不同叶面肥对大豆产量与重金属含量的影响.pdf

农技服务2023，40（8）：2124投稿网址http：/不同叶面肥对大豆产量与重金属含量的影响柴冠群,范成五,王丽,刘桂华,蒋亚,秦松（贵州省土壤肥料研究所，贵州 贵阳 550006）摘要为在重金属污染耕地上的大豆扩种和安全生产提供科学依据，探究硒、锌、铁微量元素叶面肥对大豆籽粒产量与Cd、As、Cr含量的影响。结果表明：含硒、锌、铁微量元素的叶面肥施用于大豆，对大豆籽粒As、Cr含量无显著影响，但可提高大豆籽粒产量，并降低大豆籽粒Cd含量。在大豆苗期、初花期、鼓粒期叶面喷施 ZnSO43 g/L使大豆籽粒产量增加26.51%，大豆籽粒Cd含量降低24.42%，实现大豆籽粒Cd安全生产。关键词叶面肥；大豆；重金属大豆 Glycine max L.Merr.富含优质蛋白及不饱和脂肪酸，具有极高的营养与利用价值，属于重要的粮油作物1-2。大豆产业具有经济、政治和社会三重属性，对一个国家的粮食安全、经济增长和社会稳定等方面具有重要战略意义3。大豆在我国人体膳食结构中具有重要的不可替代性，我国每年大豆消费量约占全球大豆总产量的30%4。食用大豆或豆制品是我国人群重金属暴露途径之一5。ZHAO 等6报道，大豆对重金属富集能力表现为 CdAsPb，焦位雄等7也发现，大豆对不同重金属元素富集能力存在差异，表现为 CdHgPb；阳小凤等8在Cd污染农田对62个大豆品种进行小区试验，发现收获的大豆符合国标Cd限量标准的品种仅占1.2%。近年来，由于工农业的快速发展以及各种人类活动的干扰，我国约2 000万 hm2的耕地受重金属污染，每年约1 200万 t粮食被重金属污染，造成约200亿元的经济损失9。在耕地资源紧缺、重金属高地质背景区种植大豆，势必增加大豆污染风险。目前成熟的耕地重金属污染修复技术主要包括品种调整、原位钝化与叶面调控，其中品种调整措施具有区域适宜性，原位钝化技术成本较高，操作过程较复杂，且可能存在二次污染的情况，而叶面调控技术直接作用于作物本身，能消减重金属向地上部的转运，且成本较低、操作简单，便于农民接受10。有报道认为，Se、Zn与Fe能与重金属发生拮抗作用，限制重金属离子在作物体内的迁移转运，通过叶面喷施含有Se、Zn、Fe等拮抗离子的叶面肥能阻控重金属向地上部的转运10-12。作物光合作用等多种生理生化过程中都有Se、Fe、Zn等微量元素参与，影响作物产量形成12。目前，鲜见关于喷施叶面肥对大豆产量与重金属吸收影响的相关报道。因此，以黔豆5号为研究对象，在重金属污染耕地上开展田间小区试验，对大豆叶面喷施含硒、铁、锌等微量元素水溶肥，探究不同类型水溶肥对大豆产量与重金属含量的影响，为重金属污染耕地的大豆扩种和安全生产提供科学依据。1 1材料与方法1 1.1 1试验地概况试验地位于贵州省七星关区林口镇，其土壤类型为黄壤，土壤pH 6.37，有机质含量38.78 g/kg，全氮含量 1.69 g/kg，全磷含量收稿日期 2023-01-28基金项目 国家重点研发计划项目（2018 YFD 0800602）作者简介 柴冠群（1990），男，助理研究员，硕士，从事农产品产地重金属污染防治研究。E-mail：农技服务1.96 g/kg，全钾含量 11.68 g/kg，碱解氮含量168.68 mg/kg，有效磷含量78.28 mg/kg，速效钾含量216.75 mg/kg，试验区内肥力均匀，地势平整，便于浇灌。根据 土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）（GB 156182018）13，试验地为受Cd、Cr污染的安全利用类耕地，其Cd、As、Pb、Cr含量分别为2.30 mg/kg、25.00 mg/kg、38.53 mg/kg、262.00 mg/kg，Cd、Cr含量分别是对应元素筛选值的7.67倍、1.31倍。1 1.2 2材料大豆品种：黔豆5号，由贵州省油料研究所提供，其母本为湘春豆 10 号，父本为浙春一号。药剂：Na2SeO3、ZnSO4、Fe2（SO4）3均为分析纯，购自贵州凯因生物科技有限公司。1 1.3 3试验设计试验采用三垄栽培方式，播种时施入尿素45 kg/hm2，磷酸二铵150 kg/hm2，硫酸钾75 kg/hm2，保苗密度21万株/hm2。于大豆苗期、初花期、鼓粒期喷施叶面肥，用 Na2SeO3、ZnSO4、Fe2（SO4）3分别配置成不同浓度的叶面肥，每次叶面肥施用量为450 L/hm2。试验共设4个处理，CK，喷施等量清水；T1，5 mg/LNa2SeO3；T2，3 g/L ZnSO4；T3，3 g/LFe2（SO4）3。试验采用单因素随机区组设计，3 次 重 复，每 个 小 区 种 植 5 垄 大 豆，垄 距0.65 m，垄长 18 m，小区面积为 58.5 m2，其他田间管理同大田生产。大豆成熟后，各小区单采单收，测量各小区大豆产量。各小区取1 kg左右的大豆籽粒带回实验室后，用去离子水将其清洗干净，吸水纸擦干后，于65 烘干至恒重，使用TJS-325型三维震击式球磨仪研磨过0.15 mm尼龙筛备用。1 1.4 4指标测定根据 食品安全国家标准 食品中多元素的测定（GB 5009.2682016）14中的方法，称取 0.200 0 g大豆籽粒样品于微波消解罐中，加入510 mL硝酸，加盖过夜，用微波消解仪消解，待其冷却后取出，缓慢打开罐盖排气，用少量水冲洗内盖，将消解罐放在控温电热板上，于100 加热30 min，用超纯水定容至 50 mL，混匀备用，同时做空白试验。用ICP-MS（Elan 9000 型，美国珀金埃尔默股份有限公司）测定其Cd、As、Cr含量。采用标样（GB W100348）进 行 质 控，回 收 率 为98.6%100.4%。1 1.5 5数据统计分析根据 粮食（含谷物、豆类、薯类）及制品中铅、铬、镉、汞、硒、砷、铜、锌等八种元素限量（NY 8612004）15中 Cd、As、Cr 限值，采用单因子污染指数法（Pi）和内梅罗综合污染指数法（PZ）对试验大豆籽粒重金属（Cd、As、Cr）安全性进行评价16，计算公式如下：Pi=CiSi式中，Pi为单因子污染指数；Ci为重金属i在大豆籽粒中的实测值（mg/kg）；Si为大豆籽粒中重金属i的限值，大豆籽粒Cd、As、Cr限值分别为0.2 mg/kg、0.5 mg/kg、1.0 mg/kg15；Pi1 表示大豆籽粒重金属i未超标；1Pi2表示大豆籽粒重金属 i轻度超标；Pi2表示大豆籽粒重金属i重度超标。试验数据采用Excel 2010与SPSS 22.0进行整理与统计，运用Sigmaplot 14.0作图。2 2结果与分析2 2.1 1不同处理对大豆籽粒产量的影响从表1可知，不同处理大豆籽粒的产量为2 679.603 390.00 kg/hm2，喷施叶面肥能显著增加大豆籽粒产量，与CK相比，喷施叶面 肥 大 豆 籽 粒 产 量 增 幅 为 7.68%26.51%，其中 T2处理（锌叶面肥）大豆籽粒的产量最高，增幅最大。228期柴冠群等不同叶面肥对大豆产量与重金属含量的影响表1 1不同处理大豆籽粒的产量处理CKT1T2T3产量/（kg/hm2）2 679.60112.14 d2 885.40138.32 c3 390.00169.74 a3 035.10158.49 b较CK/%7.6826.5113.27注：同列不同小写字母表示处理间差异显著（P0.05），下同。2 2.2 2不同处理对大豆籽粒重金属含量的影响从表2可知，不同处理的大豆籽粒Cd含量为0.1640.217 mg/kg，喷施叶面肥处理的 大 豆 籽 粒 Cd 含 量 较 CK 显 著 降 低13.36%24.42%，其中T2处理（锌叶面肥）大豆籽粒的 Cd含量降幅最大。不同处理大豆 籽 粒 As、Cr 含 量 分 别 为 0.0040.006 mg/kg与0.0510.062 mg/kg，不同处理大豆籽粒 As 含量、Cr 含量均差异不显著。表2 2不同处理大豆籽粒的重金属含量处理CKT1T2T3Cd0.2170.011 a0.1880.011 b0.1640.009 c0.1840.010 bAs0.0060.002 a0.0050.001 a0.0050.002 a0.0040.001 aCr0.0620.013 a0.0540.009 a0.0520.014 a0.0510.016 a2 2.3 3不同处理大豆籽粒重金属安全性评价从表3可知，大豆籽粒重金属安全性评价结果表现为PCdPCrPAs。CK处理的PAs与PCr低于1，表现为未超标，其PCd为1.085，说明CK处理不存在大豆籽粒As、Cr超标现象，但存在大豆籽粒 Cd轻度超标现象。喷施叶面肥处理大豆籽粒的Cd、As、Cr含量均表现为未超标。说明喷施叶面肥能降低大豆籽粒Cd、As、Cr超标风险，其中T2处理（锌叶面肥）能明显降低Cd、As、Cr超标风险。表3 3不同处理大豆籽粒重金属的污染指数处理CKT1T2T3PCd1.0850.9400.8200.920PAs0.0120.0100.0100.008PCr0.0620.0540.0520.0513 3结论在大豆上施用含硒、锌、铁元素叶面肥，可提高大豆籽粒产量，并降低大豆籽粒Cd含量，对大豆籽粒 As、Cr含量无显著影响。与喷施清水的大豆相比，在大豆苗期、初花期、鼓 粒 期 喷 施 叶 面 肥 大 豆 籽 粒 产 量 增 产7.68%26.51%，为 2 885.403 390.00kg/hm2，其中叶面喷施 3 g/L ZnSO4的大豆籽粒产量最高，增幅最大。喷施叶面肥处理的大豆籽粒Cd含量较喷施清水显著降低，其含 量 为 0.1640.217 mg/kg，降 幅 为13.36%24.42%，叶面喷施 3 g/L ZnSO4的大豆籽粒 Cd含量最低，降幅最大，可实现大豆籽粒Cd安全生产。参考文献 1 何艳，黄晓伟，程中一，等.新形势下大豆产地土壤环境保护与功能提升的研发建议 J.土壤学报，2021，58（2）：269-280.2 张彦威，张军，徐冉，等.籽粒有毒重金属低富集大豆品种筛选及与环境作用效应分析 J.大豆科学，2019，38（6）：839-846.3 曾学明.我国大豆产业发展战略规划研究 J.中国农业资源与区划，2017，38（9）：89-97.4 张彩霞，付桢.国际背景下中国大豆的生产困境分析与对策 J.河北经贸大学学报（综合版），2020，20（4）：73-78.23农技服务 5 ZHANG S，SONG J，WU L H，et al.Worldwidecadmium accumulation in soybean grains and feasibility of food production on contaminated calcareous soilsJ.Environmental Pollution，2021，269：1-12.6 ZHAO Y Y，FANG X L，MU Y H，et al.Metalpollution（Cd，Pb，Zn，and As）in agricultural soilsand soybean，Glycine max，in southern China J.Bulletin of Environmental Contamination&Toxicology，2014，92：427-432.7 焦位雄，杨虎德，冯丹妮，等.Cd Hg Pb胁迫下不同作物可食部分重金属含量及累积特征研究 J.农业环境科学学报，2017，36（9）：1726-1733.8 阳小凤，马淑梅，黄山，等.农田镉污染对大豆镉吸收 特 性 及 其 产 量 的 影 响J.作 物 研 究，2017，31（6）：668-672.9 刁杰.我国农田土壤重金属污染现状、危害及风险评价研究 J.江西化工，2021，37（6）：27-29.10张梅华，姜朵朵，于松，等.叶面肥对农作物阻镉效应 机 制 研 究 进 展J.大 麦 与 谷 类 科 学，2017，34（3）：1-5.11吕光辉，许超，王辉，等.叶面喷施不同浓度锌对水稻锌镉积累的影响J.农业环境科学学报，2018，37（7）：1521-1528.12李超.硅、钼、硒及其配合喷施对几种蔬菜吸收、积累镉及蔬菜品质的影响 D.武汉：华中农业大学，2011.13生态环境部.土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准（试行）：GB 156182018.S.北京：中国环境科学出版社，2018.14中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会.食品安全国家标准食品中多元素的测定：GB 5009.2682016 S.北京：中国标准出版社，2016.15中华人民共和国农业部.粮食（含谷物、豆类、薯类）及制品中铅、铬、镉、汞、硒、砷、铜、锌等八种元素限量：NY 8612004 S.北京：中国标准出版社，2005.16柴冠群，杨娇娇，范成五，等.镉高地质背景区设施栽培对土壤与蔬菜镉积累的影响J.土壤通报，2020，51（6）：1489-1495.（责任编辑：孙小岚）24