土壤中重金屬Cd含量與葉類蔬菜中Cd含量的相關(guān)性

土壤中重金屬Cd含量與葉類蔬菜中Cd含量的相關(guān)性賈相岳【摘要】以3種葉菜類蔬菜(生菜、油菜、菠菜)為研究對象,采用盆栽試驗(yàn)、向土壤中添加不同含量Cd的方法，研究土壤中Cd含量與蔬菜中Cd含量的相關(guān)性，旨在為葉類蔬菜種植提供技術(shù)支持.結(jié)果表明，向土壤中添加低含量的Cd,對3種蔬菜的生長及產(chǎn)量均呈極顯著的促進(jìn)作用，高含量Cd則對蔬菜的產(chǎn)量及生長有毒害作用;3種蔬菜對重金屬Cd的吸收能力表現(xiàn)為菠菜〉生菜〉油菜，表明菠菜對Cd的富集能力最強(qiáng)，油菜最弱;隨著土壤中添加Cd含量的增加，菠菜、油菜、生菜中Cd含量均呈極顯著增加.相關(guān)性分析表明，土壤中Cd含量與蔬菜中Cd含量存在極顯著的正相關(guān)(P<0.0001),相關(guān)系數(shù)分別為:菠菜0.9992,生菜0.9977,油菜0.9977.【期刊名稱】《山西農(nóng)業(yè)科學(xué)》【年(卷)，期】2016(044)005【總頁數(shù)】4頁(P625-628)【關(guān)鍵詞】土壤;葉類蔬菜；Cd含量;相關(guān)性【作者】賈相岳【作者單位】山西農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院仙西太谷030800【正文語種】中文【中圖分類】X53近年來，隨著農(nóng)業(yè)、工業(yè)的發(fā)展，城市垃圾、工礦業(yè)的廢渣和廢水、大氣沉降物等具有潛在毒性的物質(zhì)不斷排入水體和土壤。工業(yè)〃三廢”的排放導(dǎo)致土壤中重金屬污染日益嚴(yán)重，主要包括無機(jī)污染和有機(jī)污染，其中，無機(jī)污染物尤以重金屬類最為突出。過量的重金屬給生態(tài)系統(tǒng)帶來壓力，同時也會被植被吸收，通過食物鏈進(jìn)入人體并累積，給人類健康帶來潛在的危險［1-5］。蔬菜是生活中不可缺少的食品之一，而由于土壤污染和殺蟲劑問題，蔬菜重金屬和農(nóng)藥殘留問題比較嚴(yán)重，雖然一般不會造成人體急性中毒，但可以通過食物鏈在人體中累積危害人們的身體健康［6］。據(jù)估計(jì)，人體中的Cd有70%來自于蔬菜［7］；重金屬Cd生物毒性極高，在土壤中不能被淋洗，不能被微生物分解，難以修復(fù)治理，嚴(yán)重影響食品衛(wèi)生安全和農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)布局。重金屬Cd污染問題受到人們極大的關(guān)注，防治重金屬污染、保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全也逐漸成為各國研究的熱點(diǎn)課題［8-10］。自從1955年日本富山縣發(fā)現(xiàn)〃痛痛病”，即由于長期食用被Cd污染的食物所致［11］，鎘污染問題越來越引起人們的注意。孫清斌等［12］對礦區(qū)農(nóng)田土壤小麥體系中重金屬污染研究表明，小麥穗中Pb，Cd，Zn，Cu的含量均超標(biāo)，Cd，Pb超標(biāo)倍數(shù)遠(yuǎn)大于Cu，Zn。20世紀(jì)90年代初期，上海市就已針對綠葉蔬菜及種植蔬菜區(qū)的土壤進(jìn)行調(diào)查，結(jié)果顯示，大部分綠葉蔬菜中含有重金屬元素，且受Cd污染尤為嚴(yán)重［13］。茹淑華等［14］采用溫室土培盆栽試驗(yàn)研究了重金屬Cd在土壤-蘿卜系統(tǒng)中的遷移累積規(guī)律，結(jié)果表明，隨著土壤重金屬處理濃度的增加，蘿卜根系的Cd濃度明顯增加。唐家黎等［15］對內(nèi)蒙古通遼地區(qū)污水灌溉區(qū)的土壤進(jìn)行了采樣，并分析了土壤及植物中Cu，Zn，Pb，Cr，Cd元素的含量。根據(jù)GB15618—1995土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對檢測結(jié)果進(jìn)行了單因子分析與評價，結(jié)果表明，土壤及植物中Cr，Cd的含量明顯超標(biāo)。馬往校等［16］對不同綠色蔬菜吸收土壤中重金屬元素的能力進(jìn)行了大量的研究，結(jié)果表明，不同植物吸收的重金屬含量具有顯著差異，大小順序?yàn)楦耍救~菜〉果菜。目前，關(guān)于不同作物對土壤重金屬的吸收累積特征的研究、重金屬污染分布和污染程度調(diào)查方面的成果較多，而有關(guān)土壤中重金屬含量與葉類植物中重金屬含量的相關(guān)性研究不夠深入，這方面存在大量的不確定因素。不同種類蔬菜由于吸收重金屬元素的生理生化機(jī)制不同，對重金屬的吸收積累也存在差異［17-19］，因此，可以利用不同蔬菜種類及品種對重金屬吸收積累能力不同這一特點(diǎn)，通過篩選重金屬低積累型蔬菜品種來適應(yīng)蔬菜生產(chǎn)布局。但目前這方面的研究還鮮見報道。本試驗(yàn)以生菜、油菜和菠菜3種日常食用較多的綠色蔬菜作為研究對象，通過人工向土壤中添加不同含量的Cd元素進(jìn)行種植試驗(yàn)，以探索不同葉類蔬菜中Cd含量、土壤與蔬菜中重金屬Cd含量的相關(guān)性及食用部分重金屬積累量，旨在通過對重金屬低積累型蔬菜品種的篩選，為蔬菜食用安全和種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。1.1試驗(yàn)材料1.1.1土壤采樣地點(diǎn)為太谷縣山西農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院開心農(nóng)場，其土壤基本理化性狀列于表1。將采取的土壤曬干、粉碎、過篩和去除雜質(zhì)后，與同體積干燥鋸末充分混合均勻，作為供試土壤。1.1.2蔬菜生菜、油菜、菠菜菜籽購買于太谷縣種子市場。1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)用外源Cd為Cd（NO3）2?4H2O溶液（分析純），用去離子水配成母液后，再稀釋配成溶液，按照Cd添加量分別為0,0.15,0.25,0.35,0.45,1.35,2.45mg/kg的設(shè)計(jì)水平，噴灑到盆栽試驗(yàn)的土壤中，邊噴邊攪拌，以保證Cd的均勻分布。采用直徑為20cm的花盆，將土壤混合均勻后裝入花盆，盆中土壤約1.5kg。3種葉類蔬菜各設(shè)7個處理，每個處理重復(fù)3次，處理后土壤Cd含量列于表2。使用小噴霧器加水，使其土壤含水量為55%（整個生長期一致），2d后播種。出苗7d后間苗，生長期間所有處理管理一致。培養(yǎng)40-45d后，收獲整株測量3種蔬菜生物量（干質(zhì)量）及Cd含量。1.3測定項(xiàng)目及方法各指標(biāo)的測定方法參照《土壤農(nóng)化分析》［20］進(jìn)行。Cd含量采用王水-HClO4消煮-火焰原子吸收光譜法測定（上海精科AA320N型原子吸收分光光度計(jì)）；pH值采用pH計(jì)測量（E-201-C-9型pH復(fù)合電極）；有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀-外加熱法測定；全氮含量采用半微量開氏法（上海洪記KDN-08型定氮儀/消化爐）測定；全磷含量采用HClO4-H2SO4消煮-鉬銻抗比色法測定；全鉀含量采用NaOH熔融-火焰光度法（上海精科6400A型火焰光度計(jì)）測定。1.4數(shù)據(jù)處理采用Office2010，SPSS16.0和Sigmaplot10.0軟件對各組試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。2.1不同處理與3種蔬菜生物量差異顯著性分析為尋求不同含量Cd對綠葉蔬菜生物量的影響，對3種蔬菜的干質(zhì)量進(jìn)行測定，并對每種設(shè)定含量下3種蔬菜的干質(zhì)量進(jìn)行方差分析（圖1）。由圖1可知，經(jīng)由不同含量Cd處理的土壤中，3種蔬菜的干質(zhì)量均存在極顯著差異（Pv0.0001）。在土壤Cd含量為0.18~0.66mg/kg時，隨著Cd含量的升高，3種綠葉蔬菜干質(zhì)量均呈顯著增加的趨勢。其中，油菜的增幅趨勢最為明顯，在5種設(shè)定含量下蔬菜干質(zhì)量均呈現(xiàn)極顯著差異（Pv0.0001）；菠菜和生菜干質(zhì)量也存在顯著或極顯著差異。在土壤Cd含量為1.54~2.60mg/kg時，相比前5種低含量Cd處理的土壤，3種蔬菜的干質(zhì)量均呈極顯著下降趨勢（P<0.0001），下降幅度菠菜最為明顯。由上可知，土壤中Cd含量的變化對蔬菜的生物量有顯著影響，在低含量范圍內(nèi)，重金屬Cd對蔬菜生長有促進(jìn)作用。楊金鳳等［21］對低含量Cd與油菜生長進(jìn)行研究，結(jié)果表明，Cd含量小于1mg/kg時，對油菜的生長有促進(jìn)作用。本研究的3種蔬菜在土壤Cd含量低于1mg/kg時，隨著Cd含量增大，其干質(zhì)量均增加；但在高含量Cd的土壤環(huán)境下，3種蔬菜干質(zhì)量均顯著下降，且在植物生長期間發(fā)現(xiàn)，在高含量Cd環(huán)境下生長的蔬菜葉片有發(fā)黃的現(xiàn)象，說明高含量重金屬Cd對蔬菜的生長有毒害作用。2.23種蔬菜對Cd富集能力評價分析其評價標(biāo)準(zhǔn)如表3[13]所示。從表4可以看出，隨著土壤中Cd含量的增加，3種綠葉蔬菜中Cd含量均隨之增加，但增加的幅度有所不同，在低含量下（處理1-5,Cd含量小于1mg/kg）,具體表現(xiàn)為菠菜〉生菜〉油菜。從表3,4可以看出，在處理1中，未添加外源Cd的情況下（土壤中Cd含量為0.18mg/kg）,3種蔬菜中的Cd含量均未超出國家蔬菜食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（五級，警戒值）；但隨著向土壤中添加外源Cd的增加（處理2-7），蔬菜中Cd含量均超過國家標(biāo)準(zhǔn)，其中，菠菜的超標(biāo)率最大，生菜次之，油菜最小。以上分析可以得出，3種蔬菜對重金屬Cd的富集能力大小不同，其中，菠菜富集Cd的能力最強(qiáng)，生菜次之，油菜最小。同時也說明控制土壤中重金屬Cd含量，可以有效地避免Cd通過食物鏈向人體中遷移和富集，避免潛在危害。2.3不同處理土壤與蔬菜中Cd含量相關(guān)性分析對3種葉類蔬菜中Cd含量與相對應(yīng)土壤中Cd含量的相關(guān)性進(jìn)行了分析，其相關(guān)性結(jié)果如圖2所示。從圖2可以看出，3種蔬菜中Cd含量與相對應(yīng)土壤中Cd含量均呈極顯著正相關(guān)（P<0.0001），相關(guān)系數(shù)分別為：油菜0.9977，生菜0.9977，菠菜0.9992。表明土壤中Cd含量越高，蔬菜中Cd含量同樣也越高。本試驗(yàn)以3種葉菜類蔬菜（生菜、油菜、菠菜）為研究對象，采用盆栽試驗(yàn)、向土壤中添加不同含量Cd的方法，分析了不同含量下3種蔬菜的生物量、富集特性及土壤與蔬菜中Cd含量的相關(guān)性，結(jié)果表明，土壤中Cd含量相對較低時，不會影響蔬菜的生長和產(chǎn)量，相反還有增產(chǎn)作用；高含量Cd對蔬菜產(chǎn)量和生長均有不利作用。隨土壤中Cd含量增加，菠菜、油菜、生菜中Cd含量均呈現(xiàn)極顯著增加，表明土壤中Cd含量與蔬菜中Cd含量存在極顯著正相關(guān)。向土壤中添加Cd，蔬菜中Cd含量均超過國家蔬菜食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)；不同蔬菜種類品種對Cd吸收積累量存在顯著差異，其中，菠菜吸收土壤中Cd含量最為明顯，表明其富集Cd能力最強(qiáng)，生菜次之，油菜富集能力最弱。在實(shí)際種植生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)地域環(huán)境質(zhì)量及蔬菜的重金屬積累特性進(jìn)行合理的安排和規(guī)劃，以達(dá)到安全生產(chǎn)的目的。供試蔬菜中菠菜對重金屬的積累量最高，容易超標(biāo)，所以，菠菜的安全生產(chǎn)對生產(chǎn)地的重金屬污染情況要求特別嚴(yán)格。而菠菜是一年中種植面積較廣、產(chǎn)量較高的蔬菜，其食用安全問題與人們健康密切相關(guān)，因此，在生產(chǎn)中要特別注意土壤環(huán)境質(zhì)量，要合理規(guī)劃，在重金屬Cd污染區(qū)禁止栽培。以上結(jié)論旨在為國家無污染蔬菜種植和土壤污染治理提供科學(xué)依據(jù)。在重金屬含量偏高或接近國際標(biāo)準(zhǔn)臨界值的農(nóng)田進(jìn)行蔬菜品種選擇時，最好先進(jìn)行科學(xué)試驗(yàn)評估，以規(guī)避重金屬污染的風(fēng)險?！鞠嚓P(guān)文獻(xiàn)】[1]李如忠，潘成榮，徐晶晶，等.典型有色金屬礦業(yè)城市零星菜地蔬菜重金屬污染及健康風(fēng)險評估[J].環(huán)境科學(xué)，2013,34(3):1076-1085.[2]PichtelJ,KuriiwaK,SawyerrHT.DistributionofPb,CdandBainsoilsandplantsoftwocontaminatedsites[J].EnvironPollut,2000,110(1):171-178.[3]WuFB,ZhangGP,DominyP.Fourbarleygenotypesresponddifferentlytocadmium:lipidperoxidationandactivitiesofantioxidantcapacity[J].EnvironExpBot,2003,50(1):67-78.[4]WagnerGJ.Accumulationofcadmiumincropplantsanditsconsequencestohumanhealth[J].AdvAgron,1993,51(1):173-212.[5]謝影，魯先文，卜利波?重金屬Pb、Cr對小麥種子萌發(fā)和幼苗生物量的影響[J].天津農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009,15(1):22-24.[6]鄒曉錦，仇榮亮，周小勇，等.大寶山礦區(qū)重金屬污染對人體健康風(fēng)險的研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2008(7):1406-1412.[7]孫光聞，朱祝軍，方學(xué)智，等.我國蔬菜重金屬污染現(xiàn)狀及治理措施[J].北方園藝，2006(2):66-67.[8]張民，龔子同.我國菜園土壤中某些重金屬元素的含量與分布[J].土壤學(xué)報，1996,3(1):85-93.[9]周藝敏，張金盛.天津市園田土壤和幾種蔬菜中的重金屬含量狀況的調(diào)查研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)，1990,9(6):30-34.[10]馮恭衍，張炬.寶山區(qū)菜區(qū)土壤重金屬污染的環(huán)境質(zhì)量評價[J].上海農(nóng)學(xué)院學(xué)報，1993,11(1):35-42.[11]張穎，伍鈞.土壤污染與防治[M].北京：中國林業(yè)出版社，2012.[12]孫清斌，尹春芹，鄧金鋒，等.礦區(qū)農(nóng)田土壤-小麥體系中重金屬污染特征研究[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué),2013,42(4):80-84.[13]汪雅谷，吳其樂.上海地區(qū)綠色食品蔬菜中若干污染物容許限量的初步探討[J].上海農(nóng)業(yè)學(xué)報，1997,13(3):16-20.[14]茹淑華，張國印，孫世友，等.重金屬Cu、Zn、Pb和Cd在土壤-蘿卜系統(tǒng)中的遷移累積規(guī)律[J].華北農(nóng)學(xué)報，2013,28(1):361-365.[15]唐家黎，李洪香，曹志全.通遼地區(qū)污灌區(qū)土壤重金屬污染狀況的調(diào)查與評價[J].光譜實(shí)驗(yàn)室，2007,24(5):949-950.[16]馬往校，周樂，段敏，等.西安市蔬菜中重金屬污染狀況分析[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報，2003,31(6):178-