杨和连，韩开潮，穗刘宠，韩 腾，杨婵婵，吴梦娇

（河南科技学院园艺园林学院，河南新乡 453003）

目前，环境污染已成为制约经济发展、农业可持续发展、人民身体健康的重要问题，其中有害重金属是主要的环境污染物之一，这些重金属进入蔬菜被人民食用会危害人体健康。三价铬和六价铬对人体健康都有害，一般认为六价铬的毒性强，更易被人体吸收，而且可在体内蓄积。六价铬的毒性比三价铬要高100 倍，是强致突变物质，致敏，引起肝脏肿大，可诱发肺癌和鼻咽癌。

不同种类的蔬菜对土壤中铬的吸收能力不同。蔬菜特别是叶菜类蔬菜对铬累积能力相对较高，叶菜铬含量超标风险较大。因此，研究不同叶菜铬累积能力对保障叶菜食品安全、降低人体食品铬污染风险具有重要意义。本研究以田间常见的叶菜为研究对象，通过富铬基质穴盘栽培进行铬污染土壤田间试验，以期找到一种可快速筛选铬低累积型叶菜类蔬菜的方法，来代替周期长、工作量大、效率低的传统田间筛选方法，为建立重金属低累积型作物快速筛选提供参考。

1 材料与方法

1.1 富铬基质叶菜培养试验

采用50 穴的穴盘固体基质育苗法，基质主要成分为珍珠岩和蛭石，经检测基质铬含量＜3mg/kg，将珍珠岩与蛭石按1∶1 的比例混合拌匀。试验共设5 个处理，铬浓度分别为0mg/kg、40mg/kg、80mg/kg、120mg/kg、160mg/kg，其中处理0mg/kg 为加入等量的水作对照，每处理8 穴，重复3 次。待平衡1 周后，选择5种常见的叶菜类蔬菜播种，分别为芹菜、上海青、空心菜、生菜、韭菜。将叶菜种子播种于穴盘的穴孔中，每穴孔播6 粒种子，并覆一层基质，浇水、覆地膜，最后将穴盘移入大棚内进行育苗，白天平均温度控制在28℃左右，晚上平均温度15℃左右，光照时数14～15h，平均光强60μmol/m2·s，待幼苗拱土后揭去地膜。生长期间采用称重法控制基质含水量为65%～75%。待幼苗出现第3 片真叶时进行间苗，留苗4 株/穴，幼苗培养至第12d 时收获。

1.2 大棚田间叶菜生长试验

2021 年在新乡市牧野区蔬菜基地的塑料大棚内进行田间小区试验。供试的2 个大棚中土壤总铬含量分别为57.0mg/kg 和70.5mg/kg。所选叶菜类蔬菜为富铬基质叶菜培养试验中的叶菜种类，大棚内各小区面积为20m2（宽2.5m、长8m），重复3 次。试验小区内各种叶菜类蔬菜的种植密度根据种植习惯设定。收获时采用梅花法取样采集4～5 株蔬菜地上部及对应根区土壤样品混合均匀。

1.3 分析方法

将采集的叶菜类蔬菜样品带回实验室，用纯净水清洗，称量叶菜地上部鲜重，在70℃的烘干箱中烘至恒重，称其干重，然后研磨成粉状，用聚乙烯密封袋保存备用。土壤样品经风干过筛后，装袋用于分析土壤总铬含量。

在500mL 的容量瓶中配制5%的硝酸溶液作为定容溶液，分别称取样品各0.5g 于小烧杯中，并向每个烧杯中依次加入8mL 的浓硝酸（68%）和2mL 的高氯酸进行硝解，将烧杯放置在170℃的电热板上加热至无液体为止，最后将烧杯中的物质转移到25mL 容量瓶中，定容摇匀，用Optima 2100 DV 电感耦合等离子体发射光谱仪（美国Perkin Elmer 公司）进行铬的全量分析，最后计算出蔬菜鲜重的铬含量。

重金属的生物富集系数（BCFs）为作物可食部位重金属含量与介质中重金属含量的比值。

2 结果与分析

2.1 基质中不同铬浓度下叶菜铬含量变化

由表1 可知，供试的5 种叶菜地上部铬含量随着基质中铬含量增加而逐渐增加。基质铬含量分别为0mg/kg、40mg/kg、80mg/kg、120mg/kg、160mg/kg 时，供试叶菜地上部铬含量分别为0.05～0.09mg/kg FW、0.32～0.59mg/kg FW、0.48～1.23mg/kg FW、0.68～1.96mg/kgFW和0.88～2.77mg/kg FW。依据《食品安全国家标准——食品中污染物限量》（GB 2762—2017）新鲜蔬菜中铬限量指标为0.5mg/kg，在处理浓度为80mg/kg、120mg/kg、160mg/kg 时，芹菜地上食用部分中的铬含量超标，超标率分别为80%、192%、306%；上海青地上食用部分中的铬含量超标，超标率分别为102%、238%、401%；空心菜地上食用部分中的铬含量超标，超标率分别为92%、230%、366%。在处理浓度为40mg/kg、80mg/kg、120mg/kg、160mg/kg 时，生菜地上食用部分中的铬含量均超标，超标率分别为4.5%、146%、292%、454%。在处理浓度为120mg/kg、160mg/kg 时，韭菜地上食用部分中的铬含量超标，超标率分别为36%、76%，随着处理中铬浓度的增加，韭菜铬含量的上升幅度比其他4 种叶菜小。

表1 不同处理下叶菜的铬含量（mg/kg FW）

2.2 基质中不同铬浓度下叶菜对铬的BCFs 变化

由表2 可知，不同叶菜BCFs 值表现出较大差异，随处理中铬含量的增加而变化。基质铬含量分别为40mg/kg、80mg/kg、120mg/kg、160mg/kg 时，所选叶菜BCFs 值范围分别为0.0080～0.0148、0.0060～0.0154、0.0057～0.0163、0.0055～0.0173。不同叶菜种类间比较来看，韭菜对铬的BCFs 值表现出随铬浓度增加而下降的趋势，表明其具有较低的富铬效率，为铬低累积叶菜，而其他4 种叶菜对铬的BCFs 值表现出随铬浓度增加而升高的趋势，表明对铬的富集能力相对较高，为铬高累积叶菜。说明不同叶菜种类是叶菜BCFs 值差异的主要影响因素，控制着叶菜BCFs 值的水平。综合比较，铬高累积叶菜的富铬效率为生菜＞上海青＞空心菜＞芹菜。

表2 不同处理下供试叶菜的BCFs 值

2.3 田间试验下叶菜的铬含量和BCFs 值

由表3 可知，不同叶菜种类之间以及不同铬污染土壤上叶菜地上部铬含量均存在差异。不同叶菜种类间进行比较，在2 种不同铬含量的大棚土壤上，供试叶菜地上部铬含量大小顺序均为生菜＞上海青＞空心菜＞芹菜＞韭菜。表明不同种类叶菜的铬累积能力差异在不同铬污染土壤上的稳定性较好。此外，在大棚土壤铬含量为57.0mg/kg 时，5 种供试叶菜类蔬菜铬含量均未超过新鲜蔬菜中铬限量指标0.5mg/kg。大棚土壤铬含量为70.5mg/kg 时，韭菜的铬含量也未超标。

表3 不同铬含量大棚土壤上叶菜的铬含量（mg/kg FW）

由表4 可知，在2 种不同铬含量的大棚土壤上，不同叶菜BCFs 值也表现出较大差异，随土壤中铬含量的增加而变化。土壤铬含量为57.0mg/kg、70.5mg/kg时，所选叶菜BCFs 值范围分别为0.0063～0.0084、0.0067～0.0140。不同叶菜种类间比较，韭菜对铬的BCFs 值表现出随着土壤中铬浓度增加而减小的趋势，而其他4 种叶菜对铬的BCFs 值表现出随着土壤中铬浓度增加而增大的趋势。5 种叶菜对铬的累积能力可分为2 类，即铬低累积叶菜（韭菜）和铬高累积叶菜（生菜、上海青、空心菜、芹菜）。

表4 不同铬含量大棚土壤上叶菜的BCFs 值

2.4 基质穴盘培养与田间试验的BCFs 比较分析

由表2 和表4 可知，5 种叶菜的BCFs 值大小顺序在不同基质铬浓度与田间试验条件下呈现出较高的一致性。5 种叶菜对铬的累积能力均可分为2 类，即铬低累积叶菜（韭菜）和铬高累积叶菜（生菜、上海青、空心菜、芹菜），铬高累积叶菜的富铬效率均为生菜＞上海青＞空心菜＞芹菜。该结果进一步证明，采用含铬基质穴盘培养叶菜12d，可以快速筛选铬低累积型叶菜类蔬菜。

3 结论与讨论

供试叶菜类蔬菜地上部铬含量和BCFs 值随基质中铬浓度的变化而变化。不同处理条件下供试叶菜BCFs 值范围是0.0055～0.0173，5 种叶菜的BCFs 值大小顺序在不同基质铬浓度与田间试验条件下呈现出较高的一致性。采用含铬基质穴盘培养叶菜12d 可以反映田间条件下叶菜对土壤铬的累积能力，用此方法可以快速筛选出铬低累积型叶菜类蔬菜，为铬污染土壤上铬低累积型叶菜的快速筛选提供了一种可行的方法。

本研究以5 种叶菜类蔬菜作为研究对象，结果显示：不同种类的叶菜类蔬菜对铬的富集存在较大的差异性。这可能与蔬菜自身的基因型、生理特性以及对污染物敏感程度等因素有关。建议种植铬低累积叶菜类蔬菜，以降低人们在食用叶菜类蔬菜时人体受铬污染的风险。本研究结果显示，基质最佳铬培养浓度在40～80mg/kg 之间，后续将进行下一步试验，以探讨基质最佳铬培养浓度和时间。