2021年鎘、砷低積累玉米品種篩選試驗

李銳明，陳歐保，焦位雄，吳 峰

（1.石林彝族自治縣農村能源環境保護工作站，云南昆明 652200；2.農業農村部環境保護科研監測所，天津 300191；3.云南正升環保科技有限公司，云南昆明 650200）

原環境保護部、原國土資源部于2014 年4 月17日發布的《全國土壤污染狀況調查公報》顯示，全國土壤環境狀況總體不容樂觀，部分地區土壤污染較重，耕地土壤環境質量堪憂。耕地土壤點位重金屬超標率達到19.4%，土壤點位鎘超標率達到7.0%，土壤點位砷超標率達到2.7%[1]。目前我國農業生產正面臨著糧食安全的重大問題，耕地重金屬污染的防治，以及重金屬污染耕地如何大面積有效地安全利用，已成為全球農業環境科學研究領域的難點與熱點[2]。不同農作物對重金屬污染的敏感程度和積累能力存在差異[3]。通過這種特性來篩選低重金屬積累品種已成為實現重金屬污染耕地安全利用的有效途徑之一[4]。目前，低積累作物品種篩選的相關研究涉及禾谷類作物（如水稻、小麥、玉米和大麥等）、蔬菜類作物，以及經濟作物[5-9]。2022年，我國全年玉米種植面積4 307萬hm2，主要產區是東北、華北和西南山區[10]。目前，針對云南省玉米低積累品種應用效果的研究較少。為此，本研究通過田間小區試驗，分析16 個當地玉米品種對鎘、砷的吸收情況，篩選出適宜本地種植的低積累玉米品種，以期為玉米安全生產提供必要的參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于云南省石林彝族自治縣西街口鎮雨布宜村，試驗區農用地土壤重金屬鎘（Cd）、砷（As）含量超標主要是地質背景因素引起的。試驗區土壤類型為紅壤土，土壤pH 值6.0±0.12，土壤Cd 濃度范圍為0.58±0.02 mg·kg-1、As 濃度范圍為31.4±0.5 mg·kg-1，土地利用方式為玉米-綠肥輪作。

1.2 試驗方法

試驗采用完全隨機區組設計，共種植16 個玉米品種，每個品種設置3 個重復。將大田分為3個區組，每個區組再均分為16 個小區，小區面積20 m2（規格為4.0 m×5.0 m），并用50 cm 寬壟溝隔開。每個區組種植品種分別為寶單99、貴玉8 號、紅單10 號、華興單199、金貴6396、劉玉1677、黔玉1808、橋單8 號、親瑞189、曲辰512、瑞興6818、石糯2 號、新昭6 號、宣宏99、贊玉2009 及足玉7 號。試驗玉米品種均為當地主栽品種，采購于當地種植經營店。試驗于2021 年5 月1 日播種，當天完成所有種植任務，2021 年9 月25 日進行收獲。試驗種植方式與田間管理均按照當地種植習慣和管理方式統一進行。

1.3 土壤和農作物樣品采集

試驗前采集試驗地塊基礎土樣，采用五點取樣法，采集混合樣3 個。玉米成熟期采集玉米籽粒樣品，在每個小區內按照五點取樣法，避開邊際效應，每個點位取樣1 株共采集5個樣點的樣品組成1個混合樣。裝入尼龍網袋，并做好標記。

土壤樣品自然風干研磨后過20 目篩，做土壤理化性狀分析，研磨后過100 目篩用于重金屬全量分析。玉米樣品剝皮后脫粒，用自來水沖洗玉米籽粒表面粉塵，再用去離子水沖洗3 次后將樣品置于烘箱中烘干至恒重后采用粉碎機粉碎研磨后過20 目篩，用于測定Cd、As 含量。

1.4 土壤和農產品樣品的測定

土壤pH 是在土壤水土比為2.5∶1.0 的條件下，采用玻璃電極法測定[11]。土壤Cd 全量的測定采用HNO3-HClO4-HF 法（所用酸為分析純）進行消解，用電感耦合等離子體發射質譜儀（ICP-MS）進行測定。土壤As 全量采用HNO3-HCl（王水）法消解，采用原子熒光光度計測定。玉米全量Cd、As 采用微波消解的方式，采用電感耦合等離子體發射質譜儀（ICP-MS）進行測定。

土壤和植物樣品均設置3 份空白，并添加國家標準物質[植物：GBW-10012（GSB-3）；土壤：GBW-07404（GSS-4）]控制分析質量，保證分析誤差控制在10%以內。同時，每個玉米品種成熟時，各小區單打單收，計算每個小區的玉米實際產量。

1.5 數據處理與統計

試驗數據為3 個平行處理的平均值，數據處理采用Excel 2019 軟件進行一般數據統計，采用SPSS 16.0 統計軟件通過單因素方差分析法（One-way ANOVA）進行顯著性檢驗，采用最小顯著差異法（LSD）進行不同處理均值的差異顯著性比較。

2 結果與分析

2.1 不同品種玉米產量差異性分析

玉米產量測定結果表明，16 個玉米品種平均產量為716.55 kg/667 m2，16 個玉米品種產量如圖1 所示，產量最高為黔玉1808，產量為803.88 kg/667 m2，產量最低為石糯2 號，產量為472.22 kg/667 m2。與平均產量相比，8 個品種產量低于平均值，其中只有石糯2 號產量減產超過10%；8 個品種產量高于平均值，其中新昭6 號、宣宏99、黔玉1808 產量高于平均值10%以上。

圖1 不同品種玉米產量

在16 個玉米品種中石糯2 號產量顯著低于其他玉米品種，石糯2 號屬于鮮食玉米品種，而其他玉米品種均屬于飼用玉米品種。因此，從品種類別上分析，鮮食玉米產量遠低于飼用玉米品種。

2.2 不同品種玉米籽粒鎘、砷含量差異性分析

測定玉米籽粒中Cd 含量結果表明，所選玉米品種籽粒Cd 含量均未超過《食品安全國家標準 食品中污染物限量》（GB 2762—2022）中Cd 的限量標準值（0.2 mg·kg-1）。如圖2 所示，玉米籽粒Cd 含量從小到大順序為劉玉1677＜寶單99＜親瑞189＜宣宏99＜貴玉8 號＜紅單10 號＜足玉7 號＜金貴6396 ＜新昭6 號＜黔玉1808 ＜贊玉2009 ＜瑞興6818 ＜曲辰512 ＜華興單199 ＜石糯2 號＜橋單8 號。在該土壤條件下，供試玉米品種對Cd 具有低積累特性，其中劉玉1677 籽粒中Cd 含量最低，為0.015 6 mg·kg-1；石糯2 號與橋單8 號籽粒中Cd 含量雖未超標但卻處于較高水平。玉米籽粒Cd 含量的變異系數為0.544，不同品種玉米籽粒Cd 含量的變化較大、差異顯著（p＜0.05）。

圖2 不同品種玉米籽粒中鎘含量

測定玉米籽粒中As 含量結果表明，所有處理玉米籽粒As 含量均未超過《食品安全國家標準 食品中污染物限量》（GB 2762—2022）中As 的限量標準值（0.2 mg·kg-1）。如圖3 所示，玉米籽粒As 含量從小到大排序為新昭6 號＜寶單99 ＜瑞興6818 ＜曲辰512 ＜贊玉2009 ＜華興單199 ＜金貴6396 ＜橋單8號＜親瑞189 ＜石糯2 號＜劉玉1677 ＜足玉7 號＜黔玉1808 ＜宣宏99 ＜紅單10 號＜貴玉8 號。在該土壤條件下，供試玉米品種對As 具有低積累特性，其中新昭6 號籽粒中As 含量最低，為0.011 1 mg·kg-1，玉米籽粒As 含量的變異系數為0.197，不同品種玉米籽粒As 含量的變化不明顯、無顯著差異。

3 結論

1）16 個品種的平均產量為716.55 kg/667 m2，其中15 個飼用玉米品種產量差異不大，而石糯2 號產量顯著低于其他品種的主要原因是石糯2號為鮮食玉米，品種類別上的差異造成產量上的差異顯著。2）16 個玉米品種Cd 含量的平均值為0.032 6 mg·kg-1，變異系數為0.544；As 含量的平均值為0.016 3 mg·kg-1，變異系數為0.197。16 個玉米籽粒中Cd 含量具有顯著差異，As 含量無顯著差異。寶單99、劉玉1677、親瑞189、宣宏99、貴玉8 號及紅單10 號對Cd 富集能力較弱，可在云南省適合種植的地區推薦種植。