升高，八月茭對Hg的富集系數緩慢下降，浙茭2號對Hg的富集系數先下降后緩慢增加，兩者對Hg的富集系數差距也在逐步減小。

圖1 Hg單獨作用下茭白Hg富集系數與土壤中Hg含量的關系

3 小結與討論

本次試驗中，茭白對土壤中重金屬Pb和Hg的吸收積累呈正相關的關系，這與其他蔬菜類對重金屬的吸收積累研究結果相似[10-11]。對Cd的吸收未檢測到，說明茭白對Cd的吸收能力不強，由于盆栽試驗與大田栽培環境有差異，茭白對土壤中Cd的吸收積累還需要進一步試驗驗證。

試驗結果中八月茭在各處理中對Pb、Cd的吸收都未檢測到，Hg在2級(0.15 mg·kg-1)之后的處理中食用部分積累含量超過了Hg的最大限量(0.01 mg·kg-1)；浙茭2號對Cd的吸收也未檢測到，Pb的吸收在4級(750 mg·kg-1)的處理中食用部分積累含量超過了Pb的最大限量(0.1 mg·kg-1)，Hg同樣也是在2級之后的處理中食用部分積累含量超過了Hg的最大限量。此外，八月茭對Hg的富集能力明顯強于浙茭2號，表示Hg在八月茭上更容易發生遷移。這說明八月茭和浙茭2號2個品種對土壤中重金屬的吸收存在一定的差異。

通過相關性分析得出，Pb、Hg致使茭白重金屬污染超標的土壤臨界含量值分別是1 053.57和0.08 mg·kg-1。其中Pb的土壤臨界含量要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。

茭白生產中需密切關注土壤Hg污染情況對茭白產品質量安全的風險。同時可進一步進行茭白低積累Hg品種選育，盡量采用農業措施規避重金屬污染的風險。

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(責任編輯：吳益偉)

2017-03-19

浙江省公益技術研究農業項目 (2015C32006)

檀國印(1988—)，男，安徽池州人，農藝師，碩士，從事蔬菜育種工作，E-mail：guoyin7887@163.com。

陳 劍。

10.16178/j.issn.0528-9017.20170520

S645.2

A

0528-9017(2017)05-0784-03

文獻著錄格式：檀國印，陳劍，朱良其，等. 茭白浙茭2號、八月茭對重金屬鉛鎘汞的吸收規律[J].浙江農業科學，2017，58(5)：784-786.