不同品种单季茭对土壤重金属铅镉汞的吸收富集规律

陈剑 檀国印 朱良其 孙彩霞

摘 要：采用大棚土培盆栽试验研究了六月茭和十月茭2个单季茭品种对Pb、Cd、Hg的吸收富集的规律。结果表明，随着土壤中Pb、Cd、Hg浓度的提高，茭白中的Pb、Cd、Hg含量在检出后均呈上升趋势；茭白中重金属含量与其在土壤中的含量呈线性正相关，可推测Pb、Cd、Hg致使新鲜茭白重金属污染超标的土壤临界含量值分别是2 260，10.326，0.046 1 mg·kg-1。综合而言，茭白是对Pb和Cd吸收富集能力较弱，但是对Hg吸收富集能力较强，在生产中需要密切关注土壤Hg污染情况对茭白产品质量安全的风险。

关键词：单季茭；重金属；土壤临界值；富集系数

中图分类号：S645.2 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2018.10.012

Abstract： The experiment was conducted to study the absorption and accumulation rule of two Zizania latifolia varieties including on soil Pb， Cd， Hg. The results showed that once the Pb， Cd， Hg were detected in Zizania latffolia， the content of the three heavy metals was increased with the increasing soil Pb， Cd， Hg concentration. The content of Pb， Cd， Hg in Zizania latffolia and soil showed a positive linear correlation， speculating the limit value of Pb， Cd and Hg in soils that pollute Zizania latffolia were 2 260，10.326，0.0461mg·kg-1， respectively. In conclusion， Zizania latffolia had a low accumulation capacity of Pb and Cd， but strong accumulation capacity of Hg，indicating that soil Hg content needs to pay more attention during the production of Zizania latffolia.

Key words： Zizania latifolia；heavy metal；limit of soil；accumulation coefficient

随着人们生活水平的提高以及环境保护意识的加强，对食品营养与卫生的要求越来越高[1-2]，蔬菜中的重金属含量及分布的研究日益受到关注。很多报道指出，我国城郊部分菜地土壤重金属污染已较为严重并普遍存在[3]。土壤重金属污染不仅直接影响蔬菜的生长发育，而且会通过食物链进入人体，危害人类的身体健康[4]。茭白作为我国特有的水生蔬菜，也是浙江省种植面积最大的蔬菜之一。据统计，2013年浙江茭白种植面积达到3万hm2，产量超过70万t，是浙江效益农业的亮点之一[5]。目前，已有研究表明，茭白对于土壤中的重金属存在吸收积累的效果，且对不同的重金属吸收能力存在一定的差异，但关于单季茭不同品种之间对重金属吸收积累的差异研究还比较少，尤其是关于重金属Hg在不同品种茭白体内的吸收、积累以及分配规律还尚待摸索。

本研究采用大棚盆栽试验，研究六月茭和十月茭2种单季茭对土壤中铅、镉、汞的吸收积累以及分配规律，旨在为进一步研究茭白对重金属的吸收机制及其污染的防治提供技术支持，并为科学应对耕地重金属超标与农产品质量安全提供依据。

1 材料和方法

1.1 供试材料

供试单季茭为浙江省天台县当地常见品种六月茭和十月茭。

供试重金属试剂为Pb（NO3）2，Hg（NO3）2和CdCl2，均为分析纯试剂。

1.2 试验设计

供试土壤采自台州市农业科学院天台基地附近的水稻土，土壤中的Pb、Cd、Hg含量分别为23.67，0.12，0.086 mg·kg-1，重金属本底值符合《土壤环境质量（重金属）标准》中适合于农田土壤环境的二级指标。

试验于台州市农业科学院天台基地8 m宽塑料大棚内进行，供试土壤经晒干、敲细、去杂、充分拌匀后装桶（内径50 m、高50 m的直筒形塑料桶，盆底密封不漏水）备用，每桶装干土约30 kg。将3种重金属分开添加，按照浓度梯度（表1）配制成重金属溶液，喷雾加入到供试土壤中并搅拌均匀，加水至饱和含水量的60%，放置平衡30 d，平衡期间定期加水维持含水量。每桶定植茭白苗1株，每个处理设4个重复，同时设空白对照4桶，顺序排列。试验期间，控制每桶5～8个分蘖，及时抹除新发苗，每天保持桶内水位5 cm左右。待茭白成熟后采集可食性部位，分别测定其重金属含量。

1.3 数据测定分析

土壤和植株中的Pb、Cd、Hg测定方法参照国家标准进行；试验所得数据使用Microsoft Excel 2010和SPSS 19软件进行处理和差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同浓度處理下茭白的重金属含量

由表2可知，参试的2个单季茭品种在添加不同浓度重金属的土壤栽培后，随着土壤中重金属浓度的增加，可食用部分Hg含量增加，Pb和Cd的含量在低浓度处理中未检出，其中六月茭1～3级未检出Pb，1～4级均未检出Cd，十月茭1～2级未检出Pb和Cd，但自检出（3～4级）后整体也呈现上升趋势，2个单季茭品种对3种重金属的吸收积累规律基本一致。根据《食品安全国家标准食品中污染物限量》（GB 2762—2012）的相关规定，新鲜蔬菜茭白中的Pb，Cd和Hg的最大限量分别为0.1，0.05，0.01 mg·kg-1。参试的2个茭白品种的Hg积累含量均从2级处理（0.15 mg·kg-1）开始就超过了国家标准的规定限量；而2种茭白中的Pb、Cd含量在不同浓度处理下，均未超过国家标准的规定限量。说明参试的2种单季茭对Pb，Cd的吸收积累能力不强，而对Hg的吸收积累能力较强，在土壤Hg超标的地区应引起重视，建立跟踪监测制度及应对机制，以控制产品重金属的风险。

2.2 茭白的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，得出了茭白对土壤中重金属的吸收富集方程（x，y分别为土壤、茭白中重金属的含量），部分茭白样品中的重金属含量由于未达到最低检出限值，根据（HJ/T 166—2004）的相关规定，按照1/2最低检出浓度值参加统计处理。由表3可知，茭白对土壤中Pb、Cd、Hg的吸收富集规律均符合线性回归方程，其决定系数分别为0.981 2，0.972 1，0.976 4，说明茭白中Pb、Cd、Hg含量受土壤中3种重金属的浓度影响较大。

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[6]。根据食品安全国家标准（GB 2762—2012）的规定，新鲜茭白中的Pb、Cd、Hg的临界含量值分别为0.1，0.05，0.01 mg·kg-1。根据表3的吸收富集方程，可以预测当茭白中重金属Pb、Cd、Hg的含量达到国家标准限量值时，土壤中Pb、Cd、Hg的临界含量值分别为2 260，10.326，0.046 1 mg·kg-1。

2.3 六月茭和十月茭对重金属Hg的富集能力

由于蔬菜中重金属含量受到土壤重金属含量的影响，因此，可以用富集系数来衡量蔬菜吸收重金属元素能力的强弱。富集系数是指蔬菜中某污染物含量占土壤中该污染物含量的百分率。富集系数愈大，表明作物愈易从土壤中吸收该元素，即该元素的迁移性愈强[7]。

由图1可知，参试的2个茭白品种对Hg富集系数的变化趋势基本一致，均随着土壤Hg含量的增加呈先增加后下降之后趋于平稳的趋势，其中十月茭在低浓度环境下，对Hg的吸收能力略强于六月茭，随着环境中Hg浓度的升高，六月茭对Hg的吸收能力要超过十月茭。

3 结论与讨论

本研究中参试的2个单季茭品种在添加不同浓度重金属的土壤栽培后，其可食用部位中Hg的含量随着土壤中重金属浓度的增加而增加，Pb和Cd的含量虽然在低浓度处理中未达到检出限值，但是检出后也呈现上升趋势。茭白中重金属含量与其在土壤中的含量呈较强的正相关关系，这与吕小王[8]和黄永东等[9]关于其他蔬菜对重金属的吸收积累研究结果基本相似。

在本研究中，参试的2个茭白品种对Hg的富集能力在不同浓度环境下分别存在一定差异。2个品种的Hg含量均从2级处理（0.15 mg·kg-1）开始就超过了国家标准的规定限量；而Pb，Cd含量在不同浓度处理下，均未超过国家标准的规定限量。由此可见，参试的两个茭白品种对Pb和Cd的吸收富集能力都较弱，但是对于Hg的吸收富集能力较强。

更值得注意的是，在本研究过程中，虽然在土壤中添加了较高浓度的重金属元素，但是对茭白的生长发育未产生明显影响，而茭白体内的Hg含量早已达到对人类健康造成威胁的水平。因此，在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风险[10]。

参考文献：

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[2]朱彧， 孫志勇. 农产品质量安全全程控制：GAP HACCP探索与实践[M]. 北京： 中国农业大学出版社， 2006： 1-2.

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[4]李静， 谢正苗， 徐建明， 等. 杭州市郊蔬菜地土壤重金属环境质量评价[J]. 生态环境， 2003， 12（3）： 277-280.

[5]王慎强. 我国土壤环境保护研究的回顾与展望[J]. 土壤， 1999（5）： 255-260.

[6]徐丽红， 吴应淼， 陈俏彪， 等. 香菇对培养基中有害重金属的吸收富集规律及临界含量值[J]. 浙江农业学报， 2007， 19（3）： 211-215.

[7]曹帅， 王文建， 权春梅， 等. 芍药不同药用部位重金属吸收富集特征研究[J]. 皖西学院学报， 2015， 31（5）： 127-129.

[8]吕小王.植物对土壤中重金属的吸收效应研究[D].南京： 南京理工大学，2004.

[9]黄永东，黄永川，于官平，等.蔬菜对重金属元素的吸收和积累研究进展[J]. 长江蔬菜，2011（10）： 1-6.

[10]檀国印，陈剑，朱良其，等.茭白浙茭2号、八月茭对重金属铅镉汞的吸收规律[J].浙江农业科学，2017， 58（5）： 784-786.