田效琴，李卓*，劉永紅

（1.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所，成都 611100；2.南方丘區(qū)節(jié)水農(nóng)業(yè)研究四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 611100）

成都平原農(nóng)田鎘污染情況及油菜鎘吸收特征

田效琴1，2，李卓1，2*，劉永紅1，2

（1.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所，成都 611100；2.南方丘區(qū)節(jié)水農(nóng)業(yè)研究四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 611100）

為了解成都平原農(nóng)田鎘污染現(xiàn)狀及油菜對農(nóng)田土壤鎘的吸收特征，在成都平原鎘污染農(nóng)田選取45個樣點(diǎn)，通過田間實(shí)地取樣的方法，研究了32個品種油菜的鎘吸收特征及其生長農(nóng)田土壤鎘污染特征。結(jié)果表明：45個取樣點(diǎn)中有19個樣點(diǎn)土壤鎘含量超過土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)業(yè)用地二級污染標(biāo)準(zhǔn)，除廣漢外，其余各市區(qū)農(nóng)田土壤都存在鎘污染威脅，尤以什邡為重；土壤有效鎘含量隨全鎘含量增加而遞增，兩者呈極顯著線性正相關(guān)；土壤鎘污染生物有效性系數(shù)隨土壤pH值升高而降低，兩者呈極顯著線性負(fù)相關(guān)。試驗(yàn)所用油菜對土壤鎘均有一定吸收累積作用，且不同品種差異顯著；同一品種油菜鎘富集能力主要受土壤鎘含量的影響；綠星油99（德陽）、821（綿竹）、德油5號（彭州）和德油4號（什邡）分別為各市區(qū)篩選出的具有較強(qiáng)鎘富集能力的適栽品種，也是試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的最適合各市區(qū)作為農(nóng)田鎘污染修復(fù)植物的油菜品種。油菜籽粒鎘富集能力主要受莖稈鎘含量的影響，且在鎘存賦能力的品種差異上均表現(xiàn)為莖稈大于籽粒。

成都平原；鎘；污染；油菜；吸收

我國近年來由重金屬引起的農(nóng)田土壤污染問題已有不少報道[1-5]。有研究表明，我國重金屬污染的農(nóng)田面積約1.3萬hm2，每年被重金屬污染的糧食多達(dá)1200萬t，導(dǎo)致糧食減產(chǎn)高達(dá)1000多萬t，合計經(jīng)濟(jì)損失至少200億元[6]。2014年4月17日，環(huán)境保護(hù)部和國土資源部公布的《全國土壤污染狀況調(diào)查公報》中顯示耕地土壤點(diǎn)位超標(biāo)率為19.4%，西南、中南地區(qū)土壤重金屬超標(biāo)范圍較大，并首次確認(rèn)重金屬鎘是土壤污染的罪魁禍?zhǔn)?，其點(diǎn)位檢出率高達(dá)7.0%[7]。各大城市農(nóng)田土壤和農(nóng)作物已普遍受到了一定程度的重金屬污染[8-10]，尤以鎘和汞污染最受關(guān)注。鎘污染已成為我國土壤最重要和最典型的重金屬污染。鎘污染除了具備重金屬污染的一般特點(diǎn)（隱蔽性、不可逆性和長期性）外，還具有移動性強(qiáng)、毒性高和難降解等自身特點(diǎn)，因此鎘易被植物吸收，進(jìn)而通過食物鏈最終危害動物和人體健康[11]。2013年“鎘米事件”發(fā)生后，鎘及鎘化合物對人體的致癌性已被廣泛證實(shí)，世界衛(wèi)生組織（WHO）將其認(rèn)定為威脅公共健康的10種化學(xué)物質(zhì)之一。鎘主要在人體肝、腎部積累，造成腎小管等臟器損傷，導(dǎo)致腎功能不全，并使人體骨骼代謝受阻，繼而引發(fā)骨骼病變。1960年日本富山縣出現(xiàn)的骨痛病就由鎘污染引起[12]。

植物修復(fù)技術(shù)因具有成本低、污染少、操作簡便和不破壞土壤本身結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于重金屬污染土壤的修復(fù)。現(xiàn)已報道篩選出較好的鎘超積累植物主要有遏藍(lán)菜（Thlaspi caerulescens）[13]、印度芥菜（Brassica junica）[14]和甘藍(lán)型油菜（Bras-sica junica）[15]。我國有大量的油菜種質(zhì)資源，其中某些品種或基因型在吸收累積土壤鎘方面相當(dāng)于甚至超過印度芥菜。關(guān)于運(yùn)用油菜對農(nóng)田鎘元素進(jìn)行吸收的理論與技術(shù)，前人已作了較多的研究，并篩選出了一部分超積累鎘油菜品種[16-18]。高茜蕾等[19]采用土培方法對比研究了10種不同的油菜品種對鎘的吸收累積差異，結(jié)果表明不同品種油菜對鎘的累積有明顯的差異，并且同種油菜品種不同器官對鎘的吸收累積也有差異，具體表現(xiàn)為葉＞莖＞角果殼＞籽粒[20]。多數(shù)研究結(jié)果一致認(rèn)為：土壤pH、氧化還原電位、有機(jī)物質(zhì)、營養(yǎng)物質(zhì)濃度等都會影響鎘的有效性[21-26]，且土壤有效鎘含量與全鎘含量間有較好的相關(guān)性[27-28]。從現(xiàn)有的研究成果分析，不同油菜品種吸鎘能力的差異主要取決于其自身基因型，而人為改變土壤某些環(huán)境條件可以增強(qiáng)油菜的吸鎘能力，如施加螯合劑（EDTA）可提高油菜對鎘的吸收[29]，適度降低土壤pH值更有利于鎘的吸收累積[19]。綜合已有研究發(fā)現(xiàn)，前人在分析油菜吸鎘特征方面大部分局限在盆栽模擬試驗(yàn)，由于植物吸收土壤鎘受到多種環(huán)境因子的影響，而生態(tài)條件（氣候、土壤、水分、作物）的不同必然導(dǎo)致其吸收規(guī)律有一定差異，已有研究所得結(jié)論可能難以反映真實(shí)情況，其結(jié)果必然跟生產(chǎn)實(shí)際有一定差異，跟具體應(yīng)用還有一定距離；另外，將農(nóng)田土壤鎘污染分布和種植作物鎘吸收特征兩個方面分開來研究，所篩選出的超積累鎘油菜品種未必適宜鎘污染區(qū)生長或作為該區(qū)土壤修復(fù)植物。

探尋地區(qū)性主栽油菜品種對地區(qū)性農(nóng)田土壤鎘污染的吸收特征是運(yùn)用植物修復(fù)手段解決地區(qū)農(nóng)田土壤鎘污染問題的基礎(chǔ)研究工作，也是保障糧油安全的重要研究內(nèi)容。本試驗(yàn)在油菜成熟時對成都平原鎘污染區(qū)主栽油菜及其生長農(nóng)田土壤隨機(jī)取樣，調(diào)查分析取樣區(qū)土壤鎘污染情況、油菜吸鎘規(guī)律與影響因素，以及不同品種油菜吸鎘能力的差異等。本試驗(yàn)采用從生產(chǎn)實(shí)際中隨機(jī)取樣的方法，將取樣區(qū)農(nóng)田土壤鎘污染情況及主栽油菜品種吸鎘特征與規(guī)律綜合分析，在了解取樣區(qū)鎘污染情況的同時篩選出了適應(yīng)各地區(qū)農(nóng)田土壤鎘污染修復(fù)的超積累鎘油菜適栽品種。由于所得出的結(jié)論完全來自生產(chǎn)實(shí)際，具有較強(qiáng)的針對性與實(shí)用性，可為該區(qū)域鎘污染農(nóng)田植物修復(fù)提供重要的理論依據(jù)與技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 樣品采集與分析

依據(jù)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 15618—2008）[30]和土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范（HJ/T 166—2004）[31]，通過查閱成都平原鎘污染分布圖（圖1），確定重金屬鎘不同污染程度的分布區(qū)域[32]。在土壤鎘含量為0.20～0.66 mg·kg-1之間的每個縣市，向農(nóng)業(yè)管理部門及當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶調(diào)研當(dāng)?shù)刂饕灾驳挠筒似贩N，然后區(qū)別稻田和旱地根據(jù)油菜種植面積大小采用非均勻布點(diǎn)方法[33]選取具有代表性的油菜農(nóng)田作為采樣區(qū)，即同時考慮地塊的代表性與油菜品種的代表性（面積1000 m2左右、歷史栽培一致、土壤類型一致）。在每個采樣區(qū)用梅花布點(diǎn)法取五點(diǎn)混合樣，記錄地理位置及油菜品種名稱。取樣在油菜成熟時進(jìn)行（5月3日至5月15日），采集土壤及該塊田油菜植株地上部分。取地表0～15 cm剖面土壤，沿剖面均勻切塊，將五點(diǎn)樣混合，帶回實(shí)驗(yàn)室掰成碎塊攤晾，室內(nèi)自然風(fēng)干后磨細(xì)；在調(diào)查地塊隨機(jī)取5株植株，遵循五點(diǎn)法原則，將植株沿地平面切斷，取地上部分，每一取樣地塊裝一袋，帶回實(shí)驗(yàn)室，攤晾2～3 d后脫粒，將籽粒與秸稈分離，籽粒繼續(xù)攤晾，秸稈用烘箱烘干。

此次試驗(yàn)共45個采樣點(diǎn)分布于德陽（7個）、廣漢（5個）、什邡（6個）、彭州（19個）、綿竹（7個）和都江堰（1個），如圖2所示。

1.2 測定指標(biāo)和方法

1.2.1 樣品處理及鎘含量測定

土壤測定指標(biāo)有pH值、全鎘含量、有效鎘含量。植株樣在實(shí)驗(yàn)室于70℃烘干，按樣地分別脫粒后，同一樣地的莖稈粉碎后混合，同一樣地的籽?；旌?，分別測定莖稈和籽粒鎘含量。

籽粒、莖稈鎘含量用石墨爐原子吸收光譜法（GB 5009.15—2014）測定，在測定過程中加入國家標(biāo)準(zhǔn)植物樣品（GBW10015菠菜）進(jìn)行分析質(zhì)量控制。土壤全鎘含量采用石墨爐原子吸收光譜法（GB/T 17141—1997）測定，土壤有效鎘含量采用0.1 mol·L-1HCl（酸性）和DTPA（中堿性）浸提，石墨爐原子吸收光譜法（GB/T 23739—2009）測定。在土壤全鎘含量測定過程中采用國家標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品（GSS-14）進(jìn)行分析質(zhì)量控制。

土壤pH值采用電位計法測定（LY/T1239—1999）。

1.2.2 數(shù)據(jù)處理與計算

采用Excel、SPSS 17.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。采用單因素t檢驗(yàn)分析不同地區(qū)鎘含量的變異性；采用LSD法分析不同品種間吸鎘能力差異；采用SPSS相關(guān)和回歸進(jìn)行相關(guān)性分析和回歸方程建立，采用Excel繪制回歸方程圖。

（1）土壤重金屬生物有效性系數(shù)，亦稱活化率[34]，指土壤中重金屬有效態(tài)含量占全量的比例，較全量和有效態(tài)含量更能準(zhǔn)確指示環(huán)境污染對土壤的沖擊。土壤中鎘的生物有效性系數(shù)是土壤有效鎘含量占土壤全鎘含量比例，用K表示，即：

生物有效性系數(shù)（K）=有效鎘含量/全鎘含量

（2）富集系數(shù)即植物體中某元素含量與基質(zhì)中該元素含量的比值，通常用來說明某種植物對元素的吸收、累積能力[35]。富集系數(shù)越大，說明植物對該元素的吸收能力越強(qiáng)。本文以莖稈中鎘含量計算，即：

鎘富集系數(shù)=莖稈鎘含量/土壤鎘含量

（3）植物籽粒從營養(yǎng)體吸取鎘的能力常用轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)表示，即：

轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)=籽粒鎘含量/莖稈鎘含量[36]

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤鎘污染情況及影響因素分析

2.1.1 土壤鎘含量特征與生物有效性分析

從表1可以看出，此次試驗(yàn)涉及到的取樣區(qū)土壤pH值、土壤全鎘和有效鎘含量的變幅、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)均較小，說明各取樣區(qū)土壤pH值、土壤全鎘和有效鎘含量距平均值的離散程度較小，并且各取樣區(qū)內(nèi)差異較小，可以用平均值表示。稻田取樣點(diǎn)土壤平均全鎘含量為彭州0.37 mg·kg-1、德陽0.40 mg·kg-1，綿竹0.63 mg·kg-1、什邡0.50 mg·kg-1、廣漢0.21 mg·kg-1，都江堰只取了一個樣點(diǎn)，全鎘含量為0.91mg·kg-1；旱地取樣點(diǎn)土壤平均全鎘含量為彭州0.36 mg·kg-1，什邡和廣漢都只取了一個樣點(diǎn)，分別為0.27 mg·kg-1、0.64 mg·kg-1。由此可以看出，本次取樣涉及到的區(qū)域稻田土壤全鎘含量為綿竹、什邡最高，德陽、彭州次之，廣漢最低（都江堰此次僅有一個樣點(diǎn)，不具代表性）；也可以看出，同是彭州的耕地，稻田土壤的全鎘含量要略高于旱地。將45個取樣地土壤全鎘含量與《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 15618—2008）[30]規(guī)定的農(nóng)業(yè)用地二級標(biāo)準(zhǔn)對比可以看出，本次取樣地污染程度超過該標(biāo)準(zhǔn)限值的樣地有19個，占比42%。具體污染情況見表2。

表1 取樣地土壤鎘生物有效性系數(shù)以及有效鎘與全鎘含量特征Table 1 The bio-availability coefficient of cadmium and characteristics of available cadmium content and total cadmium content in sampling sites

表2 二級污染樣點(diǎn)情況Table 2 Sampling sites with cadmium contamination（ClassⅡ）

此次調(diào)查區(qū)域除廣漢外，其余各市區(qū)均有部分樣點(diǎn)土壤全鎘含量超過國家二級標(biāo)準(zhǔn)，說明除廣漢外各市區(qū)均有鎘污染威脅。與2009年李冰等[32]在成都平原調(diào)查農(nóng)田土壤鎘的污染情況相比，德陽、綿竹、什邡、廣漢等地區(qū)仍然存在鎘污染，且農(nóng)田土壤鎘含量較李冰等的結(jié)果高，地區(qū)變化差異較大，除廣漢外，彭州、綿竹、什邡和德陽均有部分樣點(diǎn)土壤全鎘含量超過國家二級標(biāo)準(zhǔn)。這可能與各地區(qū)6年來工業(yè)企業(yè)污染物排放、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中施肥、灌溉和交通情況等因素有關(guān)。

稻田土壤有效鎘含量與全鎘含量表現(xiàn)出一致性，綿竹（0.27 mg·kg-1）、什邡（0.30 mg·kg-1）最高，德陽（0.18 mg·kg-1）、彭州（0.15 mg·kg-1）次之，廣漢（0.13 mg·kg-1）最低，并且同是彭州的耕地，稻田土壤的有效鎘含量略高于旱地。

由表1分析可知，此次試驗(yàn)涉及到的區(qū)域土壤鎘K值普遍較高，且不同區(qū)域存在較大差異。同為稻田的土壤，K值較高的區(qū)域是廣漢和什邡，分別為61.9%和60.0%，其余區(qū)域較低且差異較小，彭州為46.0%，德陽為45.0%，綿竹為42.9%。同一區(qū)域不同土地類型K值也存在差異，如彭州稻田生物有效性系數(shù)為45.95%，而旱地為41.67%。

有文獻(xiàn)[37]指出土壤中重金屬有效態(tài)含量較總量能更好地評估其生物有效性及環(huán)境風(fēng)險度。對K值較高的廣漢和什邡進(jìn)一步分析可知，廣漢雖然K值較高，但土壤全鎘含量并未超過《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 15618—2008）規(guī)定的農(nóng)業(yè)用地二級標(biāo)準(zhǔn)[30]，不存在環(huán)境威脅，而什邡土壤不僅全鎘含量超過該標(biāo)準(zhǔn)，而且鎘活性也較高，其生態(tài)風(fēng)險較大。

2.1.2 全鎘含量與有效鎘含量和土壤pH值與K值之間相關(guān)性分析

由圖3可以看出，土壤有效鎘含量與全鎘含量的相關(guān)回歸方程的相關(guān)系數(shù)R=0.841（P＜0.01），土壤有效鎘含量與全鎘含量呈極顯著線性正相關(guān)，與已有研究結(jié)果相同[27-28]。這種關(guān)系可以說明總量是影響土壤有效鎘含量的主要因子，土壤全鎘含量越高，其有效鎘含量就越高。

由圖4同樣可以看出，K值與土壤pH值的相關(guān)回歸方程的相關(guān)系數(shù)R=-0.351（P＜0.01），K值與土壤pH值呈極顯著線性負(fù)相關(guān)。也有研究表明土壤pH值是影響鎘生物有效性的重要因素，一般來說，pH值降低，生物有效性系數(shù)增大，植物鎘含量升高，兩者存在明顯的線性關(guān)系[38]。這種關(guān)系說明土壤pH值是決定土壤全鎘轉(zhuǎn)化成有效鎘含量大小的主要因素，pH值低的土壤，其全鎘就能更多地轉(zhuǎn)化成有效鎘，其原因主要是土壤pH值的降低不僅使水溶態(tài)的鎘含量增加，而且還能促進(jìn)土壤膠體所交換吸附的鎘解吸出來[39]。同時由表1分析可知，不同區(qū)域土壤pH值的差異規(guī)律大致與K值相反，同為稻田土壤，pH值較高的區(qū)域是綿竹和彭州，分別為6.88和6.73，其余區(qū)域較低，彭州為6.73，廣漢為6.35，什邡為5.93。這進(jìn)一步證實(shí)了K值與土壤pH值之間的負(fù)相關(guān)關(guān)系。

圖3 土壤有效鎘含量與全鎘含量的關(guān)系Figure 3 Relationships between soil available cadmium content and total cadmium content

圖4 K值與土壤pH值的關(guān)系Figure 4 Relationships between soil pH and K value

2.2 油菜莖稈鎘吸收特征分析

2.2.1 不同品種油菜鎘富集系數(shù)

通過各市區(qū)不同品種油菜土壤全鎘富集系數(shù)和有效鎘富集系數(shù)統(tǒng)計分析結(jié)果可以看出（圖5），無論是同一市區(qū)還是不同市區(qū)，也無論水田或旱地，不同品種油菜全鎘和有效鎘富集系數(shù)差異顯著，即其鎘吸收能力也表現(xiàn)出顯著差異。高茜蕾等[19]在試驗(yàn)中對比了10種不同品種油菜吸鎘能力差異，結(jié)果表明不同品種油菜對鎘的累積有明顯差異，在酸性土壤中，高累積鎘品種吸鎘能力是低累積鎘品種的1.88倍，堿性土壤中為2.13倍。這種品種間的顯著性差異在其他作物上也有所體現(xiàn)，如龍葵[40]、水稻[41]、燕麥[42]。本試驗(yàn)廣漢、綿竹和彭州（包括旱地和稻田）全鎘和有效鎘富集系數(shù)最高的均為同一品種，分別為蓉油7號（1.35和2.38）、821（1.09和2.53）、德油5號（旱地：1.48和3.83）和油研4號（稻田：1.79和4.33）；德陽和什邡全鎘和有效鎘富集系數(shù)最高的均為不同品種，分別為德油5號（2.05和3.25）與綠星油99（1.41和3.45）以及德油4號（1.34和1.70）與花菜籽（1.13和2.43）。以上品種全鎘富集系數(shù)均超過此次試驗(yàn)全鎘富集系數(shù)最小品種亞華油（0.23）的4.9倍以上，有效鎘富集系數(shù)均超過川油8號（0.70）的2.4倍以上。綜合分析可知，對于此次調(diào)查中存在鎘污染威脅的德陽、綿竹、彭州和什邡市區(qū)，可以根據(jù)本地適栽油菜品種分別選用德油5號或綠星油99、821、德油5號或油研4號和德油4號或花菜籽對各地區(qū)進(jìn)行農(nóng)田土壤鎘污染修復(fù)。

圖5 各市區(qū)不同品種間全鎘富集系數(shù)和有效鎘富集系數(shù)統(tǒng)計分析Figure 5 Statistical analysis on total cadmium enrichment coefficient and available cadmium enrichment coefficient among rape cultivars in different areas

2.2.2 土壤鎘含量與油菜鎘富集系數(shù)相關(guān)性分析

土壤鎘含量對油菜鎘富集系數(shù)有較大影響，若不計品種差異，將全鎘富集系數(shù)與土壤全鎘含量作相關(guān)分析，相關(guān)系數(shù)R=-0.615（P＜0.01），二者呈極顯著負(fù)相關(guān)，將二者進(jìn)行回歸分析，得到回歸方程如圖6所示；有效鎘富集系數(shù)與土壤有效鎘含量之間相關(guān)系數(shù)R=-0.678（P＜0.01），二者呈極顯著負(fù)相關(guān)，回歸方程如圖7所示。油菜鎘富集系數(shù)與土壤鎘含量呈極顯著指數(shù)函數(shù)負(fù)相關(guān)，隨著土壤鎘含量增加，同一品種油菜其莖稈鎘含量增加，但鎘富集系數(shù)減小，說明油菜莖稈鎘吸收增加幅度隨土壤全鎘增加而減小。原因可能是隨著土壤鎘含量的增加，其毒性也不斷增強(qiáng)，抑制了油菜根系對鎘的吸收和向地上部的轉(zhuǎn)運(yùn)，從而使其富集系數(shù)也一直呈下降趨勢[43]。張儒德等[41]在研究5種不同基因型水稻對鎘的吸收差異時也發(fā)現(xiàn)，隨著土壤鎘濃度的增加，籽粒富集系數(shù)逐漸降低。

2.3 油菜籽粒鎘轉(zhuǎn)運(yùn)分析

高富集鎘油菜品種的另一必備要素是較低的油菜籽粒鎘轉(zhuǎn)運(yùn)能力。若不考慮品種差異，對油菜籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)與莖稈鎘含量和有效富集系數(shù)作相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)與兩者均存在顯著負(fù)相關(guān)，與有效富集系數(shù)相關(guān)性達(dá)到極顯著水平，相關(guān)系數(shù)為R=-0.421（P=0.002＜0.01）。油菜籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)與莖稈鎘含量的回歸方程如圖8所示，呈顯著對數(shù)函數(shù)負(fù)相關(guān)，油菜籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)與莖稈鎘含量間具有一定相關(guān)性但未達(dá)到極顯著水平，說明莖稈鎘含量是影響油菜籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)的因素之一，但不是唯一因素，轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)大小還受其他因素，如品種、土壤pH和污染物活性[44]等的影響。油菜籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)與有效鎘富集系數(shù)的回歸方程如圖9所示，呈極顯著線性負(fù)相關(guān)，說明在鎘存賦能力的品種差異上莖稈大于籽粒。

由以上轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)與有效鎘富集系數(shù)的線性顯著負(fù)相關(guān)可知，此次各地區(qū)篩選出的具有高富集鎘的油菜品種（德陽：德油5號或綠星油99；綿竹：821；彭州：德油5號或油研4號；什邡：德油4號或花菜籽）應(yīng)具有較低的鎘轉(zhuǎn)運(yùn)能力。由表3可看出，德陽地區(qū)除油罐罐和Feb-85外，綠星油99的轉(zhuǎn)運(yùn)能力最低；綿竹地區(qū)除德油1號外，821最低；彭州地區(qū)無論旱地和稻田，德油5號均最低；什邡地區(qū)德油4號最低。綜合分析可以得出：綠星油99（德陽）、821（綿竹）、德油5號（彭州）和德油4號（什邡）最適合用作農(nóng)田土壤鎘污染修復(fù)，這四種油菜的籽粒鎘含量（綠星油99：0.066 mg·kg-1；821：0.078 mg·kg-1；德油5號：0.062 mg·kg-1；德油4號：0.1 mg·kg-1）均遠(yuǎn)低于此次試驗(yàn)籽粒鎘含量最高品種德油1號（0.24 mg·kg-1）。2010年JECFA第73次會議建議鎘的每月耐受攝入量（PTMI）暫定為25 μg·kg-1[45]，而油菜籽中的鎘轉(zhuǎn)移到菜籽油中的比例為2%～10%[46]，以上品種籽粒中最大鎘含量以最大比例10%的量轉(zhuǎn)移到菜籽油中，其含量也僅為10 μg·kg-1。根據(jù)《中國居民膳食指南》[47]的建議，一個人一天的食用油攝入量不宜超過0.025 kg，即一個月不宜超過0.75 kg。若食用含鎘10 μg·kg-1的食用油一個月，其鎘攝入量為7.5 μg·kg-1，遠(yuǎn)低于每月耐受攝入量，不存在消費(fèi)風(fēng)險，可放心食用，且以上品種均為各地區(qū)常年主栽油菜品種，可大面積種植。

表3 各地區(qū)不同油菜品種轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)對比Table 3 The analysis of transfer coefficient among different varieties rapes in different areas

3 討論

本研究在實(shí)地取樣過程中，由于種種原因（不同地區(qū)主栽油菜品種各異，同一地區(qū)種植相同主栽油菜品種的農(nóng)田面積不同、類型不一）限制，同一品種取樣量（取樣量最多的德油5號僅有5個樣點(diǎn)）有限，但從已有的數(shù)據(jù)可以看出，同一品種在各地區(qū)和各類型農(nóng)田中的吸鎘能力相近，不同品種間差異明顯。例如德油5號全鎘和有效鎘富集系數(shù)（德陽稻田為2.05和3.25，彭州稻田樣點(diǎn)1為1.64和3.28，樣點(diǎn)2為1.81和3.73，彭州旱地樣點(diǎn)1為1.46和3.82，樣點(diǎn)2為1.50和3.84）在各地區(qū)和各類型農(nóng)田中均較高；而半斤油全鎘和有效鎘富集系數(shù)（德陽稻田樣點(diǎn)1為1.14和2.6，樣點(diǎn)2為0.82和2.25，彭州旱地為0.96和2.36）均中等。大量研究表明，作物的不同品種之間吸鎘能力差異顯著[19，40-42]，說明其吸鎘能力主要由自身性質(zhì)決定，外部環(huán)境條件影響較小。故本文45個樣點(diǎn)涉及到的32個油菜品種吸鎘能力具有代表性，且差異顯著。

本文在分析富集系數(shù)與土壤全鎘和有效鎘之間的關(guān)系時，由于取樣量最多的德油5號僅有5個樣點(diǎn)，故無法在同一品種下分析富集系數(shù)與土壤全鎘和有效鎘之間的關(guān)系，但是從已有的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，同一品種下富集系數(shù)與土壤全鎘和有效鎘之間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。例如德油5號所在地區(qū)土壤全鎘依次為0.19、0.5、0.31、0.34、0.31 mg·kg-1，對應(yīng)的全鎘富集系數(shù)依次為2.05、1.64、1.81、1.46、1.50；土壤有效鎘依次為0.12、0.25、0.15、0.15、0.12 mg·kg-1，對應(yīng)的有效鎘富集系數(shù)依次為3.25、3.28、3.73、3.82、3.84。其中負(fù)相關(guān)關(guān)系在已有研究中也有所體現(xiàn)[41]。

4 結(jié)論

（1）取樣區(qū)45個取樣點(diǎn)中有19個樣點(diǎn)土壤鎘含量超過土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)業(yè)用地二級污染標(biāo)準(zhǔn)，除廣漢外，其余各市區(qū)農(nóng)田土壤都存在鎘污染威脅，尤以什邡為重，存在較大的環(huán)境風(fēng)險。

（2）土壤全鎘含量是影響有效鎘含量的主要因素，土壤pH值是影響土壤鎘生物有效性系數(shù)的主要因素。

（3）油菜鎘富集系數(shù)與土壤鎘含量呈顯著指數(shù)函數(shù)關(guān)系；油菜籽粒鎘轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)與莖稈鎘含量之間存在顯著對數(shù)函數(shù)關(guān)系，同時與莖稈有效鎘富集系數(shù)呈極顯著線性負(fù)相關(guān)，說明油菜籽粒鎘轉(zhuǎn)運(yùn)能力主要受莖稈鎘含量影響。不同品種油菜鎘吸收累積及籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)能力有較大差異，各區(qū)縣全鎘富集系數(shù)最高的品種均達(dá)到本次試驗(yàn)全鎘富集系數(shù)最小品種的4.9倍以上，有效鎘富集系數(shù)則達(dá)到最小品種的2.4倍以上；而轉(zhuǎn)運(yùn)能力最低的品種其轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)不到最高品種的41%，且在鎘存賦能力的品種差異上莖稈大于籽粒。

（4）針對鎘污染風(fēng)險較高的德陽、綿竹、彭州和什邡，篩選出鎘高富集且低轉(zhuǎn)運(yùn)的油菜品種，分別為綠星油99、821、德油5號和德油4號，可以作為這些地區(qū)鎘污染農(nóng)田修復(fù)油菜品種推廣。

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Characteristics of cadmium uptake by rape（B.junica）grown in cadmium contaminated farmland on Chengdu Plain

To understand the current situation of farmlands suffering from cadmium（Cd）contamination and that associated with Cd uptake characteristics of rape grown on Chengdu Plain,forty five soil samples were taken from the Cd contaminated farmland areas and thirty two rape cultivars were selected to study their growth and Cd uptake characteristics under soil Cd stress.The results showed that soil Cd contents in nineteen over forty five soil samples surpassed theSoil Environmental Quality Standards For Soils（Farmland ClassⅡ）.Farmlands in all the counties/cities under investigation（except Guanghan city）existed threat of Cd contamination,particularly in Shifang City.Contents of soil available Cd increased with an increase in soil total Cd and both significantly correlated with each other.On the contrary,the Cd bioavailability decreased with an increase in soil pH,showing a highly negative correlation between the two.All the rape cultivars tested showed an accumulative feature to soil Cd but the accumulative ability varied considerably among cultivars.To a given cultivar,its Cd accumulative ability mainly depended on soil total Cd contents.Several high Cd-accumulative cultivars were identified from the screening study including Lüxingyou in Deyang,821 in Mianzhu,Deyou 5 in Pengzhou and Deyou 4 in Shifang,which are highly suitable to grow in the selected Cd contaminated areas as potential phytoremediators.Cd accumulation ability of the rape seeds was mainly affected by Cd contents in the stalk,and thus,the differences of Cd accumulation ability among cultivars depended more on stalk than on seeds.

Chengdu Plain;cadmium;contamination;rape;uptake

X53

A

1672-2043（2017）03-0496-11

10.11654/jaes.2016-1330

田效琴，李卓，劉永紅.成都平原農(nóng)田鎘污染情況及油菜鎘吸收特征[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2017,36（3）：496-506.

TIAN Xiao-qin,LI Zhuo,LIU Yong-hong.Characteristics of cadmium uptake by rape（B.junica）grown in cadmium contaminated farmland on Chengdu Plain [J].Journal of Agro-Environment Science,2017,36（3）：496-506.

2016-10-18

田效琴（1989—），女，湖北人，碩士研究生，主要研究作物栽培和資源環(huán)境。E-mail：865257025@qq.com

*通信作者：李卓E-mail：lizhuo_2000@sina.com

四川省科技支撐計劃項(xiàng)目（2014NZ0008）

Project supported：Science and Technology Support Program of Sichuan Province（2014NZ0008）

TIAN Xiao-qin1,2,LI Zhuo1,2*,LIU Yong-hong1,2

（1.Crop Research Institute,Sichuan Academy of Agricultural Sciences,Chengdu 611100,China;2.Provincial Key Laboratory of Water-Saving Agriculture in Hill Areas of Southern China,Chengdu 611100,China）