不同品種甘薯對土壤重金屬鉻富集能力的差異

溫國燦

（福州市農業科學研究所，福建福州350018）

隨著礦物開采、金屬提煉、冶金、皮革、電鍍、印染等產業的快速發展，有毒重金屬元素Pb、Cd、Cr、As、Hg等在土壤環境中急劇累積，對生活環境及人體健康造成危害[1]。在污染物質中，重金屬具有非生物降解性、持久性、隱蔽性等特點，因而具有較高的危害性[2]。重金屬在環境中的形態不同，危害也不同，同一個重金屬元素價位不同，有些有毒性，有些沒毒性，造成部分重金屬元素表現出差異的環境行為[3,4]。土壤中的重金屬可通過根系進入植物，在植物體內各器官間大量積累，并通過食物鏈轉移和富集在人體中，最終危害人體健康，直接對我國的糧食安全產生影響[5-7]。

甘薯作為塊根食用作物，其食用部位直接同土壤接觸，加大了甘薯薯肉吸收土壤中重金屬的風險，從而導致甘薯重金屬超標。鉻作為五毒之一，在土壤中主要以三價鉻和六價鉻形式存在，三價鉻主要以難溶的Cr(H2O)63+、CrOH2+、Cr(H2O)-等形式存在，其在溶液中含量很小，不易被植物吸收，對植物的危害相對很?。煌寥乐械牧鶅r鉻主要以CrO42-、HCrO4-的形式存在，其在溶液中溶解度較大，活性及遷移性較強，很難被土壤膠體等吸附，相對容易被作物吸收，因此具有較強的危害性[8]。鉻可以向空氣中擴散，還可以在雨水淋濾作用下隨雨水進入土壤及水體[9]。因此，研究甘薯對土壤重金屬鉻的富集能力及轉移規律非常必要。本文通過開展3個試驗田種植4個甘薯品種對比試驗，旨在探討不同甘薯品種對土壤重金屬鉻的轉移規律，為防治甘薯重金屬污染提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗甘薯品種分別為廣87、普薯32、蘇薯16、金山57。3個試驗點土壤重金屬及基本理化性狀見表1。

表1 3個試驗田土壤基本理化性狀

1.2 試驗設計

試驗采用隨機區組設計，每個參試品種為1個處理，3次重復。單畦種植，小區面積13.3 m2，周邊設保護行。播種前在畦中條施硫酸鉀復合肥（15-15-15）990 kg/hm2。分別在3個試驗點開展甘薯種植田間試驗，2018年11月上旬收獲。甘薯生長期間無嚴重病蟲害和惡劣天氣發生，日常管理措施與大田生產相同。

1.3 測定指標及分析方法

在甘薯種植前，采用S形取樣法取試驗地耕作層0～20 cm的土樣，風干后磨細用100目網過篩后待用。收獲時每小區分別取薯肉、薯皮、莖、葉、根的鮮樣，送委托檢測單位檢測。土壤鉻采用HNO3-HClO4-HF混酸體系消煮，用PW2440型X射線熒光光譜儀測定。甘薯的根、莖、葉、薯皮、薯肉鮮樣中鉻含量采用HN03-HCl04混酸體系濕法消煮，用XSeries II電感耦合等離子體質譜儀測定。試驗數據采用3次重復取平均值，用Excel 2010進行數據處理，利用SPSS 20.0等統計分析軟件進行分析。

2 結果與分析

2.1 不同品種甘薯在試驗點A的鉻富集能力

試驗點A的甘薯各器官鉻含量見表2。由表2可見，不同品種各器官鮮樣鉻含量差異較大。根鮮樣鉻含量范圍為0.252～0.766 mg/kg，以普薯32最高，金山57最低，普薯32是金山57的3.04倍。莖鮮樣鉻含量以蘇金山57最高，達0.207 mg/kg，比最低的蘇薯16（0.116mg/kg）高出1.78倍。葉鮮樣鉻含量以蘇薯16最高（0.248mg/kg），是含量最低廣87（0.187mg/kg）的1.33倍。薯皮和薯肉鮮樣鉻含量范圍分別為0.012～0.443 mg/kg和0.046～0.103 mg/kg，含量最高的分別為廣87和金山57，最低的分別是普薯32和蘇薯16。各品種甘薯根鮮樣鉻含量最高，薯肉鮮樣鉻含量最低。4個供試甘薯品種食用部位（薯肉）鉻含量均在1.0 mg/kg以下，低于食品安全國家標準[10]，無超標現象。

表2 不同品種甘薯各器官中鉻的含量（試驗點A）單位：mg/kg

2.2 不同品種甘薯在試驗點B的鉻富集能力

試驗點B的不同品種甘薯各器官鉻含量情況見表3，其中根鮮樣鉻含量范圍為0.901～11.43 mg/kg，以廣87最高，金山57最低；莖葉鮮樣鉻含量范圍分別為0.094～0.168 mg/kg和0.258～0.823 mg/kg，兩者均以金山57最高，蘇薯16最低；薯皮鮮樣鉻含量范圍為0.075～0.096 mg/kg，以廣薯87和金山57最高，均為0.096 mg/kg，普薯32最低；薯肉鮮樣鉻含量范圍為0.193～0.568 mg/kg，以普薯32最高，廣87最低。試驗點B供試的品種甘薯各器官中以根鮮樣鉻含量最高，而且遠遠超過其他器官。因此，甘薯對于鉻元素的吸收主要富集在根部，而鉻元素分布在可食用部位薯肉的含量較少，其中廣薯87和蘇薯16根鮮樣鉻含量均比其薯肉含量高。

表3 不同品種甘薯各器官中鉻的含量（試驗點B）單位：mg/kg

2.3 不同品種甘薯在試驗點C的鉻富集能力

試驗點C的甘薯根和莖鮮樣鉻含量范圍分別為0.729～62.870 mg/kg和0.105～5.460 mg/kg，兩者均以廣87最高，金山57最低；葉、薯皮、薯肉鮮樣鉻含量范圍分別為0.153～9.120 mg/kg、0.038～1.430 mg/kg和0.094～3.280 mg/kg，三者均以廣87最高，葉和薯皮鮮樣均以普薯32最低，薯肉鮮樣以金山57最低（見表4）。甘薯體內鉻含量以根鮮樣最高，含量比其他幾個器官含量總和還要高。由此可見，甘薯對于鉻元素的吸收絕大部分在根部，而鉻元素分布在可食用部位薯肉的含量較少。

表4 不同品種甘薯各器官中鉻的含量（試驗點C）單位：mg/kg

2.4 不同品種對重金屬鉻的富集能力

試驗點A不同品種甘薯中鉻總量分別為1.37mg/kg（廣薯87）、1.21 mg/kg（金山57）、0.916 mg/kg（蘇薯16）、1.583 mg/kg（普薯32），其中以普薯32最多，蘇薯16最少；試驗點B不同品種甘薯中鉻總量分別為12.444 mg/kg（廣薯87）、2.458 mg/kg（金山57）、11.176 mg/kg（蘇薯16）、3.059 mg/kg（普薯32），其中以廣薯87最多，金山57最少；試驗點C不同品種甘薯中鉻總量分別為82.16 mg/kg（廣薯87）、1.152mg/kg（金山57）、1.888mg/kg（蘇薯16）、2.586mg/kg（普薯32），其中以廣薯87最多，金山57最少。從3個試驗點甘薯鉻總量來看，廣薯87相對其他3個品種表現出更強的富集能力，而金山57的富集能力相對較弱。

3 結論與討論

3個試驗點甘薯品種各器官中以根鮮樣鉻含量最高，為其次為莖及薯皮，薯肉鮮樣鉻含量最低，而在試驗點C上，甘薯葉的鉻含量比莖和薯皮要高，這可能是由于土壤鉻含量超過一定的臨界濃度時，重金屬從根部開始向地上部分的莖、葉等器官轉移[11,12]，從而導致莖、葉等器官鉻含量增加，而地下部分薯皮鉻含量反而減少?？偟恼f來，甘薯各器官對土壤鉻的吸收能力表現出根>莖葉>薯皮>薯肉的特點，表明甘薯對于土壤鉻的富集主要集中在根部，這同王帥[13]等人研究幾種油料作物對鉻的積累中發現4種作物根部鉻含量明顯高于地上部分的結論是一致的。

3個試驗點不同品種甘薯中鉻總量分別為95.974 mg/kg（廣薯87）、4.82 mg/kg（金山57）、13.98 mg/kg（蘇薯16）、7.228 mg/kg（普薯32），其中以廣薯87最多，比最少金山57高出20倍左右。

4個供試甘薯品種食用部位（薯肉）鉻含量絕大部分在1.0 mg/kg以下，超標現象較少，其中試驗點A的土壤鉻含量最低，其種植的4個甘薯品種各器官均未高于食品安全國家標準，而在試驗點B和C出現部分甘薯器官超標現象，超標率分別為35%和15%。由于甘薯對土壤鉻的富集遷移能力受土壤pH值、有機質及土壤質地等因素的綜合影響，因此有必要進一步研究土壤理化性質等綜合因素下甘薯富集鉻的規律，為合理利用鉻污染的土壤種植甘薯作物奠定基礎。