大棚种植方式对蔬菜中重金属迁移及富集的影响

摘要

由于设施蔬菜的广泛种植,设施种植对重金属在土壤-蔬菜体系间的迁移及富集受到越来愈多的关注。本研究采用大田种植方式,通过对比试验(露地种植),研究大棚种植方式对蔬菜中重金属(Cu、Zn、Fe、Mn、Pb和Cd)迁移及富集的影响。当蔬菜(黄瓜、番茄)成熟后,采集蔬菜样品和相应根系土壤。对土壤样品的理化性质、重金属总量及生物有效性进行分析,将植物样品细分为根、茎、叶和果实的生理特性、重金属含量及形态等进行分析,并对大棚种植条件下土壤、蔬菜的重金属风险进行评价。
　　 与对照组相比,大棚种植方式显著降低了土壤pH,对土壤重金属的总量及生物有效态含量影响较小,仅降低了个别酸敏感元素(Zn)的含量,但是对蔬菜体内重金属含量及形态的影响较大。
　　 大棚种植方式对不同元素在土壤-蔬菜体系中迁移和富集的影响存在差异,较强的土壤酸性有利于Zn、Mn和Cd从土壤向蔬菜根迁移,导致它们在蔬菜体内的富集明显增加,相关性分析显示,土壤pH与蔬菜根中Zn、Mn、Cd之间呈显著负相关(p＜0.05)。但是,蔬菜中Fe和Pb(Pb仅地上部分)的富集量明显减少。Fe是叶绿素合成的必需元素,两者呈显著正相关(p＜0.05),大棚内的相对弱光条件和蔬菜体内较高的Cd含量,引起蔬菜叶片中的叶绿素含量显著减少,蔬菜需Fe量下降,导致通过主动运输进入蔬菜的Fe减少。同时,大棚的塑料膜的作用棚内环境相对封闭,蔬菜叶片通过大气吸收Pb的量减少。大棚种植方式对于化学性质相对稳定的Cu元素在蔬菜体内的富集影响很小。
　　 重金属在蔬菜体内的化学形态能在很大程度上影响其迁移分布,不同蔬菜品种,甚至同一品种不同个体间重金属元素的化学形态分布差异很大。但是,大棚种植方式对黄瓜、番茄的影响仍存在一些共性,例如增加了蔬菜根中Mn的活性,促进了Mn由根向地上部分的迁移;减少了蔬菜叶中Pb的活性,使由蔬菜叶吸收的Pb向其他部位迁移的难度加大,使Pb在蔬菜其他部位的分布量减少等。大棚种植方式通过改变不同化学形态的含量和比例影响重金属在蔬菜体内的迁移和富集。
　　 对大棚内外土壤和蔬菜中Cu、Zn、Pb、Cd进行风险评价发现,大棚种植对土壤的重金属风险没有明显影响,而会增加蔬菜根、茎、叶中Zn和Cd的污染风险,减少地上部分Pb污染风险。我们认为,大棚蔬菜的重金属风险以根菜、茎菜和叶菜为高,果实类蔬菜的风险较。小。