黃淮海平原小麥吸收鎘與土壤可浸提鎘間關(guān)系研究

熊孜，趙會薇，李菊梅*，馬義兵

（1.中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，國家土壤肥力與肥料效益監(jiān)測站網(wǎng)，北京 100081；2.國家半干旱農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心，石家莊 050051）

黃淮海平原小麥吸收鎘與土壤可浸提鎘間關(guān)系研究

熊孜1，趙會薇2，李菊梅1*，馬義兵1

（1.中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，國家土壤肥力與肥料效益監(jiān)測站網(wǎng)，北京 100081；2.國家半干旱農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心，石家莊 050051）

土壤重金屬鎘浸提量與小麥吸收鎘量關(guān)系是評價浸提方法以及土壤中鎘有效性的重要依據(jù)，為了給黃淮海平原小麥產(chǎn)區(qū)土壤鎘污染評價提供科技支撐。分別采用0.43 mol·L－1HNO3、0.1 mol·L－1HCl、0.05 mol·L－1EDTA浸提土壤鎘的方法對黃淮海平原11個不同地點大田土壤樣品和24個小麥植株樣品進行了測定，并對3種不同浸提劑浸提的土壤有效態(tài)鎘量間的相互關(guān)系，及土壤浸提鎘含量與小麥鎘含量間的關(guān)系進行了探討。結(jié)果表明：不同浸提劑浸提的土壤Cd含量、全量間的相關(guān)關(guān)系均達極顯著水平；3種浸提劑的Cd浸提率為58.7%（0.43 mol·L－1HNO3）＞53.2%（0.05 mol·L－1EDTA）＞25.9%（0.1 mol·L－1HCl），不同浸提劑浸提的土壤有效態(tài)Cd含量與小麥植株Cd含量的相關(guān)性順序為r=0.74（0.05 mol·L－1EDTA）＞r=0.64（0.43 mol·L－1HNO3）＞r=0.49（0.1 mol·L－1HCl）；在pH為7.71～8.59和土壤全Cd含量范圍為0.107～0.212 mg·kg－1條件下，以EDTA浸提的土壤Cd含量及土壤Cd全量結(jié)合土壤pH值建立的方程可以較好地預測小麥籽粒Cd含量；經(jīng)推算，EDTA浸提的土壤Cd和土壤Cd全量的安全臨界值可分別為0.671 mg·kg－1和1.02 mg·kg－1。

黃淮海平原；小麥；全Cd；可浸提Cd

土壤中鎘的過量累積會影響農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全和人類健康，土壤鎘污染已經(jīng)成為全球廣泛關(guān)注的問題[1-3]。土壤中重金屬的生物有效性及其風險主要取決于重金屬有效態(tài)含量[4]，因此研究重金屬有效態(tài)含量及其與植物吸收的關(guān)系，對于土壤重金屬污染程度和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全具有重要意義[5-8]。目前，土壤鎘有效態(tài)的浸提主要是通過浸提劑的離子交換、溶解和螯（絡）合作用進行[9]。已有研究表明，0.1 mol·L-1HCl與植物Cd含量相關(guān)性較好，常用作植物吸收Cd的有效指標[10-12]；EDTA作為一種強有機螯合劑，也被廣泛用于評價土壤Cd的有效性及可浸提性[13-15]。以0.01 mol·L-1HCl、0.05 mol·L-1EDTA及0.43 mol·L-1HNO3作為土壤Cd浸提劑測定的土壤有效態(tài)Cd含量均能很好地預測不同品種水稻籽粒Cd含量，且可通過得出的Cd預測模型準確地評估某一水稻品種在某一Cd污染水平土壤上的適種性，其中又以0.43 mol·L-1HNO3作為浸提劑建立的Cd預測模型效果最優(yōu)[16]。但是，不同區(qū)域的土壤性質(zhì)差異，可能導致不同浸提劑的適用性不同。

土壤鎘安全閾值是保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標[17-18]，而土壤-作物系統(tǒng)中Cd的劑量-效應關(guān)系是確定土壤及農(nóng)產(chǎn)品中Cd閾值的關(guān)鍵。目前，關(guān)于土壤外源Cd污染和農(nóng)田土壤及農(nóng)產(chǎn)品中Cd安全閾值的研究，國內(nèi)已進行了相關(guān)探索，但其依據(jù)的Cd劑量-效應關(guān)系主要建立在水培或短期盆栽試驗基礎(chǔ)上[19-20]，且相關(guān)研究表明[21-22]，短期盆栽試驗往往比長期田間試驗高估土壤重金屬的生物有效性。在長期田間試驗條件下，外源添加的重金屬生物有效性會隨著時間的增加而降低[23]，僅依據(jù)短期盆栽試驗獲得的土壤重金屬劑量及植物效應關(guān)系與田間實際結(jié)果是有差別的。此外，現(xiàn)有的大量試驗是在重金屬中、高劑量水平下進行的，對于低劑量水平的研究很少。而今后污染農(nóng)產(chǎn)品的土壤環(huán)境標準制定應加強在大田面積上、重金屬元素低劑量水平下長期效應試驗的研究[24]。因此，針對大田重金屬低劑量效應條件進行土壤-作物系統(tǒng)Cd劑量-效應關(guān)系研究非常必要。

黃淮海平原是我國重要的小麥主產(chǎn)區(qū)和商品糧基地[25-26]，地勢平坦，土壤肥沃，生產(chǎn)條件較好，年降水量400～900 mm。其中，河北、河南、山東等省小麥種植歷史悠久，小麥品種豐富，播種面積廣，產(chǎn)量高。2005—2014年以來，3省小麥種植面積占全國種植面積的46.1%～47.7%，小麥產(chǎn)量占全國總產(chǎn)量的55.0%～ 56.7%，能較好地代表黃淮海小麥品種類型和產(chǎn)量情況。王元仲等[27]對2003—2004年河北省13個市（縣）優(yōu)勢小麥產(chǎn)區(qū)土壤重金屬進行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)河北省優(yōu)勢小麥產(chǎn)區(qū)土壤Cd污染水平未超過國家土壤環(huán)境二級標準，適合發(fā)展優(yōu)勢小麥生產(chǎn)，但參照河北省土壤Cd本底值和國家土壤環(huán)境一級標準，Cd在河北優(yōu)勢小麥產(chǎn)區(qū)存在一定程度的積累現(xiàn)象。朱桂芬等[28]2009年對河南新鄉(xiāng)寺莊頂污灌區(qū)土壤及小麥籽粒中Cd含量進行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)小麥籽粒Cd污染嚴重，平均含量為2.55 mg·kg-1，遠超過《國家食品衛(wèi)生標準》（GB 2715—2005）；孫延斌等[29]于2011—2012年對濟南市居民主要膳食Cd含量進行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)居民主要膳食Cd月平均暴露量為8.83 μg·kg-1BW，未超過安全限值，通過膳食攝入Cd雖無明顯風險，但小麥Cd貢獻率較高，占32.62%，僅次于水產(chǎn)品，需引起關(guān)注。目前國內(nèi)現(xiàn)有研究大多是小范圍、以土壤重金屬全量作為評價依據(jù)，對單個省市農(nóng)田的土壤和糧食Cd污染狀況進行評價，缺少對糧食主產(chǎn)區(qū)土壤可浸提Cd與小麥吸Cd量間關(guān)系的大范圍調(diào)查。

本文通過黃淮海平原大田試驗采樣調(diào)查，對3種不同浸提劑測定的有效態(tài)Cd含量與小麥吸收Cd含量之間的關(guān)系進行了研究，以期篩選與小麥籽粒吸收Cd量有較好相關(guān)性的浸提劑，通過以土壤有效態(tài)Cd含量和土壤Cd全量建立的作物籽粒Cd含量預測模型計算土壤Cd的安全臨界值，為建立保證作物品質(zhì)安全的土壤Cd污染評價標準提供參考。

1 材料與方法

1.1 樣品采集與處理

本研究參考《小麥優(yōu)勢區(qū)域布局規(guī)劃（2008—2015年）》和《中華人民共和國多目標區(qū)域地球化學圖集》，2015年7月于黃淮海平原的河北、山東、河南選取11個地點采集24個小麥優(yōu)勢品種（包括重復種植品種），共計40組土壤-小麥籽粒點對點樣品（表1）。采樣點分別為：河北省石家莊市趙縣原種場（趙種場）、河北省石家莊市趙縣原種場附近韓村（趙韓村）、河北省石家莊市高邑原種場（高邑）、山東省山東農(nóng)業(yè)大學農(nóng)場（山農(nóng)）、山東省泰安市東平縣彭集鎮(zhèn)后周村（東平）、山東省濟南市王辛村（王辛村）、山東省濟南市歷城區(qū)唐王鎮(zhèn)顏家村小麥品種展示園（歷城）、山東省德州試驗站（德州）、河南省濟源鄭坪村（鄭坪村）、河南省濟源三河村（三河村）、河南省濟源試驗站（濟源）。

土壤樣品均采自耕層0～20 cm，經(jīng)自然風干，研磨，分別過2、1、0.25 mm和0.149 mm尼龍篩，充分混勻并測定基本理化性質(zhì)（表2）。植株樣品（僅采集地上部分，不包含根系）先用去離子水洗凈，分離為莖葉、穗粒兩部分，105℃殺青20 min，70℃烘干。穗粒脫殼，舍去穎殼，保留籽粒。分別將莖葉、籽粒粉碎，過0.25 mm尼龍篩，測定Cd含量。

表1 采樣地點及小麥品種名稱Table 1 Sampling sites and varieties of wheat

表2 供試土壤基本理化性質(zhì)Table 2 Soil properties from different wheat field

1.2 測定項目與方法

土壤pH采用電位法（玻璃電極）測定（水土比為2.5∶1），有機質(zhì)采用重鉻酸鉀外加熱法，CEC采用非緩沖硫脲銀法，全氮采用開氏法，堿解氮采用堿解擴散法，有效磷采用0.5 mol·L-1NaHCO3法（液土比為20∶1），有效鉀采用火焰光度法（NH4OAc浸提，液土比為10∶1），電導率采用電導法（水土比為5∶1）[30]。

土壤Cd全量采用硝酸-氫氟酸（3∶1，V∶V）混合酸消解（EPA3052方法）；土壤有效態(tài)Cd含量分別采用不同浸提劑（0.43 mol·L-1HNO3[31]；0.1 mol·L-1HCl[32]；0.05 mol·L-1EDTA[33]）進行浸提。小麥籽粒Cd含量采用硝酸-過氧化氫（2∶1，V∶V）混合酸消解（GB/T5009.17—2003方法）。土壤及植株消煮液中Cd含量均采用7700XICP-MS測定，分別以國家標準物質(zhì)GBW07427（GSS-13）和GBW10011（GSB-2）為內(nèi)標控制分析質(zhì)量。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2010、Origin 8.5及SAS 9.0軟件對數(shù)據(jù)進行處理與分析。因調(diào)查區(qū)土壤Cd全量差異較大、分布不均（0.107～2.29 mg·kg-1），Cd超標土壤（＞0.6 mg·kg-1）的數(shù)據(jù)量明顯少于Cd未超標土壤的數(shù)據(jù)量，故將數(shù)據(jù)分成兩部分，即河北、山東的32組土壤-植株樣品數(shù)據(jù)用于建立文中的各類方程，河南的8組土壤-植株樣品數(shù)據(jù)用于方程的驗證。同時，為進一步驗證方程的可靠性，將“中國知網(wǎng)”近10年的文獻數(shù)據(jù)帶入方程進行驗證，文獻篩選原則為：（1）黃淮海平原小麥種植區(qū)；（2）文獻能夠提供土壤全Cd（或EDTA-Cd）-小麥Cd原始數(shù)據(jù)及相應的土壤理化性質(zhì)；（3）土壤pH范圍≥7.5。

2 結(jié)果分析

2.1 采用不同浸提劑浸提的土壤Cd含量比較

不同浸提劑浸提Cd的能力用浸提量占土壤全量的百分數(shù)來表示。在土壤Cd含量為0.107～2.29 mg·kg-1時，不同浸提劑浸提有效態(tài)Cd能力順序一致，依次為0.43 mol·L-1HNO3＞0.05 mol·L-1EDTA＞0.1 mol·L-1HCl（圖1）。由圖1可知，提高土壤全Cd含量可增加土壤浸提Cd量，但增加幅度不大。不同地點土壤Cd含量可大致分為3個區(qū)間，分別為0.107～ 0.212 mg·kg-1（低區(qū)間）、0.801～1.111 mg·kg-1（中區(qū)間）、2.292 mg·kg-1（高區(qū)間）。比較3種浸提劑在不同Cd含量區(qū)間上的浸提能力發(fā)現(xiàn)：0.1 mol·L-1HCl浸提土壤Cd量在3個Cd含量區(qū)間所占百分比依次為18.6%～30.4%、26.7%～28.3%、30.5%；0.43 mol·L-1HNO3浸提土壤Cd量在3個Cd含量區(qū)間所占百分比依次為48.3%～68.1%、70.1%～72.9%、75.0%；0.05 mol·L-1EDTA浸提土壤Cd量在3個Cd含量區(qū)間所占百分比依次為47.6%～56.5%、54.4%～56.6%、57.7%。

圖1 不同地點土壤Cd全量及有效態(tài)Cd含量Figure 1 Concentrations of total and extractable Cd in soils at different sites

2.2 不同浸提劑浸提的土壤Cd含量、全量間相互關(guān)系

2.2.1 土壤可浸提Cd與全量的相關(guān)性

可浸提Cd含量是土壤全Cd含量的一部分，與全Cd含量關(guān)系密切（圖2）。3種浸提Cd含量與土壤Cd全量之間均呈極顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)r達0.70以上。EDTA-Cd與Cd全量相關(guān)關(guān)系最密切（r=0.85），HCl-Cd與全量相關(guān)系數(shù)最低（r=0.70）。

2.2.2 不同浸提劑浸提的有效態(tài)Cd量間的相關(guān)性

不同浸提Cd含量相互之間呈顯著或極顯著線性相關(guān)（圖2），相關(guān)系數(shù)r達0.69以上。EDTA-Cd與HNO3-Cd相關(guān)系數(shù)最高（r=0.76），而與HCl-Cd的相關(guān)系數(shù)最低（r=0.69），HNO3-Cd與HCl-Cd的相關(guān)系數(shù)介于二者之間。

2.3 土壤可浸提Cd及全Cd與小麥Cd含量的關(guān)系

2.3.1 土壤可浸提Cd及全Cd與小麥地上部Cd含量的關(guān)系

小麥莖葉中Cd含量和植株地上部總吸Cd量都顯著高于籽粒中Cd含量，不同小麥品種莖葉中Cd含量是籽粒中Cd的3～5倍（表3）。由圖3可知，土壤不同浸提Cd含量及土壤Cd全量與小麥地上部Cd吸收量（莖葉+籽粒）之間均呈顯著正相關(guān)，其相關(guān)性的順序為：土壤Cd全量與小麥地上部Cd吸收量的相關(guān)性（r=0.78）≈EDTA-Cd與小麥地上部Cd吸收量的相關(guān)性（r=0.74）＞HNO3-Cd與小麥地上部Cd吸收量的相關(guān)性（r=0.64）＞HCl-Cd與小麥地上部Cd吸收量的相關(guān)性（r=0.49）。

2.3.2 土壤不同浸提Cd含量及全Cd與小麥不同器官Cd含量間的相關(guān)性

土壤不同浸提Cd含量及全量與小麥同一器官Cd含量間的相關(guān)性存在差異（圖4），土壤EDTA-Cd含量及土壤Cd全量與小麥吸收Cd含量關(guān)系密切，無論是與莖葉Cd還是籽粒Cd都達到極顯著的線性相關(guān)關(guān)系；HCl-Cd含量與小麥不同器官的吸Cd量間相關(guān)關(guān)系最差，僅與小麥莖葉Cd含量間達極顯著線性相關(guān)，而與籽粒Cd間的相關(guān)性不顯著；HNO3-Cd含量與小麥吸收Cd之間的關(guān)系介于二者之間，與小麥莖葉Cd含量及籽粒Cd間分別呈極顯著和顯著相關(guān)。

圖2 土壤Cd含量之間的相互關(guān)系Figure 2 Relationship between different extractable Cd and total Cd in soil

表3 不同地點小麥不同部位鎘含量及比值Table 3 Ratio and concentrations of Cd in stem and leaves and grains in wheat

2.4 小麥籽粒Cd含量預測方程建立及土壤Cd臨界含量確定

2.4.1 小麥籽粒Cd含量預測方程建立

分析研究表明，土壤EDTA-Cd含量及全Cd與小麥籽粒中Cd含量間的相關(guān)性最好，均達到極顯著水平。將土壤EDTA-Cd含量及全Cd結(jié)合土壤主要基本理化性質(zhì)與含量進行回歸分析，并以《國家糧食衛(wèi)生標準》GB 2715—2005中所規(guī)定的小麥Cd含量＜0.1 mg·kg-1來計算，回歸方程及土壤臨界含量列于表4。可以看出，土壤EDTA-Cd含量可控制方程71.8%的變異，土壤Cd全量可控制方程71.9%的變異，當引入土壤pH后方程預測能力可分別提高到75.5%（方程2）和75.9%（方程5），但同時引入pH、陽離子交換量（CEC）、有機質(zhì)（OM）等則對提高方程的預測能力不明顯。

2.4.2 小麥籽粒Cd含量預測方程驗證

將濟源8組土壤-植株樣品數(shù)據(jù)帶入籽粒Cd預測方程2和方程5中（圖5），可以發(fā)現(xiàn)當土壤Cd全量達到0.760～1.13 mg·kg-1時，方程2和方程5預測的Cd含量與實測的Cd含量間一致性較好，預測值均在方程的2倍標準誤差范圍內(nèi)，但隨著土壤Cd含量的進一步提高，方程2和方程5的預測能力開始下降。當土壤Cd含量達到2.10～2.53 mg·kg-1時，由全量Cd結(jié)合pH在低Cd土壤含量（0.107～0.212 mg·kg-1）下建立的方程已經(jīng)難以準確預測小麥籽粒Cd含量，相對而言，由EDTA-Cd結(jié)合pH在同等條件下建立的方程仍能較好地預測小麥籽粒Cd含量，但也開始與實測值出現(xiàn)偏離。

由于本次調(diào)查采樣時間和點位有限，為了進一步驗證方程的準確性，將已在“中國知網(wǎng)”發(fā)表的相關(guān)文獻數(shù)據(jù)帶入方程，但由于文獻可用資料有限，方程2所需數(shù)據(jù)缺乏，因此僅將篩選出的劉克等[34]7種小麥產(chǎn)區(qū)土壤（pH＞7.5，0.106 mg·kg-1＜Cd＜1.15 mg·kg-1）-小麥數(shù)據(jù)和趙魯?shù)萚35]土壤（7.7＜pH＜8，0.211 mg·kg-1＜ Cd＜2.01 mg·kg-1）-小麥數(shù)據(jù)帶入籽粒Cd含量預測方程5中進行驗證（圖6），發(fā)現(xiàn)以方程預測的籽粒Cd含量與實測籽粒Cd含量存在一定差異。

2.4.3 土壤Cd臨界含量確定

綜上所述，在pH≥7.5、土壤Cd含量范圍為0.107～2.292 mg·kg-1條件下，方程2和方程5可以較好地預測小麥籽粒Cd含量，推薦以方程2和方程5計算出的土壤Cd含量0.671 mg·kg-1和1.02 mg·kg-1分別作為土壤EDTA-Cd和全Cd的臨界含量。

圖3 土壤不同浸提Cd含量（EDTA-Cd、HNO3-Cd和HCl-Cd）及全量與小麥地上部Cd含量的相關(guān)性Figure 3 Relationship between the concentrations of Cd in wheat（stem+leaves+grains）and different extractable Cd（EDTA-Cd，HNO3-Cd and HCl-Cd）or total Cd in soil

3 討論

本研究中HCl（0.1 mol·L-1）、HNO3（0.43 mol·L-1）、EDTA（0.05 mol·L-1）對土壤有效Cd的浸提率分別為26.1%、60.0%和53.2%，均與土壤Cd全量呈極顯著相關(guān)關(guān)系，其中土壤EDTA-Cd含量與全Cd含量相關(guān)系數(shù)最高（r=0.85）。該結(jié)果與易磊等[36]在潮土上得出EDTA（0.05 mol·L-1）浸提量為42%的浸提結(jié)果相近，但比李發(fā)生等[13]在河南潮土上得出的93.3%浸提率低，可能與李發(fā)生等添加重金屬到土壤后未經(jīng)老化而直接測定有關(guān)。

圖4 土壤不同浸提Cd含量（EDTA-Cd、HNO3-Cd和HCl-Cd）及全量與小麥不同器官中Cd含量的相關(guān)性Figure 4 Relationship between the Cd contents in different organs of wheat and different extractable Cd（EDTA-Cd，HNO3-Cd and HCl-Cd）or total Cd in soil

表4 小麥籽粒鎘預測方程和土壤Cd的臨界含量（mg·kg-1）Table 4 Regression equations for wheat grain cadmium and critical concentrations in soils（mg·kg-1）

圖5 預測Cd含量與實測Cd含量的關(guān)系Figure 5 Relationship between predicted and measured Cd

圖6 預測Cd全量與文獻中實測Cd全量的關(guān)系Figure 6 Relationship between predicted total Cd and measured Cd in literature

本文對土壤不同浸提Cd含量及全Cd與小麥Cd含量的相關(guān)系數(shù)（r）進行比較，發(fā)現(xiàn)土壤全Cd含量與小麥Cd含量的相關(guān)系數(shù)與EDTA-Cd和小麥Cd含量間的相關(guān)系數(shù)差別甚微，但均依次高于HNO3-Cd與小麥Cd含量的相關(guān)系數(shù)、HCl-Cd與小麥Cd含量的相關(guān)系數(shù)（圖4）。土壤全量與小麥吸收有很好的相關(guān)性，說明這些供試土壤中鎘的來源比較相似。相關(guān)研究表明[37-38]，總量難以真實反映Cd在土壤中的生物可利用性和表征其污染危害性，且土壤全Cd含量與小麥Cd含量的相關(guān)系數(shù)與EDTA-Cd和小麥Cd含量的相關(guān)系數(shù)相差很小，土壤有效Cd濃度能夠直接反映植物吸收與生態(tài)危害狀況[4]。此外，當土壤性質(zhì)差異比較大、土壤中鎘來源不同（比如來自污水和礦渣）時，土壤可浸提鎘（如EDTA-Cd）是較好的指標，因為EDTA可以消除高背景以及礦物中無效態(tài)鎘對植物有效性的影響。所以在評價土壤重金屬污染狀況和確定土壤臨界含量時，綜合考慮土壤重金屬總量和生物有效性更好[39-40]。

為了驗證在土壤Cd含量較低條件下建立的方程對小麥籽粒Cd的預測性，將河南采樣點數(shù)據(jù)代入對應方程進行檢驗（圖5），發(fā)現(xiàn)當河南土壤Cd全量不超過1.13 mg·kg-1時，由土壤EDTA-Cd和土壤全量Cd結(jié)合pH在低Cd土壤含量（0.107～0.212 mg· kg-1）下建立的方程能較好地預測小麥籽粒Cd含量。但以方程5預測的籽粒Cd含量與劉克等[34]和趙魯?shù)萚35]實測籽粒Cd含量之間存在一定差異（圖6）。這除了可能與劉克、趙魯?shù)仍囼灧绞綖榕柙浴d為外源添加等因素有關(guān)外，還可能與所選用的小麥品種單一有關(guān)，因為籽粒中重金屬含量的多少不僅與小麥從土壤中的吸收量有關(guān)，還與小麥品種將重金屬從莖葉轉(zhuǎn)移到籽粒的轉(zhuǎn)移系數(shù)有關(guān)[41-42]。

4 結(jié)論

（1）在本文所選用的3種浸提劑中，EDTA-Cd與植物吸收有很好的相關(guān)性，說明EDTA-Cd可以作為判定土壤Cd有效性的指標。

（2）利用EDTA-Cd或土壤全Cd結(jié)合土壤pH能夠較好地預測小麥籽粒的鎘吸收情況。

（3）土壤EDTA-Cd和土壤全Cd的限量值分別為0.671 mg·kg-1和1.02 mg·kg-1（pH=7.5，土壤Cd含量為0.107～2.29 mg·kg-1條件下）。

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The relationship between cadmium in wheat plant and cadmium extracted by EDTA and diluted acids in soil in Huanghuaihai Plain

XIONG Zi1,ZHAO Hui－wei2,LI Ju－mei1*,MA Yi－bing1
（1.National Soil Fertility and Fertilizer Effects Long－term Monitoring Network,Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Sciences,Beijing 100081,China;2.The Semi－arid Agriculture Science and Technology Research Center of China,Shijiazhuang 050051,China）

The relationship between the concentrations of soil extractable cadmium（Cd）and Cd taken up by wheat plant is important to evaluate soil testing for extractability and availability of Cd in soil.In the present study,the concentrations of soil Cd extracted by 0.43 mol· L－1HNO3,0.1 mol·L－1HCl and 0.05 mol·L－1EDTA,as well as related to the concentration of Cd in wheat plant was investigated using 11 field soil samples and 24 wheat varieties collected from Huanghuaihai plain.The results showed that the percentage of extractable Cd to total Cd in soils was found in the order：58.7%（0.43 mol·L－1HNO3）＞53.2%（0.05 mol·L－1EDTA）＞25.9%（0.1 mol·L－1HCl）.However,the correlations between the concentrations of soil Cd extracted by the 3 extractants themselves were significant.It was also found that the correlation coefficients（r）between soil Cd extracted by these extractants and Cd in wheat plant in the order：r=0.74（0.05 mol·L－1EDTA）＞r=0.64（0.43 mol·L－1HNO3）＞r=0.49（0.1 mol·L－1HCl）,which indicated that chelating agents,such as EDTA,are better than diluted acids, such as HNO3or HCl,because most of soils in this area are calcareous soils.In the specific area where soil pH ranged from 7.71 to 8.59 andsoil total Cd ranged from 0.107 to 0.212 mg·kg-1,the regression equations of EDTA extractable Cd combined with the soil pH were developed and can be used to predict the concentrations of Cd in wheat plants very well although soil total Cd also worked well.According to the regression equations and the limits of Cd in wheat grains,the safety critical values of EDTA extractable and total Cd in soil were estimated as 0.671 mg·kg-1and 1.02 mg·kg-1,respectively.These results are very helpful for risk assessment of Cd in soils and wheat grains in the main wheat producing area—Huanghuaihai Plain.

Huanghuaihai Plain;wheat;total Cd;extractable Cd

S512.1

A

1672－2043（2016）12－2275－10

10.11654/jaes.2016－0887

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2016－07－05

河北省科技計劃項目（15274008D）；公益性行業(yè)（環(huán)保）科研專項（201509032）；國家科技支撐項目（2015BAD05B01）

熊孜（1991—），女，湖南湘潭人，碩士研究生，從事農(nóng)田重金屬風險評估及修復研究。E－mail：sunflowerxiongzi@sina.com

*通信作者：李菊梅E－mail：lijumei@caas.cn