中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報 中英文 2020年 10月 第 28卷 第 10期 Chinese Journal of Eco Agriculture Oct 2020 28 10 1630 1636 河北省重點研發(fā)計劃項目 19223811D 和國家重點研發(fā)計劃項目 2018YFD0800402 資助 通信作者 楊志新 主要研究方向為生態(tài) 環(huán)境質(zhì)量評價與監(jiān)控研究 E mail yangzhixin 許芮 主要從事農(nóng)業(yè)環(huán)境污染與治理研究 E mail 13933507769 收稿日期 2020 03 10 接受日期 2020 04 26 The study was supported by the Key R accepted Apr 26 2020 DOI 10 13930 ki cjea 200178 許芮 曹石 劉猛 張惠 劉月涵 呂詩 段亞軍 張玉坤 楊志新 設(shè)施黃瓜菜田土壤鎘污染預測模型及閾值研究 J 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報 中英文 2020 28 10 1630 1636 XU R CAO S LIU M ZHANG H LIU Y H LYU S DUAN Y J ZHANG Y K YANG Z X Prediction model and threshold of soil cadmium contamination in cucumber greenhouses J Chinese Journal of Eco Agriculture 2020 28 10 1630 1636 設(shè)施黃瓜菜田土壤鎘污染預測模型及閾值研究 許 芮 曹 石 劉 猛 張 惠 劉月涵 呂 詩 段亞軍 張玉坤 楊志新 河北農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境科學學院 河北省農(nóng)田生態(tài)環(huán)境重點實驗室 河北省蔬菜產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心 保定 071000 摘 要 為指導設(shè)施栽培的安全生產(chǎn) 以設(shè)施黃瓜為研究對象 通過連續(xù) 2 年鎘 Cd 污染微區(qū)試驗 對設(shè)施黃 瓜菜田土壤 Cd 污染預測模型及閾值開展研究 結(jié)果表明 設(shè)施黃瓜土壤全量 Cd 和有效態(tài) Cd 含量均與黃瓜 Cd 含量呈極顯著的線性 對數(shù) 冪函數(shù)和指數(shù)關(guān)系 其中 全量 Cd 含量以指數(shù)預測模型的相關(guān)系數(shù)最高 有 效態(tài) Cd 含量以線性預測模型的相關(guān)系數(shù)最高 依據(jù)國家食品衛(wèi)生標準 利用呈極顯著相關(guān)的模型 提出了基 于土壤 pH 7 5 且質(zhì)地為壤土的設(shè)施黃瓜土壤全量 Cd 和有效態(tài) Cd 的風險閾值分別為 2 13 mg kg 1 和 0 26 mg kg 1 利用土壤敏感性指標脲酶活性對該閾值進行驗證 結(jié)果表明土壤全量 Cd 污染達 2 74 mg kg 1 時才會 引起土壤脲酶活性顯著下降 而 2 13 mg kg 1 的土壤全量 Cd 含量并未對土壤脲酶產(chǎn)生明顯影響 可見 通過 土壤脲酶指標驗證后確定的閾值是可行的 并推薦當土壤中全量 Cd 0 8 mg kg 1 且 Cd 2 13 mg kg 1 pH 7 5 時 選擇黃瓜替代其他風險作物能夠滿足食用農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的安全要求 該研究結(jié)果可為我國北方土壤 Cd 污染 地區(qū)設(shè)施黃瓜的安全生產(chǎn)提供科學理論依據(jù) 關(guān)鍵詞 設(shè)施黃瓜 鎘 Cd 風險閾值 模型預測 脲酶活性 中圖分類號 X53 開放科學碼 資源服務 標識碼 OSID Prediction model and threshold of soil cadmium contamination in cucumber greenhouses XU Rui CAO Shi LIU Meng ZHANG Hui LIU Yuehan LYU Shi DUAN Yajun ZHANG Yukun YANG Zhixin College of Resources and Environmental Science Hebei Agricultural University Key Laboratory for Farmland Eco environment of Hebei Collaborative Innovation Center of Vegetable Industry in Hebei Baoding 071000 China Abstract The accumulation of heavy metals in soil is difficult to reverse and this threatens China s agricultural safety Nev ertheless the current implementation of heavy metal standards involves determining the risk screening value based on the pollutant items and pH value However there is a risk of contamination in edible agricultural products which cannot meet quality and safety standards In order to guide the selection of suitable crops for different soil types to avoid the risk of cad mium Cd pollution and to fully utilize land under the premise of safe production thresholds for Cd pollution of different 第 10期 許 芮等 設(shè)施黃瓜菜田土壤鎘污染預測模型及閾值研究 1631 crops in different soil types need to be developed urgently A Cd pollution micro plot experiment with cucumber as the re search object was conducted for two consecutive years to establish a prediction model and threshold of Cd pollution in green house soils The results showed that the total Cd and available Cd in greenhouse cucumber soil exhibited significant linear logarithmic power functions and exponential relationships with the Cd content in cucumbers The total Cd content showed the highest correlation coefficient according to the exponential model while the available Cd content had the highest correlation coefficient according to the linear model On the basis of soil conditions with pH 7 5 and loamy texture the risk thresholds for total Cd and available Cd in facility cucumber soils were proposed to be 2 13 mg kg 1 and 0 26 mg kg 1 respectively based on extremely significant correlation models and national food hygiene standards The proposed threshold was further verified by the soil urease activity thereby it was concluded that soil Cd contents less than or equal to 2 13 mg kg 1 had no significant effect on soil urease Hence the determined thresholds are feasible after soil urease verification When the Cd content in the soil is greater than 0 8 mg kg 1 and less than or equal to 2 13 mg kg 1 soil pH 7 5 cucumbers can be recommended to re place other risk crops to meet the quality and safety requirements of edible agricultural products The results of this study pro vide a scientific and theoretical basis for cucumber planting in the Cd contaminated soil area of northern China and thus hold practical significance In this study referring to the large body of existing research on the threshold value of vegetable soil Cd the threshold value of soil Cd obtained by the soil sensitive soil index of urease activity and by constructing a cucumber soil Cd mathematical model are mutually confirmed and a safe and reasonable threshold value of soil Cd under the experimental conditions is obtained Keywords Cucumbers in the greenhouse Cadmium Risk threshold Model prediction Urease activity 近年來 設(shè)施農(nóng)業(yè)的迅猛發(fā)展為解決我國居民 蔬菜需求發(fā)揮了十分重要的作用 但由于設(shè)施農(nóng)業(yè) 有機肥料投入量大 溫度高 濕度大 光照弱等特 點 造成了土壤鹽漬化 酸化 重金屬積累等諸多 環(huán)境及質(zhì)量問題 1 5 特別是設(shè)施菜地高度集約化經(jīng) 營方式加重了重金屬的輸入 3 有研究表明 很多大 中城市市郊土壤安全和蔬菜健康普遍受到重金屬污 染的沖擊 個別地區(qū)出現(xiàn)重金屬污染嚴重甚至造成 較大污染事故的現(xiàn)象 6 根據(jù)上海 浙江湖州 湖 南長沙 廣西 四川成都和北京等地抽樣調(diào)查 蔬 菜 Cd超標率分別為 54 1 33 8 51 0 24 3 29 4 和 30 0 7 郭智廣等 8 對鄭州市近郊 794個 蔬菜樣品中的 Pb Cd污染狀況進行了調(diào)查 綠葉 菜類Pb超標率最高為14 5 根莖類蔬菜超標率最 低為 3 3 豆類 Cd超標率最高達 3 8 由此看出 土壤重金屬日趨嚴重 尤其是 Cd污染現(xiàn)狀令人擔 憂 直接危及蔬菜食品安全 已引起學者們的高度 重視 為了防控土壤重金屬污染 我國 2018 年新推 出了 土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風險管控標 準 試行 GB 15618 2018 其中 針對土壤全量 Cd 給出了明確的限量規(guī)定 即當農(nóng)用地土壤全量 Cd高于風險篩選值 0 8 mg kg 1 pH 7 5 等于或 者低于風險管制值 4 0 mg kg 1 pH 7 5 時 可能 存在食用農(nóng)產(chǎn)品不符合質(zhì)量安全標準的污染風險 原則上應當采取農(nóng)藝調(diào)控 替代種植等安全利用措 施 9 10 盡管如此 如何針對土壤類型及其質(zhì)地選 擇適宜的作物種植以規(guī)避土壤 Cd污染風險 尚無 清晰的結(jié)論 因此 在我國耕地污染不斷加劇的情 況下 急需研發(fā)不同作物在不同土壤類型安全種 植的 Cd污染閾值 以做到更加精細化地指導農(nóng)業(yè) 安全生產(chǎn) 尤其是受重金屬污染比較嚴重的蔬菜 類作物 目前 已有部分學者在蔬菜 土壤 Cd相關(guān)關(guān)系 及土壤 Cd閾值方面開展了一些研究工作 馮艷紅 等 11 陳慧茹 12 趙園園 13 研究表明 不同種類蔬 菜 Cd含量與土壤 Cd含量均呈顯著正相關(guān) 與土壤 pH呈負相關(guān) 王小蒙等 14 推測了不同土壤 pH條件 下種植莧菜 Amaranthus tricolor L 的 Cd污染閾值 并提出在中性和堿性土壤上 現(xiàn)行的莧菜土壤環(huán)境 質(zhì)量標準可能偏嚴 趙亞玲 15 陳小華等 16 研究結(jié) 果指出不同作物對 Cd 的耐受性表現(xiàn)出明顯的種間 差異 作物可食部分 Cd含量與土壤 Cd含量呈顯著 正相關(guān) 不同作物土壤 Cd安全限值有顯著差異 現(xiàn) 有 Cd 污染閾值研究以中國南方酸性土壤的葉菜類 作物居多 而對于中國北方潮褐土壤不同蔬菜種類 研究較少 瓜果類蔬菜重金屬閾值研究更加缺乏 因此 本文通過微區(qū)試驗 以設(shè)施黃瓜 Cucumis sativus L 為研究對象 連續(xù)兩年種植 構(gòu)建設(shè)施黃 瓜菜田土壤 Cd污染的預測模型 并結(jié)合土壤脲酶活 性以及黃瓜 Cd含量等指標 探究土壤全量 Cd和有 效態(tài) Cd的安全閾值 為蔬菜重金屬風險監(jiān)測和污染 控制提供新思路及數(shù)據(jù)支持 指導設(shè)施蔬菜的安全 生產(chǎn) 1632 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報 中英文 2020 第 28卷 1 材料與方法 1 1 試驗材料 供試土壤采自河北省永清縣設(shè)施蔬菜田 土壤 類型為潮褐土 有機質(zhì)含量為 27 g kg 1 速效氮含 量為 146 5 mg kg 1 速效磷含量為 400 2 mg kg 1 速效鉀含量為 684 mg kg 1 全 Cd 含量為 0 26 mg kg 1 有效態(tài) Cd含量為 0 005 mg kg 1 pH為 7 5 供試黃瓜苗來自永清縣永秀蔬菜專業(yè)合作社 品種為 津春 3號 1 2 設(shè)施黃瓜微區(qū)試驗設(shè)計 試驗于 2016 2017年在河北省保定市河北農(nóng)業(yè) 大學蔬菜大棚內(nèi)連續(xù)兩年進行 將永清蔬菜大田采 集的土壤自然風干后剔除石塊和植物根莖 磨碎后 過 3 mm篩 混勻備用 設(shè)定 7個 Cd含量處理 以 溶液形式加入分析純 CdCl 2 2 5H 2 O 與土壤樣品混 勻后使土壤全量 Cd含量 mg kg 1 分別達 0 5 1 0 1 5 2 5 3 5 4 5和 5 5 并以不添加 Cd的背景土 壤為對照 CK 每個處理 3個重復 在蔬菜棚內(nèi)挖 掘長 寬 深為 1 m 1 m 0 5 m的微區(qū)坑 微區(qū)坑四 周及底部均設(shè)有隔離防滲措施 使其密閉以避免引 起地下水及田間清潔土壤污染 將污染處理的不同 Cd 含量土壤分別放入微區(qū)坑中 每個微區(qū)放置 200 kg土壤 土壤表面與地面基本齊平 總計 24個 微區(qū) 微區(qū)土壤按照 60 的田間持水量平衡 3個月 移栽定植黃瓜幼苗 黃瓜生長期為 6 個月 施肥及 管理方式與永清大棚溫室黃瓜基本一致 在盛果期 采集黃瓜果實及其對應的土壤樣品 用于測定全量 Cd 有效態(tài) Cd含量及土壤脲酶活性 1 3 樣品采集與制備 收獲黃瓜時采集土壤樣品 經(jīng)自然風干 過 2 mm 尼絨篩 去除生物殘留及砂石 取均勻土樣 300 g 研磨過 0 15 mm尼絨篩 采集的黃瓜樣品洗 凈 晾干 經(jīng)消煮浸提制備成浸提液 1 4 分析項目及測定方法 土壤養(yǎng)分含量測定采用常規(guī)分析方法 有機質(zhì) 含量采用重鉻酸鉀外加熱法 堿解氮 速效氮 含量 采用堿解擴散法 速效磷含量采用 0 5 mol L 1 碳酸 鈉浸提 鉬藍比色法 Olsen 法 速效鉀含量采用 1 mol L 1 乙酸銨浸提 火焰光度計測定 土壤和黃瓜 Cd 含量測定均由河北省地礦中心 試驗室完成 測定方法如下 土壤全量 Cd含量采用 氫氟酸 高氯酸 硝酸消化 原子吸收分光光度法 AAS 于 20 25 濕度 30 40 下測定 土壤有 效態(tài) Cd含量采用 DTPA提取原子吸收分光光度法 植物 Cd含量采用高壓消解 電感耦合等離子體質(zhì)譜 法測定 土壤脲酶活性用比色法測定 17 1 5 數(shù)據(jù)處理方法 土壤中全量 Cd含量與黃瓜 Cd含量相關(guān)模型采 用 Excel 2019軟件進行分析 土壤全量 Cd及有效態(tài) Cd 不同含量處理之間的脲酶活性差異顯著性采用 SPSS 28 0軟件進行統(tǒng)計分析 2 結(jié)果與分析 2 1 設(shè)施黃瓜土壤全量 Cd污染預測模型及其閾值 以連續(xù)兩年微區(qū)試驗土壤中全量 Cd含量與黃 瓜 Cd含量經(jīng) Pearson相關(guān)分析構(gòu)建黃瓜 土壤全量 Cd 污染預測模型 并根據(jù)國家食品污染限量標準 Cd 0 05 mg kg 1 預測土壤全量 Cd的安全閾值 分析表明 連續(xù)兩年黃瓜 Cd含量與土壤全量 Cd含 量間均表現(xiàn)出極顯著的線性 對數(shù) 冪函數(shù)與指數(shù) 正相關(guān)關(guān)系 且第 2年的相關(guān)系數(shù)大多明顯高于第 1 年 表 1 這可能與土壤 Cd經(jīng) 1年時間后各形態(tài)穩(wěn) 定所致 也表明黃瓜 Cd含量隨著土壤全量 Cd含量 的增加而增加的顯著特征 同時 在線性 對數(shù) 冪函數(shù)與指數(shù)方程中 第 1年和第 2年均以指數(shù)方 程的決定系數(shù)表現(xiàn)最高 分別為 0 707 和 0 927 P 0 01 以國家食品污染限量標準 Cd 0 05 mg kg 1 為 計算依據(jù) 利用表 1中達極顯著的預測模型推算黃 瓜 Cd含量達限量時的土壤全量 Cd含量 作為土壤 Cd污染的全量安全閾值 在第 1年 由線性方程 對數(shù)方程 冪方程與指數(shù)方程得到的土壤全量 Cd 閾值分別為 2 27 mg kg 1 2 14 mg kg 1 2 13 mg kg 1 2 27 mg kg 1 第 2 年分別為 3 22 mg kg 1 2 91 mg kg 1 2 67 mg kg 1 2 85 mg kg 1 第 2年土壤全量 Cd含量閾值明顯高于第 1年的閾值 其原因與添加 Cd隨著時間的老化吸附固定有關(guān) 隨 時間延長 Cd 吸附固定在土壤顆粒上的量越多 有 效態(tài) Cd越少 黃瓜吸收就越低 致使土壤閾值有較 大幅度提高 為了土壤環(huán)境安全與蔬菜品質(zhì)考慮 將以上兩年由不同方程獲得的最小值作為土壤全量 Cd環(huán)境安全閾值 因此 在土壤類型為潮褐土 土 壤 pH 7 5 土壤質(zhì)地為壤質(zhì)土的約束條件下 土壤 全量 Cd的閾值最終確定為 2 13 mg kg 1 2 2 設(shè)施黃瓜 Cd含量及土壤有效態(tài) Cd預測模型 及其閾值 因土壤有效態(tài) Cd也是土壤環(huán)境質(zhì)量評價的重 要指標 在微區(qū)黃瓜種植第 2年進行了土壤 Cd有效 第 10期 許 芮等 設(shè)施黃瓜菜田土壤鎘污染預測模型及閾值研究 1633 表 1 微區(qū)試驗黃瓜與黃瓜土壤全 Cd 含量相關(guān)性模型及預測的土壤全量 Cd 污染的安全閾值 Table 1 Correlation model of total Cd contents between cucumber and soil and the predicted safety threshold for pollution of soil total Cd content 年份 Year 模型類型 Model 回歸方程 1 Regression equation 1 決定系數(shù) Coefficient of determination R 2 P 安全閾值 Safety threshold for pollution mg kg 1 土壤 pH范圍 Scope of soil pH 線性方程 Linear equation y 43 613x 0 089 1 0 680 0 01 2 27 對數(shù)方程 Logarithmic equation y 1 255 9ln x 5 900 3 0 627 0 01 2 14 冪方程 Power equation y 29 052x 0 8719 0 664 0 01 2 13 2016 指數(shù)方程 Exponential equation y 0 538 8e 28 769x 0 707 0 01 2 27 7 5 線性方程 Linear equation y 69 955x 0 2699 0 918 0 01 3 22 對數(shù)方程 Logarithmic equation y 1 188 8ln x 6 469 8 0 618 0 01 2 91 冪方程 Power equation y 32 09x 0 83 0 903 0 01 2 67 2017 指數(shù)方程 Exponential equation y 0 374e 40 632x 0 927 0 01 2 85 7 5 1 回歸方程中 x為黃瓜 Cd含量 y為土壤全量 Cd含量 表示在 P 0 01水平 雙側(cè) 極顯著相關(guān) 1 In the regression equation x is the Cd content of cucumber y is the total Cd of soil indicates a significant correlation at P 0 01 level both sides 態(tài)含量的測定 并且對其與黃瓜 Cd含量相關(guān)關(guān)系 進行了分析 對土壤有效態(tài) Cd 閾值做出了預測 如表 2所示 黃瓜 Cd含量與土壤有效態(tài) Cd含量之 間的相關(guān)方程同樣呈極顯著正相關(guān) 在線性方程 對數(shù)方程 冪方程與指數(shù)方程中 線性方程的決定 系數(shù)最大 0 679 P 0 01 由這 4種預測模型預測 出的土壤有效態(tài) Cd 閾值為 0 40 mg kg 1 0 42 mg kg 1 0 32 mg kg 1 0 26 mg kg 1 為了土 壤環(huán)境安全與蔬菜品質(zhì)考慮 選擇最小值 0 26 mg kg 1 作為土壤有效態(tài) Cd土壤安全閾值 本 研究也分析了土壤全量Cd與土壤有效態(tài)Cd的相關(guān) 關(guān)系 其相關(guān)關(guān)系達極顯著相關(guān) 0 945 P 0 01 因此基于這種關(guān)系提出的土壤有效態(tài) Cd閾值具有 其科學性和準確性 在土壤類型為潮褐土 土壤 pH 7 5 土壤質(zhì)地為壤質(zhì)土的約束條件下 土壤有效 態(tài) Cd的閾值確定為 0 26 mg kg 1 表 2 2017 年微區(qū)試驗黃瓜 Cd 含量及土壤有效態(tài) Cd 含量相關(guān)性模型 第 2 年 及預測的土壤有效態(tài) Cd 污染的安全閾值 Table 2 Correlation model between cucumber Cd content and soil available Cd content in 2017 the second year and the predicted safety threshold for pollution of soil available Cd content 模型類型 Model 回歸方程 1 Regression equation 1 決定系數(shù) Coefficient of determination R 2 P 安全閾值 Safety threshold for pollution mg kg 1 土壤 pH范圍 Scope of soil pH 線性方程 Linear equation y 8 998 7x 0 049 85 0 679 0 01 0 40 對數(shù)方程 Logarithmic equation y 0 269 45ln x 1 233 0 616 0 01 0 42 冪方程 Power equation y 29 883x 1 511 3 0 650 0 01 0 32 指數(shù)方程 Exponential equation y 0 025 11e 46 994x 0 621 0 01 0 26 7 5 1 回歸方程中 x為黃瓜 Cd含量 y為土壤有效態(tài) Cd含量 表示在 P 0 01水平 雙側(cè) 極顯著相關(guān) 1 In the regression equation x is the Cd content of cucumber y is the available Cd content of soil indicates a significant correlation at P 0 01 level both sides 2 3 利用敏感性的土壤脲酶活性驗證土壤 Cd閾值 的可行性 土壤脲酶活性對土壤中物理 化學 生物等因 素以及外界環(huán)境變化比較敏感 常被人們用來指示 土壤的污染狀況 18 尤其對土壤重金屬污染的指示 已被很多學者認可 曾妍驊等 19 在 Cd對土壤脲酶 的毒理作用研究中發(fā)現(xiàn) 脲酶活性隨著全量 Cd的增 加而減弱 楊志新 20 在重金屬 Cd Zn Pb復合污 染對土壤酶活性的影響中研究表明 以脲酶活性作 為判斷土壤重金屬復合污染程度的生化指標具有一 定的可行性 安鳳秋 21 通過研究 Pb Cd對兩種不同 性質(zhì)土壤中土壤酶和微生物量的影響 揭示了土壤 脲酶活性可以作為表征土壤 Cd 污染的有效生物指 標 因此 本文以土壤脲酶活性為衡量指標驗證 2 1 部分 Cd閾值 微區(qū)試驗土壤全 Cd 含量與脲酶活性測定結(jié)果 如圖 1A所示 結(jié)果表明 不同濃度 Cd污染的微區(qū) 土壤中脲酶活性受 Cd抑制的程度差異較大 當土壤 受 Cd污染程度達 2 74 mg kg 1 時土壤脲酶活性顯著 下降 而 Cd含量低于 2 74 mg kg 1 的范圍內(nèi)脲酶活 性變化不顯著 即在土壤中 Cd 濃度低于 2 13 mg kg 1 時 土壤中的脲酶活性受 Cd脅迫的影 響不顯著 因此 土壤全量 Cd閾值 2 13 mg kg 1 經(jīng) 敏感性土壤脲酶活性指標驗證是可行的 1634 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報 中英文 2020 第 28卷 微區(qū)試驗土壤有效態(tài) Cd含量與脲酶活性測定 結(jié)果如圖 1B所示 可以看出 當土壤有效態(tài) Cd含 量達 0 32 mg kg 1 時土壤脲酶活性顯著下降 而有效 態(tài) Cd含量低于 0 32 mg kg 1 的范圍內(nèi)脲酶活性變化 不顯著 可見 本研究確定的土壤有效態(tài) Cd 閾值 0 26 mg kg 1 經(jīng)敏感性土壤脲酶活性指標驗證也同 樣可行 結(jié)合國家農(nóng)用地土壤污染風險管控標準進行 分析認為 當土壤中全量 Cd 含量大于風險篩選 值 0 8 mg kg 1 pH 7 5 且小于等于風險管制值 4 0 mg kg 1 pH 7 5 時 可能存在食用農(nóng)產(chǎn)品不符 合質(zhì)量安全標準等土壤污染風險 原則上應當采取 農(nóng)藝調(diào)控 替代種植等安全利用措施 基于本研究 結(jié)果 在土壤類型為潮褐土 土壤 pH 7 5 且土壤 質(zhì)地為壤質(zhì)土的約束條件下 如果土壤全量 Cd含量 0 8 mg kg 1 且 2 13 mg kg 1 時 可以推薦種植黃 瓜替代其他易積累的作物 以達到食用農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量 安全的要求 圖 1 土壤全量 Cd 實測值 A 及有效態(tài) Cd 實測值 B 含量對脲酶活性的影響 Fig 1 Effects of measured soil total Cd A and available Cd B contents on urease activity 不同小寫字母表示不同處理間差異顯著 Different lowercase letters indicate significant differences among different treatments 3 討論 本研究擬合了潮褐土類壤質(zhì)土 Cd 含量與黃瓜 Cd含量的顯著相關(guān)性模型 通過國家食品污染限量 標準 Cd 0 05 mg kg 1 明確了土壤 Cd含量的安 全閾值 并利用敏感性較強的土壤脲酶活性作為 Cd 污染的預警指標 對由微區(qū)試驗模型預測得出的土 壤 Cd全量及有效態(tài)閾值進行了驗證 提出了既符合 國家標準又滿足黃瓜蔬菜實際生長需要的 Cd 污染 閾值 楊廷章等 22 陳彥芳等 23 溫馨等 24 研究表 明 Cd 對土壤脲酶產(chǎn)生了明顯的抑制作用 并認為 脲酶是指示土壤重金屬污染的可靠生物指標 這些 學者的研究結(jié)果均可以作為佐證土壤脲酶活性驗證 土壤 Cd閾值可行性的有力證據(jù) 另外 也有學者同 樣表明了不同作物中 Cd含量與土壤中的全量 Cd 有效態(tài) Cd之間均存在顯著的正相關(guān) 與本研究結(jié)果 相吻合 25 本研究結(jié)果表明 在土壤類型為潮褐土 土壤 pH 7 5 且土壤質(zhì)地為壤質(zhì)土的約束條件下 確定 設(shè)施黃瓜土壤全量 Cd的閾值為 2 13 mg kg 1 有效 態(tài) Cd的閾值為 0 26 mg kg 1 目前國內(nèi)外也有一些 學者在其他蔬菜做了相關(guān)的研究工作 如劉香香 26 通過酸性黃壤土盆栽試驗擬合了不同蔬菜砂壤土全 量 Cd 有效態(tài) Cd含量與蔬菜 Cd的線性方程 并預 測土壤全量及有效態(tài) Cd 閾值 小白菜 Brassica chinensis L 分別為 1 742 mg kg 1 0 828 mg kg 1 辣 椒 Oryza sativa L 為 1 894 mg kg 1 0 707 mg kg 1 文典 27 在酸性紅壤土盆栽中也擬合了菜心 Brassica campestris L 中 Cd含量與土壤全量 Cd 有效態(tài) Cd 含量間的線性回歸方程 預測全量及有效態(tài) Cd閾值 分別為 1 18 mg kg 1 與 0 64 mg kg 1 劉青棟 28 通過 辣椒試驗預測石灰性土壤中全量 Cd 閾值 2 57 mg kg 1 上述所用擬合模型及其閾值均與本研 究結(jié)果存在一定的差異 這可能與土壤類型 土壤 質(zhì)地 土壤理化性質(zhì)及作物品種等多種因素有關(guān) 我國 2018年新推出的 土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地 土壤污染風險管控標準 試行 GB 15618 2018 適用于耕地土壤污染風險篩查和分類 包括水田及 其他單獨規(guī)定土壤的風險篩選值 有利于指導現(xiàn)代 農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 但這個標準仍是一個全國性的標準 僅 是根據(jù)不同 pH 范圍的劃分 對于各地方具體的指 導尚需要結(jié)合實際情況才能得以執(zhí)行 從土壤質(zhì)地 來看 同一土壤類型因土壤質(zhì)地差異可以影響土壤 中可被作物吸收 Cd總量的大小 鄭宏艷等 29 周 第 10期 許 芮等 設(shè)施黃瓜菜田土壤鎘污染預測模型及閾值研究 1635 利軍等 30 得出的水稻 Oryza sativa L 籽粒吸 Cd能 力為砂土0 8 mg kg 1 且 2 13 mg kg 1 時 在潮褐土類壤質(zhì)土壤上推薦黃 瓜種植替代其他易積累的作物 可使食用農(nóng)產(chǎn)品符 合質(zhì)量安全的要求 參考文獻 References 1 榮井榮 朱麗娟 羅中樞 等 溫室土壤與蔬菜重金屬及類 金屬健康風險評價 J 環(huán)境衛(wèi)生學雜志 2018 8 4 307 314 RONG J R ZHU L J LUO Z S et al Health risk assessment on heavy metals and metalloids in soil and vegetables of greenhouse J Journal of Environmental Hygiene 2018 8 4 307 314 2 孫碩 李菊梅 馬義兵 等 河北省蔬菜大棚土壤及蔬菜中 重金屬累積分析 J 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學報 2019 36 2 236 244 SUN S LI J M MA Y B et al Accumulation of heavy metals in soil and vegetables of greenhouses in Hebei Province China J Journal of Agricultural Resources and Environment 2019 36 2 236 244 3 李杰 祝凌 仝利紅 等 蔬菜溫室長期種植下土壤重金屬 累積風險評價 J 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報 2018 37 10 2159 2165 LI J ZHU L TONG L H et al Risk assessment of heavy metals accumulation in soils under long term greenhouse vegetable cultivation conditions J Journal of Agro Envi ronment Science 2018 37 10 2159 2165 4 梁蕾 李季 楊合法 等 長期溫室菜地土壤重金屬累積狀 況及污染評價 J 環(huán)境化學 2018 37 7 1515 1524 LIANG L LI J YANG H F et al Soil heavy metal accumu lation and risk assessment in a long term vegetable growing greenhouse J Environmental Chemistry 2018 37 7 1515 1524 5 茹淑華 耿暖 張國印 等 河北省典型蔬菜產(chǎn)區(qū)土壤和蔬 菜中重金屬累積特征研究 J 生態(tài)環(huán)境學報 2016 25 8 1407 1411 RU S H GENG N ZHANG G Y et al Heavy metals ac cumulation in soil and vegetable collected from typical vegetable production areas in Hebei Province J Ecology and Environmental Sciences 2016 25 8 1407 1411 6 王明國 師榮光 李曉華 重金屬污染的土壤安全評價與 蔬菜健康研究進展 J 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