杨学乐，何录秋，刘寿明

（湖南省作物研究所，长沙410125）

不同品种油葵对土壤中镉的富集作用比较研究

杨学乐，何录秋，刘寿明

（湖南省作物研究所，长沙410125）

2016年进行油葵镉高积累品种筛选，结果表明：（1）在同一镉污染土地上，不同油葵品种吸镉量有差异，同一油葵品种的不同部位镉含量也不一样；（2）同一镉背景值下，不同品种油葵产量差异明显，同一品种在不同镉背景值下产量差异不明显；（3）不同油葵品种在不同镉含量土壤上籽粒镉含量差异不明显；（4）不同品种油葵在不同镉含量土壤上秸秆镉含量差异不明显；（5）各品种秸秆—籽粒的转运系数都小于1，秸秆和籽粒的富集系数都大于1，且秸秆的富集系数都大于籽粒的富集系数；（6）无论是中度还是重度镉污染土地上种植的油葵，其籽粒初加工的原油中镉含量极低，可以放心食用。

油葵；镉污染；富集特征；植物修复

随着我国工农业快速发展，大量矿产开发及农业化学药剂的使用，土壤中的重金属积累越来越多，土壤重金属，特别是镉污染日益严重。据调查，我国镉污染的土壤面积已达20万km2，占总耕地面积的1／6［1］。湖南是镉污染重灾区，近年来镉污染事件层出不穷，被镉污染的农田都出现不同程度的减产，因此土壤镉污染治理刻不容缓。植物修复被认为是治理土壤重金属污染的最好方法，不少植物如向日葵、蓖麻、油菜等生物量大的作物都对重金属有一定的富集作用，也已经被用来修复土壤重金属污染［2］。

2016年笔者在湖南进行了油葵镉高积累品种筛选试验。通过对油葵品种镉积累与土壤的关联性、风险评估与控制措施等研究，以探明油葵不同品种对镉的吸收规律和分布，以期筛选出高产、优质、多抗、高吸镉油葵品种，为湖南省镉污染土壤的治理做出贡献。

1 试验材料及方法

1.1 供试油葵品种

供试油葵品种13个：高油5号、精英澳34、高油6号、美葵DL667、新葵562、油满多、三保567、新葵5号、韩国CS、NWS667、矮大头1023、黑矮人油葵、法兰西矮大头。

1.2 试验地点

试验地点选择在Ⅰ区（中度镉污染区，土壤镉含量为0.618 mg／kg）和Ⅱ区（重度镉污染区，土壤镉含量为2.084 mg／kg）进行。

1.3 试验设计

每个供试材料随机排列，3次重复，小区面积20 m2，种植密度为49 500株／hm2。

1.4 取样与检测

在油葵收获时期，取油葵茎秆和籽粒，分别装袋，风干待测。同时对油葵镉高积累品种的籽粒，经初加工榨油后，抽取其原油和枯饼样品化验。样品均由湖南省分析测试中心化验。

2 试验结果

2.1 油葵产量品种差异分析

由表1可知，中度镉污染区产量最高的是矮大头1023，为4307.15 kg／hm2，其次是高油5号、黑矮人油葵，产量分别为4217.11、4202.10 kg／hm2，最低的是韩国CS，为3241.62 kg／hm2，矮大头1023、高油5号、黑矮人油葵与韩国CS相比，产量分别高出32.84%、30.12%、29.57%；而重度镉污染区产量最高的是高油5号，为4342.17 kg／hm2，其次是矮大头1023、黑矮人油葵，产量分别为4322.16、4267.13 kg／hm2，最低的是韩国CS，为3421.71 kg／hm2，高油5号、矮大头1023、黑矮人油葵与韩国CS相比，产量分别高出26.93%、26.34%、24.62%。

中度和重度镉污染区两地不同品种油葵产量的方差分析p值均远远小于0.05，说明在同一镉背景值下，不同品种油葵产量表现出差异，且达到显著水平。

对分别种植于中度和重度镉污染区的13个油葵品种产量均值在0.05水平下进行t检分析，p（单尾）值远远大于0.05，这说明两种镉背景值下13个油葵品种产量均值差异不显著。

表1 不同品种油葵在中度和重度镉污染土壤的产量比较Tab le 1 The yields of different oil sunflower varieties in moderate and severe cadm ium contam inated soil

2.2 油葵籽粒中镉含量品种差异分析

由表2可知，在同一镉背景值下，各品种籽粒镉含量不同；同一品种油葵籽粒中的镉积累量会随着土壤中镉含量的增加而增加。13个油葵品种籽粒镉含量均远远超过食品中污染物限量国家标准（GB 2762—2012中坚果及籽类其限量为0.5 mg／kg）。中度镉污染区油葵籽粒中镉含量范围是4.03～5.84 mg／ kg，其中镉含量最高的是油满多，最低的是三保567，重度镉污染区油葵籽粒镉含量范围是4.71～7.03 mg／kg，最高的是矮大头1023，最低的是三保567。

方差分析表明，中度和重度镉污染区不同品种油葵的籽粒镉含量p值远远大于0.05，说明在中度和重度镉污染区，不同品种油葵籽粒镉累积量不存在差异。

表2 油葵籽粒中镉含量品种差异分析Table 2 The concentrations of Cd in seeds of different oil sunflower varieties

2.3 油葵秸秆中镉含量品种差异分析

由表3可知，同一油葵品种秸秆中的镉积累量会随着土壤镉含量的增加而增加，不同品种油葵在不同镉背景值下秸秆镉积累量不同。中度镉污染区油葵秸秆平均镉含量范围在5.03～7.92 mg／kg之间，含量最高的是高油5号，最低的是新葵562；重度镉污染区油葵秸秆平均镉含量范围在5.62～8.67 mg／kg之间，含量最高的是矮大头1023，最低的是三保567。

方差分析表明，中度和重度镉污染区不同品种油葵的秸秆镉含量p值远远大于0.05，说明在中度和重度镉污染区，不同品种油葵的秸秆镉累积量不存在差异。

表3 油葵秸秆中镉含量品种差异分析Table 3 The concentrations of Cd in straws of different sunflower varieties

（续表3）

2.4 油葵籽粒和秸秆镉富集系数的品种差异

从表4可以看出，13个油葵品种籽粒和秸秆的镉富集系数都大于1，且中度镉污染区的富集系数大于重度镉污染区的富集系数。中度镉污染区籽粒镉富集系数在6.532～9.465之间，最高的是油满多，最低的是三保567；秸秆镉富集系数在8.152～12.836之间，最高的是高油5号，最低的是新葵562。重度镉污染区籽粒镉富集系数在2.260～3.373之间，最高的是矮大头1023，最低的是三保567；秸秆镉富集系数在2.697～4.160之间，最高的是矮大头1023，最低的是三保567。不论是中度还是重度镉污染区，秸秆的镉富集系数都要大于籽粒的镉富集系数，说明油葵秸秆对镉的富集能力强于籽粒对镉的富集能力。

表4 不同油葵品种籽粒、秸秆镉富集系数Table 4 The enrichment factors of Cd in seeds and straws of different sunflower varieties

2.5 油葵秸秆—籽粒镉转运系数品种差异分析

从表5可以看出，不同油葵品种秸秆—籽粒的镉转运系数不同，同一油葵品种在不同镉含量土壤上秸秆—籽粒的转运系数也不一样。中度镉污染区镉转运系数的范围是0.705～0.995，油满多最高，矮大头1023最低，说明油满多品种秸秆的镉向籽粒转移能力最强，矮大头1023最弱。重度镉污染区转运系数的范围是0.693～0.979，油满多最高，NWS667最低，说明油满多品种秸秆中的镉向籽粒中转移能力最强，NWS667最弱。不论是中度还是重度镉污染区，其转运系数全部小于1，说明镉从秸秆到籽粒的迁移能力比较弱，从而降低籽粒中镉污染的风险。

表5 不同品种油葵秸秆—籽粒镉转运系数Table 5 The transfer factors of Cd from straw s to grains of different sunflower varieties

（续表5）

2.6 油及油枯镉含量测定结果

部分油葵品种初加工原油及油枯镉含量测定结果见表6。中度镉污染区原油平均镉含量为0.0356 mg／kg，油枯中平均镉含量为8.436 mg／kg；重度镉污染区原油平均镉含量为0.0384 mg／kg，油枯中平均镉含量为10.59 mg／kg。2个试点油葵初加工原油中镉含量均极低，可以放心食用。油葵初加工原油，未经提炼，原油中镉含量主要来自细小的油枯，油葵油中镉含量很少。

表6 部分油葵油及油枯镉含量测定结果（mg／kg）Table 6 the concentrations of Cd in the oil and oil cake of sunflower（mg／kg）

3 小结与讨论

油葵是我国四大油料作物之一，它的特点是根系发达，抗逆性强，适应范围广等。众多研究表明，向日葵对重金属污染具有较强的耐受性，是一种很好的镉污染区替代作物。经过试验，不论是中度镉污染区还是重度镉污染区，油葵产量都没有明显差异，表明在一定范围内土壤镉含量对油葵产量影响较小，至于当土壤镉含量增加至一个什么水平时，开始影响油葵品种的产量，需要进一步研究。油葵生物量大，籽粒和秸秆中能够积累大量的镉，而籽粒榨出的原油中镉含量极低，可以放心食用。榨过油的油枯中镉含量极高，不能直接用作饲料，可通过化学萃取剂萃取油枯中的镉，将油枯中镉含量降到安全标准以下后再进行利用。经查阅文献，目前还没有关于此方面的研究。试验表明，油葵秸秆—籽粒的转运系数都小于1，转运系数越小，说明镉从秸秆转移到籽粒的量就越少，从而降低可食用部分镉污染的风险，保证食物安全。孙月美等［4］对耐受性植物油葵和棉花对镉的富集特征进行研究，结果表明，油葵的转运系数随外源添加镉呈现先升高后降低的趋势，且地下部到地上部的转运系数都小于1，说明油葵的根部可以作为镉在植物体内迁移的一种屏障，使地上部免受或者少受镉毒害。到目前为止，关于镉对油葵影响的研究基本都是外源添加镉对油葵植株生长的影响及其体内生理生化的变化，还没有土壤镉污染对油葵整个生育期的影响及油葵秸秆和籽粒镉含量的研究。

本次试验仅对油葵秸秆和籽粒对镉的吸收进行研究，未对油葵根系和叶片对土壤镉的吸收及镉对油葵植株生长的影响进行研究。今后的试验可进行镉对油葵生长过程中生理生化特性的影响研究，分析镉胁迫下不同油葵品种的全生物产量、不同生育期各器官镉积累量、成熟期不同器官对镉的吸收和分配，以期了解油葵对镉吸收、转运和积累特征、成熟期镉在各个器官的分配规律、耐镉性，以及验证前期筛选结果的可靠性，为选择和应用高镉积累油葵品种进行植物修复和污染区替代作物研究提供参考。同时以筛选出根部和茎秆镉积累量高，而籽粒镉积累量低的油葵品种为目标，继续进行镉积累油葵的筛选。

［1］ 冉 烈，李会合.土壤镉污染现状及危害研究进展［J］.重庆文理学院学报（自然科学版），2011，30（4）：69-73.

［2］ 杨学乐，何录秋，刘寿明，等.向日葵、油菜对镉胁迫反应及对镉污染土地修复作用研究进展［J］.作物研究，2017，31（1）：93-98.

［3］ 孙洪欣，赵全利，薛培英，等.不同夏玉米品种对镉、铅积累与转运的差异性田间研究［J］.生态环境学报，2015，24（12）：2068-2074.

［4］ 孙月美，宁国辉，刘树庆，等.耐受性植物油葵和棉花对镉的富集特征研究［J］.水土保持学报，2015，29（6）：281-286.

Comparative Study on the Soil Cadm ium Enrichment of Different Oil Sunflower Varieties

YANG Xuele，HE Luqiu，LIU Shoum ing
（Crop Research Institute of Hunan Province，Changsha，Hunan 410125，China）

High cadmium accumulation varieties of oil sunflower were screened in 2016.The results showed that：（1）There were differences in the cadmium amounts of different oil sunflower varieties in same cadmium contaminated land，and there were differences in the accumulated cadmium in different parts of the same variety.（2）There were obviously differences in the yields of different oil sunflower varieties under the same cadmium background.The yields of the same cultivarswere not obvious at the different cadmium background.（3）The cadmium contents in the seeds were no significant in differentoil sunflower cultivars and different cadmium content soils.（4）There was also no signficant difference in cadmium content oil sunflower cultivars in different cadmium content soils.（5）The transfer coefficients from straw to seed were less than 1 in all oil sunflower cultivars.The enrichment factors of the straw and seed weremore than 1 of all oil sunflower cultivars，and the enrichment factors of the straw weremore than thatof the seed.（6）The cadmium content in the crude seed oilwas very low and safe for consumerwhether the oil sunflower planted inmoderate cadmium contaminated soil or severe cadmium contaminated soil.

oil sunflower；Cd contaminated；enrichment characteristic；phytoremdiation

S565.5；S156

A

1001-5280（2017）05-0498-05

10.16848／j.cnki.issn.1001-5280.2017.05.10

2017-06-01

杨学乐（1989-），女，硕士，Email：1103301542＠qq.com。

湖南省财政专项（湘财农指［2014］180号）。