彭艷,姚娟,余遠(yuǎn)輝,楊靜

(1.貴州民族大學(xué)生態(tài)環(huán)境工程學(xué)院,貴州 貴陽550025;2.四川省南充市林業(yè)科學(xué)研究所,四川 南充637100)

經(jīng)濟(jì)林是以生產(chǎn)除木材以外的果品、食用油料、工業(yè)原料和藥材等林產(chǎn)品為主要目的的森林。食用林在經(jīng)濟(jì)林的范疇,其產(chǎn)品是指生長(zhǎng)在森林中可供人類直接或間接食用的植物、動(dòng)物、菌類及其制成品。《四川省林業(yè)發(fā)展 “十三五”規(guī)劃》明確要推進(jìn)現(xiàn)代林業(yè)產(chǎn)業(yè)工程,提高林業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展效益,實(shí)施林業(yè)生態(tài)建設(shè)扶貧,因地制宜地引導(dǎo)和組織群眾培育核桃、花椒等特色經(jīng)濟(jì)林果或木竹產(chǎn)業(yè)基地,大力引進(jìn)培育森林蔬菜等食品加工企業(yè)。目前,四川涉林企業(yè)已達(dá)2×104家以上[1]。川中區(qū)域地貌以丘陵、平原為主,人口密度大,人均森林資源擁有量小,農(nóng)林交錯(cuò),樹種單一,林業(yè)有害生物多發(fā)頻發(fā),特色食用林主要以核桃、花椒和竹筍為主,其產(chǎn)品質(zhì)量安全問題主要由農(nóng)藥殘留、有害重金屬殘留及有害微生物的存在等引發(fā)。因此,本研究對(duì)區(qū)域特色食用林土壤和產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,以期為區(qū)域林業(yè)部門面向農(nóng)民的種植指導(dǎo)提供理論依據(jù),對(duì)深入推進(jìn)林業(yè)生態(tài)建設(shè)扶貧、無公害食用林產(chǎn)品安全生產(chǎn)、提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力等具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

研究區(qū)域位于川中丘陵區(qū),30°01′-31°51′N、105°27′-107°19′E 之間, 屬于中亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū),四季分明,雨熱同季。地表起伏不大,地貌以丘陵為主,溝壑縱橫分割,土壤類型主要為紫色土。

1.2 樣品的采集

根據(jù)食用林產(chǎn)品資源特色分布情況,結(jié)合地理位置和行政區(qū)域劃分,分別于2015年、2016年的8月至9月,選擇區(qū)域北部 (北區(qū),南充市所轄9個(gè)行政區(qū)域)和區(qū)域南部 (南區(qū),廣安市所轄5個(gè)行政區(qū)域)共14個(gè)行政區(qū)域有代表性的特色產(chǎn)地,隨機(jī)抽樣,用GPS對(duì)每個(gè)采樣點(diǎn)精確定位。區(qū)域核桃資源分布較廣,共抽取190個(gè)核桃樣品(其中,北區(qū)154個(gè),南區(qū)36個(gè))、90個(gè)花椒樣品(其中,北區(qū)22個(gè),南區(qū)68個(gè))、20個(gè)竹筍樣品(北區(qū))用于分析和評(píng)價(jià)。土壤樣品全部采自0-30cm的種植層土壤,共采集土壤樣品300個(gè),其中北區(qū)196個(gè),南區(qū)104個(gè)。

1.3 樣品測(cè)定與評(píng)價(jià)方法

1.3.1 食用林產(chǎn)品安全因子及產(chǎn)地土壤相關(guān)測(cè)定指標(biāo)

食用林產(chǎn)品安全因子包括核桃、花椒、竹筍重金屬及農(nóng)藥殘留測(cè)定指標(biāo)。產(chǎn)地土壤測(cè)定指標(biāo)為全N、全 P、全 K、有機(jī)質(zhì)、pH值、砷、汞、鉛、鎘、鉻、銅。

1.3.2 樣品檢測(cè)方法

食用林產(chǎn)品的監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和限值參見付卓銳等的方法[1],土壤基本理化性質(zhì)的測(cè)定參見鮑士旦《土壤農(nóng)化分析》[2]。產(chǎn)地土壤重金屬含量檢測(cè)方法和限值見 《食用林產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境通用要求》(LY/T 1678-2014)[3]。其中,鉻、銅、鎘在PE-5000型原子吸收分光光度計(jì)上測(cè)定,汞、砷、鉛采在AFS-1201原子熒光光度計(jì)上測(cè)定。

1.3.3 產(chǎn)地土壤重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

采用單因子污染指數(shù)法 (Pi)和內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法 (Pcom)[4]對(duì)研究區(qū)域土壤重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),限值標(biāo)準(zhǔn)采用 《食用林產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境通用要求》(LY/T 1678-2014)。Pi＜1.0表示未受i類污染物的污染;Pcom≤0.7表示處于環(huán)境安全等級(jí),0.7＜Pcom≤1.0表示處于警戒水平,土壤尚清潔,Pcom＞1.0表示土壤已受到污染。

2 結(jié)果與分析

2.1 川中地區(qū)食用林土壤環(huán)境綜合評(píng)價(jià)

研究區(qū)域土壤pH值介于4.82-8.16之間。土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷和全鉀含量的平均值在北區(qū)依次為 13.64±0.86mg/kg、 1.23±0.03mg/kg、2.65±0.10mg/kg、 19.07±0.64mg/kg, 南區(qū)則依次為20.70±2.83mg/kg、 1.32±0.08mg/kg、 3.38±0.18mg/kg、20.55±0.88mg/kg。如圖1所示, 產(chǎn)地土壤養(yǎng)分含量表現(xiàn)為南區(qū)高于北區(qū),Pearson相關(guān)分析結(jié)果表明除全鉀含量外南北區(qū)域差異顯著(P＜0.05)。

圖1 研究區(qū)域土壤養(yǎng)分含量差異Fig.1 Differences of soil nutrient contents in the study area

由表1中Pearson相關(guān)分析結(jié)果可知,南北兩區(qū)的土壤重金屬含量除鎘和鉻外差異顯著 (P＜0.05),但土壤重金屬污染指數(shù)Pi均小于1.0,表現(xiàn)為鎘、鉻較高,砷最低。產(chǎn)地土壤鎘的含量在0.00-1.18mg/kg之間,南北區(qū)無顯著差異,北區(qū)土壤鎘超標(biāo)率＞30%,南區(qū)＞10%,且鎘的單因子污染指數(shù)較高 (0.95＜Pi(鎘)＜1.0),雖然產(chǎn)地土壤處于未受鎘污染的清潔水平,但仍存在潛在的鎘污染風(fēng)險(xiǎn)。

產(chǎn)地土壤汞、鉛、鉻環(huán)境含量分別在0.01-0.40mg/kg、 0.00-76.72mg/kg、 5.71-364.08 mg/kg之間,產(chǎn)地土壤汞、鉛含量的平均值南北差異顯著,鉻含量無顯著性差異 (P＜0.05)。其中,北區(qū)土壤鉛、鉻均存在1.02%的樣品超標(biāo)率,其單因子污染指數(shù)Pi分別為0.21和0.53,均小于1.0,仍處于未受污染的清潔水平;南區(qū)汞、鉻也存在1.92%的樣品超標(biāo)率,其Pi分別為0.48和0.52,均小于1.0,表明南區(qū)土壤未受到汞、鉻污染。

產(chǎn)地土壤砷、銅含量分別介于0.00-11.17 mg/kg、3.01-79.93mg/kg之間,均在標(biāo)準(zhǔn)限值內(nèi);土壤砷含量和土壤銅含量南北區(qū)差異顯著 (P＜0.05)。

由 Pi計(jì)算得到 Pcom(北)、 Pcom(南)分別為 0.79、0.75,均大于0.7并小于1.0,處于警戒水平,土壤存在潛在的重金屬污染。

表1 川中地區(qū)不同區(qū)域食用林土壤重金屬元素含量Tab.1 Heavy metal elements of different edible soil in central Sichuan

2.2 食用林產(chǎn)品在不同區(qū)域的質(zhì)量安全狀況分析

2.2.1 不同區(qū)域核桃的質(zhì)量安全狀況分析

由表2可知,190個(gè)核桃受檢樣品中128個(gè)鉛超標(biāo),北區(qū)超標(biāo)率為75.32%,南區(qū)為38.89%,砷、汞、鎘含量均不超標(biāo),產(chǎn)品合格率32.63%;8種農(nóng)藥指標(biāo)僅檢出倍硫磷殘留,未超出標(biāo)準(zhǔn)限值,檢出率為北區(qū)14.29%、南區(qū)5.56%。

2.2.2 不同區(qū)域花椒的質(zhì)量安全狀況分析

由表3可知,區(qū)域花椒樣品重金屬含量、農(nóng)藥殘留均未超標(biāo),質(zhì)量安全狀況較好?；ń窐悠分旭R拉硫磷平均含量＜0.05mg/kg,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)限值 (8 mg/kg),其檢出率北區(qū)為45.45%,南區(qū)為11.76%。

表2 核桃抽樣指標(biāo)含量及超標(biāo)情況Tab.2 Indicator content and excessive situation of walnut sampling

表3 花椒抽樣指標(biāo)含量及超標(biāo)情況Tab.3 Indicator content and excessive situation of prickly ash sampling

2.2.3 竹筍的質(zhì)量安全狀況分析

由表4可知,20個(gè)竹筍樣品 (北區(qū))中有30%的樣品鉛含量超標(biāo) (標(biāo)準(zhǔn)限量為0.1mg/kg,實(shí)際檢測(cè)值為0.117mg/kg),其他指標(biāo)重金屬、農(nóng)藥殘留指標(biāo)均在標(biāo)準(zhǔn)限值內(nèi),樣品合格率為70%。竹筍樣品中大部分農(nóng)藥指標(biāo)都未檢出,農(nóng)藥殘留少,主要為高效、低毒的百菌清,30%的樣品檢出樂果殘留、10%的樣品檢出毒死蜱殘留,均不超標(biāo)。

表4 竹筍抽樣指標(biāo)含量及超標(biāo)情況Tab.4 Indicator content and excessive situation of bamboo shoots sampling

2.3 區(qū)域食用林產(chǎn)品與產(chǎn)地土壤重金屬含量相關(guān)性分析

由表5中Pearson相關(guān)分析結(jié)果可知,核桃樣品汞與產(chǎn)地土壤汞含量呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系 (r=-0.429,P＜0.01),花椒樣品重金屬與產(chǎn)地土壤重金屬含量沒有顯著相關(guān)性,竹筍樣品砷與產(chǎn)地土壤砷含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系 (r=0.674,P＜0.05)。

表5 核桃、花椒、竹筍與產(chǎn)地土壤重金屬含量相關(guān)性分析Tab.5 The correlation coefficient of heavy metals in walnut,prickly ash and bamboo shoots and soil

3 結(jié)論與討論

3.1 區(qū)域食用林土壤重金屬鎘安全因子風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

川中地區(qū)食用林產(chǎn)地土壤尚清潔 (Pi＜1.0),未受到重金屬污染,但處于重金屬污染主要是鎘污染的警戒水平 (0.7＜Pcom＜1.0,Pi(鎘)＞0.95)。 何璐君[6]對(duì)貴州省威寧縣有200多年核桃種植歷史的產(chǎn)地土壤研究顯示,鎘是核桃產(chǎn)地土壤重金屬污染的主要因子。賈淑平等[7]研究表明,核桃青皮及其多酚提取物對(duì)鎘的吸附率隨pH值的升高而升高,吸附穩(wěn)定性好。川中區(qū)域食用林產(chǎn)地土壤pH均值較高 (北區(qū)7.6、南區(qū)6.89),雖然抽檢的190個(gè)核桃樣品中重金屬鎘未檢出超標(biāo)情況,也未表現(xiàn)出與產(chǎn)地土壤鎘含量的顯著相關(guān)性 (表5),但相關(guān)研究認(rèn)為果實(shí)中重金屬元素污染指數(shù)與土壤對(duì)應(yīng)重金屬元素污染指數(shù)大小有一定相關(guān)[8],也不排除本次抽檢樣本量不足的影響,作者認(rèn)為川中地區(qū)產(chǎn)地土壤仍存在潛在的鎘污染風(fēng)險(xiǎn),應(yīng)引起生產(chǎn)單位的重視。

3.2 區(qū)域食用林產(chǎn)品鉛污染原因及途徑梳理

區(qū)域食用林產(chǎn)地土壤鉛含量基本滿足食用林產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境通用要求,土壤重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果也表明沒有潛在的鉛污染 (Pi(鉛)＜0.25＜1.0)。然而核桃和竹筍抽檢樣品均出現(xiàn)鉛超標(biāo)情況,其超標(biāo)率表現(xiàn)為北區(qū)核桃樣品＞75%、南區(qū)核桃樣品＞35%,竹筍樣品為30%。Pearson相關(guān)分析表明食用林產(chǎn)品與產(chǎn)地土壤鉛含量沒有顯著相關(guān)性 (表5),這很可能與樹體對(duì)鉛的富集、施肥制度、產(chǎn)地交通區(qū)位以及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的選擇等有關(guān),需要進(jìn)一步系統(tǒng)地研究。柴振林等[9]認(rèn)為核桃等干果樹齡相對(duì)較長(zhǎng),樹體對(duì)鉛等重金屬可能具有一定的富集或生物轉(zhuǎn)化作用,所處環(huán)境 (如廢氣、廢水、廢渣等污染)也會(huì)導(dǎo)致核桃樹通過吸附、吸收等途徑富集鉛,其吸附、富集能力高出香榧 (Torreya grandis)87%。王白坡等[10]研究發(fā)現(xiàn)果品中鉛超標(biāo)樣點(diǎn)多在公路干線附近,強(qiáng)調(diào)應(yīng)合理施用合格化肥,慎用可能含大量重金屬元素的城鄉(xiāng)垃圾和污泥。再者,評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的不同也會(huì)導(dǎo)致超標(biāo)率高低差異,如在 《森林食品質(zhì)量安全通則》(LY/T 1777-2008)[5]中核桃含鉛量為≤0.2mg/kg,而在 《無公害食品落葉果樹堅(jiān)果》(NY 5307-2005)[11]中核桃含鉛量則為≤0.4mg/kg,北區(qū)、南區(qū)核桃中鉛平均含量分別為0.42mg/kg、0.20mg/kg,如采用后一種評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)則表現(xiàn)為北區(qū)核桃樣品鉛超標(biāo)率僅1.30%,南區(qū)樣品核桃鉛含量不超標(biāo)。

3.3 區(qū)域食用林產(chǎn)品的農(nóng)藥殘留因子風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

區(qū)域特色食用林產(chǎn)品農(nóng)藥殘留檢出率較低,且均在標(biāo)準(zhǔn)限值內(nèi)。其中,核桃農(nóng)藥殘留主要為倍硫磷,花椒主要為馬拉硫磷,竹筍主要為百菌清、樂果和毒死蜱殘留。食用林產(chǎn)品農(nóng)藥殘留主要是人為原因,即存在區(qū)域性農(nóng)藥噴灑過量的問題,建議地方林業(yè)部門加大技術(shù)指導(dǎo)力度和監(jiān)管力度,降低農(nóng)藥殘留風(fēng)險(xiǎn)。