水葫蘆(Eichhornia crassipes)基質(zhì)中銅殘留對(duì)蔬菜生長(zhǎng)和食用安全的影響

盧　信，羅　佳，嚴(yán)少華，范如芹，劉麗珠，張振華,2①

(1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，江蘇南京　210014；2.School of Earth and Environment, University of Western Australia, WA 6009, Australia)

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水葫蘆(Eichhornia crassipes)基質(zhì)中銅殘留對(duì)蔬菜生長(zhǎng)和食用安全的影響

盧信1，羅佳1，嚴(yán)少華1，范如芹1，劉麗珠1，張振華1,2①

(1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，江蘇南京210014；2.School of Earth and Environment, University of Western Australia, WA 6009, Australia)

摘要：將修復(fù)養(yǎng)殖水體中收獲的水葫蘆堆置發(fā)酵后作為基質(zhì)材料是資源化利用的新思路，但由于養(yǎng)殖廢水中普遍存在重金屬如Cu的污染問(wèn)題，因此資源化利用的關(guān)鍵是重金屬對(duì)蔬菜生長(zhǎng)的影響和食用安全問(wèn)題。研究結(jié)果表明：基質(zhì)中w(Cu)在0～600 mg·kg-1范圍內(nèi)對(duì)蘿卜和空心菜的生長(zhǎng)沒(méi)有顯著影響，而且其可食部分未超出GB 15199—1994《食品中銅限量衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中Cu含量的安全限量標(biāo)準(zhǔn)(10.0 mg·kg-1)；但基質(zhì)中w(Cu)>600 mg·kg-1時(shí)，空心菜根系中w(Cu)偏高(15 mg·kg-1左右)。空心菜可食部分w(Cu)(0.5～4 mg·kg-1)顯著高于塊根類的蘿卜(0.2～1.6 mg·kg-1)；2種蔬菜體內(nèi) Cu含量與基質(zhì)中可交換態(tài)Cu具有顯著相關(guān)性。相同條件下，種植塊根類蘿卜的安全性比須根類空心菜要高。在評(píng)估基質(zhì)中重金屬污染對(duì)農(nóng)產(chǎn)品食用安全的風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，不僅需要考慮基質(zhì)中重金屬含量及其有效性，還要考慮蔬菜種類及其生物學(xué)吸收特性。

關(guān)鍵詞：水葫蘆；無(wú)土栽培基質(zhì)；重金屬污染；食用安全

采用水葫蘆(Eichhorniacrassipes)修復(fù)養(yǎng)殖廢水具有投資小、操作簡(jiǎn)單、吸附量大、無(wú)二次污染、可原位實(shí)施等優(yōu)點(diǎn),尤其對(duì)于低濃度及不易去除的污染物可以選擇性地去除,具有顯著的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和生態(tài)效益[1-3]。目前人們對(duì)水葫蘆的資源化利用方式主要有制作有機(jī)肥[4]、厭氧發(fā)酵制沼氣和沼液[5]以及作為造紙?jiān)霞跋鹉z的填料等[6],但將修復(fù)養(yǎng)殖廢水收獲的水葫蘆經(jīng)脫水、粉碎和不同發(fā)酵處理后,再配以其他輔料研發(fā)蔬菜育苗或栽培基質(zhì)的報(bào)道并不多,而主要是將水葫蘆風(fēng)干后制作基質(zhì)[7]或僅作為基質(zhì)輔料添加[8]。目前無(wú)土栽培基質(zhì)主要以泥炭為主要原料,由于泥炭是不可再生資源且價(jià)格昂貴,其推廣仍有很大的局限性,所以國(guó)內(nèi)外學(xué)者都在探索既廉價(jià)又容易獲取的材料以替代或部分替代草炭作為無(wú)土栽培基質(zhì)材料。

將修復(fù)養(yǎng)殖水體中收獲的水葫蘆進(jìn)行堆置發(fā)酵后作為主要原料配制成基質(zhì)產(chǎn)品是資源化利用的新思路,不僅可解決植物修復(fù)廢棄物處置的問(wèn)題,還能變廢為寶,有利于資源的循環(huán)利用。由于水葫蘆對(duì)抗生素等有機(jī)污染物的吸收和積累能力較弱,且抗生素多屬易分解有機(jī)物,經(jīng)堆置發(fā)酵后殘留量已微乎其微[2,9]，而重金屬如Cu等仍然殘留在水葫蘆渣中。Cu 是蔬菜生長(zhǎng)必需的微量元素之一,適量的Cu 可促進(jìn)植物生長(zhǎng),但過(guò)量的Cu累積在植物組織中不僅會(huì)影響植物生理生化過(guò)程的正常進(jìn)行[10-11],而且還可能通過(guò)食物鏈的放大作用危害人類健康。

因此,將修復(fù)養(yǎng)殖廢水中收獲的水葫蘆經(jīng)過(guò)堆置發(fā)酵后作為主要原料與其他物料復(fù)配成無(wú)土栽培基質(zhì),在全面評(píng)價(jià)不同發(fā)酵處理水葫蘆基質(zhì)對(duì)蔬菜生長(zhǎng)影響的同時(shí),還必須充分評(píng)估修復(fù)植物基質(zhì)化應(yīng)用對(duì)蔬菜食用安全的影響問(wèn)題,這樣才可以為修復(fù)植物的處置利用提供新的途徑和依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)時(shí)間和地點(diǎn)

于2014年9—11月在江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院溫室大棚內(nèi)進(jìn)行盆栽試驗(yàn),環(huán)境溫度在15～35 ℃之間,保持自然光照,具體氣候條件見(jiàn)文獻(xiàn)[12]。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)和材料

供試水葫蘆渣和豬糞均取自于江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院六合基地,泥炭、蛭石和珍珠巖購(gòu)于南京市花卉苗木市場(chǎng)。供試水葫蘆經(jīng)以下不同發(fā)酵處理:水葫蘆單獨(dú)發(fā)酵;水葫蘆渣+泥炭混合發(fā)酵,V(水葫蘆渣)∶V(泥炭)=9∶1;水葫蘆渣+豬糞混合發(fā)酵,V(水葫蘆渣)∶V(豬糞)=2∶1。根據(jù)各國(guó)農(nóng)用堆肥中Cu常見(jiàn)限量標(biāo)準(zhǔn)[13],每種發(fā)酵方式下均設(shè)置3個(gè)Cu目標(biāo)含量:0、300和600 mg·kg-1,所有處理重復(fù)3次。其他材料基本理化性質(zhì)見(jiàn)表1。供試蔬菜為塊根類蘿卜(Raphanussativas)“白玉蘿卜”和葉菜類空心菜(Ipomoeaaquatica)“泰國(guó)特選大葉空心菜”,均購(gòu)自江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院明達(dá)種子經(jīng)營(yíng)部。

將堆制發(fā)酵后的水葫蘆與蛭石、珍珠巖和泥炭按3∶2∶3∶2的體積比混合,配成蔬菜栽培基質(zhì),各處理Cu的實(shí)際含量及基本性質(zhì)見(jiàn)表1。

表1調(diào)配好的水葫蘆栽培基質(zhì)的基本性質(zhì)

Table 1Basic properties of the culture medium prepared with composted water hyacinth

處理w(Cu)/(mg·kg-1)pH值EC/(mS·cm-1)w(有機(jī)質(zhì))/%w(總氮)/(g·kg-1)w(堿解氮)/(mg·kg-1)w(總磷)/(g·kg-1)w(速效磷)/(mg·kg-1)w(交換態(tài)Cu)/(mg·kg-1)w(總Cu)/(mg·kg-1)水葫蘆 07.573.5131.719.7408.63.01195.11.4039.093007.523.5429.917.4720.52.90247.914.62282.726007.403.5834.618.2809.42.80200.636.94611.48水葫蘆渣+泥炭07.252.1633.418.31176.04.91230.11.2030.333006.982.7233.920.31044.15.00213.59.64253.846006.802.4634.618.41154.35.58271.126.65455.38水葫蘆渣+豬糞07.685.7037.728.11718.68.97760.39.18153.103007.425.7639.727.31656.49.55711.216.79394.976007.495.0939.326.21547.98.70804.438.83759.90泥炭7.300.2525.319.21755.21.91969.8——蛭石8.20000.0835.280.2114.36——珍珠巖7.70000.0417.640.0315.31——

“—”表示無(wú)數(shù)據(jù)。

每個(gè)配好的基質(zhì)分2類裝盆(空心菜盆長(zhǎng)×寬×高為45 cm×35 cm×15 cm,蘿卜盆直徑×高為30 cm×20 cm),每處理重復(fù)3次,采用隨機(jī)區(qū)組排列。生長(zhǎng)期內(nèi)種植同類蔬菜品種的所有處理采用相同水肥管理,空心菜和蘿卜分別于50和70 d后收獲,記錄其根長(zhǎng)和株高,并將空心菜分為根、莖、葉3部分,蘿卜分為塊根和莖葉2部分,于65 ℃條件下烘干,分別測(cè)定鮮重、干重及Cu含量。

1.3測(cè)定方法

水葫蘆基質(zhì)中可交換態(tài) (弱酸提取態(tài))Cu含量采用0.11 mol·L-1醋酸溶液提取;全Cu含量采用濃硝酸和高氯酸(體積比為9∶1)微波消解法消化,ICP-OES法測(cè)定(PerkinElmer Optima8000,USA)[2]。pH 值和EC采用m(土)∶m(水)=1∶5浸提40 min后分別采用pH計(jì)和電導(dǎo)儀進(jìn)行測(cè)定;總氮、總磷含量經(jīng)濃硫酸-H2O2消解后分別采用凱氏定氮法和鉬藍(lán)比色法測(cè)定;有機(jī)質(zhì)含量采用燒失量法(LOI)、堿解氮含量采用堿解擴(kuò)散吸收法測(cè)定[14]。

1.4重金屬?gòu)幕|(zhì)到蔬菜體內(nèi)的轉(zhuǎn)移系數(shù)(transfer factors,FT)

FT是評(píng)價(jià)基質(zhì)中重金屬向植物體內(nèi)轉(zhuǎn)移能力的重要參數(shù),已被廣泛用于重金屬污染場(chǎng)地中生長(zhǎng)的農(nóng)作物污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[15-17],計(jì)算公式為

(1)

式(1)中,CP為植物體不同部位(干基)重金屬含量,mg·kg-1;CM為該植物生長(zhǎng)介質(zhì)(土壤、基質(zhì)等)中同一重金屬總含量,mg·kg-1。FT越高表明介質(zhì)中重金屬的移動(dòng)性/生物有效性越高,農(nóng)作物受污染的可能性越大。

1.5數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)分析采用SPSS 17.0和GraphPad prism 5軟件組合完成。處理間的顯著性檢驗(yàn)用Duncan法分析(α=0.05)。

2結(jié)果與討論

2.1水葫蘆基質(zhì)栽培對(duì)空心菜生長(zhǎng)的影響

2.1.1空心菜的生長(zhǎng)

水葫蘆渣+泥炭處理空心菜長(zhǎng)勢(shì)(包括根莖葉生物量、最大根長(zhǎng)和最大株高)最好,其后依次是水葫蘆渣和水葫蘆渣+豬糞處理,原因主要為基質(zhì)的物理性質(zhì)和肥力水平存在差異[18-20]。添加10%泥炭與水葫蘆渣共同發(fā)酵可顯著降低基質(zhì)的EC值,同時(shí)一定程度上可提高基質(zhì)的有機(jī)質(zhì)、總氮、總磷及堿解氮、速效磷等養(yǎng)分含量(表1);水葫蘆渣+豬糞處理養(yǎng)分含量雖然顯著高于水葫蘆渣和水葫蘆渣+泥炭處理,但由于EC值均在5.0以上,超過(guò)植物正常生長(zhǎng)范圍(0～4.0 mS·cm-1),使得空心菜生長(zhǎng)受阻[21-23]。基質(zhì)中Cu殘留對(duì)水葫蘆渣和水葫蘆渣+泥炭各處理空心菜根、莖、葉片干重的增長(zhǎng)以及株高和根長(zhǎng)基本無(wú)影響,但水葫蘆渣+豬糞各處理Cu殘留能促進(jìn)空心菜根、莖、葉片干重的積累以及株高和根長(zhǎng)的增長(zhǎng)(圖1～2)。前人研究表明,植物對(duì)重金屬有一定的耐受和解毒機(jī)制,這些機(jī)制使植物在重金屬污染條件下仍能正常生長(zhǎng)[24]。加之Cu是植物必需的營(yíng)養(yǎng)元素之一,在較低含量范圍內(nèi)可以促進(jìn)植物的生長(zhǎng)發(fā)育[25]。

同一幅圖中同組直方柱上方英文小寫字母不同表示同一發(fā)酵方式下不同w(Cu)處理某指標(biāo)差異顯著(P<0.05)。

2.1.2蘿卜的生長(zhǎng)

水葫蘆渣、水葫蘆渣+泥炭和水葫蘆渣+豬糞各處理地上部干重均沒(méi)有顯著差異,表明蘿卜地上部分生長(zhǎng)和干物質(zhì)積累受EC影響較小,而且基質(zhì)中不同Cu含量對(duì)蘿卜地上部分生物量積累沒(méi)有顯著影響。與地上部分不同,水葫蘆渣和水葫蘆渣+泥炭各處理蘿卜根干重顯著高于水葫蘆渣+豬糞處理;基質(zhì)Cu殘留對(duì)水葫蘆渣和水葫蘆渣+泥炭處理蘿卜的生長(zhǎng)無(wú)顯著影響,但對(duì)水葫蘆渣+豬糞處理蘿卜的生長(zhǎng)有促進(jìn)作用,且隨著基質(zhì)Cu含量增加,蘿卜根干重增加(圖3)。

同一幅圖中同組直方柱上方英文小寫字母不同表示同一發(fā)酵方式下不同w(Cu)處理某指標(biāo)差異顯著(P<0.05)。

同一幅圖中同組直方柱上方英文小寫字母不同表示同一

與干重相似,水葫蘆渣、水葫蘆渣+泥炭和水葫蘆渣+豬糞處理蘿卜的最大株高沒(méi)有顯著差異,表明蘿卜株高的增長(zhǎng)受EC影響較小,并且基質(zhì)中不同Cu含量對(duì)蘿卜地上部分生長(zhǎng)沒(méi)有顯著影響。與株高不同,水葫蘆渣和水葫蘆渣+泥炭各處理蘿卜根長(zhǎng)顯著高于水葫蘆渣+豬糞處理;與干重相似,基質(zhì)Cu殘留對(duì)水葫蘆渣和水葫蘆渣+泥炭處理蘿卜株高無(wú)顯著影響,但對(duì)水葫蘆渣+豬糞處理蘿卜根系的伸展具有刺激作用(圖4)。以上結(jié)果表明與地上部分相比,根系對(duì)Cu較敏感,原因是植物通過(guò)根系與污染物直接接觸,因此根系的生長(zhǎng)更容易受到影響[26-27]。

基質(zhì)中Cu殘留對(duì)水葫蘆渣和水葫蘆渣+泥炭處理空心菜和蘿卜的生長(zhǎng)(干重、株高和根長(zhǎng))無(wú)顯著影響(圖1～4);但水葫蘆渣+豬糞處理Cu殘留對(duì)蘿卜和空心菜的生長(zhǎng)具有顯著促進(jìn)作用。Cu是植物生長(zhǎng)所需的微量金屬元素,在植物生命代謝過(guò)程中作為金屬酶、質(zhì)體藍(lán)素和膜結(jié)構(gòu)的重要成分,因此生物體對(duì)Cu敏感性較低,稍過(guò)量不會(huì)對(duì)機(jī)體功能產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p傷[28]。該研究中水葫蘆基質(zhì)總Cu含量雖然較高,但其中交換態(tài)Cu含量相對(duì)較低(1.2～38.8 mg·kg-1),加上Cu是污染風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)低的重金屬[29-30],因此基質(zhì)中Cu殘留對(duì)空心菜和蘿卜生長(zhǎng)并未產(chǎn)生不利影響,反而對(duì)水葫蘆渣+豬糞處理空心菜和蘿卜生長(zhǎng)具有一定的促進(jìn)作用。

2.2水葫蘆基質(zhì)栽培對(duì)空心菜和蘿卜中Cu殘留的影響

2.2.1空心菜中Cu殘留

如圖5所示,空心菜莖、葉中Cu累積量均在4 mg·kg-1以下,低于GB 15199—1994《食品中銅限量衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中Cu的限量標(biāo)準(zhǔn)(10.0 mg·kg-1)。相比之下,當(dāng)基質(zhì)中Cu含量在300 mg·kg-1及其以下時(shí)，空心菜根系中Cu含量雖高于同處理莖、葉,但并未超出Cu限量標(biāo)準(zhǔn);但基質(zhì)中w(Cu)為600 mg·kg-1時(shí),根系中w(Cu)>15 mg·kg-1,超出Cu標(biāo)準(zhǔn)限量值。

水葫蘆渣+豬糞各處理空心菜根系中Cu含量高于水葫蘆渣和水葫蘆渣+泥炭處理,但相同基質(zhì)Cu含量下各處理莖、葉中Cu含量差異不顯著。將空心菜不同部位Cu含量與基質(zhì)可交換態(tài)Cu進(jìn)行相關(guān)性分析,結(jié)果表明空心菜根、莖、葉中Cu含量與基質(zhì)中可交換態(tài)Cu均具有顯著相關(guān)性,其中根系Cu含量與基質(zhì)可交換態(tài)Cu相關(guān)性最高,而基質(zhì)中Cu含量對(duì)莖、葉中Cu含量相關(guān)性較低(表2)。

同一幅圖中同組直方柱上方英文小寫字母不同表示同一發(fā)酵方式下不同w(Cu)處理某指標(biāo)差異顯著(P<0.05)。

同一幅圖中同組直方柱上方英文小寫字母不同表示同一發(fā)酵方式下不同w(Cu)處理某指標(biāo)差異顯著(P<0.05)。

表2空心菜/蘿卜植株不同部位Cu含量與基質(zhì)中可交換態(tài)Cu的相關(guān)性

Table 2Relationship of Cu concentrations in water spinach/radish with concentration of exchangeable Cu in the culture medium relative to different parts of the plant

處理空心菜蘿卜根莖葉根莖葉水葫蘆R2=0.853,P<0.001R2=0.480,P<0.05R2=0.713,P<0.01R2=0.621,P<0.05R2=0.604,P<0.05水葫蘆渣+泥炭R2=0.839,P<0.001R2=0.622,P<0.05R2=0.737,P<0.01R2=0.552,P<0.05R2=0.445,P<0.05水葫蘆渣+豬糞R2=0.838,P<0.001R2=0.732,P<0.01R2=0.561,P<0.05R2=0.591,P<0.05R2=0.650,P<0.01

2.2.2蘿卜中Cu的殘留

與空心菜相比,蘿卜植株的地上和地下部分對(duì)Cu吸收要少得多(最高為1.63 mg·kg-1),而且相同處理蘿卜塊根和地上部分Cu含量相近(圖6),遠(yuǎn)低于GB 15199—1994中Cu標(biāo)準(zhǔn)限量值(10 mg·kg-1)。

同一幅圖中同組直方柱上方英文小寫字母不同表示同一發(fā)酵方式下不同w(Cu)處理某指標(biāo)差異顯著(P<0.05)。

水葫蘆渣+豬糞各處理蘿卜塊根和莖葉Cu含量最高,水葫蘆渣處理次之,水葫蘆渣+泥炭最低,原因是添加泥炭與水葫蘆共同發(fā)酵有利于重金屬Cu向有效性較低的方向轉(zhuǎn)化,因此調(diào)配好的栽培基質(zhì)中有效性Cu含量相應(yīng)降低,蘿卜植株對(duì)Cu的吸收量也隨之下降。隨著基質(zhì)中Cu含量升高,蘿卜植株體內(nèi)Cu含量也相應(yīng)增加。ZHOU等[31]研究了畜禽糞便中Cu殘留對(duì)蘿卜和小青菜體內(nèi)重金屬污染的風(fēng)險(xiǎn),結(jié)果發(fā)現(xiàn)2種蔬菜體內(nèi)Cu含量隨所施用糞肥中Cu含量的增加而增加;但所有處理蘿卜和小青菜體內(nèi)Cu含量均低于Cu標(biāo)準(zhǔn)限量值。

從表2可知,蘿卜塊根中Cu含量與基質(zhì)中可交換態(tài)Cu具有顯著相關(guān)性。蘿卜不同部位Cu含量與基質(zhì)可交換態(tài)Cu含量相關(guān)性分析表明:蘿卜莖葉中Cu含量與基質(zhì)中可交換態(tài)Cu也具有顯著相關(guān)性,隨著基質(zhì)中Cu含量升高,蘿卜植株體內(nèi)Cu含量也相應(yīng)增加,兩者呈顯著相關(guān)性。與空心菜不同,蘿卜塊根和莖葉中Cu含量與基質(zhì)中可交換態(tài)Cu的相關(guān)程度無(wú)明顯差異,這與楊晶等[32]的研究結(jié)果相一致。

2.2.3Cu從基質(zhì)到蔬菜體內(nèi)的轉(zhuǎn)移系數(shù)

表3顯示,水葫蘆基質(zhì)中Cu的FT因蔬菜種類及植株體不同部位而異,此外水葫蘆的發(fā)酵方式也是影響因素之一。Cu的FT在0.013～0.309之間,其中空心菜根系對(duì)Cu的FT最大(0.309),其次為空心菜莖和葉片。蘿卜對(duì)Cu的FT要低得多,最大為0.126,且Cu在蘿卜塊根中和莖葉中的FT無(wú)顯著差異。研究表明,萵苣(Lactucasativa)和小青菜(Brassicachinensis)等蔬菜具有比較發(fā)達(dá)的須根,Cu在其根系中的蓄積量遠(yuǎn)高于其他部位;相比之下,Cu在蘿卜和胡蘿卜(Daucuscarota)等直根系蔬菜根和莖葉中的FT則不存在顯著差異?？傮w而言,萵苣和青菜等對(duì)Cu的FT要高于蘿卜和胡蘿卜[16,33-34]。筆者研究中基質(zhì)中Cu向空心菜和蘿卜體內(nèi)的轉(zhuǎn)移系數(shù)均不高(≤0.309),原因是Cu具有極強(qiáng)的吸附性能,容易被土壤、有機(jī)質(zhì)以及黏土礦物等介質(zhì)所吸附,而生物有效性顯著降低[35]。因此,即使基質(zhì)中w(Cu)為600 mg·kg-1左右,所生產(chǎn)的空心菜和蘿卜可食部分Cu均未超標(biāo)。

盡管水葫蘆體內(nèi)可能富集較高含量的Cu,但經(jīng)過(guò)堆肥發(fā)酵后作為主要原料(占比30%)與其他物料調(diào)配成蘿卜和空心菜栽培基質(zhì),不但可以保證蔬菜的正常生長(zhǎng),可食部分也沒(méi)有重金屬污染的風(fēng)險(xiǎn)。然而,值得注意的是,葉菜類的空心菜根系中重金屬累積量偏高,原因之一是物種特異性,即空心菜本身可能對(duì)重金屬的吸收和累積性能較強(qiáng)。不同蔬菜吸收各種重金屬的生理生化機(jī)理不盡相同,導(dǎo)致重金屬在蔬菜體內(nèi)的積累存在較大差異[36]。黃雅琴等[37]研究表明,各種蔬菜對(duì)不同重金屬污染物被動(dòng)吸收量增加差異幅度為0.2～8.4倍,在同一環(huán)境中,各種蔬菜重金屬吸收量增加較少的是Cu,蘿卜屬于較低積累型的植物。另外一個(gè)原因是空心菜具有發(fā)達(dá)的須根系,與基質(zhì)接觸的比表面積大,因此根系吸附和累積Cu的能力強(qiáng)于塊根類的蘿卜,向地上部轉(zhuǎn)移Cu的量也隨之增多。從這一點(diǎn)來(lái)看,對(duì)于沒(méi)有重金屬專一富集性能的大多數(shù)蔬菜而言,選擇非須根系品種進(jìn)行種植安全性更高。

表3Cu從基質(zhì)到蔬菜體內(nèi)的轉(zhuǎn)移系數(shù)(FT)

Table 3Transfer rate of Cu from the medium to plants

處理w(Cu)/(mg·kg-1)空心菜FT蘿卜FT根莖葉根莖葉水葫蘆渣 00.3090.1460.1780.0710.0733000.1540.1120.0930.0220.0186000.1040.0460.0510.0120.009水葫蘆渣+泥炭00.2510.1550.2330.1260.1173000.1850.1020.1030.0250.0216000.1550.0630.0730.0150.013水葫蘆渣+豬糞00.2120.0630.1030.0710.0853000.1460.0640.0760.0400.0476000.1160.0460.0430.0270.028

3結(jié)論

(1)盡管水葫蘆可富集較高含量的Cu,但經(jīng)過(guò)堆肥發(fā)酵后作為主要原料調(diào)配成蔬菜栽培基質(zhì),基本可以保證蘿卜和空心菜的正常生長(zhǎng)。相同Cu累積量下,水葫蘆與泥炭共同發(fā)酵后制作成栽培基質(zhì)更有利于蔬菜的生長(zhǎng);水葫蘆基質(zhì)中Cu殘留對(duì)空心菜和蘿卜的生長(zhǎng)影響因其發(fā)酵方式和蔬菜種類不同而存在差異。

(2)當(dāng)w(Cu)在0～600 mg·kg-1范圍內(nèi)時(shí),空心菜莖、葉中Cu含量均低于GB 15199—1994中Cu的標(biāo)準(zhǔn)限量值(10.0 mg·kg-1);根系中Cu含量遠(yuǎn)高于莖、葉,當(dāng)基質(zhì)中w(Cu)為600 mg·kg-1時(shí),根系中Cu的蓄積量超出Cu標(biāo)準(zhǔn)限量值。與空心菜相比,蘿卜植株對(duì)Cu吸收量要少得多(最高僅為1.63 mg·kg-1),而且蘿卜塊根和地上部分Cu含量相近,遠(yuǎn)低于Cu標(biāo)準(zhǔn)限量值。

(3)隨著基質(zhì)中Cu含量升高,空心菜、蘿卜植株體內(nèi)Cu含量也相應(yīng)增加,2種蔬菜Cu含量與基質(zhì)中可交換態(tài)Cu具有顯著相關(guān)性;但在相同條件下,種植塊根類蘿卜安全性比須根類空心菜要高。因此,在評(píng)估基質(zhì)中Cu污染是否會(huì)造成農(nóng)產(chǎn)品污染,不僅要考慮基質(zhì)中Cu含量及其有效性,還要考慮農(nóng)作物的種類和生物學(xué)吸收特性。

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(責(zé)任編輯： 陳昕)

Residue of Cu in Medium of Composted Water Hyacinth (Eichhornia crassipes) on Growth of Vegetable in Soilless Culture and Food Safety.

LU Xin1, LUO Jia1, YAN Shao-hua1, FAN Ru-qin1, LIU Li-zhu1, ZHANG Zhen-hua1,2

(1.Institute of Agricultural Resource and Environment, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Nanjing 210014, China;2.School of Earth and Environment, University of Western Australia, WA 6009, Australia)

Abstract:To harvest and compost water hyacinth and then use it as a component of the medium in soilless culture is a novel train of thought to turn waste into resource. However, as the wastewater from aquacultural farms generally contains heavy metal pollutants, like Cu, and so does the plant growing in the wastewater, it is necessity to assess impacts of the culture media contain in composted water hyacinth on growth and food safety of the vegetable in soilless culture. Results show that in media with Cu varying in the range of 0-600 mg·kg-1growth of radish and water spinach were not significantly affected, and Cu concentrations in the edible parts of the two vegetables were within the safety limits (10.0 mg·kg-1) set in the National Standard for Food Safety of China, but a relatively higher Cu concentration, about 15 mg·kg-1, in roots of the water spinach was detected. The concentration of Cu was significantly lower in the edible parts of radish (0.2-1.6 mg·kg-1) than in those of water spinach (0.5-4 mg·kg-1). The content of Cu in the plants was found to be significantly related to the content of exchangeable Cu in the growing media. So it is much safer to plant radish than water spinach in soilless culture using composted water hyacinth in the medium. It is, therefore, essential to consider not only content and availability of Cu in the soilless culture medium, but also species of the vegetable to plant and characteristics of their biological Cu absorption in assessing potential risk of heavy metal pollution of the culture medium to food safety.

Key words:Eichhornia crassipes;soilless culture medium;heavy metal contamination;food safety

收稿日期：2015-07-15

基金項(xiàng)目：江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金〔CX(15)1003-6〕;江蘇省科技支撐計(jì)劃(BE2013436);中國(guó)博士后科學(xué)基金面上資助項(xiàng)目(2014M561603);公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(201203050-6);江蘇省留學(xué)人員科技資助項(xiàng)目(蘇人社2014-323)

中圖分類號(hào)：X53

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1673-4831(2016)03-0492-08

DOI：10.11934/j.issn.1673-4831.2016.03.024

作者簡(jiǎn)介：盧信(1978—),女,廣西都安人,助理研究員,博士,主要從事水體污染植物修復(fù)及其資源化利用方面的研究。E-mail: lxdeng@126.com.

① 通信作者E-mail: zhenhuaz70@hotmail.com; zhenhua.zhang@uwa.edu.au