厦门市常见蔬菜镉的累积特性及其污染调控措施研究

摘要

农产品质量安全近年来成为社会关注和舆论热点,蔬菜安全从广义上包含蔬菜产量、食用卫生又营养、种植环境可持续等三方面。蔬菜源头的生产环境决定蔬菜的安全,而环境污染已从城市扩散到农村,全国2×107hm2耕地正在受到重金属污染的威胁。镉(Cd)有很强的生物毒性,一旦污染很难清除,其中毒效应可在20～30年后表现出来。
　　 环境中Cd毒性不仅与其总量有关,还与植物的特性和生长环境相关。
　　 有关Cd在蔬菜上累积,目前的研究涉及蔬菜种类较少,主要为叶菜类,而且缺乏处理时间较长的系统研究,尤其缺乏Cd在花菜类、根菜类、茎菜类等的累积分布及其控制的研究,一些治理措施可操作性差。
　　 本文以厦门地区为例尝试通过土壤和蔬菜污染现状、无土栽培(0、5、15、30 mg·L-1 Cd处理)和土壤盆栽试验(0、0.6、6.O mg·kg-1 Cd),研究Cd对蔬菜生长的毒害及其外观症状,探讨常用Cd在厦门常见几种蔬菜内累积分布差异及机理,以及低Cd污染土壤上根据Cd的不同累积特性合理规划蔬菜种植,减少Cd进入食物链的农艺措施,以提高农产品的卫生品质和可食性。主要研究结论如下:
　　 (1)探讨厦门地区土壤和蔬菜及其水源Cd污染现状,结果表明,城郊局部地区存在少量工业污染,需加以防范,市售蔬菜Cd污染超标50％的比例很少。
　　 (2)建立了Cd对莴笋、花菜、萝卜、茼蒿等几种蔬菜毒害的感官症状图谱及其对蔬菜生理如光合作用和叶绿素、硝酸盐亚硝酸盐、锌(Zn)、铁(Fe)、镁(Mg)含量以及生长量的影响规律。Cd导致蔬菜光合作用强度、水分含量、叶绿素含量明显降低,硝酸盐亚硝酸盐及可食部分对Zn、Fe、Mg等营养元素的吸收减少,其程度因Cd处理时间和浓度、蔬菜种类而异。综合的结果体现.在平均鲜重抑制率从小到大依次为:晚萝卜、白尖叶莴笋、秋冬春萝卜＜花菜6号、红尖叶莴笋、花菜8号、小白菜＜胡萝卜、筒蒿、菠菜、花菜5号＜油菜、生菜、结球白菜＜花菜4号、花菜7号＜竹芥菜。
　　 (3)提出厦门生产常用几种蔬菜对Cd的耐性及累积效应差异。通过不同Cd处理浓度、时间,蔬菜不同种类及器官Cd累积变化的系统研究,说明Cd累积浓度存在差异,其大小顺序为:茼蒿、油菜、小白菜、结球白菜、白萝卜的茎叶、竹芥菜、白花菜的茎叶、莴笋、生菜、苤蓝菜的茎叶、菠菜、花菜的茎、青苤蓝的块茎、萝卜的块根、花菜的花、芥蓝的荚果;累积量也因时间和浓度效应有差异,根的Cd含量大小顺序同茎叶的规律,且根系随Cd浓度增加的幅度大于茎叶。
　　 (4)分析不同种类和不同基因型品种之问耐Cd程度的亚细胞水平和形态分布差异机理。对花菜类与莴笋类之间、红尖叶和白尖叶莴笋之间、白花菜的不同品种研究表明,Cd主要分布在细胞质中,Cd的亚细胞分布与Cd对蔬菜抑制率相关,叶绿体中Cd含量与净光合速率、气孔导度、蒸腾速率呈显著负相关,在线粒体中Cd含量与气孔导度呈显著负相关。Cd在青花菜、白花菜及甘蓝的结合形态不同,与其耐Cd程度有关。
　　 (5)通过综合考虑Cd对蔬菜生长的影响效果及其残留,提出低Cd污染区适合生产实际Cd治理的农艺措施方法。的土壤添加6.0 mg·kg-1的Cd处理严重影响胡萝卜块根生长,而且造成莴笋和芥蓝茎叶Cd的累积都超标。对青花菜、莴笋和芥蓝生长没有影响,0.6 mg·kg-1的Cd处理Cd含量均未超标。胡萝卜的须根富集系数最大,芥蓝菜的较小。其Cd的累积浓度大小顺序为:胡萝卜须根＞莴笋根、莴笋＞芥蓝根、青花菜根＞青花菜叶、胡萝卜叶、芥蓝茎叶、胡萝卜块根＞青花菜茎＞青花菜花球、芥蓝荚。硫酸锌(ZnSO4)与微生物肥料有促进Cd从土壤中转运到植物体的趋势,促进Fe的吸收,而石灰和鸡粪有促进Cd在土壤中固定而减少进入植物体的趋势,降低Fe的吸收。
　　 根据Cd对蔬菜毒害、Cd的累积残留和土壤Cd去除,形成在低污染农田建立边生产边修复的Cd污染控制的蔬菜生产模式,达到可以在不影响产量的基础上,有效降低土壤中的Cd,且减少Cd在蔬菜上累积:
　　 ①在低Cd污染地区,推荐ZnSO4与青花菜、芥蓝菜组合,即推荐在种植青花菜、芥蓝菜时,优先施用ZnSO4肥料,而需要注意的是,在莴笋茎叶和块根种植时,不宜使用ZnSO4肥料,以达到减少Cd的累积的效果。
　　 ②低Cd污染地区,推荐微生物肥料.青花菜、芥蓝、莴笋组合,即在种植青花菜、芥蓝、莴笋时,优先施用微生物肥料时,以达到减少Cd的累积的效果。
　　 ③高cd污染地区,推荐CaCO3-胡萝卜组合,即推荐在种植胡萝卜时优先施用CaCO3,以达到减少Cd的累积的效果。
　　 ④高Cd污染区,推荐鸡粪.青花菜、芥蓝、莴笋茎叶组合,即推荐种植青花菜、芥蓝、莴笋茎叶时,优先施用鸡粪以达到减少Cd的累积的效果。
　　 根据以上研究结果,以城郊水污染源的蔬菜种植现状为例提出品种调整和施肥对策。