污染农地生长果树不同组织中镉积累特点

钟林炳，谢炜，倪中应，章明奎

(1.桐庐县农业技术推广中心，浙江 桐庐 311500； 2.浙江大学 环境与资源学院，浙江 杭州 310058)

以镉为代表的重金属污染已对我国农产品的安全生产产生了一定的影响。研究表明，土壤是我国许多地区农产品中重金属的主要来源[1-2]，但农产品中重金属的积累量因农作物种类的不同而有很大的差异[3-6]。对水稻等大田作物的研究表明，未污染或轻微污染的农田生产的粮食一般能够达标；而对于轻度、中度污染农田，采取适当的农艺调控、替代种植等措施可有效降低农产品中重金属的积累[7-9]；而对于重度污染农田，即使采取一定的农艺调控措施也难以保障农产品的质量安全。果树与一般农作物不同，其植株高大，食用对象主要为生长在树体上部的果品，由于根部至果实距离较远，根系从土壤中吸收的重金属经过较长距离的迁移稀释，推测果实积累的重金属可能不多，但至今尚缺乏系统调查探讨重金属在果树中的迁移特征。为了解镉污染农地用于果品生产的风险性，在浙江省范围内选择5种具不同酸碱度和镉污染水平的镉中度和重度污染成年果园(包括葡萄园、猕猴桃园、梨园、桃园和柑橘园)30个，选择代表性果树，同时采集土壤、果树根系(吸收根)、老枝、新枝、树叶、果品，测定镉含量，分析果树不同组织中镉积累特点。目的是寻求适宜在镉污染耕地中种植的具有一定经济效益的非粮食类农作物，为在镉污染农地中实施替代种植提供依据。

1 材料与方法

在浙江省范围内多地对重金属污染果园土壤调查的基础上，选定了葡萄园、猕猴桃园、梨园、桃园和柑橘园等5种类别成年果园共30个，其中每类果树各选择6个果园，由酸性土壤果园和微酸性土壤果园组成。每种果园的酸性类土壤和微酸性类土壤各由3个重金属镉含量跨度较大的土壤组成，其污染程度大致相当于中度和重度污染水平。

在每个果园中各选择代表性果树一棵，在果树成熟期分别采集土壤、果树根系(吸收根)、老枝(多年生)、新枝(当年生)、树叶、果品，测定并分析不同组织中镉积累特点。采集土样为混合样，由果树树冠滴水线正下方6个点位的0～30 cm土壤组成。采集的土壤样品经室温风干后，磨碎过0.125 mm尼龙筛；用盐酸-硝酸-高氯酸消解，石墨炉原子吸收分光光度法测定镉含量。采集的根系、老枝、新枝、树叶用去离子水清洗，室温风干后，磨碎过0.125 mm尼龙筛；果品在测试前分为果皮与果肉2部分单独分析。植物样品用高氯酸消化法消化，用石墨炉-原子吸收光谱法测定镉含量。根系、老枝、新枝、树叶分析结果用干重为基础表示，果皮与果肉结果以鲜重为基础表示。土壤pH采用常规分析方法测定[10]。富集系数按下式计算：富集系数=果树各组织含镉量/土壤含镉量。所得数据使用Microsoft Excel 2003进行处理。

2 结果与分析

2.1 供试果园土壤的镉含量

供试的果园按土壤pH值分为酸性果园(pH4.5～5.5)和微酸性果园(pH 5.5～6.5)2组，各组果园每组土壤全镉含量有较大的差异，在0.488～2.761 mg·kg-1，总体上属于中度和重度污染水平(表1)。

2.2 果树不同组织中镉积累的差异

表2为各类不同程度镉污染水平果园中果树各组织中镉含量的分析结果。结果表明，5种果树各组织中镉含量均以根系最高，其次为老枝，新枝中镉含量明显低于老枝；叶片中镉含量一般低于树枝；各类水果的镉含量明显低于树体，所有水果的果皮中镉含量均高于果肉。无论是酸性果园还是微酸性果园，果树各组织中镉积累均呈现随土壤镉含量的增加而增加，表明土壤污染对果树中镉的积累有很大的影响。不同酸碱度组别土壤中镉含量与各种果树各组织中镉含量的相关分析表明，根系、老枝、新枝和叶片中镉含量与土壤镉含量相关显著，平均相关系数分别为0.987 6、0.957 2、0.986 5和0.954 8(相应的相关系数分别在0.944 2～0.999 9、0.698 6～0.999 9、0.964 5～0.999 2和0.774 0～0.999 8)；而果皮和果肉中镉含量与土壤镉含量相关度相对较弱，平均相关系数分别为0.835 8和0.866 8(相应的相关系数分别在0.493 1～0.992 9和0.758 3～0.992 0)。由根系至树枝、叶片、果实，其镉含量逐渐下降的结果表明，果树从土壤中吸收的重金属镉，在树体内长途传输，绝大部分被树体本身固定，进入果实中的镉非常有限。而各类水果的果皮中重金属高于果肉的原因，除受果树生理因素影响外，可能还与果皮露在空气中，吸附大气沉降中的重金属有关。

表1 供试果园土壤的镉污染状况

表2 各类果树各组织中镉积累差异及与土壤镉含量的关系

表2中各种果肉中镉含量的分析结果表明，除酸性猕猴桃果园土壤镉含量为2.112 mg·kg-1及酸性梨园土壤镉含量为2.237 mg·kg-1时，果肉镉含量超过水果卫生标准值(0.03 mg·kg-1)外(GB 15201—1994)，其他情况的5种水果果肉镉含量均在0.03 mg·kg-1以下。从这一结果大致可以推断，当酸性果园土壤中镉含量为2.00 mg·kg-1以下和微酸性果园土壤中镉含量为2.76 mg·kg-1以下时，所生产的葡萄、猕猴桃、梨、橘和桃基本上能达到安全生产水平。

2.3 果树不同组织中镉的富集系数

表3结果表明，果树各组织镉的富集系数变化趋势与镉含量相似，均呈现由根、老枝、新枝、叶片、果皮、果肉逐渐下降的规律。总体上，根和老枝中镉的含量高于相应的土壤，富集效果明显；新枝、叶、果皮、果肉中镉含量低于土壤。各类果树的果皮、果肉对镉的富集系数明显低于谷物、蔬菜等常见的农产品[11-13]，表明与一般的农作物相比，在污染农地上种植果树具较低的污染风险。

表3 果树各组织对镉的富集系数

表3的结果还表明，酸性果园上生长的果树，各组织对镉的富集系数高于微酸性果园，这表明果园土壤酸化可增加土壤中镉的活性，促进果树对镉的吸收，增加果品污染风险。

3 小结与讨论

以上结果表明，由于果树植株较大，从根部吸收的重金属镉传输进入果品数量有限，因此，污染土壤上种植多年生水果对其产品的重金属污染风险较低。果树中镉的含量及富集系数均呈现根部>老枝>新枝、叶>果皮>果肉的规律。研究的初步结果表明，在镉污染较为严重的农田，可考虑改变利用方式，替代种植果树。当酸性土壤中镉含量为2.00 mg·kg-1以下和微酸性土壤中镉含量为2.76 mg·kg-1以下时，种植葡萄、猕猴桃、梨、桃和柑橘等果树的果肉的镉含量均低于0.03 mg·kg-1，能达到安全生产的要求。另外，研究结果也表明在果园中适当施用石灰等物质提高pH值可在一定程度上缓解果品中镉的积累，可降低果品重金属污染风险。