基于灰色关联分析Cr6+影响3种芹菜品质的综合评价

柳 玲，杨俊杰，许 龙,王 佳,王丽香

(1.陕西省环境科学研究院，陕西 西安 710061;2.宁夏农垦贺兰山种业有限公司，宁夏 银川 750021)

随着绿色农业的发展，农业生态环境问题和农产品质量问题已引起国家的高度重视。土壤和农作物中重金属已作为“全国农用地土壤污染状况详查”必测项目。土壤中重金属元素可通过大量食用蔬菜进入食物链[1]，因此，蔬菜的安全问题也受到人们的广泛关注。土壤中的有效态铬的生物有效性较高，易在蔬菜中累积，给人类健康带来极大危害。有关芹菜对重金属铬的吸收虽有一些研究，但对芹菜可食部分铬含量与品质的综合评价较少。笔者研究通过测定不同品种芹菜在Cr6+胁迫下铬吸收量以及芹菜各品质指标，用灰度关联分析方法验证评价3种芹菜的品质特性，以筛选出重金属低累积高品质芹菜品种，为有机设施蔬菜种植提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料与仪器

供试芹菜为北京文图拉芹菜、美国西芹和日本西芹。

主要仪器设备： ICE3500型火焰原子吸收分光光度计，L6S型紫外可见分光光度计，DHG-9145A型电热鼓风干燥箱。HZQ-X500型恒温振荡器，ME204型电子天平等。

1.2 试验方法

采用盆栽方法，具体见参考文献[2～3]。

1.3 测定方法

1.3.1 土壤和芹菜中Cr含量的测定 充分混匀整盆土后用四分法缩分至约100 g，缩分后的土样经风干后除去石子和动植物残体，用木棒研压，通过2 mm尼龙筛，用玛瑙研钵见沟通过2 mm尼龙筛土样研磨至全部通过100目，混匀后严格按照标准中全消解方法消解后测定Cr含量[4]。将干净的芹菜80℃烘干，用火焰原子吸收光度法分别测定茎和叶中Cr含量[5～6]。

1.3.2 芹菜生理品质指标的测定 将其中一整盆芹菜全部冲洗干净，于80℃烘干至恒重，称量干重，测得生物量；可溶性蛋白、可溶性糖、Vc含量、纤维素、硝酸盐含量均采用鲜样测定[7]。

1.4 数据统计分析与评价

数据用SPSS17.0软件进行统计分析，采用灰度关联分析法进行综合评价[8～9]。

2 结果与分析

2.1 Cr6+胁迫下芹菜生物量的变化

试验中高浓度( 60 mg·kg-1) Cr6+胁迫下，3种芹菜干重显著低于对照(P<0. 05)，可食部分生物量分别比对照降低了75.7%、59.4%和60.5%，其中北京文图拉地可食部分生物量下降幅度相对较大，美国西芹可食部分生物量下降幅度相对较小。土壤中高浓度Cr6+含量对美国西芹影响相对较小。

2.2 Cr6+胁迫对芹菜可食部分Cr含量的影响

从表2可以看出，3种芹菜可食部分Cr含量均显著高于对照(P<0.05)，芹菜叶部为重金属Cr的主要富集器官。在高浓度(60 mg·kg-1)Cr6+胁迫下，美国西芹叶部Cr吸收量相对较低(219.96 mg·kg-1DW)，北京文图拉叶部Cr吸收量相对较高(257.75 mg·kg-1DW)。

2.3 3种芹菜品质的灰度关联分析综合评价

选择芹菜叶Cr含量、Vc含量、硝酸盐含量、纤维素含量、可溶性蛋白含量和可溶性糖含量6个指标，计算灰度关联系数(γ) 和灰度关联度(T)，依据灰色关联度(T) 进行品系间比较分析总评结果(表4) 显示，在较低浓度(15 mg·kg-1)和高浓度(60 mg·kg-1)Cr6+胁迫下，美国西芹品质最好(T=0.78和T=0.67)，北京文图拉品质最差(T=0.58和T=0.61)，日本西芹介于二者之间(T=0.61和T=0.63)。在较低浓度与高浓度Cr胁迫下美国西芹品质较高，相对稳定。

表1 Cr6+胁迫下芹菜生物量的变化

表2 Cr6+胁迫下芹菜可食部分Cr含量

注: 北京文图拉、美国西芹和日本西芹Cr含量数据来源于参考文献[2,10]。

表3 不同浓度Cr6+胁迫下3种芹菜灰色关联度(T)变化

3 讨论

研究表明3种芹菜在高浓度(60 mg·kg-1)Cr6+胁迫下产量急速下降，北京文图拉对Cr胁迫更为敏感。蔬菜中的重金属含量与土壤重金属含量及蔬菜对其富集能力相关[11]。试验中芹菜叶部为重金属Cr的主要富集器官，虽然芹菜叶中含有较丰富的Vc，但是考虑到食品安全问题，建议食用芹菜时主要以芹菜茎为主。研究发现，蔬菜对重金属富集能力存在基因型差异，因此，设施蔬菜种植中应选择重金属低累积品种[12]。3种芹菜对Cr的吸收表现一定的差异性，在同一Cr胁迫浓度下，北京文图拉叶部富集了较多的Cr，美国西芹叶部相对富集较少。芹菜对Cr胁迫的各种生理响应及品质参数存在显著的品种间遗传差异, 其中可溶性蛋白、硝酸盐、Vc是对Cr胁迫响应较敏感的生理参数, 而纤维素含量对Cr的胁迫响应最不敏感。 综合6个生理及品质参数的分析, 在供试的3个芹菜品种中，北京文图拉为Cr敏感型品种，美国西芹表现为Cr钝感型品种。

在有机设施蔬菜种植中应选用重金属低累积品种。通过芹菜叶Cr含量以及品质指标，结合灰度关联分析验证，在较低、高浓度(15、60 mg·kg-1)Cr6+胁迫下美国西芹灰度关联度(T) 值最大，表明Cr6+胁迫下，美国西芹具有相对稳定的品质，为Cr低积累芹菜品种。综合生物量、Cr含量及芹菜各品质灰度关联分析结果可知，美国西芹是优先推广的芹菜品种。