不同品种甘薯对土壤重金属铬富集能力的差异

温国灿

（福州市农业科学研究所，福建福州350018）

随着矿物开采、金属提炼、冶金、皮革、电镀、印染等产业的快速发展，有毒重金属元素Pb、Cd、Cr、As、Hg等在土壤环境中急剧累积，对生活环境及人体健康造成危害[1]。在污染物质中，重金属具有非生物降解性、持久性、隐蔽性等特点，因而具有较高的危害性[2]。重金属在环境中的形态不同，危害也不同，同一个重金属元素价位不同，有些有毒性，有些没毒性，造成部分重金属元素表现出差异的环境行为[3,4]。土壤中的重金属可通过根系进入植物，在植物体内各器官间大量积累，并通过食物链转移和富集在人体中，最终危害人体健康，直接对我国的粮食安全产生影响[5-7]。

甘薯作为块根食用作物，其食用部位直接同土壤接触，加大了甘薯薯肉吸收土壤中重金属的风险，从而导致甘薯重金属超标。铬作为五毒之一，在土壤中主要以三价铬和六价铬形式存在，三价铬主要以难溶的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，对植物的危害相对很小；土壤中的六价铬主要以CrO42-、HCrO4-的形式存在，其在溶液中溶解度较大，活性及迁移性较强，很难被土壤胶体等吸附，相对容易被作物吸收，因此具有较强的危害性[8]。铬可以向空气中扩散，还可以在雨水淋滤作用下随雨水进入土壤及水体[9]。因此，研究甘薯对土壤重金属铬的富集能力及转移规律非常必要。本文通过开展3个试验田种植4个甘薯品种对比试验，旨在探讨不同甘薯品种对土壤重金属铬的转移规律，为防治甘薯重金属污染提供理论支持。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验甘薯品种分别为广87、普薯32、苏薯16、金山57。3个试验点土壤重金属及基本理化性状见表1。

表1 3个试验田土壤基本理化性状

1.2 试验设计

试验采用随机区组设计，每个参试品种为1个处理，3次重复。单畦种植，小区面积13.3 m2，周边设保护行。播种前在畦中条施硫酸钾复合肥（15-15-15）990 kg/hm2。分别在3个试验点开展甘薯种植田间试验，2018年11月上旬收获。甘薯生长期间无严重病虫害和恶劣天气发生，日常管理措施与大田生产相同。

1.3 测定指标及分析方法

在甘薯种植前，采用S形取样法取试验地耕作层0～20 cm的土样，风干后磨细用100目网过筛后待用。收获时每小区分别取薯肉、薯皮、茎、叶、根的鲜样，送委托检测单位检测。土壤铬采用HNO3-HClO4-HF混酸体系消煮，用PW2440型X射线荧光光谱仪测定。甘薯的根、茎、叶、薯皮、薯肉鲜样中铬含量采用HN03-HCl04混酸体系湿法消煮，用XSeries II电感耦合等离子体质谱仪测定。试验数据采用3次重复取平均值，用Excel 2010进行数据处理，利用SPSS 20.0等统计分析软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 不同品种甘薯在试验点A的铬富集能力

试验点A的甘薯各器官铬含量见表2。由表2可见，不同品种各器官鲜样铬含量差异较大。根鲜样铬含量范围为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。茎鲜样铬含量以苏金山57最高，达0.207 mg/kg，比最低的苏薯16（0.116mg/kg）高出1.78倍。叶鲜样铬含量以苏薯16最高（0.248mg/kg），是含量最低广87（0.187mg/kg）的1.33倍。薯皮和薯肉鲜样铬含量范围分别为0.012～0.443 mg/kg和0.046～0.103 mg/kg，含量最高的分别为广87和金山57，最低的分别是普薯32和苏薯16。各品种甘薯根鲜样铬含量最高，薯肉鲜样铬含量最低。4个供试甘薯品种食用部位（薯肉）铬含量均在1.0 mg/kg以下，低于食品安全国家标准[10]，无超标现象。

表2 不同品种甘薯各器官中铬的含量（试验点A）单位：mg/kg

2.2 不同品种甘薯在试验点B的铬富集能力

试验点B的不同品种甘薯各器官铬含量情况见表3，其中根鲜样铬含量范围为0.901～11.43 mg/kg，以广87最高，金山57最低；茎叶鲜样铬含量范围分别为0.094～0.168 mg/kg和0.258～0.823 mg/kg，两者均以金山57最高，苏薯16最低；薯皮鲜样铬含量范围为0.075～0.096 mg/kg，以广薯87和金山57最高，均为0.096 mg/kg，普薯32最低；薯肉鲜样铬含量范围为0.193～0.568 mg/kg，以普薯32最高，广87最低。试验点B供试的品种甘薯各器官中以根鲜样铬含量最高，而且远远超过其他器官。因此，甘薯对于铬元素的吸收主要富集在根部，而铬元素分布在可食用部位薯肉的含量较少，其中广薯87和苏薯16根鲜样铬含量均比其薯肉含量高。

表3 不同品种甘薯各器官中铬的含量（试验点B）单位：mg/kg

2.3 不同品种甘薯在试验点C的铬富集能力

试验点C的甘薯根和茎鲜样铬含量范围分别为0.729～62.870 mg/kg和0.105～5.460 mg/kg，两者均以广87最高，金山57最低；叶、薯皮、薯肉鲜样铬含量范围分别为0.153～9.120 mg/kg、0.038～1.430 mg/kg和0.094～3.280 mg/kg，三者均以广87最高，叶和薯皮鲜样均以普薯32最低，薯肉鲜样以金山57最低（见表4）。甘薯体内铬含量以根鲜样最高，含量比其他几个器官含量总和还要高。由此可见，甘薯对于铬元素的吸收绝大部分在根部，而铬元素分布在可食用部位薯肉的含量较少。

表4 不同品种甘薯各器官中铬的含量（试验点C）单位：mg/kg

2.4 不同品种对重金属铬的富集能力

试验点A不同品种甘薯中铬总量分别为1.37mg/kg（广薯87）、1.21 mg/kg（金山57）、0.916 mg/kg（苏薯16）、1.583 mg/kg（普薯32），其中以普薯32最多，苏薯16最少；试验点B不同品种甘薯中铬总量分别为12.444 mg/kg（广薯87）、2.458 mg/kg（金山57）、11.176 mg/kg（苏薯16）、3.059 mg/kg（普薯32），其中以广薯87最多，金山57最少；试验点C不同品种甘薯中铬总量分别为82.16 mg/kg（广薯87）、1.152mg/kg（金山57）、1.888mg/kg（苏薯16）、2.586mg/kg（普薯32），其中以广薯87最多，金山57最少。从3个试验点甘薯铬总量来看，广薯87相对其他3个品种表现出更强的富集能力，而金山57的富集能力相对较弱。

3 结论与讨论

3个试验点甘薯品种各器官中以根鲜样铬含量最高，为其次为茎及薯皮，薯肉鲜样铬含量最低，而在试验点C上，甘薯叶的铬含量比茎和薯皮要高，这可能是由于土壤铬含量超过一定的临界浓度时，重金属从根部开始向地上部分的茎、叶等器官转移[11,12]，从而导致茎、叶等器官铬含量增加，而地下部分薯皮铬含量反而减少。总的说来，甘薯各器官对土壤铬的吸收能力表现出根>茎叶>薯皮>薯肉的特点，表明甘薯对于土壤铬的富集主要集中在根部，这同王帅[13]等人研究几种油料作物对铬的积累中发现4种作物根部铬含量明显高于地上部分的结论是一致的。

3个试验点不同品种甘薯中铬总量分别为95.974 mg/kg（广薯87）、4.82 mg/kg（金山57）、13.98 mg/kg（苏薯16）、7.228 mg/kg（普薯32），其中以广薯87最多，比最少金山57高出20倍左右。

4个供试甘薯品种食用部位（薯肉）铬含量绝大部分在1.0 mg/kg以下，超标现象较少，其中试验点A的土壤铬含量最低，其种植的4个甘薯品种各器官均未高于食品安全国家标准，而在试验点B和C出现部分甘薯器官超标现象，超标率分别为35%和15%。由于甘薯对土壤铬的富集迁移能力受土壤pH值、有机质及土壤质地等因素的综合影响，因此有必要进一步研究土壤理化性质等综合因素下甘薯富集铬的规律，为合理利用铬污染的土壤种植甘薯作物奠定基础。