镉在土壤-辣椒体系的迁移富集规律

镉在土壤-辣椒体系的迁移富集规律

刘青栋;刘鸿雁;周显勇;李政道;顾小凤;涂宇

【摘要】喀斯特碳酸盐岩区具有典型的重金属地质高背景特征,土壤镉(Cadmium)污染严重,存在镉的食物链风险.辣椒(Capsicum frutescens L.)是贵州省的特色农产品,镉在土壤-辣椒体系的迁移富集规律值得探讨.选择贵州地带性土壤黄壤(Yellow earth)与石灰(岩)土(Limestone soil),朝天椒、线椒及杂交椒3种类型辣椒进行盆栽试验,研究不同镉浓度水平下镉的迁移富集规律,结果显示:辣椒果实镉与土壤总镉和有效态镉呈极显著正相关,相关系数分别是0.80和0.76,果实镉含量为0.01 mg·kg-1至0.30 mg·kg-1,以国家食品安全标准限值(GB 2762-2017)辣椒限值(0.05 mg·kg-1)进行评价,超标率为38.89％;黄壤中朝天椒根、茎、叶、果实各部位镉含量范围是0.21～17.10 mg·kg-1,线椒0.11～33.71 mg·kg-1,杂交椒0.17～8.58 mg·kg-1,石灰(岩)土中朝天椒0.17～2.03 mg·kg-1,线椒0.14～2.81 mg·kg-1,杂交椒0.22～2.31 mg·kg-1,三种类型辣椒间没有表现出明显的差异,黄壤上辣椒镉表现为根>茎、叶>果实,石灰(岩)土上为根、叶>茎、果实;在相同土壤镉浓度下黄壤中辣椒镉含量普遍高于石灰(岩)土,镉在石灰(岩)土-辣椒体系的富集系数和迁移系数分别是黄壤-辣椒体系的0.35～0.56倍和1.33～3.89倍,石灰(岩)土上辣椒镉表现为低富集,高转运,在黄壤上表现为高富集,低转运,具有更高的食物链风险.

【期刊名称】《贵州大学学报（自然科学版）》

【年(卷),期】2019(036)004

【总页数】7页(P30-36)

【关键词】地带性土壤;镉;辣椒;迁移系数;富集系数

【作者】刘青栋;刘鸿雁;周显勇;李政道;顾小凤;涂宇

【作者单位】贵州大学农学院,贵州贵阳550025;贵州大学农学院,贵州贵阳550025;贵州大学农学院,贵州贵阳550025;贵州大学农学院,贵州贵阳550025;

贵州大学农学院,贵州贵阳550025;贵州大学农学院,贵州贵阳550025

【正文语种】中文

【中图分类】S153.6

碳酸盐岩发育地区土壤多存在镉的地球化学高背景现象[1]。贵州省碳酸盐岩面积大，分布广，占全省国土面积的73%，约是1.1×105 km2，属于典型的镉地球化学异常区[2-3]，土壤及沉积物中镉的地球化学背景值高于全国平均水平，为0.31 mg·kg-1，是中国地球化学丰度值的2.5～3.5倍[4]。对农产品生产存在一定安全风险，是贵州突出的环境问题[3]。

辣椒作为贵州的特色农产品，在种植面积、加工规模和市场集散方面均是全国第一[5]，其对镉的富集能力尚存在争议。有学者认为辣椒果实对镉的富集高于其他重

金属[6]，是高富集类蔬菜[7]，也有研究发现辣椒对镉富集能力并不强[8-9]。因此，本研究选择贵州具有代表性的黄壤和石灰(岩)土为供试土壤，并设置不同镉浓度梯度，种植不同类型辣椒，探讨镉在土壤-辣椒体系中的迁移、累积规律，以期为辣

椒的安全生产，超标土壤合理利用提供一定依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试植物:本试验采用贵州广泛种植并具有代表性的三个辣椒类型:朝天椒(H13)、

线椒(Z2)及两者的杂交椒(Z2×H13)，由贵州省农科院辣椒所培育并提供幼苗。

供试土壤:供试土壤选择酸性黄壤和石灰(岩)土代表酸性土和石灰性土，两种土壤均在贵阳市花溪区周边农田采集表层0～20 cm的混合土样。

本试验采集四份土壤，酸性黄壤和石灰土各两个，均为一份超过农用地土壤污染风险管控标准(GB15618-2018)，一份未超标，将未超标的土壤作为低浓度对照，以超标土壤为中等镉浓度水平，同时在其基础上，通过外源添加设置土壤总镉约为2 mg·kg-1的高镉浓度土壤，添加方法为将硝酸镉(分析纯)融于纯水后用喷壶喷入过筛的土壤并拌匀，装盆后在保持土壤含水量大约在田间持水量的70%左右，静置两周。土壤具体基本理化性质见表1。

表1 土壤基本理化性质Tab.1 Physical and chemical properties of soil粘粒含量(%)土壤名称pH有机质(g·kg-1)总镉(mg·kg-1)低镉黄壤5.04 15.49 7.68 0.11中镉黄壤5.26 33.08 20.53 0.61高镉黄壤5.26 32.14 18.95 2.03低镉石灰(岩)土8.11 69.01 37.91 0.43中镉石灰(岩)土7.98 46.58 16.54 0.62高镉石灰(岩)土7.99 47.22 18.32 2.00

1.2 试验设计

本试验采用盆栽试验，多因素不等水平随机设计。因素一为辣椒类型，分别为朝天椒(c)，线椒(x)与杂交椒(z)。因素二为土壤镉浓度梯度，分别是低(d)、中(z)、高(g)浓度水平，因素三为土壤类型，为黄壤(h)和石灰(岩)土(s)。每个处理设置3个重复，具体试验设置见表2。试验用盆高为20 cm，内径为25 cm，每盆内底部垫入纱网后装土4 kg，放置于托盘上。

表2 盆栽试验处理表Tab.2 List of pot test treatment土壤辣椒类型浓度梯度试验处理土壤辣椒类型浓度梯度试验处理朝天椒朝天椒黄壤线椒石灰(岩)土线椒杂交椒低hcd中hcz高hcg低hxd中hxz高hxg低hzd中hzz高hzg杂交椒低scd中scz高scg低sxd中sxz高sxg低szd中szz高szg

1.3 样品采集及制备

辣椒样品在花和果实比例约为1:1时采摘。采集后装于塑料袋中带回实验室，先用自来水多次清洗干净后再使用纯水润洗数次。将每株辣椒按根、茎、叶、果实进行拆分，并将果实部分拭去表皮水分称量鲜样质量，所有样品于105℃下杀青5 min，再保持75℃左右烘干至恒重，称量果实干样质量，所有样品需研磨后过60目尼

龙筛，装袋保存于阴凉干燥处。

每次采集植物样品都需一一对应收集土壤样品，取样要从表层取至底部再混合，收集于干净的样品袋或牛皮纸袋中带回实验室，放置于阴凉干燥处风干。风干后的土样使用四分法分取出部分研磨，并挑出土样中掺杂的动植物残体和碎石砾。样品需全部过20目尼龙筛，将过筛的样品混匀后取出部分装袋保存，剩余的继续研磨过100目尼龙筛，装袋保存于阴凉干燥处。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 土壤基本理化性质

土壤有机质采用重铬酸钾容量法测定；土壤粘粒含量采用激光粒度分布仪(百特

BT-9300)测定；土壤pH采用电位法测定。

1.4.2 土壤镉及植物镉

土壤总镉采用HNO3-HF-HClO4三酸消解法提取；土壤有效镉采用0.01 mol·L-1 CaCl2提取法提取。植物样品总镉采用HNO3-H 2 O2微波消解(CEM Mars6)法

提取。所有提取液均使用ICP-MS(Thermo Fisher Scientific X2)测定。

1.5 数据分析

采用迁移系数和富集系数分析镉在土壤-辣椒系统迁移、富集特性。迁移系数

TF1(茎镉含量/根镉含量)表示镉在辣椒根-茎间的迁移能力，TF2(果实镉含量/茎镉含量)表示镉在辣椒茎-果实间的迁移能力，TF3(果实镉含量/根镉含量)表示镉在辣椒根-果实间的迁移能力。富集系数BCF(果实镉含量/土壤总镉含量)表示辣椒果实