鄭 龍

（福建省莆田市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，福建莆田 351100）

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，環(huán)境污染加劇，導(dǎo)致菜地土壤受重金屬的污染，進(jìn)而污染蔬菜，再通過食物鏈進(jìn)入人體而給人體健康帶來潛在的危害[1-2]。在土壤-植物系統(tǒng)中，重金屬污染不但影響植物產(chǎn)量與品質(zhì)，而且影響大氣和水環(huán)境質(zhì)量，并通過食物鏈危害人類的生命和健康，更嚴(yán)重的是這種污染具有多源性、隱蔽性、長期性、不可逆性、一定程度上的長距離傳輸性及污染后果嚴(yán)重性等特點(diǎn)[3-7]。土壤作為環(huán)境的重要載體，殘留在土壤中的重金屬會導(dǎo)致土壤質(zhì)量惡化，嚴(yán)重影響農(nóng)作物生長及品質(zhì)安全[5-8]。曾希柏等[9]研究發(fā)現(xiàn)，我國約93%的菜地受重金屬污染且各省均有分布。與其它重金屬元素相比，Cd 具有更強(qiáng)的從土壤向植物遷移的能力，某些植物可以從Cd 含量較低的土壤中吸收大量的Cd[10-13]。Cd 是環(huán)境中對植物、動物以及人類毒性最強(qiáng)的重金屬元素之一，在環(huán)境中具有穩(wěn)定、積累和不易消除等特點(diǎn)。相比于其他重金屬元素，Cd 的生物毒性更強(qiáng)，更易為蔬菜所富集，進(jìn)而通過食物鏈威脅人類健康[14-18]。因此開展蔬菜Cd 污染的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

小白菜（Brassica campestrisssp.chinensis），為十字花科云薹屬蔬菜。小白菜是對Cd 較敏感的蔬菜，較低的Cd含量即可對其造成傷害，降低其產(chǎn)量及食用品質(zhì)，但不同品種對Cd 脅迫的適應(yīng)性有明顯的差異[19-24]。為減少蔬菜中的Cd 含量，一方面可以采取農(nóng)藝措施降低現(xiàn)有栽培品種對Cd 的吸收，另一個有效的方法就是選育食用部位Cd 含量低的品種。本實(shí)驗(yàn)通過研究近年來在莆田市種植不同小白菜品種的的產(chǎn)量和地上部Cd 含量的變化，以產(chǎn)量和Cd 含量為指標(biāo)對供試品種進(jìn)行系統(tǒng)聚類，對供試品種作出全面合理的評價，選出高產(chǎn)低Cd 的小白菜品種，為優(yōu)質(zhì)安全小白菜品種的選擇提供基礎(chǔ)材料。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試品種共20 個，各品種的具體信息見表1（見下頁）。

1.2 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)在莆田市荔城區(qū)鎮(zhèn)海街道古山村和新度鎮(zhèn)下坂村。古山村（N25°25′56″、E119°2′34″），試驗(yàn)田塊耕層土壤堿解氮111 mg/kg，有效磷78.1 mg/kg，速效鉀127mg/kg，有機(jī)質(zhì)19.2 mg/kg，pH 6.06，Cd 含量0.25 mg/kg。下坂村（N25°23′5″、E119°2′8″），試驗(yàn)田塊耕層土壤堿解氮109 mg/kg，有效磷81.4 mg/kg，速效鉀234 mg/kg，有機(jī)質(zhì)17.7 mg/kg，pH 6.32，Cd 含量0.11 mg/kg。試驗(yàn)地屬于溫暖濕潤的南亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，氣候溫和、霜期極短、季風(fēng)明顯、雨量充沛，年均氣溫16～20.2 ℃，年均積溫6 300～7 300 ℃，年平均降水量1 300 mm。古山村屬城市郊區(qū)，下坂村屬農(nóng)區(qū)，所在地區(qū)是莆田市葉類蔬菜的主產(chǎn)區(qū)，2 個地點(diǎn)的Cd 含量未超過《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)》規(guī)定的風(fēng)險篩選值，但均超過福建省土壤重金屬Cd 背景值（0.054 mg/kg）[25]。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)采取隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3 次重復(fù)，小區(qū)面積48.6 m2，畦帶溝寬90 cm，溝長27 m，每小區(qū)2 畦。小白菜于2019 年10 月8 日播種，采用種子直播，肥料施用參照當(dāng)?shù)仄骄剑捎没屎妥贩氏嘟Y(jié)合的方式，基肥每667 m2施用商品性有機(jī)肥150 kg，復(fù)合肥（N ∶P2O5∶K2O=15∶15∶15）20 kg。10 月10 日出苗，11 月4 日追施一次肥料，每667 m2用復(fù)合肥（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15）5 kg、尿素5 kg，兌水澆施。

11 月21 日進(jìn)行一次性收獲，采收小白菜地上部（根莖部往上0.5 cm），統(tǒng)一測定每個小區(qū)的產(chǎn)量，折算成每667 m2的產(chǎn)量。

1.4 Cd 含量測定

小區(qū)采用“Z”字型五點(diǎn)取樣法，每點(diǎn)取10 株，用吸水紙吸干小白菜地上部表面的水分，用食品加工機(jī)打成勻漿，置于潔凈的塑料瓶中，并標(biāo)明標(biāo)記，于-18～-16℃冰箱中保存?zhèn)溆?，按照《GB/T 5009.15—2014 食品中鎘的測定》中的方法測定Cd 含量，即采用濕式消解法進(jìn)行樣品前處理，用安捷倫280Z AA 石墨爐原子吸收光譜儀測定。

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用DPS 7.05 數(shù)據(jù)處理軟件、Excel 2003 軟件進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種小白菜產(chǎn)量和鎘含量的表型值分析

2.1.1 不同品種小白菜產(chǎn)量的表型值分析

整理分析得不同品種、不同地點(diǎn)小白菜的產(chǎn)量，見表2。兩個地點(diǎn)小白菜平均值，‘黑旋風(fēng)青梗菜’最高，為4 140.57 kg/667 m2；‘矮腳大頭清江白’和‘華冠青梗菜’較高，分別為3 739.11 kg/667 m2、3 695.56 kg/667 m2。‘黑美人青梗菜’最低，為1 511.78 kg/667 m2；‘誼禾夏寶’‘翠英252’次之，分別為1783.94kg/667m2、2226.53kg/667m2。

兩個村不同品種小白菜的產(chǎn)量相近。古山村產(chǎn)量為1 473.32～3 883.74 kg/667 m2，均值為2 886.43 kg/667 m2。其中，產(chǎn)量在1 550～2 000 kg/667 m2區(qū)間的品種有2 個，2 000～2 500 kg/667 m2區(qū)間4 個，2 500～3 000 kg/667 m2區(qū)間5 個，3 000～3 500 kg/667 m2區(qū)間6 個，3 500 kg/667 m2以上3 個。下坂村產(chǎn)量為1 550.24～4 397.40 kg/667 m2，均值為2783.94kg/667m2，其中，產(chǎn)量在1550～2000kg/667m2的品種區(qū)間2 個，2 000～2 500 kg/667 m2區(qū)間6 個，2 500～3000 kg/667 m2區(qū)間5 個，3 000～3 500 kg/667 m2區(qū)間3 個，3 500 kg/667 m2以上4 個。

2.1.2 不同品種小白菜地上部鎘含量表型值分析

表3 顯示了不同小白菜品種在不同種植地的Cd 含量。由表知，鎘含量平均值，‘上海青’最高，為0.071 2 mg/kg；‘翠英252’‘利群青梗菜’較高，分別為0.066 4 mg/kg、0.062 4 mg/kg；‘冬春秀二號’最低，為0.030 6 mg/kg；‘矮腳大頭清江白’‘綠領(lǐng)矮將軍’較低，分別為0.033 5 mg/kg、0.035 0 mg/kg。

總體上古山村種植的小白菜Cd 含量比下坂村的高。由表3 知，古山村Cd 含量平均值為0.051 5 mg/kg，分布在0.023 0～0.115 7 mg/kg，其中，＜0.035 0 mg/kg 區(qū)間的品種有4 個，0.035 0～0.040 0 mg/kg 區(qū)間1 個，0.040 0～0.050 0 mg/kg 區(qū)間9 個，0.050 0～0.060 0 mg/kg 區(qū)間2個，＞0.060 0 mg/kg 區(qū)間4 個。下坂村Cd 含量平均值為0.039 5 mg/kg，分布在0.017 1～0.039 5 mg/kg，其中，＜0.035 0 mg/kg 的品種有6 個，0.035 0～0.040 0 mg/kg 區(qū)間2 個，0.040 0～0.050 0 mg/kg 區(qū)間11 個，0.050 0～0.060 0 mg/kg 區(qū)間1 個，所有品種的Cd 含量均在0.060 0 mg/kg 以下。同一品種小白菜Cd 含量在兩個地點(diǎn)的表現(xiàn)有差異，‘翠英252’在古山村Cd 含量最高、在下坂村含量卻最低，兩者相差5.78 倍；‘冬春秀二號’‘華美青梗菜’‘綠領(lǐng)矮將軍’在兩個地點(diǎn)的Cd 含量相對較低；‘綠領(lǐng)矮將軍’在兩個地點(diǎn)的Cd 含量相對較高；‘黑旋風(fēng)青梗菜’在下坂村較高，在古山村卻較低；‘黑美人青梗菜’‘利群青梗菜’在古山村較高，在下坂村卻較低。可能是Cd 含量存在較大的基因型和環(huán)境互作效應(yīng)，導(dǎo)致不同小白菜品種種植在不同地點(diǎn)差異較大?？梢姴煌攸c(diǎn)種植不同品種小白菜給人類健康帶來的風(fēng)險不同。

表3 不同小白菜品種在不同地點(diǎn)的Cd 含量Table 3 Cd contents of different pakchoi varieties planted in different sites

2.2 不同品種小白菜產(chǎn)量和地上部Cd 含量的方差分析

2.2.1 不同品種小白菜產(chǎn)量的方差分析

數(shù)據(jù)利用DPS 7.05 軟件，按一年多點(diǎn)品種試驗(yàn)、完全隨機(jī)區(qū)組模型設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，方差分析結(jié)果見表4（見下頁），由表可以看出小白菜產(chǎn)量在不同試驗(yàn)地點(diǎn)間差異達(dá)到極顯著水平，其效應(yīng)平方和占總平方和的比例為0.57%。不同品種間差異也極顯著水平，其效應(yīng)平方和占總平方和的比例為92.70%。品種與地點(diǎn)間的互作也達(dá)到極顯著水平，其效應(yīng)平方和占總平方和的比例為2.60%?？梢姡贩N效應(yīng)占主導(dǎo)，因此為提高產(chǎn)量，選擇合適的品種較關(guān)鍵。

表4 不同品種小白菜產(chǎn)量和地上部Cd 含量的方差分析表Table 4 Analysis of variance table of the yield and Cd contents in shoots of different pakchoi varieties

2.2.2 不同品種小白菜地上部Cd 含量的方差分析

從表4 可以看出，小白菜地上部Cd 含量在不同試驗(yàn)地點(diǎn)間差異達(dá)到極顯著水平，其效應(yīng)平方和占總平方和的比例為10.57%。在不同品種間差異也達(dá)到極顯著水平，其效應(yīng)平方和占總平方和的比例為30.16%。品種與地點(diǎn)間的互作也達(dá)到極顯著水平，其效應(yīng)平方和占總平方和的比例為56.03%。對兩個地點(diǎn)20 個品種小白菜的地上部Cd 含量和產(chǎn)量進(jìn)行了相關(guān)分析，結(jié)果顯示地上部Cd 含量和產(chǎn)量無顯著相關(guān)。

2.3 不同品種小白菜Cd 含量和產(chǎn)量系統(tǒng)聚類分析

利用DPS 7.05 軟件，數(shù)據(jù)中心化轉(zhuǎn)換后采用絕對距離、可變類平均法對不同品種小白菜在2 個地點(diǎn)的產(chǎn)量和小白菜地上部Cd 含量進(jìn)行系統(tǒng)聚類（見表5）。

表5 不同品種小白菜地上部Cd 含量和產(chǎn)量的系統(tǒng)聚類表Table 5 Results of hierarchical clustering based on Cd content and yield of different pakchoi varieties

第Ⅰ類包括‘華冠青梗菜’‘矮腳大頭清江白’‘黑旋風(fēng)青梗菜’，產(chǎn)量高?！谛L(fēng)青梗菜’‘矮腳大頭清江白’‘華冠青梗菜’在古山村產(chǎn)量分列第1 位、第2 位、第3位，在下坂分列第1 位、第3 位、第2 位?！_大頭清江白’產(chǎn)量高，Cd 含量在古山村最低、在下坂村中等，Cd 含量較低。

第Ⅱ類包括‘誼禾夏寶’‘黑美人青梗菜’，小白菜產(chǎn)量低、Cd 累積量中等。‘誼禾夏寶’‘黑美人青梗菜’在古山村產(chǎn)量居第19 位、第20 位，在下坂村居第19 位、第20 位。

第Ⅲ類包括‘冬春秀二號‘早生華京’‘夏妃699 青梗菜’‘華王青梗菜’‘皇冠青梗菜’‘綠領(lǐng)矮將軍’‘華美青梗菜’‘臺灣清江白’，產(chǎn)量較高，Cd 含量表現(xiàn)不均?！盒愣枴诠派酱?、下坂村Cd 含量分別為第19 位、第16位，含量較低，在古山村、下坂村產(chǎn)量表現(xiàn)中等，分別為第9 位、第7 位?！G領(lǐng)矮將軍’在古山村、下坂村Cd 含量分別為第15 位、第18 位，含量較低，在古山村、下坂村產(chǎn)量表現(xiàn)中等，分別為第8 位、第10 位?！缟A京’在古山村、下坂村產(chǎn)量較高，分別為第4 位、第3 位，在古山村、下坂村Cd 含量分別為第7 位、第13 位，可作為高產(chǎn)小白菜生產(chǎn)備選品種。

第Ⅳ類包括‘耐熱綠秀王子’‘田園青冠’‘全能矮腳王’‘香菇菜’‘翠英252’‘利群青梗菜’‘上海青’，產(chǎn)量較低，Cd 含量表現(xiàn)不一?！溆?52’產(chǎn)量在古山村、下坂村分別為第18 位、第17 位，Cd 含量在古山村最高、在下坂村含量卻最低，生產(chǎn)上不建議使用。

3 結(jié)論與討論

不同小白菜品種地上部Cd 含量的品種差異可以帶來明顯不同的健康風(fēng)險效應(yīng)，大規(guī)模種植同一品種時可能對食物的重金屬攝取構(gòu)成明顯健康風(fēng)險[19-21]。在品種選育、推廣時應(yīng)充分考慮小白菜重金屬的累積特性，尤其在土壤重金屬污染較為嚴(yán)重的地區(qū)種植時，更需密切注意避免高累積品種的大規(guī)模種植，從而盡可能減少小白菜重金屬累積所帶來的健康風(fēng)險和市場風(fēng)險[22-24]。

本研究表明，小白菜地上部Cd 含量在不同試驗(yàn)地點(diǎn)間差異達(dá)極顯著水平，在不同品種間差異達(dá)極顯著水平，不同品種與地點(diǎn)間的互作也達(dá)到極顯著水平，小白菜地上部Cd 含量和產(chǎn)量相關(guān)不顯著。這與王玉琴等[21]、代成成[22]、孫光聞[23]的結(jié)論一致。前人研究得出，在Cd 脅迫下，小白菜易受到Cd 污染，不同品種小白菜地上部Cd含量差異達(dá)極顯著水平[21]。代成成[22]在土壤Cd 含量為0.97 mg/kg 的試驗(yàn)地，田間種植34 個小白菜品種，通過試驗(yàn)得出地上部鮮樣Cd 含量的變化范圍為0.978～2.416 mg/kg，均值為1.318 mg/kg，不同品種小白菜地上部Cd 含量差異達(dá)極顯著，相差2.5 倍；在0.5 mg/L 鎘水培條件下，46 個小白菜品種地上部鮮重Cd 含量的變化范圍為1.408～3.506 mg/kg，均值為2.569 mg/kg，變異系數(shù)為19.07%。另外，小白菜盆栽試驗(yàn)研究表明：中度（3 mg/kg）、重度（6 mg/kg）Cd 污染土壤不影響或刺激小白菜植株生長，小白菜Cd 積累量與小白菜生長并無相關(guān)性，但4 個小白菜品種地上部Cd 含量隨著土壤中Cd 濃度增加而顯著增加，基因型間存在顯著差異[23]。馮英梅等[24]研究也表明不同品種小白菜在不同Cd 處理濃度下受到的影響有所區(qū)別。不同小白菜品種受重金屬Pb、Cd 影響的程度不同[25-26]。不同濃度Cd 處理下，不同品種小白菜的生物量及Cd 積累能力存在明顯差異[27]。這可能是因?yàn)椴煌贩N小白菜在重金屬脅迫下對重金屬的耐受性不同，所以生物量受到的影響也不同[28]。

在輕、中度重金屬污染的土壤上，能否繼續(xù)進(jìn)行作物安全生產(chǎn)已得到普遍關(guān)注。篩選和培育出抗性強(qiáng)、吸收少、產(chǎn)量高、品質(zhì)好的小白菜品種，以保證重金屬污染條件下的小白菜安全生產(chǎn)，減少重金屬向人畜的遷移與危害，有望成為在有毒重金屬污染土壤上有效地生產(chǎn)安全小白菜，減少小白菜重金屬吸收和積累的有效途徑。本研究結(jié)果表明，小白菜Cd 含量的品種效應(yīng)極顯著（P＜0.01），這說明在現(xiàn)有的品種中，通過選擇種植適當(dāng)品種從而降低重金屬累積量是可行的。但是地點(diǎn)效應(yīng)及品種與地點(diǎn)互作均對Cd 含量有極顯著影響，其效應(yīng)平方和占總平方和的比例分別為30.16%和56.03%，這給篩選和選育低Cd 品種增加了難度，從改善環(huán)境條件、采取適當(dāng)技術(shù)措施，采用地區(qū)控制和品種搭配相結(jié)合的策略以減少小白菜Cd 吸收的途徑更為有效。根據(jù)對不同品種小白菜產(chǎn)量、地上部Cd 含量的表型值分析和系統(tǒng)聚類，‘矮腳大頭清江白’可作為高產(chǎn)低鎘的小白菜品種在生產(chǎn)上應(yīng)用；在僅考慮低鎘含量栽培時可選擇‘冬春秀二號’‘綠領(lǐng)矮將軍’小白菜品種。