低Cd積累西瓜品種的篩選

王志偉　李涵　鄒甜　孫波　龔思　陳澤南

摘 要： 為了評(píng)價(jià)Cd污染地區(qū)西瓜種植的安全性，通過對(duì)Cd污染地區(qū)的西瓜品種篩選和大棚長(zhǎng)季節(jié)栽培試驗(yàn)研究了58個(gè)西瓜品種對(duì)Cd積累的差異，以期篩選出低Cd積累的西瓜品種。研究結(jié)果表明，在土壤Cd含量低于0.973 mg·kg-1時(shí)，西瓜果實(shí)Cd含量均低于國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB 2762-2012，其中‘黑媚娘的Cd含量最低。西瓜長(zhǎng)季節(jié)栽培時(shí)果實(shí)中Cd含量隨著采收批次的增加呈增加趨勢(shì)，‘橙玉最后一批果實(shí)中Cd含量為28 μg·kg-1，因此在中度Cd污染地區(qū)西瓜生產(chǎn)是安全的，建議推廣種植‘黑媚娘‘超級(jí)京欣‘金鑫和‘金福等低Cd積累西瓜品種。

關(guān)鍵詞： 西瓜； 重金屬； Cd； 積累

Screening of low cadmium accumulation of watermelon cultivars

WANG Zhiwei1，2， LI Han3， ZOU Tian1， SUN Bo1， GONG Si1， CHEN Zenan1， SUN Xiaowu1

（1. College of Horticulture， Hunan Agricultural University， Changsha 410128， Hunan， China； 2. Hunan Vegetable Research Institute， Changsha 410125， Hunan， China；3. Hunan Crop Research Institute， Changsha 410125， Hunan， China）

Abstract：To assess the security of watermelon cultivation in Cd contaminated soil effectively and efficiently，the variation of Cd content in 58 watermelon genotype materials and the effect of Cd concentration in Cd contaminated farmland soil on Cd content in watermelons were investigated through field experiments and long season cultivation experiment in order to screenout Cd-pollution-safe watermelon cultivars. It was found that the content of Cd in watermelon fruits from the field with the soil Cd content below 0.973 mg·kg-1 is lower than the current national standard GB 2762-2012， the Cd content of ‘Heimeiniang is the lowest. The Cd content in watermelon fruit from long season cultivation with the increase of recovery batches showed a trend of increase， the Cd content in the last harvested fruits of 'Chengyu' is 28 μg·kg-1. Watermelon production in moderate Cd pollution area is safe， watermelon varieties ‘Heimeiniang， ‘Chaojijingxin， ‘Jin xin and ‘Jin Fu are recommended in planting low accumulation.

Key words： Watermelon； Heavy metal； Cadmium； Accumulation

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展、礦產(chǎn)資源的開發(fā)以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中礦物肥料的使用，Cd 已經(jīng)成為環(huán)境中的主要污染物之一。農(nóng)業(yè)部的調(diào)查數(shù)據(jù)表明，中國(guó)的污灌區(qū)面積約140萬hm2，遭受重金屬污染的土地面積占污染總面積的64.8%，其中輕度污染占46.7%，中度污染占9.7%，嚴(yán)重污染占8.4%，以Hg和Cd的污染面積最大。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，目前中國(guó)污灌區(qū)有11處生產(chǎn)的大米中Cd含量嚴(yán)重超標(biāo)，中國(guó)每年因重金屬污染導(dǎo)致的糧食減產(chǎn)超過1 000萬t，被重金屬污染的糧食多達(dá)1 200萬t，合計(jì)經(jīng)濟(jì)損失至少200億元[1]。Cd是植物生長(zhǎng)的非必需元素之一，很容易被根吸收且部分被運(yùn)輸?shù)降厣喜縖2]。

植物修復(fù)是利用植物及其根際圈微生物體系來吸收、揮發(fā)、降解土壤中污染物質(zhì)的方法[3]。近年來，已篩選出東南景天[4]、葛藍(lán)菜[5]等超富集植物，但是由于其對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境要求嚴(yán)格、生物量小，難以大面積的推廣應(yīng)用。2014年湖南省開展重金屬超標(biāo)地區(qū)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整，部分輕度和中度超標(biāo)地區(qū)正在進(jìn)行西瓜的試種[6]。西瓜果實(shí)汁多、味甜爽口，深受人們喜愛，是夏季主要消費(fèi)水果之一。湖南省西瓜年播種面積在14萬hm2左右，位居全國(guó)第四，栽培歷史悠久、分布地域廣，由于其經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀，已成為湖南產(chǎn)區(qū)重要的園藝作物[7]。篩選低Cd積累西瓜品種用于Cd超標(biāo)地區(qū)種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整是近年來人們關(guān)注的熱點(diǎn)問題，筆者以湖南省主栽的58個(gè)西瓜品種（組合）為材料，通過露地一季栽培和大棚長(zhǎng)季節(jié)栽培2種模式，明確了西瓜品種間Cd積累的差異性，篩選出了適于湖南重金屬污染區(qū)種植的西瓜品種，為重金屬污染區(qū)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整提供了參考。

1 材料與方法

1.1 材料

采用58個(gè)西瓜品種（組合）為試驗(yàn)材料，包括有籽西瓜32份，無籽西瓜16份，小果型西瓜10份（表1）。

1.2 品種篩選試驗(yàn)

試驗(yàn)于2015年4—7月在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)蔬菜瓜類研究所湘潭市響水試驗(yàn)基地進(jìn)行，響水基地土壤Cd含量和理化性質(zhì)分別為：Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù) 0.973 mg·kg-1、pH 7.14、有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)36.9 g·kg-1、堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)126.8 mg·kg-1、速效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)29.2 mg·kg-1、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)71.2 mg·kg-1、陽離子交換量14.8 cmol（+）·kg-1。4月10日將2葉1心期的西瓜定植，采用2蔓整枝爬地栽培模式，株距60 cm，行距300 cm，隨機(jī)區(qū)組排列，每處理15株，3次重復(fù)，每株留1果，于西瓜果實(shí)成熟時(shí)測(cè)定Cd含量。

1.3 大棚長(zhǎng)季節(jié)試驗(yàn)

在品種篩選的基礎(chǔ)上，于2016年選擇‘隆發(fā)88（W9）、‘大玉4號(hào)（W6）、‘黑馬王子（W3）、‘黑媚娘（Y29）、‘超級(jí)京欣（Y13）、‘金鑫（Y31）、‘早蜜（Y32）、‘和欣（Y8）、‘小玉7號(hào)（X6）、‘金福（X5）、‘紅小玉（X10）、‘黃小玉2號(hào)（X7）、‘橙玉（X3）在湘潭基地進(jìn)行大棚長(zhǎng)季節(jié)栽培。2月20日定植，株行距、留瓜方法同1.2。在4月25日，西瓜果實(shí)成熟時(shí)，采集西瓜果實(shí)測(cè)定Cd含量，隨后于10月10日清園前采集最后一批成熟的西瓜果實(shí)（有籽西瓜和小果型西瓜第6批，無籽西瓜第5批），測(cè)定Cd含量。

1.4 Cd含量測(cè)定方法

西瓜果實(shí)中Cd含量檢測(cè)參照GB/T 5009.15-2014石墨爐原子吸收光譜測(cè)定法進(jìn)行檢測(cè)，將檢測(cè)樣品清洗干凈后打成勻漿，消化后，在原子吸收分光光度計(jì)波長(zhǎng)228.8 nm處進(jìn)行檢測(cè)。土壤中Cd含量委托湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)化檢測(cè)中心測(cè)定。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用 Excel 2013對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的整理分析，DPS 7.05軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同西瓜品種Cd含量分析

在中度Cd含量（0.6 mg·kg-1

依據(jù)西瓜果實(shí)中Cd含量聚類分析的結(jié)果（圖1），在0.77分離距離上將58個(gè)西瓜品種分為4類。第Ⅰ類：高積累品種（Cd含量>12 μg·kg-1），僅1個(gè)品種（組合）Y12（‘Z206）；第Ⅱ類：較高積累品種（Cd含量>10 μg·kg-1），共3個(gè)品種，分別為W9（‘隆發(fā)88）、X3（‘橙玉）、W12（‘洞庭1號(hào)）；第Ⅲ類：低積累品種（Cd含量<3.0 μg·kg-1），共3個(gè)品種，分別為Y13（‘超級(jí)京欣）、Y29（‘黑媚娘）、Y31（‘金鑫）；第Ⅳ類：較低積累品種（組合）（Cd含量3.0～10 μg·kg-1），共51個(gè)品種。

2.2 長(zhǎng)季節(jié)栽培西瓜果實(shí)Cd積累量的變化

從圖2中可以看出，西瓜長(zhǎng)季節(jié)栽培中，采收的最后一批西瓜果實(shí)Cd含量較第一批都呈明顯增加的趨勢(shì)，但是，‘橙玉是最后一批西瓜果實(shí)Cd含量最高的品種，僅為28 μg·kg-1，低于國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的50 μg·kg-1。此外，長(zhǎng)季節(jié)栽培采收的第一批西瓜果實(shí)中，不同類型和不同品種西瓜的Cd積累量高低與品種篩選試驗(yàn)結(jié)果一致。

3 討論與結(jié)論

近年來，在保證農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的前提下篩選Cd低積累品種，合理利用重金屬污染耕地成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要方向[8]。前人在小麥、玉米、水稻、油菜等[9-13]糧食作物，辣椒、煙草、蔬菜等[14-16]經(jīng)濟(jì)作物上的研究結(jié)果表明，同種作物不同品種在重金屬積累量方面存在顯著差異，因此，篩選重金屬污染地區(qū)低積累品種是十分必要、可行的。

西瓜根據(jù)倍性的不同可以分為三倍體無籽西瓜和二倍體有籽西瓜，二倍體有籽西瓜根據(jù)果實(shí)的大小可以分為中大果型和小果型。三倍體西瓜具有生長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)、抗病性強(qiáng)等特點(diǎn)，小果型西瓜由于單瓜質(zhì)量小、果皮薄、口感好等特點(diǎn)深受消費(fèi)者喜愛。重金屬污染區(qū)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況種植不同類型的西瓜，因此篩選重金屬低累積西瓜品種是目前重金屬污染地區(qū)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整的一個(gè)重要方向。李涵等[6]通過盆栽試驗(yàn)研究了三倍體西瓜‘黑馬王子和二倍體中果型西瓜‘黑媚娘的Cd積累規(guī)律，為該地區(qū)的西瓜種植提供了參考，但是生產(chǎn)中推廣的西瓜品種較多，因此需進(jìn)行大量的品種篩選試驗(yàn)，才可以科學(xué)地指導(dǎo)生產(chǎn)。

筆者在Cd含量0.973 mg·kg-1的土壤中進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明，西瓜果實(shí)中Cd含量在西瓜品種篩選與長(zhǎng)季節(jié)栽培試驗(yàn)中的結(jié)果基本一致，不同類型品種（組合）間存在差異，‘Z206的Cd含量最高，為12.13 μg·kg-1，‘黑媚娘的Cd含量最低，為2.33 μg·kg-1，長(zhǎng)季節(jié)栽培中‘橙玉最后一批西瓜果實(shí)Cd含量最高，為28 μg·kg-1。西瓜果實(shí)中Cd含量隨著生育期和采收期的延長(zhǎng)呈增加趨勢(shì)，這與劉峰等[14]研究的辣椒果實(shí)中Cd含量隨坐果時(shí)間的延長(zhǎng)而增加的結(jié)果一致。因?yàn)樽魑飳?duì)重金屬的積累存在著明顯的時(shí)間差異，因此認(rèn)為在Cd低積累西瓜篩選過程中，明確不同時(shí)期西瓜的Cd積累規(guī)律具有重要意義。

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