适于镉铜复合污染农田安全利用的油菜品种筛选

赵丽芳，黄鹏武，宗玉统，卢升高

(1.乐清市农业农村局，浙江 乐清 325600；2.浙江大学 环境与资源学院，浙江 杭州 310058)

替代种植是污染农田安全利用的重要途径。水稻是最易吸收、积累重金属的作物，在中轻度重金属污染耕地上种植的稻米往往重金属超标，改变耕作制度或开展替代种植是简单易行、绿色经济高效的农田安全利用措施。

油菜属于十字花科芸薹属植物。不同油菜品种吸收累积重金属存在较大差异[1-5]：一些油菜品种，对镉具有高积累性，可以用于修复镉污染土壤；另有一些油菜品种，对镉具有较高的耐受性和较低的吸收积累能力，可以作为污染农田安全利用的替代作物，如在重金属中轻度污染的农田上种植重金属低积累油菜品种，可以生产出符合食品安全标准的农产品。可见，通过研究不同油菜品种对土壤重金属的吸收积累差异，可以为利用油菜品种实现污染农田生产安全提供科学依据。

现有研究中，关于不同油菜品种吸收重金属特性的多采用盆栽或人工添加重金属的模拟试验。但是，在田间生产中，油菜对土壤重金属的吸收会受到许多环境因子，如气候、土壤类型、水分、污染程度等的影响，模拟试验的结果难以反映真实情况，与生产实际应用有一定距离。因此，有必要深入研究不同油菜品种对不同区域农田土壤重金属的吸收积累特性，为运用低积累作物品种实现污染农田安全生产提供生物材料资源。本研究以浙江温州市某Cd、Cu复合污染农田为基地，研究不同品种油菜对重金属的吸收、富集和迁移规律，筛选适合该区域污染农田安全利用的油菜品种。

1 材料与方法

1.1 材料与处理设计

田间试验在温州某受电镀酸洗废水污染的农田上进行，土壤类型为泥质田，基本理化性质如下：pH值5.3，有机质含量16.96 g·kg-1，碱解氮含量276.3 mg·kg-1，速效钾含量99.3 mg·kg-1。土壤全Cd含量0.91 mg·kg-1，全Cu含量187.03 mg·kg-1。根据国家标准GB 15618—2018《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准(试行)》，试验地土壤Cd、Cu含量均超标，存在农用地土壤污染风险。前期监测分析也表明，该地稻田种植的水稻稻米Cd含量超过食品安全国家标准限量值数倍。

试验用油菜(BrassicanapusL.)品种系当地农户主栽品种，购自当地种子公司。供试油菜品种共计14个：赣油杂6号，华湘油11号，徽油杂1号，纯油王1号，极早98，中油828，早熟100天，美国纯油王981，丰油737，秦油2号，蓉油18号，旺成油8号，浙油50和浙油51。相应地，试验设14个处理，每个处理3个重复。所有品种采用相同的栽培管理措施，成熟后每个小区单独收割测产。

1.2 植物和土壤分析

油菜成熟后采集土壤样本，收获整株油菜。将采集的油菜植株分成根、茎秆、果荚和籽粒4部分，105 ℃杀青15 min，然后在70 ℃下烘干至恒重，研细，采用硝酸和高氯酸消化，微波消解仪消解。土壤样本风干去除杂物后，研磨过筛，采用盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸体系，微波消解仪消解。原子吸收石墨炉法测定Cd、Cu含量。

1.3 数据处理

用富集系数和转运系数评价重金属从土壤向油菜各器官的运输和富集能力。所有试验数据在Microsoft Excel 2016软件上进行整理和分析。

2 结果与分析

2.1 不同品种油菜的产量

田间小区油菜产量的实测结果表明，各品种油菜产量在935～1 985 kg·hm-2，平均产量为1 275 kg·hm-2；秸秆产量在5 085～11 130 kg·hm-2，平均为6 690 kg·hm-2。表明不同油菜品种由于适应性不同，产量存在较大变幅。

2.2 不同品种油菜籽粒的重金属含量

不同品种油菜籽粒中的Cd、Cu含量如图1所示。油菜籽粒的Cd含量在0.16～0.57 mg·kg-1，平均为0.27 mg·kg-1。根据国家标准GB 2762—2012《食品安全国家标准 食品中污染物限量》的规定，油菜籽粒中镉的限量为0.5 mg·kg-1，以此为标准，有2个油菜品种的籽粒镉含量超标。油菜籽粒中的Cu含量在6.30～10.56 mg·kg-1，平均为7.76 mg·kg-1。

2.3 油菜不同部位的重金属含量分布

供试油菜各部位的Cd和Cu含量分布如表1所示：Cd含量表现为茎秆>根>果荚>籽粒，籽粒中的Cd含量仅为茎秆和根中Cd含量的9.0%和12.9%，表明茎秆和根是油菜储存Cd最主要的器官；Cu含量则表现为根>果荚>籽粒>茎秆，与镉含量的分布表现出较大差异。

图1 不同品种油菜籽粒中的Cd、Cu含量

表1 油菜各部位的重金属含量分布

2.4 油菜的重金属吸收、富集系数

富集系数是评价植物富集重金属能力的重要指标之一。供试油菜籽粒和茎秆对重金属的富集系数见表2：油菜茎秆的Cd富集系数明显大于籽粒，但油菜茎秆的Cu富集系数却明显小于籽粒。另外，油菜对Cu的富集系数明显低于Cd，如籽粒对Cu的富集系数大于茎秆，但也仅为0.032～0.053，而籽粒对Cd的富集系数就已达0.20～0.70。从不同油菜品种籽粒的镉富集系数就可以看出不同品种油菜对镉吸收能力的差异，可作为筛选镉低积累品种的依据。

从表2还可以看出，Cd从油菜茎秆到籽粒的转运系数在0.07～0.40，平均为0.16，表明茎秆向籽粒转运的Cd较少，说明茎秆是油菜积累Cd的主要器官，茎秆向籽粒较低的转运系数减少了Cd向籽粒中的转移，保证了油菜食用部分的安全性。与此相反，油菜茎秆对Cu的积累较低，而向籽粒转运较多，这可能与铜是植物生长所必需的微量元素有关。

表2 油菜茎秆和籽粒的重金属富集系数及转运系数

3 小结与讨论

研究表明，土壤中的Cd在向油菜转运的过程中，先后地经过根、茎秆和果荚的3层“过滤”，主要积累在茎秆和根中，进入籽粒的Cd含量大幅下降，这有利于保证在污染农田上所种植油菜的食用安全性，使得油菜在Cd污染土壤上生产出安全农产品成为可能[6-10]。根据本试验情况，初步提出针对油菜用作污染农田安全利用替代作物的筛选标准：籽粒Cd含量不超过0.2 mg·kg-1，籽粒Cd富集系数不超过0.25，产量接近当地平均水平。据此初步筛选出适宜试验区Cd和Cu复合污染农田安全利用的油菜品种3个：浙油51，籽粒Cd平均含量0.17 mg·kg-1，籽粒Cd富集系数0.21；赣油杂6号，籽粒Cd平均含量0.17 mg·kg-1，籽粒Cd富集系数0.21；纯油王1号，籽粒Cd平均含量0.16 mg·kg-1，籽粒Cd富集系数0.20。