柳婷婷，骆霞虹，李文略，朱关林，安霞

(浙江省萧山棉麻研究所 浙江省农业科学院园林植物与花卉研究所，浙江 杭州 311251)

社会经济的快速发展，伴随着工矿企业骤增、化肥农药施用量增大、生产生活废弃物持续增多，使得土壤重金属污染迅速蔓延，污染程度也逐渐加深[1-2]。调查分析显示，我国耕地土壤中受重金属污染的面积大概占耕地总面积的五分之一，严重威胁到生态环境安全、食品安全以及人体健康[3]。耕地是农业发展的基石，耕地土壤环境质量事关国计民生。据统计，由于土壤的重金属污染而导致每年粮食减产0.10亿t，受污染的粮食每年达到0.12亿t，造成巨大的经济损失[3]。重金属污染已成为土壤污染中面积最广、危害最大的环境问题之一。

对我国农田土壤环境造成污染的重金属种类很多，其中镉(Cd)是主要的重金属污染元素之一。据报道，受Cd污染的农田土壤面积近1.33万hm2，点位超标率达7.0%[4]。Cd具有毒性大、移动性强、易被植物吸收等特点，能够抑制农作物的生长发育，使其生长迟缓、植株矮小、缺绿、产量下降等[5]。此外，Cd还会随着食物链的传递，通过“土壤—植物—人体”或者“土壤—植物—动物—人体”的路径进入人体内富集，最终危害健康。当Cd进入人体后，会与人体内的许多物质进行反应，导致人体机理功能等出现失调，引发病变，也就是人们常说的Cd中毒。Cd中毒会对肾脏和心血管造成损伤，导致贫血和骨骼病变，还会导致人体畸变、癌变等[6-7]。20世纪在日本富山县出现的“骨癌病”，也称“痛痛病”，主要就是由Cd中毒引起的[8]。因此，Cd污染不仅严重阻碍了农业的可持续发展，给粮食安全造成很大的安全隐患，还严重威胁人们的身体健康，对Cd污染土壤的治理和修复已成为亟待解决的重要问题。

亚麻是亚麻科亚麻属草本植物，种植历史悠久，是人类最早使用的天然纤维植物之一。利用亚麻纤维生产、制作的高档纺织品、服装面料等具有凉爽、吸湿、透气的特点，深受人们喜爱[9]。亚麻也是重要的油料作物，亚麻籽油也称亚麻油，富含人体必需的不饱和脂肪酸——α-亚麻酸，具有益智健脑、改善视力，以及降低血脂、降低血糖、降低血黏度、预防心脑血管疾病等多种保健功效，营养价值和经济价值都很高[10-12]。亚麻适应性强，具有很高的生物量，对Cd等重金属胁迫具有较高的耐受性。Angelova等[13]发现，与大麻和棉花相比，亚麻对重金属Cd的吸收和富集能力最强；徐英等[14]在湖南安化山区的Cd污染农田进行吸镉特性研究表明，亚麻对Cd的富集系数最高达到4.33；Marie等[15]发现，亚麻植株在1 000 mg·kg-1的Cd污染土壤中仍可正常生长。因此，亚麻是Cd污染农田适合种植的替代经济作物。

浙江位于东南沿海，与亚麻原产地埃及纬度相近，因沿海有着与欧洲优良亚麻生产区地中海沿岸相似的海洋性气候，冬春季的自然条件能够满足亚麻生长发展的需要[16]。此外，随着近年来的“退苗还粮”，已腾出大量土地，冬闲田面积也逐年增长；同时，由于经济效益的下降，浙江省以往的大宗冬作物如油菜等的种植面积逐年减少，这都给了发展冬播亚麻很大的空间。因此，亚麻在修复土壤Cd污染的同时，也大大提高了浙江省土地的利用效率，有效增加了冬闲田的经济价值，是一种比较理想的重金属污染耕地边利用边修复的作物。本研究选取5个亚麻品种，利用盆栽试验，研究分析同等种植条件下不同亚麻品种对Cd吸收积累的差异，旨在筛选出籽粒Cd低积累、其他部位高积累的亚麻品种。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验土壤采自农田0～20 cm的耕层土壤，土壤除杂和风干后，过2 mm筛备用。土壤pH为6.22。本试验所用亚麻品种分别为TX-7、阿里、华亚3号、坝选3号、陇亚15号。试验所用CdCl2·2.5H2O(分析纯)购于杭州创试生物科技有限公司。

1.2 试验设计

盆栽试验时，以溶液的形式将CdCl2·2.5H2O一次性均匀加入供试土壤中，使土壤Cd含量(以纯Cd计算)为0.5 mg·kg-1。每盆(长40 cm、宽27 cm、高30 cm)装入风干土20 kg，加入60 g有机肥作为基肥。每个品种播种3盆。枞形期时，每盆亚麻定苗60株。本试验在浙江省萧山棉麻研究所试验大棚进行。

1.3 样品采集与处理

土壤pH检测方法。称取10 g通过1 mm筛孔风干土壤样本置于50 mL烧杯中，加入25 mL蒸馏水，搅拌1 min，放置30 min使其澄清(此期间应避免空气中有氨或挥发性酸)，用校正过的pH计检测悬液的pH值。

亚麻农艺性状和产量考察。生理成熟期时，每个品种每个重复随机选取5株植株，测量株高、茎粗、分枝数、蒴果数、每果粒数及单株干重。

不同亚麻品种各部位Cd含量测定。亚麻植株收获后，先于105 ℃杀青40 min，随后在65 ℃烘干至恒重。将根、茎、叶、籽壳和籽粒分别取样，粉碎后过0.18 mm筛。称取干试样0.4 g(精确至0.000 1 g)于聚四氟乙烯消解罐内，加硝酸5 mL浸泡过夜。盖好内盖，旋紧不锈钢外套，放入恒温干燥箱，80 ℃保持1～2 h，120 ℃保持1～2 h，再升至160 ℃保持4 h，在箱内自然冷却至室温，打开后加热赶酸至近干，将消化液洗入25 mL容量瓶中，用少量1%硝酸溶液洗涤内罐和内盖3次，洗液合并至容量瓶中并用1%硝酸定容至刻度，混匀备用。同时做试剂空白试验。试液上机测定Cd含量(赛默飞iCAP RQ型电感耦合等离子体质谱仪)。

1.4 数据分析

利用Excel 2019对数据进行分析，利用SPSS 25.0软件进行单因素方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同亚麻品种的农艺性状

表1显示，不同品种的指标间存在一定差异。陇亚15号和TX-7的株高较高，且显著高于其他品种。在茎粗和单株干重方面，陇亚15号均显著高于其他亚麻品种。在分枝数、蒴果数和每果粒数方面，陇亚15号也高于其他品种。总体来看，在5个亚麻品种中，陇亚15号的综合农艺性状表现最好。

表1 不同亚麻品种的农艺性状

2.2 不同亚麻品种各部位的Cd含量

如表2所示，亚麻不同品种、不同部位的Cd含量存在一定差异。总体来说，不同亚麻品种茎和叶中的Cd含量高于根、籽壳和籽粒。TX-7和阿里品种的根中Cd含量显著高于其他3个品种；TX-7茎和叶中的Cd含量总体上高于其他品种。阿里、华亚3号和陇亚15号籽壳中的Cd含量高于其他2个品种。阿里和坝选3号籽粒中的Cd含量显著低于其他亚麻品种。

表2 不同亚麻品种各部位Cd含量

3 小结与讨论

现阶段，随着城市工业化以及农业规模化的不断发展，农田土壤重金属污染问题日益严峻，严重威胁到我国的粮食安全和生态环境，整治农业土壤污染问题迫在眉睫[17]。为了遏制日益严重的农田土壤污染，保证土壤质量和粮食安全，2016年5月，国务院发布《土壤污染防治行动计划》(“土十条”)，标志着农田土壤重金属污染修复工作已成为国家重大战略需求[18]。

目前土壤重金属污染的修复方法主要有物理修复、化学修复和植物修复[19]。物理修复主要是利用物理学的原理，通过排土、换土、客土等工程措施，使土壤中的重金属部分转化为无害物质或者彻底去除，其优点是修复较彻底、稳定，但是成本较高，工程量大，易破坏土体结构。化学修复是指利用固化法、淋洗法、化学氧化修复法等方法，通过向土壤中施加化学物质，改变土壤的化学性质，降低土壤中重金属的活性，从而减少植物对土壤中重金属的吸收积累，虽然用时短，见效较快，但是存在成本高、易造成二次污染等缺点。植物修复是利用植物自身的生理特性，从环境中吸收、分解、转化或固定土壤中的重金属，降低污染物浓度，提高土壤安全性的修复手段，是环境友好且具有经济效益的技术[20]。与传统的物理和化学方法相比，植物修复技术具有成本低、来源广、实施简单、效果永久、无二次污染、美化环境等优良特点，受到广泛关注[21]。植物修复技术的关键在于找到超富集植物。魏树和等[22]发现，Cd的超富集作物为龙葵；陈同斌等[23]发现，As的超富集作物为蜈蚣草。这些植物虽然对土壤重金属吸附能力很强，但由于其普遍存在生长缓慢、植株矮小、生物量小、生态适应性差等特点，难以进行田间管理，没有经济价值，故很难在实际生产中应用。所以当前的研究者不再局限于寻找超富集植物，转而寻找一些富集重金属能力强、生物量大且经济价值高的作物来修复土壤重金属污染。

亚麻生物量较大，对Cd具有较强的耐受性。研究表明，在种子萌发期，亚麻种子的耐镉性大于黄麻和芥菜种子[24]。在浙江，亚麻主要是利用冬闲田种植，从而大大提高了土地利用效率[16]。与传统的冬闲田作物油菜相比，亚麻籽油具有更高的营养价值和经济价值[10-12]。本研究中，选取5个亚麻品种种植于轻度Cd污染的土壤中，其中陇亚15号的农艺性状综合表现最好。不同的亚麻品种各部位Cd吸收积累的能力有差异。总体来看，5个亚麻品种茎叶的Cd含量均高于根、籽壳和籽粒，阿里和坝选3号籽粒中的Cd含量显著低于其他亚麻品种。在实际应用过程中，应在保证籽粒重金属含量符合安全标准的前提下，选择农艺性状表现好，且其他部位Cd富集能力强的品种，这样可在修复Cd污染土壤的同时，还能获取一定的经济价值。