福建某县6种作物镉与土壤镉含量的相关性分析

陈丽贞

摘 要：通过对福建某县常见6种作物镉含量和土壤镉含量的检测，分析不同作物镉含量与土壤镉含量的相关性。结果表明：6种作物对镉的富集能力差异较大，不同作物对土壤镉富集能力大小为芋头＞水稻＞茶叶＞金桔＞蜜柚＞脐橙。6种作物与土壤镉相关性分析结果表明，芋头、茶叶、水稻镉含量与土壤镉含量呈显著正相关，金桔镉含量与土壤镉含量呈显著负相关，蜜柚、脐橙镉含量与土壤镉含量相关性不显著。因此，土壤镉污染区或处于镉污染临界值的耕地应避免种植芋头、茶叶、水稻这类与土壤镉相关性强的作物，可种植脐橙、蜜柚、金桔类的作物，从而减少农作物体内镉的富集，实现耕地的安全利用，确保农产品的安全。

关键词：不同作物；土壤；镉含量；相关性

中图分类号：X 53   文献标志码：A   文章编号：0253-2301（2023）02-0078-05

DOI： 10.13651/j.cnki.fjnykj.2023.02.013

Abstract： Through the detection of cadmium content in 6 common crops and the soil cadmium content in a county of Fujian province， the correlation between the cadmium content in different crops and the cadmium content in soil was analyzed. The results showed that the enrichment capacity of six crops to cadmium was different. The enrichment capacity of different crops to soil cadmium was taro>rice>tea>kumquat>honey pomelo>navel orange. The results of the correlation analysis between six crops and soil cadmium showed that the cadmium content of taro， tea and rice was significantly positively correlated with the soil cadmium content， and the cadmium content of kumquat was significantly negatively correlated with the soil cadmium content， while the cadmium content of honey pomelo and navel orange was not significantly correlated with the soil cadmium content. Therefore， the crops with strong correlation with soil cadmium such as taro， tea and rice should be avoided being planted in the soil cadmium polluted area or the cultivated land at the critical value of cadmium pollution， while the navel orange， honey pomelo and kumquat could be planted， so as to reduce the accumulation of cadmium in crops， realize the safe utilization of cultivated land， and ensure the safety of agricultural products.

Key words： Different crops； Soil； Cadmium content； Relevance

土壤是重要的地理要素之一，隨着近年来经济的高速发展，不当的采矿活动、工业排放、化肥农药的施用等行为，重金属元素通过各种途径进入土壤并在土壤中沉积，造成了土壤重金属污染[1-2]。重金属不能被土壤微生物分解，土壤一旦遭到重金属污染很难治理[3]，将会对农作物的生长及农产品的安全产生不良影响。目前我国耕地土壤重金属污染面积大，约占总耕地面积的16.7%，其中镉（Cd）污染最为严重[4-5]，镉是生物毒性最强的重金属元素，不仅会影响农作物生长，还可通过食物链富集危害人体健康，造成致病、致癌、致突变等严重危害[6-7]。为保护和有效利用生态资源，促进可持续发展，对防治和修复土壤重金属污染的研究已引起广泛关注[8]，而土壤重金属污染修复尤其是物理、化学修复技术，修复成本高、效率低且会造成当地农田生态系统紊乱[9]。因此，土壤重金属污染修复过程中应充分考虑作物类型、土壤特征、技术可行性和处理经济性等多种因素[10-14]。本研究从重金属污染最为严重的镉元素入手，通过对福建某县常见6种作物Cd的含量与土壤Cd的含量相关性分析，筛选出相关性较低的作物，从而通过调整种植结构实现耕地安全利用，保障农产品质量安全，更好保护人类健康。

1 材料与方法

1.1 样品的采集与处理

1.1.1 样品的采集 本次样品采自福建省中部县城，共采集农作物及配套土壤样品共202组，其中水稻60组、茶叶44组、蜜柚18组、金桔16组、脐橙16组、芋头16组，各作物及配套土壤采集方法如下。

表层土壤样采集：采样时先扒开地表植物残体和杂物，用化探锄挖个坑，然后在坑的一侧自地表垂直向下用木勺去除表皮与化探锄接触的土壤，然后在坑的一侧自地表垂直向下20～60 cm连续均匀采集，上下厚度基本一致，由4～6个子样等量混合组成1件样品，粘在锄头上的泥土不能要，每个样品采集完后，应清除干净采样工具上的泥土，再用于下个样品采集。

水稻：采用棋盘法、对角线法多点（8～12点）取样，取其稻穗，单个样品重1.0～1.5 kg。水稻配套土壤样品采样方法与表层土壤样一致，采样深度0～20 cm，由4～6个子样混合而成，单个样品重1～1.5 kg。

茶叶：采用蛇形法多点（15～20株）取样，每株采集上、中、下多个部位的叶片（老叶和鲜叶兼顾）混合成样，单个样品重0.8～1.0 kg。茶叶配套土壤样品采样方法与表层土壤样一致，由3～4个子样混合而成，采样深度0～30 cm，单个样品重1～1.5 kg。

蜜柚：采用蛇形法，取其果实，单个样品取2～4株蜜柚树，每株各取1个，重3.0～5.0 kg；蜜柚配套土壤样品采样方法为断面法或原地挖穴，由2～3个子样混合而成，采样深度0～60 cm，单个样品重1～1.5 kg。

金桔：采用蛇形法，取其果实，单个样品取5～10株金桔树，每株各取5～8个，重1～1.5 kg；金桔配套土壤样品采样方法为断面法，由2～3个子样混合而成，采样深度0～60 cm，单个样品重1～1.5 kg。

脐橙：采用蛇形法，取其果实，单个样品取5～8株脐橙树，每株各取1个，重1～1.5 kg；脐橙配套土壤样品采样方法为断面法或原地挖穴，由2～3个子样混合而成，采样深度0～60 cm，单个样品重1～1.5 kg。

芋头：采用蛇形法，取其块茎，单个样品取3～5株芋头，样品重1～1.5 kg；芋头配套土壤样品采样方法与表层土壤样一致，由4～6个子样混合而成，采样深度0～20 cm，单个样品重1～1.5 kg。

1.1.2 样品的处理 土壤样品处理：将采集回来土样经风干、去杂质、磨细后，通过2 mm孔径尼龙筛的土样混匀，并分取一定量的样品装入塑料瓶中用于pH值测定；剩下样品用木棒碾压，使之全部通过0.25 mm孔径尼龙筛，而后采用玛瑙等无污染球磨机将样品磨细至0.074 mm，用于测定土壤全量微量元素，处理好的样品放在塑料瓶中保存备用。

农作物样品处理，水稻制样流程：（1）烘干。样品称量后将其置于烘箱中60℃烘干，再次称重，计算水分含量。（2）脱壳。样品烘干后去除外壳。（3）搅碎。采用高速破碎机将其搅碎，待测。茶叶：（1）清洗。茶叶洗净待表面水分晾干后，称量。（2）烘干。将其置于烘箱中60℃烘干，再次称量，计算水分含量。（3）搅碎。干样用高速破碎机将其制备成粉样。橙子、柚子制样流程：（1）取样品可食部分。新鲜样品清洗晾干后剥皮，未去籽，切块，称量；（2）烘干。置于烘箱中60℃烘干后再次称量，通过2次称量结果计算得出水分含量；（3）搅碎。干样用高速破碎机将其搅碎，待测。金桔制样流程：（1）取样品可食部分。新鲜样品清洗晾干后切块，未去籽，称量；（2）烘干。置于烘箱中60℃烘干后再次称量，通过两次称量结果计算得出水分含量；（3）搅碎。干样用高速破碎机将其搅碎，待测。芋头制样流程：（1）取样品可食部分。新鲜芋头清洗晾干后去皮，切片，称量；（2）烘干。置于烘箱中60℃烘干后再次称量，通过两次称量结果计算得出水分含量；（3）搅碎。干样用高速破碎机将其搅碎，待测。

1.2 测定方法

用X射线荧光光谱法测定土壤镉、不同作物镉含量。

1.3 统计分析

采用Excel软件及SPSS软件对数据进行处理与分析。

2 结果与分析

2.1 6种作物种植土壤镉含量分析

由表1中可知，不同类型作物的种植土壤全Cd含量差异明显，其中种植水稻、芋头土壤的全Cd含量较高，种植金桔和脐橙土壤的全Cd含量较低。土壤全镉含量的高低与采样地点有关，不同采样地点的周围环境不同，土壤镉的含量会产生差异。

根据2008年12月31日发布的DB35/T 859-2008《福建省农业土壤重金属污染分类标准》中的二级标准（总Cd≤0.4 mg·kg-1），不同作物土壤的全镉超标情况不同（表2），其中种植水稻、芋头、茶叶的土壤全镉含量存在超标情况，而种植其他作物土壤全镉含量均未超标。

2.2 6种作物镉含量分析

由表3可知，不同作物Cd含量的平均值差异比较大，这与作物种植的土壤以及作物對重金属富集程度有关。

根据GB 2762-2017《食品安全国家标准食品中污染物限量》食品中镉限量指标：稻谷限量0.2 mg·kg-1、块根和块茎蔬菜限量0.2 mg·kg-1、新鲜水果限量0.05 mg·kg-1；行业标准NY659-2003《茶叶中铬、镉、汞、砷及氟限量》镉限量1 mg·kg-1，不同作物超标情况不同（表4），其中芋头Cd含量超标较为严重，水稻存在轻微超标情况，其余作物均未超标。

2.3 6种作物对土壤镉的富集能力比较

富集系数是作物重金属含量与对应土壤重金属含量的比值，可用于评价植物将重金属吸收转移到体内能力的大小，数值越大说明植物体内富集重金属的质量分数就越大[15]。由表5可知，不同作物对土壤镉的富集能力差异较大，其中芋头富集能力最强，富集系数为0.3208，脐橙富集能力最弱，富集系数为0.0098，富集能力最强的作物是最弱的作物的32.73倍。各作物对土壤镉的富集能力大小分别为芋头＞水稻＞茶叶＞金桔＞蜜柚＞脐橙。

2.4 6种作物镉含量与土壤镉含量的相关性分析

通过数据处理结果可知，6种作物镉含量与土壤镉含量的相关性差异较大。由表6、图1～ 4可知，水稻、茶叶、芋头Cd的含量与土壤Cd的含量呈显著正相关性，表明土壤Cd含量越高，这3种作物Cd的含量也相应提高。金桔Cd的含量与土壤Cd的含量呈显著负相关。脐橙、蜜柚Cd的含量与土壤Cd的含量未存在显著的相关性。

3 讨论与结论

土壤重金属污染修复是一项系统工程，针对不同污染分区采用不同的修复改良技术，可加快土壤重金属污染修复进度的同时降低单位面积修复成本[16]。已有研究表明不同作物对重金属的富集能力有很大的差异[15]，本研究结果也表明了不同农作物的富集系数差异较大，具体为蔬菜作物大于粮食作物，粮食作物大于水果作物。在了解6种不同作物重金属富集系数后对6种作物镉与土壤镉的相关性进行分析，分析结果表明芋头、茶叶、水稻镉含量与土壤镉含量呈显著正相关，相关系数分别为0.665、0.556、0.374。将6种作物的富集系数与相关性分析结果结合，可筛选出镉低吸的农作物，从而运用于种植结构的调整，实现耕地的安全利用。

综上所述，得出如下结论：（1）6种不同作物对土壤镉的富集能力差异较大，芋头富集能力最强，脐橙富集能力最弱，富集能力最强的作物是最弱的32.73倍。各作物对土壤镉的富集能力大小分别为芋头＞水稻＞茶叶＞金桔＞蜜柚＞脐橙。（2）6种不同作物镉含量与土壤镉含量的相关性差异较大。其中芋头、水稻、茶叶镉含量与土壤镉含量呈显著正相关，金桔镉含量与土壤镉含量呈显著负相关，脐橙、蜜柚镉含量与土壤镉含量未存在显著相关性。（3）对于土壤镉污染区或处于镉污染临界值的耕地应避免种植芋头、茶叶、水稻这类与土壤镉相关性强的作物，可种植脐橙、蜜柚、金桔类的作物，从而减少农作物体内镉的富集，确保农产品的安全。

此次研究仅对福建某县常见的6种作物与土壤镉进行研究，而土壤重金属污染是多方面的且不同重金属元素间也会产生影响，下一步应扩大作物种类与不同重金属相关性的研究，从而更精确的进行农作物种植结构调整，降低土壤重金属污染修复成本，实现耕地的安全利用。

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（责任编辑：柯文辉）