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镉污染土壤上六种种植模式蔬菜产量和镉积累的差异

郭晓静  
【摘要】:本研究在镉(Cd)污染土壤修复与降低农产品Cd含量措施基础上,以当地普遍种植的蔬菜品种为供试材料,在湖北大冶市Cd污染土壤上进行了田间试验,比较6种种植模式蔬菜对污染土壤Cd吸收积累的差异,筛选出适宜Cd污染土壤的种植模式及蔬菜品种。主要研究结果如下: 1.种植模式M3“白萝卜—番茄—青萝卜”的经济产量、经济系数及经济效益均为6种模式中最高,分别达到95944kg/ha、0.58和24.73万元/ha。M3蔬菜可食部位Cd含量均达到最低显著水平,分别为0.083、0.099、0.079mg/kgFW;在3种Cd未超标蔬菜中,M3包含两种:白萝卜和青萝卜,番茄Cd超标倍数为0.98。M1“白萝卜—豇豆—空心菜—红菜苔”的非食用部位Cd累积量居6种模式之首,M3只显著低于M1,Cd累积量为32.2g/ha。M5"红萝卜—茄子—菠菜”各季蔬菜硝酸盐含量水平最低,M3“白萝卜—番茄—青萝卜”稍次于M5,硝酸盐含量分别为1134.21、2.01~1341.29mg/kgFW,均未超标。故综合食品质量安全、优质、高产、高经济效益及环保等指标,笔者建议,在Cd污染土壤种植蔬菜的最佳种植模式为“白萝卜—番茄—青萝卜”。 2.不同种类蔬菜可食部位Cd含量高低顺序为:叶菜类茄果类根茎类豆类。叶菜类Cd含量范围为0.362~2.342mg/kgFW,平均值为1.099mg/kgFW;茄果类Cd含量范围为0.099~0.461mg/kgFW,平均值为0.332mg/kgFW;根茎类范围为0.053~0.144mg/kgFW,平均值为0.096mg/kgFW;豇豆Cd含量为0.013、0.033mg/kgFW,平均值0.023mg/kgFW。蔬菜可食部位硝酸盐含量均未超过GB19338-2003标准规定限值,均可食用,总体表现为:叶菜类>根菜类>豇豆、茎菜类、茄果类,但菠菜硝酸盐含量比较低。在所有供试蔬菜中,番茄、红菜苔、豇豆、青萝卜和白萝卜可食部位Cd含量均低于0.1mg/kgFW,且后3种蔬菜均未超标,为Cd污染地区较理想的蔬菜种植品种。避免种植叶菜类,如有需要,建议在夏季种植空心菜,其Cd含量为0.374mg/kgFW,相对较低。 3.Cd在蔬菜体内累积规律总体为:可食部位Cd含量低于非食用部位的平均Cd含量,个别除外。蔬菜非食用器官Cd含量的平均变化趋势为:根部茎部叶。Cd在蔬菜不同器官内的累积规律为:叶菜类蔬菜根部的Cd含量大于叶,苋菜和套种小白菜除外;Cd在根菜类中根部的含量小于叶;茎类蔬菜的Cd含量为:根叶茎;Cd在茄果类蔬菜和豇豆中的含量顺序为:根>茎、叶>果实。 4.M1和M2的蔬菜Fe、Mn、Cu、Zn、Ca、Mg累积量均为6种模式中最高;除Fe和Mn外,M3的其它4种元素累积量居中;M4、M5和M6的Fe、Mn、Cu、Zn累积量均为最低,M5和M6的Ca、Mg累积量最低。M1、M2和M3的Fe、Mn、 Cu、Zn、Ca、Mg累积量均为可食部位低于非食用部位,M3的Cu、Mg累积量除外;除M5的蔬菜可食部位Fe与Ca累积量低于非食用部位外,M4、M5和M6的累积规律与前3种模式相反。 5.土壤全量Cd含量短期内无显著变化。土壤有效态Cd含量:第一季,根际土显著高于非根际土,不同模式间无显著差异;第二季不同模式根际土间差异不明显,M1、M3与M4非根际土显著低于M2,根际土均高于非根际土;第三季根际土与非根际土均无显著差异;第四季根际土低于非根际土,M2、M4、M5、M6达到显著水平。土壤pH与有效态Cd成负相关关系,根际土达到显著水平。土壤有效态Cd与全量Cd在根际土与非根际土中均呈正相关,且在前者中达到显著水平。 6.种植模式M3“白萝卜—番茄—青萝卜”与M1“白萝卜—豇豆—空心菜—红菜苔”各蔬菜可食部位的Cd富集系数均为Ⅲ类,对Cd富集能力最差。M3蔬菜的Cd迁移系数均属于Ⅳ类,迁移能力最弱。故M3各蔬菜的Cd含量均较低。M3非食用部位对Cd的富集系数相对较弱,但其生物量较大,在保证蔬菜质量安全情况下,对土壤有一定修复作用。叶菜类蔬菜的富集系数和迁移系数均大于其他种类蔬菜,故不适合在Cd污染土壤上种植。


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