不同品種單季茭對土壤重金屬鉛鎘汞的吸收富集規律

陳劍 檀國印 朱良其 孫彩霞

摘 要：采用大棚土培盆栽試驗研究了六月茭和十月茭2個單季茭品種對Pb、Cd、Hg的吸收富集的規律。結果表明，隨著土壤中Pb、Cd、Hg濃度的提高，茭白中的Pb、Cd、Hg含量在檢出后均呈上升趨勢；茭白中重金屬含量與其在土壤中的含量呈線性正相關，可推測Pb、Cd、Hg致使新鮮茭白重金屬污染超標的土壤臨界含量值分別是2 260，10.326，0.046 1 mg·kg-1。綜合而言，茭白是對Pb和Cd吸收富集能力較弱，但是對Hg吸收富集能力較強，在生產中需要密切關注土壤Hg污染情況對茭白產品質量安全的風險。

關鍵詞：單季茭；重金屬；土壤臨界值；富集系數

中圖分類號：S645.2 文獻標識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2018.10.012

Abstract： The experiment was conducted to study the absorption and accumulation rule of two Zizania latifolia varieties including on soil Pb， Cd， Hg. The results showed that once the Pb， Cd， Hg were detected in Zizania latffolia， the content of the three heavy metals was increased with the increasing soil Pb， Cd， Hg concentration. The content of Pb， Cd， Hg in Zizania latffolia and soil showed a positive linear correlation， speculating the limit value of Pb， Cd and Hg in soils that pollute Zizania latffolia were 2 260，10.326，0.0461mg·kg-1， respectively. In conclusion， Zizania latffolia had a low accumulation capacity of Pb and Cd， but strong accumulation capacity of Hg，indicating that soil Hg content needs to pay more attention during the production of Zizania latffolia.

Key words： Zizania latifolia；heavy metal；limit of soil；accumulation coefficient

隨著人們生活水平的提高以及環境保護意識的加強，對食品營養與衛生的要求越來越高[1-2]，蔬菜中的重金屬含量及分布的研究日益受到關注。很多報道指出，我國城郊部分菜地土壤重金屬污染已較為嚴重并普遍存在[3]。土壤重金屬污染不僅直接影響蔬菜的生長發育，而且會通過食物鏈進入人體，危害人類的身體健康[4]。茭白作為我國特有的水生蔬菜，也是浙江省種植面積最大的蔬菜之一。據統計，2013年浙江茭白種植面積達到3萬hm2，產量超過70萬t，是浙江效益農業的亮點之一[5]。目前，已有研究表明，茭白對于土壤中的重金屬存在吸收積累的效果，且對不同的重金屬吸收能力存在一定的差異，但關于單季茭不同品種之間對重金屬吸收積累的差異研究還比較少，尤其是關于重金屬Hg在不同品種茭白體內的吸收、積累以及分配規律還尚待摸索。

本研究采用大棚盆栽試驗，研究六月茭和十月茭2種單季茭對土壤中鉛、鎘、汞的吸收積累以及分配規律，旨在為進一步研究茭白對重金屬的吸收機制及其污染的防治提供技術支持，并為科學應對耕地重金屬超標與農產品質量安全提供依據。

1 材料和方法

1.1 供試材料

供試單季茭為浙江省天臺縣當地常見品種六月茭和十月茭。

供試重金屬試劑為Pb（NO3）2，Hg（NO3）2和CdCl2，均為分析純試劑。

1.2 試驗設計

供試土壤采自臺州市農業科學院天臺基地附近的水稻土，土壤中的Pb、Cd、Hg含量分別為23.67，0.12，0.086 mg·kg-1，重金屬本底值符合《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。

試驗于臺州市農業科學院天臺基地8 m寬塑料大棚內進行，供試土壤經曬干、敲細、去雜、充分拌勻后裝桶（內徑50 m、高50 m的直筒形塑料桶，盆底密封不漏水）備用，每桶裝干土約30 kg。將3種重金屬分開添加，按照濃度梯度（表1）配制成重金屬溶液，噴霧加入到供試土壤中并攪拌均勻，加水至飽和含水量的60%，放置平衡30 d，平衡期間定期加水維持含水量。每桶定植茭白苗1株，每個處理設4個重復，同時設空白對照4桶，順序排列。試驗期間，控制每桶5～8個分蘗，及時抹除新發苗，每天保持桶內水位5 cm左右。待茭白成熟后采集可食性部位，分別測定其重金屬含量。

1.3 數據測定分析

土壤和植株中的Pb、Cd、Hg測定方法參照國家標準進行；試驗所得數據使用Microsoft Excel 2010和SPSS 19軟件進行處理和差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同濃度處理下茭白的重金屬含量

由表2可知，參試的2個單季茭品種在添加不同濃度重金屬的土壤栽培后，隨著土壤中重金屬濃度的增加，可食用部分Hg含量增加，Pb和Cd的含量在低濃度處理中未檢出，其中六月茭1～3級未檢出Pb，1～4級均未檢出Cd，十月茭1～2級未檢出Pb和Cd，但自檢出（3～4級）后整體也呈現上升趨勢，2個單季茭品種對3種重金屬的吸收積累規律基本一致。根據《食品安全國家標準食品中污染物限量》（GB 2762—2012）的相關規定，新鮮蔬菜茭白中的Pb，Cd和Hg的最大限量分別為0.1，0.05，0.01 mg·kg-1。參試的2個茭白品種的Hg積累含量均從2級處理（0.15 mg·kg-1）開始就超過了國家標準的規定限量；而2種茭白中的Pb、Cd含量在不同濃度處理下，均未超過國家標準的規定限量。說明參試的2種單季茭對Pb，Cd的吸收積累能力不強，而對Hg的吸收積累能力較強，在土壤Hg超標的地區應引起重視，建立跟蹤監測制度及應對機制，以控制產品重金屬的風險。

2.2 茭白的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，得出了茭白對土壤中重金屬的吸收富集方程（x，y分別為土壤、茭白中重金屬的含量），部分茭白樣品中的重金屬含量由于未達到最低檢出限值，根據（HJ/T 166—2004）的相關規定，按照1/2最低檢出濃度值參加統計處理。由表3可知，茭白對土壤中Pb、Cd、Hg的吸收富集規律均符合線性回歸方程，其決定系數分別為0.981 2，0.972 1，0.976 4，說明茭白中Pb、Cd、Hg含量受土壤中3種重金屬的濃度影響較大。

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[6]。根據食品安全國家標準（GB 2762—2012）的規定，新鮮茭白中的Pb、Cd、Hg的臨界含量值分別為0.1，0.05，0.01 mg·kg-1。根據表3的吸收富集方程，可以預測當茭白中重金屬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2 260，10.326，0.046 1 mg·kg-1。

2.3 六月茭和十月茭對重金屬Hg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，可以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[7]。

由圖1可知，參試的2個茭白品種對Hg富集系數的變化趨勢基本一致，均隨著土壤Hg含量的增加呈先增加后下降之后趨于平穩的趨勢，其中十月茭在低濃度環境下，對Hg的吸收能力略強于六月茭，隨著環境中Hg濃度的升高，六月茭對Hg的吸收能力要超過十月茭。

3 結論與討論

本研究中參試的2個單季茭品種在添加不同濃度重金屬的土壤栽培后，其可食用部位中Hg的含量隨著土壤中重金屬濃度的增加而增加，Pb和Cd的含量雖然在低濃度處理中未達到檢出限值，但是檢出后也呈現上升趨勢。茭白中重金屬含量與其在土壤中的含量呈較強的正相關關系，這與呂小王[8]和黃永東等[9]關于其他蔬菜對重金屬的吸收積累研究結果基本相似。

在本研究中，參試的2個茭白品種對Hg的富集能力在不同濃度環境下分別存在一定差異。2個品種的Hg含量均從2級處理（0.15 mg·kg-1）開始就超過了國家標準的規定限量；而Pb，Cd含量在不同濃度處理下，均未超過國家標準的規定限量。由此可見，參試的兩個茭白品種對Pb和Cd的吸收富集能力都較弱，但是對于Hg的吸收富集能力較強。

更值得注意的是，在本研究過程中，雖然在土壤中添加了較高濃度的重金屬元素，但是對茭白的生長發育未產生明顯影響，而茭白體內的Hg含量早已達到對人類健康造成威脅的水平。因此，在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風險[10]。

參考文獻：

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[8]呂小王.植物對土壤中重金屬的吸收效應研究[D].南京： 南京理工大學，2004.

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