基于灰色關聯分析Cr6+影響3種芹菜品質的綜合評價

柳 玲，楊俊杰，許 龍,王 佳,王麗香

(1.陜西省環境科學研究院，陜西 西安 710061;2.寧夏農墾賀蘭山種業有限公司，寧夏 銀川 750021)

隨著綠色農業的發展，農業生態環境問題和農產品質量問題已引起國家的高度重視。土壤和農作物中重金屬已作為“全國農用地土壤污染狀況詳查”必測項目。土壤中重金屬元素可通過大量食用蔬菜進入食物鏈[1]，因此，蔬菜的安全問題也受到人們的廣泛關注。土壤中的有效態鉻的生物有效性較高，易在蔬菜中累積，給人類健康帶來極大危害。有關芹菜對重金屬鉻的吸收雖有一些研究，但對芹菜可食部分鉻含量與品質的綜合評價較少。筆者研究通過測定不同品種芹菜在Cr6+脅迫下鉻吸收量以及芹菜各品質指標，用灰度關聯分析方法驗證評價3種芹菜的品質特性，以篩選出重金屬低累積高品質芹菜品種，為有機設施蔬菜種植提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與儀器

供試芹菜為北京文圖拉芹菜、美國西芹和日本西芹。

主要儀器設備： ICE3500型火焰原子吸收分光光度計，L6S型紫外可見分光光度計，DHG-9145A型電熱鼓風干燥箱。HZQ-X500型恒溫振蕩器，ME204型電子天平等。

1.2 試驗方法

采用盆栽方法，具體見參考文獻[2～3]。

1.3 測定方法

1.3.1 土壤和芹菜中Cr含量的測定 充分混勻整盆土后用四分法縮分至約100 g，縮分后的土樣經風干后除去石子和動植物殘體，用木棒研壓，通過2 mm尼龍篩，用瑪瑙研缽見溝通過2 mm尼龍篩土樣研磨至全部通過100目，混勻后嚴格按照標準中全消解方法消解后測定Cr含量[4]。將干凈的芹菜80℃烘干，用火焰原子吸收光度法分別測定莖和葉中Cr含量[5～6]。

1.3.2 芹菜生理品質指標的測定 將其中一整盆芹菜全部沖洗干凈，于80℃烘干至恒重，稱量干重，測得生物量；可溶性蛋白、可溶性糖、Vc含量、纖維素、硝酸鹽含量均采用鮮樣測定[7]。

1.4 數據統計分析與評價

數據用SPSS17.0軟件進行統計分析，采用灰度關聯分析法進行綜合評價[8～9]。

2 結果與分析

2.1 Cr6+脅迫下芹菜生物量的變化

試驗中高濃度( 60 mg·kg-1) Cr6+脅迫下，3種芹菜干重顯著低于對照(P<0. 05)，可食部分生物量分別比對照降低了75.7%、59.4%和60.5%，其中北京文圖拉地可食部分生物量下降幅度相對較大，美國西芹可食部分生物量下降幅度相對較小。土壤中高濃度Cr6+含量對美國西芹影響相對較小。

2.2 Cr6+脅迫對芹菜可食部分Cr含量的影響

從表2可以看出，3種芹菜可食部分Cr含量均顯著高于對照(P<0.05)，芹菜葉部為重金屬Cr的主要富集器官。在高濃度(60 mg·kg-1)Cr6+脅迫下，美國西芹葉部Cr吸收量相對較低(219.96 mg·kg-1DW)，北京文圖拉葉部Cr吸收量相對較高(257.75 mg·kg-1DW)。

2.3 3種芹菜品質的灰度關聯分析綜合評價

選擇芹菜葉Cr含量、Vc含量、硝酸鹽含量、纖維素含量、可溶性蛋白含量和可溶性糖含量6個指標，計算灰度關聯系數(γ) 和灰度關聯度(T)，依據灰色關聯度(T) 進行品系間比較分析總評結果(表4) 顯示，在較低濃度(15 mg·kg-1)和高濃度(60 mg·kg-1)Cr6+脅迫下，美國西芹品質最好(T=0.78和T=0.67)，北京文圖拉品質最差(T=0.58和T=0.61)，日本西芹介于二者之間(T=0.61和T=0.63)。在較低濃度與高濃度Cr脅迫下美國西芹品質較高，相對穩定。

表1 Cr6+脅迫下芹菜生物量的變化

表2 Cr6+脅迫下芹菜可食部分Cr含量

注: 北京文圖拉、美國西芹和日本西芹Cr含量數據來源于參考文獻[2,10]。

表3 不同濃度Cr6+脅迫下3種芹菜灰色關聯度(T)變化

3 討論

研究表明3種芹菜在高濃度(60 mg·kg-1)Cr6+脅迫下產量急速下降，北京文圖拉對Cr脅迫更為敏感。蔬菜中的重金屬含量與土壤重金屬含量及蔬菜對其富集能力相關[11]。試驗中芹菜葉部為重金屬Cr的主要富集器官，雖然芹菜葉中含有較豐富的Vc，但是考慮到食品安全問題，建議食用芹菜時主要以芹菜莖為主。研究發現，蔬菜對重金屬富集能力存在基因型差異，因此，設施蔬菜種植中應選擇重金屬低累積品種[12]。3種芹菜對Cr的吸收表現一定的差異性，在同一Cr脅迫濃度下，北京文圖拉葉部富集了較多的Cr，美國西芹葉部相對富集較少。芹菜對Cr脅迫的各種生理響應及品質參數存在顯著的品種間遺傳差異, 其中可溶性蛋白、硝酸鹽、Vc是對Cr脅迫響應較敏感的生理參數, 而纖維素含量對Cr的脅迫響應最不敏感。 綜合6個生理及品質參數的分析, 在供試的3個芹菜品種中，北京文圖拉為Cr敏感型品種，美國西芹表現為Cr鈍感型品種。

在有機設施蔬菜種植中應選用重金屬低累積品種。通過芹菜葉Cr含量以及品質指標，結合灰度關聯分析驗證，在較低、高濃度(15、60 mg·kg-1)Cr6+脅迫下美國西芹灰度關聯度(T) 值最大，表明Cr6+脅迫下，美國西芹具有相對穩定的品質，為Cr低積累芹菜品種。綜合生物量、Cr含量及芹菜各品質灰度關聯分析結果可知，美國西芹是優先推廣的芹菜品種。