轻度镉污染土壤上不同小麦品种间籽粒镉富集及产量差异研究

任树友，杨方超

(成都市农业技术推广总站，四川 成都 610041)

随着我国工业、矿业和农业的快速发展，农田和作物重金属污染日趋严重，西南、中南地区土壤重金属超标范围较大,重金属镉是土壤污染的罪魁祸首，各大城市农田土壤和农作物已普遍受到了一定程度的重金属污染，镉污染已成为我国土壤最重要和最典型的重金属污染。镉污染除了具备重金属污染的一般特点(隐蔽性、不可逆性和长期性)外,还具有毒性高和难降解等自身特点,因此重金属镉容易被植物吸收,进而通过食物链最终危害动物和人体健康[1-3]。推广应用小麦安全品种被认为是当前解决镉污染农田安全生产行之有效的途径之一[4]。因此，本研究选取成都市2019年度主推的11个小麦品种，探讨轻度镉污染土壤上不同小麦品种间籽粒镉富集及产质量差异，筛选出低富集镉，产量较高的小麦品种，为轻度镉污染土壤小麦安全种植生产提供选种参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地处于亚热带湿润季风气候区，成都平原东北部。土壤类型为黄红紫砂泥土。试验前采集0～20cm耕层土样，土壤化验结果：有机质12.5g/kg、全氮1.03g/kg、碱解氮93.0mg/kg、有效磷7.6mg/kg、速效钾110mg/kg、阳离子交换量17.6cmol/kg、pH值7.13、总镉0.45mg/kg、总铅8.6mg/kg、总汞0.198mg/kg、总铬43.0mg/kg、总砷1.4mg/kg、总铜37.0mg/kg。根据国家《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB15618-2018)，6.5

表1 试验地土壤总镉含量化验结果

1.2 供试小麦品种

基于前期试验成果，结合成都市2019年主推小麦品种，选取中科麦138、川麦90、川农30、川育25、中科麦47、川麦104、绵麦228、川麦58、川农27、绵麦112和绵麦51共11个品种。

1.3 试验设计

试验采取完全随机区组设计，设置11个处理，每个处理3次重复，共33个小区，每个小区面积24m2，小区间留距50cm，重复间留距100cm，试验地块周围留足200cm以上保护行。

所有处理小麦均用三元复合肥(15-15-15)35kg/667m2作底肥。返青期，用尿素5kg/667m2、氯化钾15kg/667m2作追肥。栽培规格、种植密度、病虫防治均按当地习惯与作物实际需求进行常规田间管理。

本试验于2019年11月2日耕地施底肥，11月3日播种。2020年1月2日进行田间杂草防治。

1.4 样品采集及小区测产

由于各小麦品种生育期有差异，2020年4月27日至5月8日，按小麦成熟先后分5次完成小麦籽

表2 三元复合肥料重金属检测结果(mg/kg)

表3 肥料重金属限量标准(mg/kg)

粒样品采集和生物经济学性状考种。每个小麦品种籽粒采用S形布点采样12穴(不取边行)装网袋编号晾晒，自然风干，分别测定小麦籽粒中重金属镉、汞、铅、砷、铬和铜含量。

待小麦籽粒取样和生物经济学性状考种后，各小区单独进行收割，现场测定每小区产量(湿重)，水分检测仪现场检测小麦籽粒水分含量，折算成标准水分含量后进行产量换算。

1.5 测定指标及方法

测定指标包括小麦籽粒镉、汞、铅、砷、铬、铜，土壤pH及总镉含量。小麦籽粒镉的测定参照《食品安全国家标准食品中镉的测定》(GB/T5009.15-2003)，土壤镉检测参照国家标准《土壤质量铅、镉的测定石墨炉原子吸收分光光度法》(GB/T 17141)，仪器使用德国耶拿火焰-石墨炉原子吸收光谱仪(jena-ZEEnit700P型)。采用赛多利斯(PB-10型)pH量计测定土壤pH值(水土比为1∶2.5)。

1.6 小麦籽粒重金属镉富集指数及质量安全水平评价方法

籽粒镉富集指数=籽粒镉含量/土壤全镉含量[5]，依据《食品安全国家标准》(GB2762-2017)和全国农产品产地土壤重金属安全评估技术规定，籽粒镉质量安全水平采用单因子指数法计算得到，具体如下。

式中：Ei为籽粒中重金属i的单因子指数；Ai为农产品中重金属i的实测浓度；Si为农产品中重金属i的限量标准值。

1.6.2 等级划分 籽粒镉质量安全水平等级划分为3个等级，具体如表4所示。

表4 农产品质量等级划分依据

表5 不同小麦品种籽粒镉平均含量与质量安全水平

1.7 数据处理

所得数据用统计软件DPS15.1进行方差分析和LSD多重比较，检验不同处理间差异的显著性，用Microsoft Excel 2010进行表格制作。

2 结果与分析

2.1 各小麦品种籽粒镉含量及质量安全水平分析

如表5所示，不同小麦品种籽粒镉平均含量存在显著差异，变幅为0.081～0.160mg/kg，均值为0.122，质量安全水平不一。

3个小麦品种籽粒镉含量低于《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762-2017)标准，分别为3号中科麦47、7号川育25和9号川农30。

8个小麦品种籽粒镉含量轻微超标，分别为1号川农27、8号绵麦112、10号川麦58、6号绵麦51、11号川麦104、5号川麦90、2号中科麦138和4号绵麦228。

2.2 不同小麦品种产量及镉富集系数差异

2.2.1 产量水平 如表6所示，不同小麦品种的产量存在一定差异。产量变幅为241～349kg/667m2，均值为275kg/667m2。

产量高于均值的品种有8个，占72.7%。从高到低依次为：1号川农27(349kg/667m2)、9号川农30(339kg/667m2)、7号川育25(319kg/667m2)、10号川麦58(319kg/667m2)、11号川麦104(294kg/667m2)、5号川麦90(292kg/667m2)、4号绵麦228(283kg/667m2)和2号中科麦138(276kg/667m2)。

产量低于均值的品种有3个，占27.3%。从高到低依次为：8号绵麦112(270kg/667m2)、6号绵麦51(269kg/667m2)和3号中科麦47(241kg/667m2)。

2.2.2 镉富集系数 不同小麦品种籽粒的镉富集指数存在一定差异。镉富集指数变幅为0.178～0.365，均值为0.272。

低于平均值的5个，占45.5%。以中科麦47镉富集指数最低，从低到高依次为：3号中科麦47、7号川育25、9号川农30、1号川农27和8号绵麦112。

高于平均值的有6个，占54.5%，从低到高依次为：10号川麦58、6号绵麦51、11号川麦104、5号川麦90、2号中科麦138和4号绵麦228。

表6 不同品种小麦产量及镉富集指数

3 结论

本试验条件下，不同小麦品种的产量、籽粒镉含量及富集系数存在较大差异，其变幅分别为241～349kg/667m2、0.081～0.160mg/kg、0.178～0.365，最高值比最低值分别相差44.81%、97.5%、105.1%。依据小麦产量和籽粒镉含量进行分析，初步筛选出小麦产量较高、籽粒镉富集能力较弱小麦品种2个，分别是9号川农30和7号川育25，可用于轻度镉土壤小麦安全种植生产。