陳媛媛，肖欣娟，張 成，李 根，劉思汐，鐘文挺，李 浩

(成都市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，成都610041)

油菜(BrassicanapusL.)別稱油白菜、苦菜，十字花科蕓薹屬植物[1]，是具有傳統(tǒng)優(yōu)勢的重要油料作物，是我國第一大植物油來源[2]。四川省是長江上游油菜優(yōu)勢發(fā)展區(qū)，2017年四川油菜籽單產(chǎn)2387.97kg/hm2，總產(chǎn)288.03萬t[3]。四川油菜種植面積占全國的18.1%，總產(chǎn)量占全國的21.7%，2020年四川省油菜種植面積達126.67萬hm2。成都市位于四川中部，四川盆地西部，成都平原土層深厚，土壤肥沃，地勢平坦，雨量充沛，年平均氣溫16℃，年均日照時數(shù)1042～1412h，年均降水量952.2mm，非常有利于油菜生長發(fā)育[4]。油菜產(chǎn)業(yè)是成都市重點發(fā)展的十大優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)之一，油菜占全市油料作物種植90%以上，占全市植物油消費量65%左右，常年種植面積10萬hm2左右，占四川省油菜種植面積的10%以上，約占全省總產(chǎn)量的12%[5]。

工業(yè)化的快速發(fā)展以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)藥、化肥的過量使用，頻發(fā)農(nóng)產(chǎn)品重金屬超標現(xiàn)象，農(nóng)田重金屬污染成為人類健康的一大威脅。在土壤重金屬污染中，鎘被列為五大毒物(Cd、Pb、Cr、As、Hg)之首，我國受鎘污染的耕地面積超過28萬hm2[6-7]。前人研究了油菜生長期內(nèi)的土壤理化性質(zhì)及重金屬含量變化[1]，我國長江流域油菜種植區(qū)土壤養(yǎng)分現(xiàn)狀[8]，四川油菜對NPK的吸收利用規(guī)律[9]等，油菜重金屬富集情況與土壤性質(zhì)的關(guān)系研究目前尚少。成都市油菜種植區(qū)多為油菜—水稻輪作，因此，本文研究了常年油—稻輪作模式下的油菜籽重金屬富集狀況及其與土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分、土壤重金屬含量的關(guān)系，以期為油菜重金屬防控、土壤重金屬污染治理提供依據(jù)，推進農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全保障工作。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

2019年油菜收獲期在成都市10個油菜種植區(qū)(市)縣(簡陽市、邛崍市、崇州市、都江堰市、金堂縣、新津區(qū)、郫都區(qū)、新都區(qū)、雙流區(qū)、高新區(qū))選擇常年油—稻輪作的田塊分別采集土壤及油菜籽粒樣品。采樣以隨機、多點混合為原則，棋盤法采樣。土壤樣品采集與制備按照《農(nóng)田土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)規(guī)范(NY/T 395-2012)》進行，采樣深度0～30cm，四分法保留1kg混合樣，油菜樣品采集后帶回實驗室脫殼、烘干、磨粉、過篩備用。

1.2 測定指標及方法

1.2.1 土壤樣品 土壤樣品測定指標為：pH、有機質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀、鎘、鉛、鉻、砷、汞。pH用pH計測定，水土比2.5∶1；有機質(zhì)用重鉻酸鉀氧化法測定；全氮用凱氏定氮法測定；有效磷用鉬銻抗比色法測定；速效鉀用火焰光度法測定；重金屬用原子吸收分光光度法(鎘、鉛、鉻)、原子熒光分光光度法(砷、汞)測定。

1.2.2 油菜籽樣品 油菜籽樣品測定指標為鎘、鉛、鉻、砷、汞含量，測定方法參照土壤樣品。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010、SPSS 20.0軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤養(yǎng)分及重金屬含量

成都市常年油—稻輪作模式下的各油菜種植區(qū)耕層土壤的基礎(chǔ)養(yǎng)分及重金屬含量平均值如表1所示。土壤pH在5.70～8.13范圍內(nèi)波動，變異系數(shù)相對較小，平均為7.19，參照土壤酸堿度分級標準，土壤呈中性(6.5～7.5)。土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分含量分別為有機質(zhì)28.03g/kg、全氮1.86g/kg、有效磷26.46mg/kg、速效鉀126.13mg/kg，參照全國第2次土壤普查養(yǎng)分分級標準，有機質(zhì)為適量(20～30g/kg)，全氮為豐富(1.5～2.0g/kg)，有效磷為豐富(20～40mg/kg)，速效鉀為適量(100～150mg/kg)。10個區(qū)(市)縣中，有機質(zhì)豐富及以上占比30%、適量占比60%。全氮豐富及以上占比80%、適量占比20%。有效磷豐富及以上占比60%、適量占比40%。速效鉀豐富及以上占比20%、適量占比60%。因此，成都市各油菜種植區(qū)的土壤較肥沃，全氮、有效磷含量豐富，土壤養(yǎng)分含量整體處于中偏上的水平。

由表1可知，各油菜種植區(qū)耕層土壤的汞含量差異較大，在0.02～0.42mg/kg范圍內(nèi)波動。鉻、鉛含量變異系數(shù)相對較小，重金屬含量平均值為鎘0.3334mg/kg、鉛32.3731mg/kg、鉻73.1526mg/kg、砷11.2069mg/kg、汞0.1206mg/kg。根據(jù)土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風險管控標準(GB15618-2018)，基于各地區(qū)的土壤pH和土壤利用類型，各地區(qū)土壤中鎘、鉛、鉻、砷、汞含量平均值均低于農(nóng)用地土壤污染風險篩選值，對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全、農(nóng)作物生長及土壤生態(tài)環(huán)境污染的風險低。

2.2 土壤養(yǎng)分含量與重金屬含量的相關(guān)性分析

由表2可得，土壤中砷含量與汞含量呈顯著負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.734。土壤pH與鉻、汞含量呈顯著負相關(guān)，與鉛含量有負相關(guān)趨勢，說明土壤pH越低，鉛、鉻、汞含量越高。土壤有機質(zhì)含量與鉛含量呈顯著正相關(guān)，與鉻、砷含量有正相關(guān)趨勢，全氮含量與鉛、鉻、砷均呈正相關(guān)趨勢，說明土壤氮素越豐富，鉛、鉻、砷含量越高。土壤有效磷含量與鎘含量呈顯著正相關(guān)，與鉛、鉻、汞有正相關(guān)趨勢，說明土壤有效磷含量越高，鎘、鉛、鉻、汞含量越高。土壤速效鉀含量與砷含量呈極顯著正相關(guān)，與汞含量呈顯著負相關(guān)。因此，土壤pH越低，養(yǎng)分含量越豐富，土壤重金屬超標的風險越高。

2.3 油菜籽重金屬富集狀況

由表3可得，油菜籽對鎘的富集能力最強，平均富集系數(shù)0.2393，對汞的富集能力次之，平均富集系數(shù)0.02697，富集能力為鎘>汞>鉛>鉻>砷。

表1 土壤養(yǎng)分及重金屬含量

表2 土壤養(yǎng)分含量與重金屬含量的Pearson相關(guān)性

油菜籽對不同重金屬離子的富集作用表現(xiàn)出明顯的地域性差異，各區(qū)(市)縣中，油菜籽對鎘、砷的富集能力金堂縣最大，對鉛的富集能力崇州市最大，對鉻的富集能力簡陽市最大，對汞的富集能力高新區(qū)最大，對砷、汞的富集能力差異較大，變異系數(shù)超過100%。

從表4可知，油菜籽中的鉛含量與土壤中速效鉀含量呈顯著正相關(guān)，故土壤速效鉀含量越高，油菜籽鉛含量越高。油菜籽中鉻含量與土壤中的鉛含量呈極顯著負相關(guān)。鎘、鉛、汞含量與土壤中的鎘、鉛、汞含量有正相關(guān)趨勢。油菜籽中汞含量與砷含量呈極顯著正相關(guān)，與鉻含量呈顯著正相關(guān)。鎘含量與鉛、鉻、砷、汞含量以及鉛含量與鉻、砷、汞含量均呈負相關(guān)趨勢。鉻含量與砷含量呈正相關(guān)趨勢。

表3 油菜籽重金屬富集系數(shù)

表4 油菜籽重金屬含量與各項指標的Pearson相關(guān)性

3 討論與結(jié)論

3.1 土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分及重金屬含量

成都市常年油-稻輪作模式下各油菜種植區(qū)的耕層土壤較肥沃，全氮、有效磷含量豐富，土壤pH、有機質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀平均值分別為7.19、28.03g/kg、1.86g/kg、26.46mg/kg、126.13mg/kg，土壤養(yǎng)分含量整體處于中偏上的水平。與我國長江流域冬油菜種植區(qū)耕層土壤養(yǎng)分含量[8]差異不大，有機質(zhì)、氮含量略高，磷、鉀含量略低。

各區(qū)(市)縣油菜種植區(qū)耕層土壤中的鎘、鉛、鉻、砷、汞含量平均值均低于農(nóng)用地土壤污染風險篩選值，對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全、農(nóng)作物生長及土壤生態(tài)環(huán)境污染的風險低，重金屬含量平均值為鎘0.3334mg/kg、鉛32.3731mg/kg、鉻73.1526mg/kg、砷11.2069mg/kg、汞0.1206mg/kg，其中，汞含量區(qū)域性差異最大，變幅為0.02～0.42mg/kg。

土壤中砷含量與汞含量呈顯著負相關(guān)，說明砷離子與汞離子在土壤中可能存在負協(xié)同作用。土壤pH與鉻、汞含量呈顯著負相關(guān)，與鉛含量有負相關(guān)趨勢。有機質(zhì)含量與鉛含量呈顯著正相關(guān)，與鉻、砷含量有正相關(guān)趨勢。全氮含量與鉛、鉻、砷均呈正相關(guān)趨勢。有效磷含量與鎘含量呈顯著正相關(guān)，與鉛、鉻、汞有正相關(guān)趨勢。速效鉀含量與砷含量呈極顯著正相關(guān)。因此，土壤pH越小，養(yǎng)分含量越豐富，土壤重金屬超標的風險越高。與前人研究結(jié)果(土壤鉛含量與pH極顯著負相關(guān)，與有機質(zhì)、全氮顯著正相關(guān)[10])趨勢一致。水分是影響土壤重金屬活性的重要因素，鉻、鉛活性在干濕交替狀態(tài)下變異程度最大，鎘活性在60%田間持水量下變異程度最大[11]。

3.2 油菜籽重金屬富集情況

油菜籽中鉻含量與土壤中的鉛含量呈極顯著負相關(guān)，鎘、鉛、汞含量與土壤中的鎘、鉛、汞含量均有正相關(guān)趨勢。而油菜籽中砷含量與汞含量呈極顯著正相關(guān)，這與土壤中砷與汞的相關(guān)性恰好相反。油菜籽中鉻含量與汞含量呈顯著正相關(guān)，與砷含量呈正相關(guān)趨勢；鎘含量與鉛、鉻、砷、汞含量以及鉛含量與鉻、砷、汞含量均呈負相關(guān)趨勢。因此，油菜籽重金屬積累不僅與土壤養(yǎng)分含量及重金屬含量有關(guān)，還與重金屬離子在油菜中的轉(zhuǎn)運、相互作用等有關(guān)。進一步研究重金屬離子在油菜中的互作、轉(zhuǎn)運規(guī)律有利于更好的降低油菜籽重金屬含量，保障農(nóng)產(chǎn)品安全。