適于浙江省種植的鎘低累積油菜品種篩選試驗

吳林土，葉春福，李貴松，徐火忠，郭彬，黃銳之

(1.松陽縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，浙江 松陽 323400； 2.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院a環(huán)境資源與土壤肥料研究所，b 病毒學(xué)與生物技術(shù)研究所，浙江 杭州 310021)

隨著我國工業(yè)化、農(nóng)業(yè)集約化的快速發(fā)展，農(nóng)田土壤污染形勢日趨嚴(yán)峻。調(diào)查表明，我國耕地點位重金屬超標(biāo)率達19.4%，其中鎘(Cd)污染情況最為突出，約占重金屬總污染點位的36%。為了確保我國糧食安全，國家相繼頒布了《土壤污染防治行動計劃》和《土壤污染防治法》，明確了重金屬輕度污染農(nóng)田上作物安全生產(chǎn)的一系列措施，其中，篩選重金屬低累積作物品種是確保農(nóng)作物安全生產(chǎn)的首選技術(shù)之一。

稻、油輪作是我國南方普遍采取的種植制度。目前，國內(nèi)外對于Cd低累積水稻品種篩選及相關(guān)阻控分子機制已開展了大量研究[1]，但相對于Cd低累積油菜品種的篩選研究還相對較少。十字花科植物如遏藍(lán)菜(Thlaspicaerulescens)[2]、印度芥菜(Brassicajunica)[3]等具有較強的Cd吸收特性，油菜屬于十字花科植物，同樣具有較強的吸Cd能力[4]。但是油菜籽粒的遷移系數(shù)較低[5-6]，且油菜籽中的Cd轉(zhuǎn)移到菜籽油中的比例僅為2%～10%[7-8]，因此，在Cd污染土壤上種植油菜安全風(fēng)險較低。不同油菜品種對Cd的累積存在差異，如田效琴等[9]在成都平原田間調(diào)查發(fā)現(xiàn)，32個油菜品種對Cd的累積差異達4.9倍，且相同油菜品種不同器官對Cd的吸收累積也有差異，莖桿中Cd含量為籽粒的3～5倍。為了探尋適合于浙江省主栽的Cd低累積油菜品種，本研究收集油菜品種26個，在浙江某輕度Cd污染農(nóng)田連續(xù)開展田間試驗，分析不同油菜品種莖桿及籽粒Cd的富集能力，同時，也為Cd污染農(nóng)田安全利用提供重要的理論依據(jù)與技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 供試材料與處理設(shè)計

試驗于2018年在浙江中部某輕度Cd污染農(nóng)田上進行。土壤類型為水稻土，pH 5.45，有機質(zhì)含量18.3 g·kg-1，堿解氮含量125 mg·kg-1，速效磷含量mg·kg-1，全Cd含量0.46 mg·kg-1，醋酸提取態(tài)Cd含量0.17 mg·kg-1。根據(jù)GB 15618—2018《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn) (試行)》，該試驗田塊為輕度Cd污染土壤，前一季收獲的稻米部分Cd 含量超過食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)限量值。

收集已審定并推廣的適合長三角地區(qū)種植的油菜品種26個，其中，包括滬油系列5個、浙雙系列3個、浙大系列3個、中雙系列3個、浙油系列5個，以及其他各地品種7個。

以品種為處理，小區(qū)面積2 m×3 m，株間距為30 cm×40 cm。所有小區(qū)田間管理保持一致，小區(qū)施肥和農(nóng)藥施用方案與當(dāng)?shù)赝扑]方案保持一致，油菜收獲后將莖桿移出。

1.2 數(shù)據(jù)采集

每個品種采取3株平行樣，測定油菜莖桿和籽粒Cd含量，同時，考查油菜生物產(chǎn)量與經(jīng)濟產(chǎn)量性狀。

將采集的油菜植株分成莖桿和籽粒兩部分，70 ℃烘至恒重，采用純硝酸-微波消解儀消解。土壤樣本風(fēng)干過篩后，采用硝酸、氫氟酸、過氧化氫7∶1∶2的消解體系，微波消解儀消解。消解溶液定容后，ICP-MS法測定Cd含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 20在P<0.05水平進行方差分析(ANOVA)，結(jié)果以3次分析的平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量、含油量及產(chǎn)油量

油菜實測產(chǎn)量結(jié)果如表1所示。不同品種單株油菜籽產(chǎn)量變幅較大，為13.1～28.7 g，其中，最高為浙大630，最低為滬油16；而含油量變幅不大，為38.77%～50.06%，其中，最高為浙油50，最低為中雙8號；單株產(chǎn)油量為5.1～14.4 g，其中最高為浙大630，最低為滬油16。油菜單株產(chǎn)油量主要取決于其油菜籽的產(chǎn)量。

表1 不同油菜品種的菜籽產(chǎn)量、含油量及產(chǎn)油量

進一步分析表明，同一系列不同品種油菜籽產(chǎn)量也存在顯著差異。如浙雙8號單株油菜籽產(chǎn)量為24.0 g，而浙雙6號僅為16.1 g。整體上看，浙大系列的單株產(chǎn)量和含油量相對較高，獲得的單株產(chǎn)油量也最高。

2.2 Cd含量

表2可以看出，供試的26個油菜品種莖桿Cd含量均值為0.63 mg·kg-1，變幅在0.38～1.02 mg·kg-1，最低與最高品種差距為0.64 mg·kg-1。其中Cd含量最低的品種為滬油17，最高品種為陽光2009。浙油系列莖桿Cd含量較高，均值為0.69 mg·kg-1，而浙雙最低，均值為0.51 mg·kg-1。整體上看，莖桿Cd含量主要在0.40～0.70 mg·kg-1分布，即低于0.70 mg·kg-1的油菜品種達20個。

表2 不同油菜品種的莖桿、籽粒Cd含量及遷移系數(shù)

26個品種籽粒Cd含量均值為0.13 mg·kg-1，變幅為0.063～0.260 mg·kg-1，最低品種與最高品種差距為0.197 mg·kg-1， Cd含量最低的品種為滬油16，最高品種為浙雙3號。浙雙系列相對較高，均值為0.19 mg·kg-1，而滬油系列最低，均值為0.10 mg·kg-1。籽粒Cd含量主要在0.06～0.15 mg·kg-1分布，即低于0.15 mg·kg-1的油菜品種達19個。根據(jù)GB 2762—2012《食品中污染物限量》的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，油菜籽粒中Cd的限量為 0.5 mg·kg-1。由此標(biāo)準(zhǔn)看，26個品種籽粒中Cd含量均不超標(biāo)。實際上，Cd的每月耐受攝入量為25 μg·kg-1[8]，油菜籽榨油后Cd含量僅為油菜籽中的2%～10%，以最大Cd含量、最大比例計算，其含量也僅為 26 μg·kg-1。根據(jù)《中國居民膳食指南》建議，每人每月食用油攝入量不宜超過0.75 kg。若食用含Cd 26 μg·kg-1的食用油1個月，其Cd攝入量為 19.5 μg·kg-1，仍低于每月可耐受的攝入量，不存在食用風(fēng)險。因此，以上品種均可安全種植。

2.3 Cd富集系數(shù)及遷移系數(shù)

富集系數(shù)是植株Cd含量與土壤Cd含量的比值，代表了植物對Cd的吸收能力。遷移系數(shù)為籽粒與莖桿Cd含量的比值，代表了Cd向作物可食部位中的遷移風(fēng)險。表3可以看出，油菜莖桿的富集系數(shù)普遍高于籽粒的富集系數(shù)，表明油菜吸收的Cd主要儲存于莖桿當(dāng)中，而向籽粒遷移的量較少。遷移系數(shù)均遠(yuǎn)小于1，進一步證明了油菜屬于莖桿高富集、籽粒低富集的作物品種。不同品種莖桿—籽粒遷移系數(shù)差異顯著，最低為0.09(陽光2009)，最高為0.59(浙雙3號)。

表3 油菜莖桿和籽粒Cd富集系數(shù)及遷移系數(shù)

3 討論

26個供試品種中，浙大和浙油系列單株產(chǎn)油量較高，分別為13.6和11.4 g，莖桿Cd含量相對較高的品系為滬油和浙大系列，而籽粒Cd含量相對較低的系列為滬油和浙大系列。浙大系列籽粒Cd含量低、莖桿Cd含量高、產(chǎn)量高，其中浙大630品種最優(yōu)，適合該地區(qū)推廣種植。