張 成，李 根，朱文杰，何 斌，肖欣娟，陳媛媛，吳國艷，鄭羅崇都*

（1.成都市農業(yè)技術推廣總站，四川成都 610041；2.都江堰市農業(yè)農村局，四川成都 611830）

蔬菜是人們日常飲食中必不可少的食物之一，可提供人體所必需的多種維生素和礦物質等營養(yǎng)物質。成都市因地處成都平原，土壤肥沃，水系發(fā)達，光照溫度適宜，成為四川乃至全國重要的蔬菜生產(chǎn)基地。根據(jù)全國經(jīng)濟作物生產(chǎn)調度系統(tǒng)數(shù)據(jù)，截至2019年底成都市蔬菜種植面積16.97 hm2，年產(chǎn)量591.98 萬t。隨著蔬菜的日常需求及政府扶持力度不斷加大，成都市蔬菜種植規(guī)模持續(xù)擴大，產(chǎn)量與產(chǎn)值逐年提升，人們對蔬菜安全生產(chǎn)的要求也隨之提高。近年來，隨著工業(yè)化和城鄉(xiāng)一體化的逐步發(fā)展，部分工業(yè)“三廢”、城市生活垃圾及化肥農藥等農業(yè)投入品中的重金屬，通過農事操作和大氣沉降等途徑不斷進入土壤環(huán)境，導致土壤中重金屬含量呈現(xiàn)出日益增高及復合污染的趨勢。受到重金屬污染的蔬菜作物將長期處于重金屬脅迫環(huán)境中，作物光合作用速率和呼吸速率降低；大部分重金屬能與植株體內許多酶產(chǎn)生螯合作用，破壞了酶活性，影響蔬菜作物的正常生長，人們食用了受到重金屬污染的蔬菜產(chǎn)品也將直接影響身體健康。因此，持續(xù)對土壤安全利用進行研究，對于農產(chǎn)品重金屬富集特性研究具有積極意義[1]。

不同蔬菜對土壤中各類重金屬的吸收能力不同?，F(xiàn)有研究報道表明，鎘（Cd）相對于其他重金屬更容易在茄果類蔬菜中富集[2]，而銅（Cu）、鉛（Pb）更易在葉菜類蔬菜中富集[3]。蔬菜吸收土壤中的重金屬后，大多儲存在根系中，只有少部分轉移到地上部。現(xiàn)有研究表明：地上部分重金屬富集能力顯著低于根系，一般來說葉菜類蔬菜食用部分的重金屬含量顯著低于根菜類蔬菜，但葉菜類蔬菜整體重金屬富集能力強于根菜類蔬菜。不同的重金屬在土壤和蔬菜中的遷移和富集模式也不同，某些重金屬在土壤和蔬菜中分布較為穩(wěn)定，某些重金屬含量會因土壤類型和種植的蔬菜類型不同存在較大差異。利用不同品種蔬菜富集重金屬的差異特性，選擇不同類型的蔬菜種植于重金屬污染的菜地，指導人們進行無公害蔬菜栽培和安全生產(chǎn)，可以達到從源頭上控制土壤重金屬進入蔬菜可食部位的目的。因此，對蔬菜中重金屬的富集特性研究具有重要的理論及實際意義。

本文以成都市7 個蔬菜種植區(qū)域土壤及種植的小春蔬菜為對象，進行重金屬富集特性分析，旨在弄清成都市各類小春蔬菜對于土壤重金屬的吸收富集現(xiàn)狀及特征，以期為蔬菜安全生產(chǎn)、重金屬低積累蔬菜品種選育及蔬菜產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料及樣品

2019—2020 年按照隨機和多點混合的原則，在成都市金堂縣、彭州市、天府新區(qū)、都江堰市、郫都區(qū)、青白江區(qū)和溫江區(qū)等7 個主要蔬菜產(chǎn)區(qū)采集基礎土壤樣品。采樣方法為棋盤法，采集0～20 cm 耕作層土壤樣品，多點混勻，四分法保留混合樣1 kg 備用，土壤樣品的采集與制備均按照《農田土壤環(huán)境質量監(jiān)測技術規(guī)范》（NY/T 395—2012）進行。同時采集當?shù)胤N植的主要蔬菜樣品，包括白菜、大蒜、萵筍、甘藍、生菜、抱子芥、韭菜。樣品采集時間均為各類蔬菜當季采收期，蔬菜樣品采集后立即帶回，保存于4 ℃冰箱，用于鎘（Cd）、鉛（Pb）、鉻（Cr）、砷（As）、汞（Hg）等5項重金屬含量的測定。

1.2 測定項目及方法

1.2.1 土壤樣品

基礎土壤樣品測定指標包括pH、有機質、全氮、有效磷、速效鉀、陽離子交換量（CEC）等6 項養(yǎng)分指標和重金屬鎘、鉛、鉻、砷、汞等5項重金屬指標。pH 值采用pH 計法測定，水土比為2.5∶1；有機質含量采用重鉻酸鉀-硫酸消化法測定；全氮含量采用凱氏定氮法測定；有效磷含量采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定；速效鉀含量采用乙酸銨浸提-火焰光度法測定；陽離子交換量采用EDTA-乙酸銨鹽交換法測定；土壤重金屬鎘、鉛、鉻、砷、汞的測定使用原子熒光分光光度法、原子吸收分光光度法進行。

1.2.2 蔬菜樣品

蔬菜樣品測定指標為鎘、鉛、鉻、砷、汞等5種重金屬含量，測定方法同基礎土壤樣品重金屬測定方法。

1.3 數(shù)據(jù)處理與評價標準

1.3.1 土壤養(yǎng)分評價標準

土壤養(yǎng)分分級標準參照全國第二次土壤普查養(yǎng)分分級標準，詳見表1。

表1 土壤養(yǎng)分分級標準

1.3.2 富集系數(shù)計算

富集系數(shù)（BCF，Bioconcentration factor）是指某種重金屬在植物體內與土壤中含量的比值，它反映了植物對土壤中該重金屬元素的積累能力，BCF 值越小，則植物對該種重金屬的積累能力越弱，土壤抗重金屬污染的能力越強。

計算公式為：

式（1）中，mcv表示蔬菜中的重金屬含量；mcs表示土壤中的重金屬含量。

試驗中所有數(shù)據(jù)均采用Excel 2010、SPSS 20.0 軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 不同區(qū)域的土壤基礎養(yǎng)分

7個蔬菜種植區(qū)域的土壤基礎養(yǎng)分測試情況見表2、表3?？梢钥闯?，7個地區(qū)主要土壤利用類型為旱地和水田，土壤pH值在5.89～7.09，為弱酸性至中性，以中性土壤居多。從土壤有機質含量檢測數(shù)據(jù)中可以發(fā)現(xiàn)，天府新區(qū)種植白菜和生菜的菜地是各樣點中最低的，為18.04 g·kg-1，屬于缺乏水平，應注意有機質的提升，以保持土壤肥力；都江堰市種植白菜和抱子芥的菜地有機質含量最高，為32.38 g·kg-1，屬于豐富水平，其余樣點有機質含量在23.55～28.62 g·kg-1之間，均屬于適量水平。全氮含量范圍為1.27～2.10 g·kg-1，整體處于豐富狀態(tài)；其中天府新區(qū)全氮含量最低，為1.27 g·kg-1，符合有機質與全氮之間的耦合關系，應注意培肥土壤；都江堰市及青白江區(qū)全氮含量超過2.00 g·kg-1，均屬于很豐富水平。有效磷含量在21.74～46.87 mg·kg-1，整體處于豐富水平；其中以彭州市有效磷含量最高，為46.87 mg·kg-1，屬于很豐富水平。速效鉀含量在38.00～177.06 mg·kg-1，各地區(qū)差異較大，以青白江區(qū)最低，為38.00 mg·kg-1，處于很缺乏水平，需進行養(yǎng)分調節(jié)；溫江區(qū)為54.90 mg·kg-1，屬于缺乏水平；其余地區(qū)為適量至豐富水平。陽離子交換量（CEC）含量范圍為12.12～17.50 mmol·kg-1，各地之間差異較小。

表2 不同蔬菜栽培區(qū)域的土壤基礎養(yǎng)分

表3 不同蔬菜栽培區(qū)域土壤基礎養(yǎng)分分級

2.2 不同區(qū)域的土壤重金屬含量

7 個蔬菜種植區(qū)域不同種植類型下的土壤重金屬含量見表4。從整體來看，鎘、鉛、鉻、砷、汞等5種重金屬，在7 個蔬菜產(chǎn)區(qū)的土壤中含量相對穩(wěn)定。參照《土壤環(huán)境質量 農用地土壤污染風險管控標準》（GB15618—2018），對各試驗地的土壤重金屬進行評估，結果表明，雖然各試驗地土壤pH 及利用類型不同，但其土壤中鎘、鉛、鉻、砷、汞含量均低于相應的土壤污染風險篩選值。

2.3 不同種植類型的蔬菜重金屬富集

7 個蔬菜種植區(qū)域不同種植類型的蔬菜重金屬富集情況見表5。結果表明，在土壤重金屬含量較穩(wěn)定情況下，重金屬在蔬菜中的富集與區(qū)域分布無明顯相關性；重金屬在蔬菜中整體富集較少，不同類型蔬菜的重金屬富集系數(shù)（BCF）均較低，但富集模式各不相同。從不同蔬菜的Cd富集系數(shù)來看，韭菜最低，白菜、萵筍、生菜相對較低，而大蒜最高，可能原因是此次采集的大蒜植株樣品為地下鱗莖（蒜頭），相較于其他蔬菜重金屬更易富集；弱酸性土壤的彭州、郫都試驗地，白菜Cd富集系數(shù)約為其他中性土壤區(qū)域白菜的3 倍。萵筍、生菜、抱子芥的Pb 富集系數(shù)顯著高于其他蔬菜，其他蔬菜的Pb 富集系數(shù)較低且相對穩(wěn)定。從Cr富集系數(shù)可以看出，大蒜更容易富集Cr，萵筍的Cr富集系數(shù)同樣較高，而生菜可能抗土壤中重金屬Cr的污染能力較強，富集系數(shù)極低。不同蔬菜的As富集系數(shù)差異較大，其中甘藍、韭菜、生菜的As富集系數(shù)極低，而抱子芥的As 富集系數(shù)是甘藍的86 倍、韭菜的85 倍、生菜的74 倍；萵筍的As 富集系數(shù)也處于較高水平。值得一提的是，結合表4、表5 可以看出，Hg在各試驗區(qū)土壤含量差異較大，但在植株中相對穩(wěn)定，因此呈現(xiàn)出各試驗區(qū)土壤Hg 含量越高，Hg富集系數(shù)反而越低的特點?？傮w來看，不同試驗區(qū)不同種植類型的蔬菜對于重金屬Cd、Hg 的富集能力較強，而對其他3 種重金屬則表現(xiàn)出較弱的富集能力。各地區(qū)所有種植類型的蔬菜對重金屬的平均富集能力排序為Cd＞Hg＞As＞Pb＞Cr。

表4 不同蔬菜栽培區(qū)域的土壤重金屬含量

表5 不同種植類型的蔬菜重金屬富集系數(shù)

3 小結與討論

3.1 小結

目前成都市主要蔬菜種植區(qū)的土壤基礎養(yǎng)分整體表現(xiàn)較好，適宜各類蔬菜種植。試驗測定的Cd、Pb、Cr、As、Hg 在各蔬菜種植區(qū)土壤中的含量相對穩(wěn)定，均低于《土壤環(huán)境質量 農用地土壤污染風險管控標準》（GB15618—2018）中土壤污染風險篩選值?；谕寥兰爸仓曛亟饘俸空{查結果，表明重金屬在蔬菜中的富集與區(qū)域分布無明顯相關性，且整體處于較低水平。以白菜Cd富集系數(shù)為例，土壤為弱酸性的區(qū)域顯著高于中性土壤區(qū)域，差異幅度約3 倍。各類蔬菜對重金屬Cd、Hg 的富集能力較強，而對其他三種重金屬則表現(xiàn)出較弱的富集能力，平均富集能力排序為Cd＞Hg＞As＞Pb＞Cr。就單種重金屬而言，不同蔬菜的富集系數(shù)存在較大差異，以As最為顯著，變異幅度達86倍。

3.2 討論

重金屬在蔬菜中的富集受到多種因素影響，包括土壤類型、土壤重金屬含量、土壤pH、蔬菜種植類型及其遷移模式等。就土壤pH 而言，相比中性和堿性土壤，酸性土壤中部分重金屬更趨于游離，若長期不合理施用氮肥會導致土壤酸化，促使植株富集重金屬[4]。試驗中各種植區(qū)土壤主要為中性和弱酸性，其中彭州市和郫都區(qū)土壤為弱酸性土，其他地區(qū)為中性土，從白菜的Cd富集系數(shù)來看，彭州市和郫都區(qū)顯著高于其他區(qū)域，試驗結果符合上述觀點。pH降低會增加土壤中H+，易使吸附在膠體和礦物粒表面的重金屬與H+交換量增大而進入土壤溶液；同時還會打破重金屬溶解沉降的平衡，促進重金屬陽離子的釋放，增加植物對重金屬的吸收。因此，彭州市和郫都區(qū)的試驗樣品區(qū)應重點關注氮肥的合理施用及土壤pH 的調節(jié)，為蔬菜安全生產(chǎn)提供良好的種植條件。

不同種類或品種的蔬菜，由于外部形態(tài)、內部結構的不同，吸收各類重金屬元素的生理生化機制各異，其重金屬元素的富集和遷移能力差異較大。有研究指出，葉菜類蔬菜對重金屬的富集能力強于根莖類蔬菜[5]；按部位來分，富集能力大小則為根＞莖＞葉＞花＞果。本試驗中，除大蒜外，各類蔬菜的整體富集規(guī)律與其他學者的研究基本吻合；選擇的大蒜樣品為地下鱗莖（蒜頭），而未選擇蒜苗、蒜苔及混合樣品，導致富集系數(shù)相較于其他蔬菜更高，尤其是Cd富集系數(shù)，不能更準確地反映大蒜所有可食用部位對重金屬富集的規(guī)律，有待于進一步研究。

關于重金屬在蔬菜中的遷移和富集的研究較多，主要集中在遷移和富集規(guī)律、特性方面。筆者認為接下來的工作重點仍然是系統(tǒng)總結重金屬在蔬菜中遷移和富集規(guī)律，針對不同地區(qū)、不同土壤條件，篩選出適宜種植的蔬菜類型及品種，并進行推廣應用，合理規(guī)避重金屬在蔬菜可食部位的富集，為蔬菜安全生產(chǎn)提供技術支撐。