1、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
2、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
3、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
4、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
5、.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、P
6、b、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
7、、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 m
8、m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
9、 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
10、。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 885.40
11、138.32 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
12、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
13、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
14、 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
15、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 calc
16、areous 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
17、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
18、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