劉蘭英 呂新 陳麗華 黃薇 涂杰峰 余華 上官亮 謝亞興

摘 要：【目的】揭示土壤鎘污染對(duì)甘薯品質(zhì)及鎘、鋅吸收能力的影響?！痉椒ā客ㄟ^盆栽試驗(yàn)，分析不同鎘水平脅迫下甘薯產(chǎn)量、營養(yǎng)品質(zhì)及鎘、鋅吸收的變化，同時(shí)采用遷移系數(shù)分析鎘、鋅在土壤-甘薯系統(tǒng)中的遷移轉(zhuǎn)化特性?！窘Y(jié)果】隨著土壤鎘處理濃度的增加，甘薯塊根產(chǎn)量呈下降趨勢(shì)，最大程度可降低32.6%;塊根果肉中蛋白質(zhì)指標(biāo)受影響程度較大，含量顯著下降，最大程度可降低32.1%。鎘脅迫會(huì)顯著增加土壤和甘薯植株各部位的鎘含量，但會(huì)抑制塊根果肉對(duì)鋅的吸收。種植甘薯可在一定程度上降低土壤中的鎘含量，甘薯屬于低鎘吸收作物，當(dāng)鎘處理質(zhì)量濃度不超過5 ?mg·kg-1時(shí)，塊根果肉中鎘含量基本低于國家安全限量標(biāo)準(zhǔn)（GB 2762-2017 食品中污染物限量標(biāo)準(zhǔn)，Cd≤0.1 ?mg·kg-1）。甘薯不同部位鎘含量高低順序?yàn)椴窀?gt;莖段>塊根皮部>葉片>塊根果肉，其中柴根和莖段部位對(duì)鎘的遷移能力較大，鎘主要富集在柴根部位?！窘Y(jié)論】在鎘污染程度不高的土壤中，可以通過種植甘薯來富集鎘，同時(shí)柴根部位對(duì)鎘的截留可以減少鎘通過食物鏈向人體遷移。

關(guān)鍵詞：甘薯;鎘;鋅;營養(yǎng)品質(zhì);吸收能力

中圖分類號(hào)：S 531文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1008-0384（2019）03-344-08

Abstract：【Objective】Uptakes of Cd and Zn by sweet potato plants from Cd polluted soil was investigated. 【Method】 A pot experiment was conducted on the sweet potato to study the effects of Cd-stress on the yield，nutritional quality as well as the Cd and Zn uptakes of the plants. Migration and transformation of Cd and Zn from soil to plants were analyzed. 【Result】 The tuber yield of the plants decreased with increasing Cd in soil. It maximized at a reduction of 32.6%. The food quality of the tubers was greatly affected by the stress with a reduction on proteins as high as 32.1%. Cd-stress significantly increased the Cd concentrations in various parts of a plant land the soil，and inhibited the Zn absorption by the tubers. Sweet potato plants are not highly capable in absorbing Cd and can only reduce Cd in soil to a limited extent. Thus，so long as Cd in soil was less than 5 mg·kg-1，the tubers grown on it were basically safe for consumption as the Cd content in tuber would likely be below the national standard for safety （Cd≤0.1 mg·kg-1）. The Cd accumulations in parts of a plant were found to rank in the order of roots>stems>peel>leaves>flesh.The migration and transformation abilities of root and stem for Cd were higher，making Cd mainly accumulated in root. 【Conclusion】Planting sweet potatoes could help mitigate the pollution effect only in soils not heavily contaminated with Cd. By eliminating the more Cd-concentrated roots on a tuber for food，risks on health could be largely avoided.

Key words：sweet potato; Cd; Zn; nutritional quality; uptake ability

0 引言

【研究意義】由于工業(yè)廢棄物、生活污水等不合理排放，以及含重金屬農(nóng)業(yè)投入品的大量使用，致使農(nóng)田土壤受到不同程度的重金屬污染[1]，其中鎘是一種生物毒性很強(qiáng)且污染面極廣的重金屬。土壤中的鎘易被農(nóng)作物根系吸收并積累，影響農(nóng)作物的正常生長發(fā)育，導(dǎo)致農(nóng)作物品質(zhì)下降，并且通過食物鏈傳遞，給人類健康帶來不同程度的威脅[2-4]。已有研究表明，生物體內(nèi)存在鎘積累能力強(qiáng)的同時(shí)存在鋅排斥作用顯著的現(xiàn)象[5]。因此，研究農(nóng)作物在鎘脅迫下的生長情況以及鎘、鋅的吸收累積規(guī)律，對(duì)于鎘污染土壤的合理利用和農(nóng)作物安全生產(chǎn)具有重要的參考價(jià)值。

【前人研究進(jìn)展】關(guān)于鎘脅迫對(duì)農(nóng)作物品質(zhì)方面的影響已有很多報(bào)道。過量鎘脅迫會(huì)影響農(nóng)作物對(duì)氮、磷、鉀和一些微量元素的吸收、遷移與分配，如Xu等[6]，Kovácˇik等[7]研究表明，鎘脅迫會(huì)改變苜蓿、洋甘菊對(duì)土壤中營養(yǎng)元素的吸收。李君等[8]研究表明，鎘脅迫會(huì)造成蓖麻中的鉀和鈣含量顯著降低，低量鎘脅迫促進(jìn)蓖麻根系對(duì)磷的吸收，高量鎘則抑制磷的遷移。不同農(nóng)作物對(duì)土壤中鎘的吸收及其在不同部位的積累有所差異。肖厚軍等[9]采用盆栽試驗(yàn)方法，研究了不同鎘水平脅迫下芹菜鎘積累量的變化，結(jié)果表明芹菜鎘吸收量隨鎘脅迫濃度增加而增加。曹亞茹等[10]對(duì)不同濃度鎘脅迫的黃瓜鎘積累量的研究表明，鎘濃度在低于50 μmol·L-1時(shí)，黃瓜地上部鎘富集量整體大于根部，而鎘濃度在100、300 μmol·L-1時(shí)則呈相反趨勢(shì)?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】甘薯在我國種植面積廣泛，約占世界總面積的70%，不僅營養(yǎng)價(jià)值豐富，還是一種具有很高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的糧食作物。甘薯的食用部分與土壤直接接觸，受鎘污染毒害的可能性較大。目前有關(guān)甘薯對(duì)鎘的耐性以及富集方面的研究較少。劉昭兵等[11]研究表明，輕度鎘污染土壤種植的甘薯其莖葉可能存在攝食健康風(fēng)險(xiǎn)，而塊根基本無風(fēng)險(xiǎn)。胡玉龍等[12]研究了鎘脅迫對(duì)甘薯苗生理生化指標(biāo)的影響，結(jié)果表明鎘脅迫會(huì)造成甘薯葉片光合作用減弱，加速甘薯葉的衰老。

【擬解決的關(guān)鍵問題】本文以甘薯為試驗(yàn)材料，進(jìn)行不同鎘水平（0、5、10、20 ?mg·kg-1）的盆栽試驗(yàn)，對(duì)甘薯產(chǎn)量、營養(yǎng)指標(biāo)及鎘、鋅含量進(jìn)行測定，分析不同鎘水平脅迫下甘薯產(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì)的變化，探索土壤鎘脅迫對(duì)甘薯鎘、鋅吸收和積累的影響及甘薯體內(nèi)鎘-鋅的關(guān)系，同時(shí)采用遷移系數(shù)分析鎘、鋅在土壤-甘薯系統(tǒng)中的遷移轉(zhuǎn)化特性，以期為甘薯對(duì)鎘污染土壤的耐性及其安全性評(píng)價(jià)研究奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試土壤來自福建閩西地區(qū)某水稻田，砂壤土，pH 5.20，有機(jī)質(zhì)31.0 g·kg-1，全氮1.52 g·kg-1，全磷0.291 g·kg-1，全鉀19.0 g·kg-1，全量鎘0.169 ?mg·kg-1。供試薯苗來源于福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所基地。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

于2018年5月16日進(jìn)行盆栽試驗(yàn)。每盆（高40 cm，直徑35 cm）裝供試土壤6 kg，設(shè)置4個(gè)不同鎘水平處理：Cd 0（對(duì)照處理）;Cd 5（5 ?mg·kg-1鎘處理）;Cd 10（10 ?mg·kg-1鎘處理）;Cd 20（20 ?mg·kg-1鎘處理）。每個(gè)處理設(shè)置3個(gè)重復(fù)，將CdSO4（分析純）與去離子水配成母液，逐級(jí)稀釋成處理濃度后，與供試土壤反復(fù)混合均勻，室溫下平衡30 d后測定各處理土壤中的鎘質(zhì)量比分別為0.156、5.070、10.100、20.200 ?mg·kg-1。于2018年6月17日選取長勢(shì)基本一致的甘薯苗移栽至各處理的花盆中，每盆3穴，每穴1株，隨機(jī)排列，種植后40 d左右完成松土1次。每桶施用0.5 g·kg-1的氮（尿素）、0.25 g·kg-1的磷（P2O5）和0.75 g·kg-1左右的鉀（K2O），作為基肥一次性施入，其他管理措施按照甘薯常規(guī)栽培要求進(jìn)行。

1.3 樣品采集與處理

在成熟期采集甘薯植株樣品，沖洗干凈，分離植株的根部、莖段、葉片、塊根皮部和塊根果肉5個(gè)部位，稱量鮮重后放入烘箱中105℃殺青30 min，在80℃烘干至恒重，冷卻后分別稱量各部位的干重，計(jì)算塊根皮部和果肉部位干重之和為塊根干重，然后將各部位樣品磨碎，裝自封袋保存?zhèn)溆谩Ｔ诓杉仓陿悠返耐瑫r(shí)采集對(duì)應(yīng)土壤樣品，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室自然風(fēng)干、磨碎，過100目尼龍篩保存?zhèn)溆谩?/p>

1.4 營養(yǎng)品質(zhì)測定

測定甘薯果肉的營養(yǎng)品質(zhì)。甘薯淀粉含量按照國標(biāo)GB 5009.9-2016中規(guī)定的方法測定;蔗糖和總糖含量按照國標(biāo)GB 5009.7-2016和GB 5009.8-2016中規(guī)定的方法測定;粗纖維含量按照國標(biāo)GB/T 6434-2006中規(guī)定的方法測定;粗脂肪含量按照國標(biāo)GB 5009.6-2016中規(guī)定的方法測定;蛋白質(zhì)含量按照國標(biāo)GB 5009.5-2016中規(guī)定的方法測定。

1.5 樣品消化和鎘、鋅含量測定

土壤樣品采用HNO3-HF-HClO4三酸消解法消化。甘薯植株各部分樣品采用HNO3-HClO4消解液消解。據(jù)土壤和甘薯樣品消解液的鎘、鋅含量和儀器的最低檢測限，用原子吸收光譜儀測定鎘、鋅含量，元素提取進(jìn)行全程同步試劑空白控制，分析過程中每個(gè)樣品均設(shè)平行雙樣。為保證樣品消化和測定過程的準(zhǔn)確性，以國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GSS-13（GBW07427）和GSB-25（GBW10047）作為質(zhì)控樣進(jìn)行分析質(zhì)量控制。分析土壤樣品鎘、鋅的回收率分別為92.3%和89.6%，甘薯植株樣品鎘、鋅的回收率分別為105%和92.7%，符合分析要求。

1.6 土壤-甘薯系統(tǒng)鎘、鋅的遷移

采用遷移系數(shù)（TF）來表示土壤-甘薯系統(tǒng)中鎘、鋅的遷移特征，它可以較好地反映土壤-甘薯系統(tǒng)中重金屬元素遷移的難易程度[13]。具體計(jì)算方法：

TF=（Cc/Ce）×100%

式中，TF為重金屬遷移系數(shù);Ce為土壤、甘薯地下部（柴根）、甘薯地下部（塊根皮部）、甘薯地下部（塊根果肉）、甘薯地上部莖段和葉片中某個(gè)重金屬元素的含量（mg·kg-1）;Cc為遷入部位某個(gè)重金屬元素的含量（mg·kg-1），土壤、柴根、塊根皮部、塊根果肉、莖段的遷入部位分別對(duì)應(yīng)柴根、塊根皮部、塊根果肉、莖段和葉片。

1.7 數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計(jì)

利用Excel 2007、Origin 9.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并制作相應(yīng)圖表;通過SPSS 18.0軟件進(jìn)行單因素方差分析Duncan檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 鎘脅迫對(duì)甘薯產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

甘薯在不同鎘脅迫水平下的塊根產(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì)變化情況如圖1、2所示。

從圖1可以看到，對(duì)照處理的甘薯塊根產(chǎn)量最高，每盆干重達(dá)18.1 g，但隨著鎘處理濃度的增加，甘薯塊根產(chǎn)量逐漸降低。當(dāng)鎘為20 ?mg·kg-1時(shí)，每盆塊根產(chǎn)量達(dá)到最低，為12.2 g，較對(duì)照處理降低32.6%，說明鎘脅迫對(duì)甘薯塊根產(chǎn)量的影響具有明顯的濃度效應(yīng)。方差分析結(jié)果顯示，與Cd 0處理相比，Cd 5和Cd 10處理下塊根產(chǎn)量與其無明顯差異，而Cd 20處理下塊根產(chǎn)量與其差異達(dá)顯著水平（P<0.05）。

從圖2可以看出，隨著鎘處理水平的增加，甘薯塊根果肉中淀粉、蔗糖和總糖含量呈先升后降的趨勢(shì)，但與Cd 0處理相比，沒有引起顯著性變化（P>0.05）。蛋白質(zhì)含量隨鎘處理濃度增加而呈顯著降低趨勢(shì)（P<0.05）。當(dāng)鎘處理水平增加至20 ?mg·kg-1時(shí)，塊根果肉中蛋白質(zhì)含量由2.8 g·hg-1下降至1.9 g·hg-1，較對(duì)照處理降低32.1%，差異顯著;粗纖維、粗脂肪含量不同處理間沒有顯著差異。說明同一鎘水平脅迫下，甘薯中蛋白質(zhì)含量受影響程度大于其他營養(yǎng)品質(zhì)。

2.2 鎘脅迫對(duì)甘薯種植后土壤中鎘、鋅含量的影響

甘薯種植后的土壤在不同鎘脅迫水平下的鎘、鋅含量如圖3所示。從圖3可以看出，土壤鎘含量隨鎘處理質(zhì)量比的增加而增加，在20 ?mg·kg-1處理下達(dá)最大，5、10、20 ?mg·kg-1處理下較對(duì)照處理分別提高32.1%、48.4%和110%。方差分析結(jié)果表明，不同濃度處理的土壤鎘含量均與對(duì)照處理存在顯著差異（P<0.05），土壤鎘脅迫會(huì)引起土壤鎘含量發(fā)生顯著變化。與種植前土壤相比，甘薯種植后，Cd 0、Cd 5、Cd 10和Cd 20處理下土壤鎘含量分別降低了31.4%、30.0%、47.6%和41.4%?？梢娫阪k污染土壤中，通過種植甘薯可以富集土壤中的鎘，從而達(dá)到降低和改良污染土壤的目的。從土壤鋅含量來看，隨著鎘處理濃度增加，土壤鋅含量顯著降低（P<0.05）。在試驗(yàn)濃度范圍內(nèi)，相對(duì)于低水平鎘處理（5 ?mg·kg-1），中、高水平鎘處理下土壤鋅含量有所上升，鎘處理質(zhì)量比由5 ?mg·kg-1增加至20 ?mg·kg-1時(shí)，土壤中鋅含量由100 ?mg·kg-1增加至109 ?mg·kg-1，但仍低于對(duì)照處理（124 ?mg·kg-1）。

從圖4可以看出， 隨著試驗(yàn)處理濃度的增加， 甘薯塊根果肉鎘含量也隨之升高， 外加鎘處理顯著提高了塊根果肉中的鎘含量。在試驗(yàn)濃度范圍內(nèi)， 低水平鎘處理（5 ?mg·kg-1）下塊根果肉鎘含量為0.705 ?mg·kg-1， 而高水平鎘處理（20 ?mg·kg-1）下塊根果肉鎘含量達(dá)到了3.31 ?mg·kg-1，分別是對(duì)照處理下的8.5倍和40.0倍。為評(píng)價(jià)不同濃度處理下塊根果肉鎘含量超標(biāo)情況，進(jìn)一步將干樣果肉鎘含量折算成鮮樣果肉鎘含量（試驗(yàn)甘薯含水率85.5%）。經(jīng)折算后，Cd 0、Cd 5、Cd 10和Cd 20處理下塊根果肉鮮樣中鎘含量分別為0.012、0.101、0.214和0.481 ?mg·kg-1，與國家《食品中污染物限量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 2762-2017），根莖類蔬菜Cd≤0.1 ?mg·kg-1相比，發(fā)現(xiàn)對(duì)照組和Cd 5處理情況下，塊根果肉中鎘含量基本在安全范圍內(nèi);在Cd 10和Cd 20處理下，塊根果肉中鎘含量均超標(biāo)，分別是國家限量標(biāo)準(zhǔn)值的2.14倍和4.81倍。可見，在鎘污染程度不高的土壤中可以通過種植甘薯來富集鎘，以達(dá)到降低土壤中鎘含量的目的。從不同試驗(yàn)處理下的塊根果肉鋅含量可以看出，與對(duì)照相比，Cd 5、Cd 10處理沒有引起塊根果肉鋅含量的顯著變化，而Cd 20處理下塊根果肉鋅含量降低顯著（P<0.05），鎘處理質(zhì)量比由5 ?mg·kg-1增加至20 ?mg·kg-1時(shí)，塊根果肉中鋅含量由10.1 ?mg·kg-1下降至8.56 ?mg·kg-1，高水平鎘脅迫明顯抑制了塊根果肉對(duì)鋅的吸收。

2.4 鎘脅迫下甘薯植株各部位鎘、鋅含量變化

不同鎘脅迫水平下甘薯植株吸收的鎘、鋅總量在各部位分配情況如表1所示。從表1可以看出，各試驗(yàn)處理下，甘薯植株不同部位鎘含量基本呈柴根>莖段>塊根皮部>葉片>塊根果肉的趨勢(shì)。隨著試驗(yàn)鎘處理水平的增加，甘薯植株各部位鎘含量顯著增加（P<0.05），表明外加鎘處理提高了甘薯植株對(duì)鎘的吸收。鎘處理質(zhì)量比由5 ?mg·kg-1增加至20 ?mg·kg-1時(shí)，柴根中鎘含量分別是對(duì)照處理的37.6倍、85.6倍和206倍，莖段中鎘含量分別是對(duì)照處理的20.1倍、45.0倍和74.5倍，塊根皮部中鎘含量分別是對(duì)照處理的6.50倍、26.9倍和59.3倍，葉片中鎘含量分別是對(duì)照處理的3.91倍、10.1倍和19.9倍，塊根果肉中鎘含量分別是對(duì)照處理的8.60倍、18.1倍和40.4倍。而不同鎘處理下甘薯植株對(duì)鋅的吸收與鎘規(guī)律并不一致，各試驗(yàn)處理下，甘薯植株不同部位吸收的鋅基本呈葉片>柴根>莖段>塊根皮部>塊根果肉的趨勢(shì)。隨著鎘處理水平的增加，柴根和塊根果肉部位的鋅含量呈下降趨勢(shì)，莖段部位表現(xiàn)出完全相反的結(jié)果，呈顯著性增加趨勢(shì)（P<0.05），葉片和塊根皮部的鋅含量無顯著性變化。

2.5 鎘脅迫下土壤-甘薯系統(tǒng)鎘、鋅的遷移

采用遷移系數(shù)（TF）反映重金屬在土壤-甘薯系統(tǒng)中的運(yùn)輸和分配情況，不同鎘脅迫水平下甘薯對(duì)鎘、鋅的遷移能力如表2所示。從表2可以看出，各試驗(yàn)處理下，甘薯植株柴根和莖段對(duì)鎘的遷移系數(shù)均大于1，說明甘薯對(duì)鎘從土壤向柴根、果肉向莖段的遷移能力較強(qiáng)。塊根皮部和塊根果肉對(duì)鎘的遷移系數(shù)均小于1，說明甘薯對(duì)鎘從柴根向皮部、皮部向果肉的遷移能力較弱。隨著鎘處理水平的升高，甘薯柴根部位對(duì)鎘的遷移系數(shù)呈增加趨勢(shì)，說明鎘脅迫促進(jìn)了鎘從土壤向柴根的遷移。對(duì)鋅而言，各試驗(yàn)處理下，甘薯植株莖段和葉片對(duì)鋅的遷移系數(shù)均大于1，說明甘薯對(duì)鋅從果肉向莖段、莖段向葉片的遷移能力較強(qiáng)。柴根、塊根皮部和塊根果肉對(duì)鋅的遷移系數(shù)均小于1，說明甘薯對(duì)鋅從土壤向柴根、柴根向皮部、皮部向果肉的遷移能力均較弱。隨著鎘處理水平的升高，甘薯莖段部位對(duì)鋅的遷移系數(shù)呈增加趨勢(shì)，葉片部位對(duì)鋅的遷移系數(shù)呈降低趨勢(shì)。

3 討 論

研究表明，鎘脅迫不僅影響作物的正常生長發(fā)育，同時(shí)影響作物的品質(zhì)特性[2，14]。本研究結(jié)果顯示，甘薯塊根產(chǎn)量隨鎘處理水平的增加而明顯降低，其原因可能是鎘脅迫抑制了甘薯根系的生長，導(dǎo)致光合作用減弱，進(jìn)而影響甘薯的生長發(fā)育，從而降低甘薯塊根的產(chǎn)量[15]。值得一提的是，當(dāng)鎘脅迫質(zhì)量比為20 ?mg·kg-1時(shí)，甘薯仍保持一定的生長狀態(tài)，說明甘薯對(duì)鎘具有較高的耐受性。營養(yǎng)品質(zhì)分析結(jié)果表明，鎘脅迫對(duì)甘薯中蛋白質(zhì)含量的影響程度較大，在Cd 20處理下，蛋白質(zhì)含量較對(duì)照處理下降了32.1%，其原因可能在于鎘脅迫導(dǎo)致土壤中含氮量降低，硝酸還原酶活性減弱，從而抑制了蛋白質(zhì)的合成[16]。

不同作物對(duì)鎘的吸收存在偏好性差異，絕大多數(shù)作物對(duì)鎘的吸收隨土壤中鎘濃度的升高而增加[17]。本研究結(jié)果也表明，鎘脅迫會(huì)增加甘薯對(duì)土壤中鎘的吸收能力。劉昭兵等[11]的研究表明，甘薯的地上部莖葉和地下部塊根間的鎘含量差異明顯，莖葉中鎘的累積主要來源于根系對(duì)土壤中鎘的吸收遷移。本研究中，鎘脅迫下甘薯植株不同部位鎘含量均呈柴根>莖段>塊根皮部>葉片>塊根果肉的趨勢(shì)。通過比較甘薯不同部位的遷移系數(shù)可知，甘薯中鎘從土壤向柴根、果肉向莖段的遷移能力較強(qiáng)，這可能是導(dǎo)致柴根和莖段部位鎘含量較高的主要原因。在本試驗(yàn)鎘水平范圍內(nèi)，柴根部位對(duì)鎘的遷移能力隨土壤中鎘脅迫水平增加而增大，而鎘從柴根向皮部、皮部向果肉的遷移能力較弱。由此可見，甘薯植株中的鎘主要富集在柴根部位，柴根部位對(duì)鎘的截留可以減少鎘通過食物鏈向人體遷移。另外，通過與國家《食品中污染物限量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 2762-2017，根莖類蔬菜Cd≤0.1 ?mg·kg-1）相比，發(fā)現(xiàn)在鎘處理質(zhì)量比不超過5 ?mg·kg-1時(shí)，塊根果肉中鎘含量基本在安全范圍內(nèi)，說明甘薯屬于低鎘吸收作物。張超凡等[18]研究表明，甘薯多數(shù)品種為低鎘吸收品種，與高鎘吸收的馬鈴薯在同一塊耕地上進(jìn)行輪作耕種，可以起到很好的互補(bǔ)作用，改善土壤環(huán)境，降低土壤鎘含量。由此可見，在鎘污染程度不高的土壤中可以通過種植甘薯來富集鎘，以達(dá)到降低土壤中鎘含量的目的。

作物體內(nèi)鎘與鋅存在著復(fù)雜的交互影響關(guān)系[19]。該研究結(jié)果顯示，甘薯植株各部位鎘含量隨鎘處理濃度增加而增加，而高濃度的鎘脅迫會(huì)明顯降低甘薯塊根果肉中鋅的含量，說明甘薯體內(nèi)鎘與鋅可能存在拮抗作用，類似的規(guī)律也存在于水稻等作物中。史靜等[20]研究表明，水稻在吸收鎘的同時(shí)會(huì)排斥對(duì)鋅的吸收，高鎘暴露會(huì)導(dǎo)致鋅存在相對(duì)缺乏的食物安全風(fēng)險(xiǎn)。這一現(xiàn)象可能是由不同鎘脅迫下作物中鎘/鋅比的差異導(dǎo)致，有研究認(rèn)為作物中的鎘/鋅比是影響鎘潛在生物毒性的重要因素，高鎘/鋅比可提高鎘進(jìn)入生物消化道后的生理毒害作用[21]。然而另一些研究表明，作物體內(nèi)鎘與鋅是一種協(xié)同作用[22]，施鋅可以促進(jìn)作物對(duì)鎘的吸收積累。可見，鎘-鋅交互作用對(duì)作物的影響較為復(fù)雜，其機(jī)理還有待進(jìn)一步探究。

4 結(jié) 論

（1）不同程度鎘脅迫對(duì)甘薯塊根產(chǎn)量和品質(zhì)均有影響。隨著土壤鎘處理水平增加，塊根產(chǎn)量呈下降趨勢(shì)，最大程度可降低32.6%;塊根果肉中蛋白質(zhì)指標(biāo)受影響程度較大，含量明顯下降，最大程度可降低32.1%。

（2）鎘脅迫會(huì)顯著增加土壤和甘薯植株各部位的鎘含量，也會(huì)抑制塊根果肉對(duì)鋅的吸收;種植甘薯可在一定程度上降低土壤中的鎘含量，甘薯屬于低鎘吸收作物，當(dāng)鎘處理濃度不超過5 ?mg·kg-1時(shí)，塊根果肉中鎘含量低于國家安全限量標(biāo)準(zhǔn)（GB 2762-2017 食品中污染物限量標(biāo)準(zhǔn)，Cd≤0.1 ?mg·kg-1）。

（3）甘薯不同部位對(duì)鎘的吸收量呈現(xiàn)柴根>莖段>塊根皮部>葉片>塊根果肉的趨勢(shì)，其中柴根和莖段部位對(duì)鎘的遷移能力較大，鎘主要富集在柴根部位，因此柴根部位對(duì)鎘的截留可以減少鎘通過食物鏈向人體遷移。

參考文獻(xiàn)：

[1]李田玲. 重金屬污染對(duì)蔬菜基地的影響及防治對(duì)策[J]. 甘肅科技，2012，28（1）： 51-53.

LI T L. Effects of heavy metal pollution on vegetable bases and its control measures[J].Gansu Science and Technology，2012，28（1）： 51-53.（in Chinese）

[2]李兆君，馬國瑞，徐建民，等. 植物適應(yīng)重金屬Cd脅迫的生理及分子生物學(xué)機(jī)理[J]. 土壤通報(bào)，2004，35（2）： 234-238.

LI Z J，MA G R，XU J M，et al. Physiological and biological mechanism of plant for adapting the stress by cadmium[J].Chinese Journal of Soil Science，2004，35（2）： 234-238.（in Chinese）

[3]SATO A，TAKEDA H，OYANAGI W，et al. Reduction of cadmium uptake in spinach （Spinacia oleracea L.） by soil amendment with animal waste compost[J]. Joumal of Hazardous Materials，2010，181（1/3）： 298-304.

[4]于方明，劉可慧，劉華，等. 鎘污染對(duì)水稻不同生育期抗氧化系統(tǒng)的影響[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2012，21（1）： 88-93.

YU F M，LIU K H，LIU H，et al.Antioxidative responses to cadmium stress in the leaves of Oryza saliva L.in different growth period[J].Ecology and Environmental Sciences，2012，21（1）： 88-93.（in Chinese）

[5]龔偉群，潘根興. 中國水稻生產(chǎn)中Cd吸收及其健康風(fēng)險(xiǎn)的有關(guān)問題[J]. 科技導(dǎo)報(bào)，2006，24（5）： 43-47.

GONG W Q，PAN G X. Issues of grain Cd uptake and the potential health risk of rice production sector of China[J].Science and Technology Herald，2006，24（5）： 43-47.（in Chinese）

[6]XU J，WANG W，YIN H，et al. Exogenous nitric oxide improves antioxidative capacity and reduces auxin degradation in roots of Medicago truncatula seedlings under cadmium stress[J]. Plant and Soil，2010，326（1）： 321-330.

[7]KOVCˇIK J，BABULA P，KLEJDUS B，et al. Unexpected behavior of some nitric oxide modulators under cadmium excess in plant tissue[J]. PLoS One，2014，9（3）： e91685.

[8]李君，葛躍，王明新，等. 鎘對(duì)蓖麻耐性生理及營養(yǎng)元素吸收遷移的影響[J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2016，36（8）： 3081-3087.

LI J，GE Y，WANG M X，et al.Effects of Cd on tolerance physiology，nutrientsuptake and translocationinRicinus communis L. Acta Scientiae Circumstantiae，2016，36（8）： 3081-3087.（in Chinese）

[9]肖厚軍，芶久蘭，何佳芳，等. 鎘脅迫下芹菜產(chǎn)量和氮，磷，鉀吸收及鎘積累量的變化[J]. 環(huán)境科技，2014，27（4）： 10-13.

XIAO H J，GOU J L，HE J F，et al.Effect of cadmium stress on yield，nitrogen，phosphorus，potassium and cadmium uptake of apium graveolens[J].Environmental Science and Technology，2014，27（4）： 10-13.（in Chinese）

[10]曹亞茹，孫凱寧，王克安，等. 鎘（Cd）脅迫對(duì)5種類型黃瓜幼苗生長，抗氧化酶活性及鎘積累量的影響[J]. 山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，49（9）： 107-113.

CAO Y R，SUN K N，WANG K A，et al.Effects of Cd2+ stress on growth，antioxidant enzvme actiVity and cadmium enrichment of cucumber seedings[J].Shandong Agricultural Sciences，2017，49（9）： 107-113.（in Chinese）

[11]劉昭兵，紀(jì)雄輝，田發(fā)祥，等. 不同基因型甘薯（Ipomoea batatas Lam.）吸收累積Cd的特征差異性研究[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2010，29（9）： 1653-1658.

LIU Z B，JI X H，TIAN F X，et al.Absorption and accumulation of Cd in different sweet potato（Ipomoea batatas Lam.）genotypes[J].Journal of Agro-Environment Science，2010，29（9）： 1653-1658.（in Chinese）

[12]胡玉龍，李雪華，趙蘋藝，等. 鎘脅迫對(duì)甘薯苗生理生化指標(biāo)的影響[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，54（4）： 858-861.

HU Y L，LI X H，ZHAO P Y，et al.Effects of cadmium stress on physiologic and biochemical characteristics of sweet potato[J].Hubei Agricultural Sciences，2015，54（4）： 858-861.（in Chinese）

[13]GUPTA S，NAYEK S，SAHA R N，et al. Assessment of heavy metal accumulation in macrophyte，agricultural soil，and crop plants adjacent to discharge zone of sponge iron factory[J]. Environmental Geology，2008，55（4）： 731-739.

[14]劉侯俊，梁吉哲，韓曉日，等. 東北地區(qū)不同水稻品種對(duì)Cd的累積特性研究[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2011，30（2）： 220-227.

LIU H J，LIANG J Z，HAN X R，et al.Accumulation and distribution of cadmium in different rice cultivars of Northeastern China[J]. Journal of Agro-Environment Science，2011，30（2）： 220-227.（in Chinese）

[15]王英，李正文，賀紫荊. 不同水稻品種積累鎘的差異及其動(dòng)態(tài)變化[J]. 廣西農(nóng)業(yè)生物科學(xué)，2007，26（B06）： 82-85.

WANG Y，LI Z W，HE Z J. Difference and dynamics of Cd up takeinfourrice cultivars[J]. Guangxi Agricultural Biology Science，2007，26（B06）： 82-85.（in Chinese）

[16]張輝，張永春. 肥料對(duì)甘薯營養(yǎng)品質(zhì)影響的研究進(jìn)展[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，45（17）： 1-5.

ZHANG H，ZHANG Y C. Research progress on effect of fertilizer on nutritional quality of sweet potato[J].Jiangsu Agricultural Science，2017，45（17）： 1-5.（in Chinese）

[17]朱勇，葉宇飛，江瀟瀟，等. 鉛鎘污染土壤上蔬菜種類的選擇[J]. 浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010（2）： 383-385.

ZHU Y，YE Y F，JIANG X X，et al.Selection of vegetable species in lead and cadmium contaminated soils[J].Zhejiang Agricultural Science，2010（2）： 383-385.（in Chinese）

[18]張超凡，張道微，黃艷嵐，等. 甘薯與馬鈴薯在土壤鎘污染治理中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015 （9）： 87-90.

ZHANG C F，ZHANG D W，HUANG Y L，et al.Application research progress of sweet potato and potato in soil Cd pollution control[J].Hunan Agricultural Science，2015 （9）： 87-90.（in Chinese）

[19]艾倫弘，汪模輝，李鑒倫，等. 鎘及鎘鋅交互作用的植物效應(yīng)[J]. 廣東微量元素科學(xué)，2005，12（12）： 6-11.

AI L H，WANG M H，LI J L，et al.Effects of single Cd and interaction between Cd andZn on plant growth[J].Guangdong Trace Elements Science，2005，12（12）： 6-11.（in Chinese）

[20]史靜，潘根興，張乃明. 鎘脅迫對(duì)不同雜交水稻品種Cd，Zn吸收與積累的影響[J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2013，33（10）： 2904.

SHI J，PAN G X，ZHANG N M. Effects of cadmium stress on Cd and Zn uptake and accumulation of different cultivarsof hybrid rice[J].Acta Scientiae Circumstantiae，2013，33（10）： 2904.（in Chinese）

[21]CHANEY R L，REEVES P G，RYAN J A，et al. An improved understanding of soil Cd risk to humans and low cost methods to phytoextract Cd from contaminated soils to prevent soil Cd risks[J]. Biometals，2004，17（5）： 549-553.

[22]KLELI N，EKER S，CAKMAK L. Effect of zinc fertilization on cadmium toxicity in durum and bread wheat grown in zinc-deficient soil[J]. Environmental Pollution，2004，131（3）： 453-459.

（責(zé)任編輯：張 梅）