茭白浙茭2号、八月茭对重金属铅镉汞的吸收规律

2017-06-21檀国印朱良其孙彩霞

浙江农业科学 2017年5期

关键词：茭白限量重金属

檀国印，陈剑*，朱良其，孙彩霞

(1.台州市农业科学研究院，浙江临海 317000； 2.浙江省农业科学院农产品质量标准研究所，浙江杭州 310021)

茭白浙茭2号、八月茭对重金属铅镉汞的吸收规律

檀国印1，陈剑1*，朱良其1，孙彩霞2

(1.台州市农业科学研究院，浙江临海 317000； 2.浙江省农业科学院农产品质量标准研究所，浙江杭州 310021)

试验以茭白的单季茭品种八月茭和双季茭品种浙茭2号为材料，研究茭白对土壤中重金属Pb、Cd、Hg的吸收规律，以及造成茭白超标的土壤重金属限值。采用大棚盆栽方法，通过重金属Pb、Cd、Hg不同水平栽培试验，分析检测茭白中重金属含量。结果表明，在试验条件下，茭白中重金属含量与其在土壤中含量呈较强的正相关性，对土壤中重金属元素吸附强度的顺序为Hg>Pb>Cd，Cd在2个茭白品种的样品中均未检测到；且2个茭白品种对土壤重金属吸收积累有差异，八月茭对重金属Hg的富集强度大于浙茭2号；Pb、Hg致使茭白污染超标的土壤限值分别为1 053.57 mg·kg-1和0.08 mg·kg-1。

八月茭；浙茭2号；重金属；限值；茭白

茭白是我国特有的水生蔬菜，也是浙江省种植面积较大的蔬菜品种之一。据统计结果，2013年浙江省茭白种植面积达3万hm2，产量达70多万t，是浙江效益农业的亮点之一[1]。重金属是密度大于5.0 g·cm-3的一组金属元素，包括镉(Cd)、汞(Hg)、铅(Pb)、砷(As)等40多种，是重要的土壤环境污染物，也是农产品质量安全中重要的限量指标[2]。据统计结果，我国140万hm2的污水灌区中，约有64.8%的土壤遭受重金属污染，每年被重金属污染的粮食达1 200万t，直接经济损失超过200亿元[3]。

目前，关于重金属离子对植物的吸收规律以及植物对重金属离子的耐性机制已有大量的报道[4-6]，而关于茭白在这方面的研究较少。因此，采用盆栽试验方法，进行不同浓度重金属离子(Cd2+、Pb2+、Hg2+)土壤处理，对八月茭和浙茭2号[7]2个品种茭白的重金属吸收特性进行研究，现将有关结果报道如下。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试重金属为Pb(NO3)2、CdCl2、Hg(NO3)2，均为分析纯。

供试土壤取自天台县台州市农业科学研究院试验基地，具体理化性质为有机质31.1 g·kg-1，全氮1.69 g·kg-1，全磷0.63 g·kg-1，全钾17.1 g·kg-1，铅23.67 mg·kg-1，镉0.12 mg·kg-1，汞0.086 mg·kg-1，pH值 6.31。

土壤处理及装盆。供试盆钵内径50 cm，高50 cm，为直筒形塑料桶，盆底密封不漏水。取来的土壤经晒干、粉碎、去杂质后，按每盆30 kg土量装盆备用。

供试茭白品种为天台八月茭和浙茭2号。

试验仪器有原子吸收分光光度计(900F，Perkins Elmer)，原子吸收石墨炉(900Z，Perkins Elmer)，原子荧光光度计(AFS-9230，北京吉天仪器有限公司)。

1.2 方法

1.2.1 试验地点

试验在台州市台州市农业科学研究院试验基地内进行，在8 m宽塑料大棚内进行避雨栽培。

1.2.2 处理设计

各处理土壤中重金属浓度：1级(CK)为底土，Pb<250 mg·kg-1，Cd<0.30 mg·kg-1，Hg<0.30 mg·kg-1；2级，Pb<125 mg·kg-1，Cd<0.15 mg·kg-1，Hg<0.15 mg·kg-1；3级，Pb<375 mg·kg-1，Cd<0.45 mg·kg-1，Hg<0.45 mg·kg-1；4级，Pb<750 mg·kg-1，Cd<0.90 mg·kg-1，Hg<0.90 mg·kg-1。试验前重金属试剂溶解后喷入土壤，然后充分拌匀土壤，加水至土壤饱和含水量的60%，放置平衡1个月，期间定期加水以维持土壤含水量。

2015年7月10日定植，每盆种菱白苗1株，各处理均为某一重金属含量的单因素，重复4次，顺序排列放置。

1.2.3 栽培管理

基肥每盆施用复合肥15 g，与土壤混匀后待用。追肥根据茭白的生长情况适时追施复合肥。

控制每盆5～8茎分蘖苗，多余新发苗及时抹除。

试验期间，根据当天茭白蒸发量确定补水量，保持盆内水位5 cm左右。

1.2.4 样品采集及测试

盆栽茭白迎茭时采集样品，样品由临海市检测中心分析测试。

1.2.5 数据处理

富集系数=植物体内重金属的浓度/土壤中重金属的浓度。

所得数据使用Excel和SPSS软件进行处理和差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 八月茭对重金属的吸收与积累

分析测定结果(表1)表明，茭白品种八月茭在不同处理的土壤中栽培，茭白食用部分Hg的积累量随着土壤中重金属浓度的增加而增加，2级处理时，茭白食用部分Hg含量超过了GB 2762—2012食品安全国家标准食品中污染物限量的最大限量(0.01 mg·kg-1)。因此，茭白在土壤Hg超标区域种植的风险应引起重视，及时建立跟踪监测制度及应对机制，以控制茭白产品重金属含量超标的风险。Pb、Cd在本次试验中均未检出，说明八月茭对Pb、Cd的吸收积累能力不强，生产中可结合产地环境情况安排种植和生产。

表1 八月茭中重金属的吸收情况

处理Pb/(mg·kg-1)Cd/(mg·kg-1)Hg/(mg·kg-1)CK--00062级--00373级--00894级--0102

注：-表示未检出。Pb、Cd、Hg检出限分别为0.025、0.005和0.002 5 mg·kg-1。表2同。

2.2 浙茭2号对重金属的吸收与积累

表2表明，浙茭2号食用部分Hg和Pb的积累含量随土壤中重金属浓度的增加而增加，2级处理时茭白Hg含量超过了GB 2762—2012的最大限量。4级处理时Pb超过了GB 2762—2012的最大限量(0.1 mg·kg-1)。浙茭2号在土壤Hg、Pb超标区域种植的风险应引起重视。Cd在试验中未检出，说明浙茭2号对Cd吸收积累能力不强，可结合产地环境情况适度安排浙茭2号生产。

表2 浙茭2号中重金属的吸收情况

处理Pb/(mg·kg-1)Cd/(mg·kg-1)Hg/(mg·kg-1)CK---2级--00193级0072-00254级0172-0064

2.3 茭白重金属含量与土壤中重金属浓度的相关性

根据各参试品种茭白中重金属含量的平均值，得出茭白对土壤中重金属的吸收富集方程(x、y分别表示土壤、茭白中重金属的含量)。茭白对土壤中Pb的吸收富集规律符合方程y=10-7x2-0.011，R2=0.989。茭白对土壤中Hg的吸收富集规律符合方程y=-0.096x2+0.183x-0.004，R2=0.978。茭白与土壤中Pb、Hg含量的相关系数高，说明茭白受土壤中Pb、Hg浓度的影响大。

临界含量值即指蔬菜中某种有害重金属的含量等于国家标准限量值时，所对应的土壤中某种有害重金属的含量值[8]。根据GB 2762—2012的规定，新鲜茭白中的Pb含量不得高于0.1 mg·kg-1，Hg含量不得高于0.01 mg·kg-1。根据所得的吸收富集方程，可以预测当茭白中重金属Pb、Hg的含量达到国家标准限量值时，土壤中Pb、Hg的临界含量值分别为1 053.57和0.08 mg·kg-1(表3)。

表3 茭白与土壤中重金属浓度的相关性

重金属回归方程R2茭白重金属标准/(mg·kg-1)土壤污染临界值/(mg·kg-1)Pby=10-7x2-00110989≤01105357Hgy=-0096x2+0183x-00040978≤001008

2.4 汞富集系数与土壤中含量的关系

富集系数是衡量植物对土壤重金属吸收状况的指标，可以反映植物对重金属富集能力的强弱和土壤、植物系统中重金属迁移的难易程度[9]。由图1可知，八月茭和浙茭2号对Hg的富集系数有很大差异，其中八月茭的富集能力明显强于浙茭2号，说明Hg在八月茭上更容易发生迁移。在Hg单独作用下，在土壤中的Hg含量不高时，八月茭和浙茭2号对Hg的富集系数随着土壤中的Hg含量的增加而增加；之后随着土壤中Hg含量的升高，八月茭对Hg的富集系数缓慢下降，浙茭2号对Hg的富集系数先下降后缓慢增加，两者对Hg的富集系数差距也在逐步减小。

图1 Hg单独作用下茭白Hg富集系数与土壤中Hg含量的关系

3 小结与讨论

本次试验中，茭白对土壤中重金属Pb和Hg的吸收积累呈正相关的关系，这与其他蔬菜类对重金属的吸收积累研究结果相似[10-11]。对Cd的吸收未检测到，说明茭白对Cd的吸收能力不强，由于盆栽试验与大田栽培环境有差异，茭白对土壤中Cd的吸收积累还需要进一步试验验证。

试验结果中八月茭在各处理中对Pb、Cd的吸收都未检测到，Hg在2级(0.15 mg·kg-1)之后的处理中食用部分积累含量超过了Hg的最大限量(0.01 mg·kg-1)；浙茭2号对Cd的吸收也未检测到，Pb的吸收在4级(750 mg·kg-1)的处理中食用部分积累含量超过了Pb的最大限量(0.1 mg·kg-1)，Hg同样也是在2级之后的处理中食用部分积累含量超过了Hg的最大限量。此外，八月茭对Hg的富集能力明显强于浙茭2号，表示Hg在八月茭上更容易发生迁移。这说明八月茭和浙茭2号2个品种对土壤中重金属的吸收存在一定的差异。

通过相关性分析得出，Pb、Hg致使茭白重金属污染超标的土壤临界含量值分别是1 053.57和0.08 mg·kg-1。其中Pb的土壤临界含量要高于土壤环境质量标准中适用于农田土壤环境的二级指标。

茭白生产中需密切关注土壤Hg污染情况对茭白产品质量安全的风险。同时可进一步进行茭白低积累Hg品种选育，尽量采用农业措施规避重金属污染的风险。

[1] 陈建明，王来亮，周锦连，等.浙江省茭白栽培新技术的探索与实践[J].长江蔬菜,2015(22):135-137.

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