黃土高原旱地蘋果園黑麥草不同生育期的重金屬殘留量分析

關鍵詞：旱地；黑麥草；重金屬；蘋果園生草

中圖分類號：S543.6 文獻標志碼：A 文章編號：2097-2172（2025）06-0568-04

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2025.06.013

Analysis of Heavy Metal Residues in Lolium perenne at Different Growth Stages in Dryland Apple Orchards on the Loess Plateau

DENG Xiuxia， LUO Yanning，HUANG Maolin， CAO Siming， WU Feng， YANG Zhi （Qingyang City Grassland Workstation， Qingyang Gansu 745ooo， China）

Abstract：Inorder to efectivelytapthepotentialutilization valueofappleorchard gras，toensurethegreen useof orchard， takingLoliumperenneplantedintheorchardof NingCountyastheresearchobject，thecontentof heavymetalsinthegrowing period was measured.Theresultsindicatedthatamong the5heavymetals inperennialryegrassfromappleorchards inNing County， themonthlyconcentrationsoflead，arsenic，cadmium，andmercurywereallfarbelowthenationallimitstandards.However，the concentration of chromium exceeded the national threshold ?5mg/kg? throughout the growing season，with the highest value of 31.15 mg/kgrecordedinJuly.Theresultssugestedthatchomiumelementshouldbethekeyobjectofmonitoringandcontrolingthesafe utilizationofforageinorchards，andperennialryegrass inorchardscouldnotbeusedasthemainforageforlivestock.

KeyWords：Dryland; Lolium perenne; Heavy metal; Apple orchard grass cultivation

慶陽市是甘肅省蘋果的主產區之一，已被農業農村部列入全國優質蘋果最優產地和最佳適生區，蘋果產業目前已成為該地區農業發展的重要支柱產業[]。慶陽市現蘋果種植面積4.90萬 hm² ，2023年蘋果總產量達72.06萬t，占全省蘋果總產量的14.09% ［2]。近年來，隨著農藥和化肥的大量使用以及工業的發展，果園土壤污染日益嚴重，其中重金屬污染尤為突出。大量研究發現，重金屬會影響土壤功能，導致土壤重金屬富集，積累到一定程度會對果樹生長和果品品質造成影響，最終經過食物鏈對家畜乃至人體造成傷害［3-4]。李麗霞等[5]研究了黃土高原溝壑區蘋果園土壤重金屬含量，認為高投人式的蘋果園管理模式能明顯改變重金屬在土壤中的遷移與積累，從而對果園生態帶來潛在的環境問題。胡克寬等[6]研究發現，渭北黃土高原蘋果園土壤中重金屬汞、鎘、鉛、砷、鉻和銅的含量均超過了該地域相應的背景值，出現了不同程度的累積。因此，研究土壤重金屬含量，改善土壤品質，對于果品安全生產及畜牧業發展具有重要意義。

果園生草是一種實用、高效的果園土壤管理方法，能很好地調節土壤與果樹之間的關系，具有良好的社會效益、經濟效益和生態效益［7-9]。黑麥草（LoliumperenneL.）是多年生禾本科植物，生長速度快，耐寒冷，是草食家畜的優良牧草，具有先鋒植物特性，可以多次刈割并再生，適宜于慶陽黃土高原果園種植[\"0]。大量研究發現，黑麥草對重金屬有較強的抗性和蓄積作用，對重金屬污染的土壤有一定修復作用[10-11]。因此，果園種植黑麥草對環境治理、生態保護具有重要意義[12]。本試驗以多年生黑麥草為蘋果園生草的研究對象，了解不同生育時期多年生黑麥草對蘋果園土壤的重金屬蓄積能力及其作為飼草的安全性，為有效挖掘果園生草再利用的價值，實現果園綠色環保利用提供參考。

1材料與方法

1.1試驗地概況

試驗地位于慶陽市寧縣和盛鎮南家村標準化示范果園（ 35° 43^′N 107^°78^′E ），屬溫帶季風氣候，海拔 1246m ，年均氣溫 8.7^°C ，年均降水量570.0mm ，年均無霜期 161d ，年蒸發量1442.6mm ，年均日照時數 2 374.6h 。土壤為黑瀘土，土層深厚，質地中壤，耕層土壤含有機質10.00g/kg、全氮 0.75g/kg 、速效磷 7.53mg/kg 、速效鉀220.30mg/kg

1.2 供試材料

多年生黑麥草品種為托亞（Taya），購自寧縣尚谷種養殖合作社。供試蘋果品種為富士系煙富3號，3年生矮化M26中間砧，授粉品種為海棠，購自陜西省眉縣。

1.3 試驗設計

試驗蘋果園主栽品種與授粉品種比例為 8：1 每8行配置1行授粉樹。株行距為 1.3m×4.0m 南北向，長方形栽植。2021年3月上旬，將黑麥草種子條播，行距 15cm ，播種深度 2cm ，覆土 1cm 播種量 7.5kg/hm² ，草帶寬 2.5m ，行間生草種植的邊緣距果樹根部 50cm 。果園管理按照示范園進行，3月中旬使用 34% 阿維·螺螨酯懸浮劑1000倍液噴霧防治蘋果全爪螨、二斑葉螨等螨類害蟲，硫黃可濕性粉劑800倍液噴霧防治蘋果白粉病及蘋果葉螨等害螨， 40% 毒死蜱微乳劑1000倍液噴霧防治蘋果綿蚜、葉螨、介殼蟲等害蟲；4月中旬使用5% 高效氯氟氫菊酯乳油700倍液噴霧防治蘋果蠹蛾、蘋果蚜蟲、金紋細蛾等害蟲， 25% 阿維·噠螨靈可濕性粉劑5000倍液噴霧防治蘋果全爪螨、山楂葉螨等害螨， 43% 戊唑醇懸浮劑2000倍液噴霧防治蘋果斑點落葉病、輪紋病、炭疽病等。試驗蘋果園施肥、整形修剪、打藥等處理完全一致。

1.4測定指標與方法

試驗于2021年5—9月，每月20日在試驗地隨機選取3個 1m×1m 的樣方，留茬 10cm 進行刈割，刈割后的黑麥草自然風干，密封袋密封留樣，每個樣品取 送至楊凌新華生態科技有限公司測定砷、鎘、鉻、鉛和汞含量，采用微波消解-原子熒光法測定汞和砷含量「3]；采用火焰原子吸收分光光度法測定鉻含量［14]；采用 HNO_3^-HClO₄ 混合酸法消煮，使用原子吸收分光光度計測定鎘和鉛含量[15-16]。重金屬含量標準參照《飼料衛生標準》（GB13078—2017）（表1）[7]。

1.5 數據處理

使用Excel2013軟件進行數據處理與繪圖，采用SPSS19.0軟件進行統計學分析。

2 結果與分析

2.1 砷元素

從圖1可以看出，5一9月份黑麥草中砷元素含量均遠低于國家限定的標準（ 4.00mg/kg ，且隨時間延長呈下降趨勢。其中砷元素含量以5月份最高，為 0.31mg/kg ，顯著高于其他月份（ Plt; 0.05）；9月份含量僅為 0.13mg/kg ，與8月差異不顯著，均顯著低于其他月份（ Plt;0.05 ）。綜上所述，使用蘋果樹下黑麥草飼喂牲畜不會造成食物鏈的砷集聚效應，蘋果園生草系統中黑麥草對重金屬砷的蓄積較安全。

2.2 鎘元素

從圖2可以看出，不同月份蘋果園刈割的黑麥草重金屬鎘的含量均低于國家限定的標準含量（1.00mg/kg） ，且不同時期刈割的黑麥草對鎘的吸收呈現出不明顯的雙峰曲線。其中，鎘元素含量以5月份最低，僅為 0.09mg/kg ，顯著低于其他月份（ （Plt;0.05） ；6、8月份出現雙高峰，鎘元素含量分別為0.17、 0.19mg/kg ，且8月份與6月份差異不顯著（ Pgt;0.05 ，顯著高于5、7、9月份（ Plt; 0.05）；9月份下降至 0.16mg/kg 。總體來說，該蘋果園種植的黑麥草鎘元素含量較安全。

2.3 鉻元素

從圖3可以看出，不同時期刈割的黑麥草中鉻含量均高于國家對飼草中鉻含量的限定標準（5.00mg/kg） 。鉻元素含量以7月份最高，為31.15mg/kg ，顯著高于其他時期（ 0；5月份最低，為 8.59mg/kg ，顯著低于其他月份（ ?Plt;0.05 。綜上，蘋果園黑麥草不可作為舍飼養羊的主飼料，但可作為輔料或添加劑，為舍飼養羊提供動物必需的微量元素鉻。另外，也反映了該蘋果園土壤存在一定程度的鉻污染。

2.4鉛元素

如圖4可以看出，蘋果園種植的黑麥草對鉛具有富集作用，且鉛元素含量隨著時間變化而變化。溫度高、黑麥草生活力最強的7月份黑麥草干草中鉛元素含量最高，為 5.01mg/kg ，顯著高于其他月份（ Plt;0.05 0；9月份黑麥草中鉛元素含量最低，為 4.45mg/kg ，顯著低于其他月份（ （Plt;0.05） 。整體來看，5一9月份黑麥草中鉛元素均未超過國家限定的標準 30.00mg/kg ），因此作為飼料不會產生鉛元素在動物體內的蓄積。

2.5 汞元素

如圖5所示，不同時期果園黑麥草中汞元素的含量均較低，遠低于國家限定的標準（100.00μg/kg） ，且不同月份間含量均具有顯著性差異（ Plt; 0.05）。其中，5月份汞元素含量最低，僅為5.38μg/kg ，后逐漸升高，8月份達到最高，為14.74ug/kg ，顯著高于其他月份（ Plt;0.05 ），9月份略降低至 14.56ug/kg 。結果表明，該果園土壤中含元素汞量較低，且在黑麥草中蓄積量也不高，不會沿食物鏈在動物體內累積，作為飼草在重金屬汞元素含量方面較為安全。

3討論與結論

王壤重金屬污染是我國農業發展面臨的重大挑戰之一，土壤中的重金屬元素主要包括鉛、鎘、鉻、砷、汞、銅、錳和鎳等［18]。大量研究表明，果園均存在一定程度的重金屬污染，趙佐平[19]對陜西省果園主要分布區調查數據進行分析評估，發現土壤砷、汞和鎳單項污染指數較高；金文進等［20]對甘肅天水蘋果園重金屬污染進行研究，發現土壤中鉻、鉛、鋅元素都超過了甘肅省土壤背景。科學合理的生草栽培是維持和提升果園土壤健康的重要途徑，黑麥草對重金屬有較強的抗性和蓄積作用，常被選作果園生草的優質草種［21]。本研究中，蘋果園種植黑麥草的重金屬含量檢測結果發現，鉛、砷、鎘和汞4種重金屬各月份含量均遠低于國家限定標準，而鉻元素含量高于國家標準，且7月份最高，為 31.15mg/kg ，表明該蘋果園中存在一定的鉻元素污染，這可能與鉻肥及含鉻農藥的使用有關。果園生草需3a更新牧草品種，且不宜過多留園腐化，否則會引起果園土壤二次污染，鉻元素可能是該區域土壤中主要的重金屬污染，需進行密切監測。

飼料中鉻元素含量過高時，容易大量蓄積在動物體內，從而引起動物中毒甚至死亡；含量過低則易引起動物鉻缺乏從而導致生長緩慢［22]。因此，將蘋果園黑麥草刈割喂養牲畜或直接放牧可能會導致鉻元素在牲畜體內過量蓄積，存在安全隱患。該蘋果園中的黑麥草不可直接作為主飼草喂養牲畜。協調黑麥草作為重金屬修復和飼草的雙重作用，避免修復土壤的黑麥草作為家畜主飼草引起二次污染，目前尚有許多方面亟待完善和深入探討，后續我們將對重金屬隨牧草在牲畜體內的累積進行進一步研究和評價。

從不同季節黑麥草中重金屬的分布特征來看，蘋果園種植黑麥草中重金屬的含量也會隨著生長期的不同出現一定差異。本研究中砷元素含量在5月份最高，后逐漸降低；鎘元素含量在6月份和8月份出現雙高峰；鉻元素和鉛元素含量均為7月份最高；汞元素5月份最低，后逐月增高。另外，黑麥草中不同重金屬變化趨勢不一致，表明各時期黑麥草對土壤中重金屬的蓄積能力有一定差別，可能與不同生長季的土壤溫度、水分以及黑麥草自身對不同重金屬元素的蓄積能力等自然因素有關，也可能與施肥量等因素有關，具體原因需進一步研究[3]

綜上所述，寧縣蘋果園黑麥草的5種重金屬元素中，僅鉻元素在生長期各月份的含量均高于國家限量 （5mg/kg） ，鉛、砷、鎘和汞4種重金屬各月份含量均遠低于國家限定標準。說明鉻元素可作為蘋果園牧草安全利用的重點監測對象，蘋果園黑麥草尚不能作為飼喂家畜的主飼草。

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