污染農地生長果樹不同組織中鎘積累特點

鐘林炳，謝煒，倪中應，章明奎

(1.桐廬縣農業技術推廣中心，浙江 桐廬 311500； 2.浙江大學 環境與資源學院，浙江 杭州 310058)

以鎘為代表的重金屬污染已對我國農產品的安全生產產生了一定的影響。研究表明，土壤是我國許多地區農產品中重金屬的主要來源[1-2]，但農產品中重金屬的積累量因農作物種類的不同而有很大的差異[3-6]。對水稻等大田作物的研究表明，未污染或輕微污染的農田生產的糧食一般能夠達標；而對于輕度、中度污染農田，采取適當的農藝調控、替代種植等措施可有效降低農產品中重金屬的積累[7-9]；而對于重度污染農田，即使采取一定的農藝調控措施也難以保障農產品的質量安全。果樹與一般農作物不同，其植株高大，食用對象主要為生長在樹體上部的果品，由于根部至果實距離較遠，根系從土壤中吸收的重金屬經過較長距離的遷移稀釋，推測果實積累的重金屬可能不多，但至今尚缺乏系統調查探討重金屬在果樹中的遷移特征。為了解鎘污染農地用于果品生產的風險性，在浙江省范圍內選擇5種具不同酸堿度和鎘污染水平的鎘中度和重度污染成年果園(包括葡萄園、獼猴桃園、梨園、桃園和柑橘園)30個，選擇代表性果樹，同時采集土壤、果樹根系(吸收根)、老枝、新枝、樹葉、果品，測定鎘含量，分析果樹不同組織中鎘積累特點。目的是尋求適宜在鎘污染耕地中種植的具有一定經濟效益的非糧食類農作物，為在鎘污染農地中實施替代種植提供依據。

1 材料與方法

在浙江省范圍內多地對重金屬污染果園土壤調查的基礎上，選定了葡萄園、獼猴桃園、梨園、桃園和柑橘園等5種類別成年果園共30個，其中每類果樹各選擇6個果園，由酸性土壤果園和微酸性土壤果園組成。每種果園的酸性類土壤和微酸性類土壤各由3個重金屬鎘含量跨度較大的土壤組成，其污染程度大致相當于中度和重度污染水平。

在每個果園中各選擇代表性果樹一棵，在果樹成熟期分別采集土壤、果樹根系(吸收根)、老枝(多年生)、新枝(當年生)、樹葉、果品，測定并分析不同組織中鎘積累特點。采集土樣為混合樣，由果樹樹冠滴水線正下方6個點位的0～30 cm土壤組成。采集的土壤樣品經室溫風干后，磨碎過0.125 mm尼龍篩；用鹽酸-硝酸-高氯酸消解，石墨爐原子吸收分光光度法測定鎘含量。采集的根系、老枝、新枝、樹葉用去離子水清洗，室溫風干后，磨碎過0.125 mm尼龍篩；果品在測試前分為果皮與果肉2部分單獨分析。植物樣品用高氯酸消化法消化，用石墨爐-原子吸收光譜法測定鎘含量。根系、老枝、新枝、樹葉分析結果用干重為基礎表示，果皮與果肉結果以鮮重為基礎表示。土壤pH采用常規分析方法測定[10]。富集系數按下式計算：富集系數=果樹各組織含鎘量/土壤含鎘量。所得數據使用Microsoft Excel 2003進行處理。

2 結果與分析

2.1 供試果園土壤的鎘含量

供試的果園按土壤pH值分為酸性果園(pH4.5～5.5)和微酸性果園(pH 5.5～6.5)2組，各組果園每組土壤全鎘含量有較大的差異，在0.488～2.761 mg·kg-1，總體上屬于中度和重度污染水平(表1)。

2.2 果樹不同組織中鎘積累的差異

表2為各類不同程度鎘污染水平果園中果樹各組織中鎘含量的分析結果。結果表明，5種果樹各組織中鎘含量均以根系最高，其次為老枝，新枝中鎘含量明顯低于老枝；葉片中鎘含量一般低于樹枝；各類水果的鎘含量明顯低于樹體，所有水果的果皮中鎘含量均高于果肉。無論是酸性果園還是微酸性果園，果樹各組織中鎘積累均呈現隨土壤鎘含量的增加而增加，表明土壤污染對果樹中鎘的積累有很大的影響。不同酸堿度組別土壤中鎘含量與各種果樹各組織中鎘含量的相關分析表明，根系、老枝、新枝和葉片中鎘含量與土壤鎘含量相關顯著，平均相關系數分別為0.987 6、0.957 2、0.986 5和0.954 8(相應的相關系數分別在0.944 2～0.999 9、0.698 6～0.999 9、0.964 5～0.999 2和0.774 0～0.999 8)；而果皮和果肉中鎘含量與土壤鎘含量相關度相對較弱，平均相關系數分別為0.835 8和0.866 8(相應的相關系數分別在0.493 1～0.992 9和0.758 3～0.992 0)。由根系至樹枝、葉片、果實，其鎘含量逐漸下降的結果表明，果樹從土壤中吸收的重金屬鎘，在樹體內長途傳輸，絕大部分被樹體本身固定，進入果實中的鎘非常有限。而各類水果的果皮中重金屬高于果肉的原因，除受果樹生理因素影響外，可能還與果皮露在空氣中，吸附大氣沉降中的重金屬有關。

表1 供試果園土壤的鎘污染狀況

表2 各類果樹各組織中鎘積累差異及與土壤鎘含量的關系

表2中各種果肉中鎘含量的分析結果表明，除酸性獼猴桃果園土壤鎘含量為2.112 mg·kg-1及酸性梨園土壤鎘含量為2.237 mg·kg-1時，果肉鎘含量超過水果衛生標準值(0.03 mg·kg-1)外(GB 15201—1994)，其他情況的5種水果果肉鎘含量均在0.03 mg·kg-1以下。從這一結果大致可以推斷，當酸性果園土壤中鎘含量為2.00 mg·kg-1以下和微酸性果園土壤中鎘含量為2.76 mg·kg-1以下時，所生產的葡萄、獼猴桃、梨、橘和桃基本上能達到安全生產水平。

2.3 果樹不同組織中鎘的富集系數

表3結果表明，果樹各組織鎘的富集系數變化趨勢與鎘含量相似，均呈現由根、老枝、新枝、葉片、果皮、果肉逐漸下降的規律。總體上，根和老枝中鎘的含量高于相應的土壤，富集效果明顯；新枝、葉、果皮、果肉中鎘含量低于土壤。各類果樹的果皮、果肉對鎘的富集系數明顯低于谷物、蔬菜等常見的農產品[11-13]，表明與一般的農作物相比，在污染農地上種植果樹具較低的污染風險。

表3 果樹各組織對鎘的富集系數

表3的結果還表明，酸性果園上生長的果樹，各組織對鎘的富集系數高于微酸性果園，這表明果園土壤酸化可增加土壤中鎘的活性，促進果樹對鎘的吸收，增加果品污染風險。

3 小結與討論

以上結果表明，由于果樹植株較大，從根部吸收的重金屬鎘傳輸進入果品數量有限，因此，污染土壤上種植多年生水果對其產品的重金屬污染風險較低。果樹中鎘的含量及富集系數均呈現根部>老枝>新枝、葉>果皮>果肉的規律。研究的初步結果表明，在鎘污染較為嚴重的農田，可考慮改變利用方式，替代種植果樹。當酸性土壤中鎘含量為2.00 mg·kg-1以下和微酸性土壤中鎘含量為2.76 mg·kg-1以下時，種植葡萄、獼猴桃、梨、桃和柑橘等果樹的果肉的鎘含量均低于0.03 mg·kg-1，能達到安全生產的要求。另外，研究結果也表明在果園中適當施用石灰等物質提高pH值可在一定程度上緩解果品中鎘的積累，可降低果品重金屬污染風險。