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  农业环境科学学报  2015, Vol. 34 Issue (10): 2039-2040

文章信息

邢维芹, 张红毅, Kirk G. Scheckel, 吴龙华, 李会勇, Aaron R.Betts, 周通, 李向东, 卢一富, 田会阳, 李立平
铅冶炼污染区小麦籽粒镉含量及低积累品种筛选
Grain Cd Concentrations of 100 Wheat(Triticum aestivum Linn) Varieties and Strains Grown on Lead-smelting Contaminated Soils and Screening for Low Cd Varieties
农业环境科学学报, 2015, 34(10): 2039-2040
Journal of Agro-Environment Science, 2015, 34(10): 2039-2040
http://dx.doi.org/10.11654/jaes.2015.10.029

文章历史

收稿日期: 2015-07-05
铅冶炼污染区小麦籽粒镉含量及低积累品种筛选
邢维芹1, 张红毅1, Kirk G. Scheckel2, 吴龙华3, 李会勇4, Aaron R.Betts2, 周通3, 李向东4, 卢一富5, 田会阳1, 李立平1     
1. 河南工业大学化学化工学院, 郑州 450001;
2. 美国环保署国家风险管理研究实验室, 美国 俄亥俄州辛辛那提 45224;
3. 中国科学院南京土壤研究所, 南京 210008;
4. 河南省农业科学院, 郑州 450002;
5. 济源市环境科学研究所, 河南 济源 459000
关键词: 小麦     全麦粉          品种     积累    
Grain Cd Concentrations of 100 Wheat(Triticum aestivum Linn) Varieties and Strains Grown on Lead-smelting Contaminated Soils and Screening for Low Cd Varieties

从已有研究看,小麦属于对土壤重金属有较强积累能力的作物,土壤重金属污区易发生小麦籽粒镉超标现象[1, 2, 3, 4]。本研究选择100个小麦品种或品系(其品种88个,品系为12个),在河南省西北部某铅污染农田中种植,收获后测籽粒镉含量,以评判河南省铅冶炼污染区小麦籽粒镉积累现状并选出对镉积程度较低的小麦品种。

田间试验于2013年10月到2014年6月间进行。研究区地形为山前平原,海拔约50 m,年平均气温和降水量分别为14.6 ℃和600 mm,土壤类型为潮褐土。试地距离最近的铅冶炼企业直线距离为5.6 km。试验前对试验地土壤多点采样0~20 cm),分析表明,试验地土壤基本性状为:pH 7.90,Olsen-P和碱解氮量分别为17.6 mg·kg-1和66.2 mg·kg-1,有机质含量为12.1 g·kg-1,全含量范围为0.897~1.52 mg·kg-1,平均值为1.31 mg·kg-1,变异系数为6.7%;全铅含量范围为131~252 mg·kg-1,平均值为154 mg·kg-1,变异系数24.0%。DTPA提取态镉和铅的变化范围分别为0.731~1.09 mg·kg-1和4.7~47.2 mg·kg-1,平均值分别为0.816 mg·kg-1和33.3 mg·kg-1。试验共100个小麦品种或品系,每个品种或品系种植3个小区,随机排列,每个小区7.04 m2。小麦成熟后从每个小区随机采取3点麦穗样品,小麦籽粒清洗、烘干粉碎获得全麦粉样品,之后用HNO3 /H2O2高压消解法消解,溶液用原子吸收光光度计[Varian SpectrAA 220FS(火焰)、220Z(石墨炉)]测定Cd含量采用国家标准物质GBW10011进行质量控制。

100个小麦品种或品系小麦籽粒全麦粉镉含量的最小值为0.147 mg·kg-1,最大为0.383 mg·kg-1,平均值为0.246 mg·kg-1,标准差为0.048 4 mg·kg-1变异系数为19.7%。数据分析表明,不同品种之间籽粒镉含量差异达到0.001显著水平。这表明,所有100个品种或品系籽粒的镉含量均超过了国家标准GB 762—2012的限量值(0.1 mg·kg-1),且不同品种或品系小麦籽粒对镉的积能力存在较大的差异。对每个品种或品系的3个重复测定值求变异系数,100品种或品系的变异系数的变化范围在1.10%~22.1%,平均值为10.1%,表明同品种的重复之间镉含量差异较小。100个小麦品种或品系籽粒镉含量的频数分(图 1)分析表明,籽粒镉含量的主要分布范围是0.194~0.289 mg·kg-1,这范围内的品种或品系占总数的67%。

图 1 100个小麦品种或品系籽粒全麦粉镉含量的频数分布 Figure 1 Frequency distribution of Cd concentrations in the whole grain flour of 100 wheat varieties or strains planted near a lead smelter in Henan Province

100个品种或品系中,籽粒镉含量小于0.15 mg·kg-1的品种或品系只有一个,洛麦23,含量为0.147 mg·kg-1,另有10个品种或品系籽粒全麦粉镉含量与麦23的籽粒镉含量差异未达到0.05的显著水平,这10个品种或品系分别是洛6号、新麦26、百农3217、08H277-18-7、平安7号、洛旱8号、淮05155、西农79、洛麦24和花培1号。以上11个品种或品系属于籽粒镉含量较低的品种或品,种植这些品种或品系,有利于降低居民通过食用小麦制品摄入镉的数量。验品种或品系中,籽粒镉含量大于0.30 mg·kg-1的品种或品系(含量从低到)有郑103、周麦23、华育198、花培3号、百农160、花培8号、新麦2111、郑19、周麦18、郑102、周麦11和FY189,这些品种或品系籽粒镉含量范围是.301~0.383 mg·kg-1,平均值为0.327 mg·kg-1,食用这些品种或品系籽粒摄入较多的镉,因此具有较高的风险。方差分析表明,郑119、周麦18、郑02和周麦11这4个品种籽粒镉含量与FY189之间不存在显著差异(P>0.05)。

研究表明,小麦麸皮中污染重金属的含量要高于面粉[5, 6],因此,本研究中小全麦粉的镉含量高于国家标准的限量值,但面粉中镉含量仍有可能低于该限值。另外,本研究的结果表明,研究区小麦籽粒镉积累比较严重。小麦制品面条、馒头等)是当地居民一日三餐主要的主食,因此,有必要对当地居民过食用小麦制品摄入镉的状况进行研究。小麦籽粒中污染元素含量受到环境素的明显影响,因此,本研究选出的低镉积累品种的籽粒镉含量会受到土壤管理等因素的影响,但一般地,不同品种的籽粒重金属含量排序在不同种植域一般不会改变[7]

参考文献
[1] Boussen S, Soubrand M, Bril H, et al. Transfer of lead, zinc and cadmium from mine tailings to wheat(Triticum aestivum) in carbonated Mediterranean(Northern Tunisia) soils[J]. Geoderma, 2013, 192: 227-236.
[2] Jamali M K, Kazi T G, Arain M B, et al. Heavy metal accumulation in different varieties of wheat(Triticumaestivum L.) grown in soil amended with domestic sewage sludge[J]. J Hazard Mater, 2009, 16(2) : 1386-1391.
[3] 孙亚芳, 王祖伟, 孟伟庆, 等. 天津污灌区小麦和水稻重金属的含量及健 康风险评价[J]. 农业环境科学学报, 2015,34(4): 679-685. SUN Ya-fang, WANG Zu-wei, MENG Wei-qing, et al. Contents and health risk assessment of heavy metals in wheat and rice grown in Tianjin sewage irrigation area, China[J]. Journal of Agro-Environment Science, 2015, 34(4): 679-685.
[4] 季书勤, 郭 瑞, 王汉芳,等.河南省主要小麦品种重金属污染评价及镉吸收 规律研究[J]. 麦类作物学报, 2006, 26(6): 154-157. JI Shu-qin, GUO Rui, WANG Han-fang, et al. Estimate of pollution by heavy metals on wheat in Henan and the rule of cadmium absorption in wheat[J]. Journal of Triticeae Crops, 2006, 26(6):154-157.
[5] Cheli F, Campagnoli A, Ventura A, et al. Effects of industrial processing on the distribution of deoxynivalenol, cadmium and lead in durum wheat milling fractions[J]. LWT-Food Science and Technology, 2010, 43(7): 1050-1057.
[6] Sovrani V, Blandino M, Scarpino V, et al. Bioactive compound content, antioxidant activity, deoxynivalenol and heavy metal contamination of pearled wheat fractions[J]. Food Chemistry, 2012, 135(1): 39-46.
[7] Grant C A, Clarke J M, Duguid S, et al. Selection and breeding of plant cultivars to minimize cadmium accumulation[J]. Science of the Total Environment, 2008, 390(2/3): 301-310.