云南某礦區周邊重金屬鎘低積累、高產玉米品種篩選研究

楊牧青 和麗萍 魏恒 曾沛藝 和淑娟 唐嫚

摘要 以20個玉米品種為試驗材料，通過田間小區試驗，分析農田土壤pH為堿性、重金屬Cd污染土壤條件下，不同玉米品種產量及籽粒中重金屬Cd含量差異性。研究結果表明：研究區20個玉米品種產量間存在差異性，金秋玉35、五谷3861、勝玉8號、羅單299、墾玉1505、會玉336產量較高，優先推薦種植；20個玉米品種對重金屬Cd累積性差異較大，康農20和康農玉007這2個玉米品種籽粒中Cd含量超過標準限值，其余18個品種均未超標，五谷3861、會玉336、誠信5號3個品種對重金屬Cd累積性最低；綜合玉米產量及重金屬Cd的累積性，金秋玉3、五谷3861、會玉336建議在當地優先推廣種植，具有高產及Cd低積累特性，能有效保障當地農用地安全生產。

關鍵詞 玉米；低積累；品種篩選；鎘

中圖分類號：S513 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2023）02–0007-03

“萬物土中生，有土斯有糧”，土是農業最基本的生產資料，是農業發展的基礎，是不可再生的自然資源，干凈的土更是糧食質量安全的重要保障。隨著工農業的快速發展，大量重金屬等污染物通過污灌、大氣沉降、過量施用化肥農藥等途徑進入土壤環境，土壤重金屬污染本身具有隱蔽性和滯后性，土壤中重金屬等有毒有害物質不斷累積，造成生態環境遭到破壞、土壤環境質量退化、食用農產品超標等問題[1]。據全國土壤污染狀況調查公報顯示[2]，全國16%土壤面積遭污染，農用耕地方面的污染面積占比達19.4%，其中Cd超標點位占比7%，為最高，整體形勢堪憂。農用地重金屬主要累積在耕作層，重金屬具有特有的物理性質，在土壤環境中非常難以被生物降解，土壤中的重金屬從一定程度上來說“只進不出”，不斷累積。其中的有效態，即可交換態可以被農作物吸收，在農產品中富集，最終通過食物鏈進入人體內不斷積累，導致慢性中毒，可對人體產生相當大的危害[3]。

云南礦產儲量大、礦種多，被譽為“有色金屬王國”。該礦區采、選礦等活動歷史悠久，同時由于當時落后的生產工藝，環保設施不完善，環保管理薄弱等因素，使礦區周邊及流域下游農用地土壤受到污染，農產品安全生產受到嚴重威脅。如何有效保障農用地安全生產成為了土壤修復的焦點，目前土壤修復技術很多，但是能滿足“易推廣、成本低、效果好”的農用地修復技術主要為品種替代，即種植重金屬耐性強，低積累品種種植[4～6]。李貴杰等[7]在粵北礦業活動區通過研究14個玉米品種發現，不同玉米吸收累積重金屬As、Cd、Cr、Cu、Pb和Zn有顯著差異，篩選出3個低積累玉米品種。趙麗芳等[8]在浙南地區在14個玉米品種中篩選出3個玉米品種，并發現不同器官Cd含量由高到低依次為根＞莖葉＞籽粒。雷恩等[9]和杜彩艷等[10]在個舊篩選出適宜當地低積累玉米品種。很多研究都表明低積累玉米品種的篩選對農用地安全利用有重要意義，但是由于不同玉米品種區域適宜性差異性大，其他地區研究成果難以跨區域有效應用。本研究借鑒以往的研究方法，篩選Cd低積累的同時，兼顧農民最關注的產量因子，加強玉米品種可推廣性，旨在篩選出適宜當地Cd低積累、高產玉米品種，助力實現農用地安全利用。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

于2020年5月在云南某礦區周邊Cd污染農田治理修復試點項目區開展。在該試驗區按照網格均勻布點共布設12個土壤采樣點位，采集耕作層表土。土壤Cd含量平均值為1.3 mg/kg，超過土壤環境質量農用地土壤污染風險管控標準（GB 15618—2018）中風險篩選值0.6 mg/kg，種植農產品存在不符合質量安全的土壤污染風險，且土壤中有效態Cd含量平均值為0.54 mg/kg，占全量比平均值為45.29%，總體占比較高。土壤基本理化性質及重金Cd含量見表1～表2。

1.2 試驗設計

試驗設置20個玉米品種處理，誠信5號和龍生16為在云南蘭坪篩選出的鎘低積累品種，其余18個玉米品種均為試驗區所在地種子站出售品種，每個品種3組重復，即一共60組（含對照），小區面積40 m2，長寬比例范圍（2～5）∶1，試驗區盡量設置為長10 m、寬4 m的長方形狀，合計面積約2 400 m2。各試驗組采用隨機分布，按照當地習慣進行栽種、施肥、耕作等田間管理。

1.3 測定指標及方法

土壤樣品采集：玉米栽種前在試驗地網格取樣布點采集0～20 cm耕作層土壤，風干后樣品置于瑪瑙球磨機進行研磨，使樣品全部通過0.15～0.4 mm的尼龍篩，混合均勻裝袋。土壤pH值、有機質等理化性質指標按照《土壤農業化學分析方法》規定方法測定，Cd測定采用石墨爐原子吸收分光光度（GFAA）法測定。

玉米產量測定及樣品采集：在玉米成熟后，在每個試驗小區內選擇3個4 m2玉米長勢較為均勻的區域為1個單元，單元區塊避免與相鄰實驗小區保持適當距離，避免邊界影響，采集單元內玉米棒，然后現場脫粒裝袋稱重取平均值，然后計算玉米實際產量。最后采集玉米籽粒樣品，帶回實驗室65 ℃左右輔熱烘干，烘干后樣品置于瑪瑙球磨機進行研磨，使樣品全部通過0.25～0.40 mm的尼龍篩，混合均勻裝袋。玉米樣品采用混合酸HNO3+HClO4（4∶1）消解制備成待測液，Cd測定采用石墨爐原子吸收分光光度（GFAA）法測定。

1.4 數據分析

數據及圖表采用Microsoft Excel 2019和SPSS19.0統計軟件進行制作及分析。

2 結果與分析

2.1 不同玉米籽粒重金屬差異性分析

20個玉米品種籽粒中重金屬Cd測定結果如下表所示，Cd含量范圍為0.295～0.007 mg/kg，最大值含量品種為康農玉007，最小值含量品種為五谷3861，2個品種相差約72倍，不同玉米對重金屬Cd累積差異性較大，研究結果與以往研究結果基本一致，相同作物不同品種間對重金屬的累積性也存在較大的差異性，選擇重金屬累積性較低的品種在農用地土壤重金屬超標區域種植，是有效保障農產品質量安全的重要途徑。

根據重金屬Cd累積性分類主要可以分為2類，第一類為康農20和康農玉007，平均含量為0.245 mg/kg，對重金屬Cd的累積性較強。現行的農產品質量安全標準《食品安全國家標準 食品中污染物限量》（GB 2762—2017 ）中玉米重金屬Cd限量值為0.1 mg/kg，康農20和康農玉007中重金屬含量分別為0.295和0.195 mg/kg，遠超過農產品污染物限量，超標倍數分別為2.95和1.95，超標占比為10%。對人體直接或間接健康存在較高安全風險隱患，應禁止在當地推廣種植。

其余18個品種可歸為一類，平均含量為0.021 mg/kg，低于玉米籽粒中污染物限量0.1 mg/kg，對重金屬Cd累積性較低，尤其是誠信5號、會玉336、五谷3861等品種，安全生產達標率為90%，通過玉米品種篩選并推廣，剔除重金屬Cd超標及鄰近超標品種，能有效實現土壤重金屬Cd超風險篩選值農用地全利用。

2.2 不同玉米產量差異性分析

試驗地種植20個玉米品種產量差異明顯，產量區間為11.84～6.87 t/hm2，平均產量為9.40 t/hm2，標準差為1.24 t/hm2，

變異系數為0.1324，不同玉米品種間產量存在差異，但是變化不顯著，這與品種本身以及土壤環境適應性差異有關系。產量最高的為金秋玉35，最低的為康農20（圖2～圖3）。

針對產量進行聚類分析可分為4類。

第1類：金秋玉35，產量為11.84 t/hm2，產量為所有玉米中最高，明顯高于平均產量。

第2類：五谷3861、勝玉8號、羅單299、墾玉1505、會玉336，一共5個玉米品種，平均產量為10.68 t/hm2。

第3類：康農玉007、云金1號、勝玉10號、大天1號、富華3號、贊玉2009、誠信5號，一共7個玉米品種，平均產量為9.48 t/hm2。

第4類：會單888、羅單297、華玉11、大天006，共4個玉米品種，平均產量為8.63 t/hm2。

第5類：龍生16號、西抗18、康農20，一共4個玉米品種，平均產量為7.29 t/hm2。

綜上，從產量差異角度，金秋玉35、五谷3861、勝玉8號、羅單299、墾玉1505、會玉336產量明顯高于其他14個品種。

2.3 小結

綜合玉米產量及重金屬Cd的累積情況，金秋玉35、五谷3861、會玉336、勝玉8號、墾玉1505、羅單297等品種產量較高，且籽粒中重金屬鎘相對較低，建議在當地推廣種植，尤其金秋玉35、五谷3861、會玉336具有高產及Cd低積累特性，能有效保障當地農用地安全生產。

3 結論

研究區20個玉米品種產量間存在差異性，金秋玉35、五谷3861、勝玉8號、羅單299、墾玉1505、會玉336產量較高。

研究區20個玉米品種對重金屬Cd累積性差異較大，康農20和康農玉007這2個玉米品種籽粒中Cd含量超過GB 2762—2017標準，其余18個品種均未超標，五谷3861、會玉336、誠信5號3個品種對重金屬Cd累積性最低。

（3）綜合玉米產量及重金屬Cd的累積性，金秋玉35、五谷3861、會玉336具有高產及Cd低積累特性，建議優先在當地推廣種植，能有效保障當地農用地安全生產。

參考文獻

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責任編輯：黃艷飛

Screening of Maize Varieties with Low Cadmium Accumulation and High Yield around A Mining Area in Yunnan Province

Yang Mu-qing et al（Yunnan Research Academy of Eco-environmental Sciences， Kunming， Yunnan 650034）

Abstract Taking 20 maize varieties as experimental materials， the difference of yield and content of heavy metal Cd in grains of different maize varieties was analyzed through field plot experiment under the condition that the soil pH was alkaline and the soil was polluted by heavy metal Cd. The results showed that there were differences in the yields of 20 maize varieties in the study area. Jinqiuyu 35， Wugu 3861， Shengyu 8， Luodan 299， Kenyu 1505 and Huiyu 336 had higher yields， so they were preferred to be planted.The 20 maize varieties had a large difference in the Cd accumulation of heavy metals. The Cd content in the grains of two maize varieties， Kangnong 20 and Kangnongyu 007， exceeded the standard limit， while the other 18 varieties did not exceed the standard. The three varieties， Wugu 3861， Huiyu 336 and Chengxin 5， had the lowest Cd accumulation of heavy metals. Considering the yield of maize and the accumulation of heavy metal Cd， Jinqiuyu 3， Wugu 3861 and Huiyu 336 are recommended to give priority to planting in the local area. They have the characteristics of high yield and low Cd accumulation， which can effectively ensure the safe production of local agricultural land.

Key words Corn; Low accumulation; Variety screening; Cadmium

作者簡介 楊牧青（1992—），男，云南麗江人，中級工程師，碩士，主要研究土壤重金屬污染修復。*通信作者：和麗萍（1974—），女，云南麗江人，碩士，主要土壤重金屬污染修復，13668762208@163.com。

收稿日期 2022-11-10