全 文 ：书镉对紫花苜蓿不同生长期生物量
的影响及饲用安全评价
李新博，谢建治，李博文，王伟
（河北农业大学资源与环境科学学院，河北 保定０７１００１）
摘要：采用温室盆栽试验研究了不同浓度Ｃｄ对紫花苜蓿分枝期和开花期的影响，同时对苜蓿的安全生产进行了评
估。实验结果表明，在土壤含Ｃｄ量０．３７～２０．３７ｍｇ／ｋｇ内，苜蓿分枝期生物量易受Ｃｄ影响，开花期则未受影响。
苜蓿分枝期和开花期地上部Ｃｄ含量都与土壤Ｃｄ含量呈显著正相关，且分枝期要比开花期高出２．９～２８．５倍。在
土壤含Ｃｄ量５．３７ｍｇ／ｋｇ时，苜蓿开花期地上部Ｃｄ含量为０．２１３ｍｇ／ｋｇ（干重，下同），未超出饲料卫生安全限定
标准（Ｃｄ：０．５ｍｇ／ｋｇ，ＧＢ１３０７８２００１），而分枝期Ｃｄ含量则超出饲料卫生安全限定标准。由拟合方程得出，紫花苜
蓿分枝期土壤Ｃｄ含量不超过０．５５ｍｇ／ｋｇ，开花期土壤Ｃｄ含量不超过９．３７ｍｇ／ｋｇ时，苜蓿干草Ｃｄ含量不会超过
饲料卫生安全限定标准。
关键词：镉；苜蓿；不同时期；饲用安全
中图分类号：Ｓ５５１＋．７０１；Ｓ８１６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４５７５９（２００９）０５０２６６０４
紫花苜蓿（犕犲犱犻犮犪犵狅狊犪狋犻狏犪）为一种重要的牧草植物，我国有关苜蓿的研究多集中在种植苜蓿对生态环境，
土壤水分［１～３］，土壤理化性质的影响［４］。对苜蓿品质和产量影响的研究多集中在氮、磷、钾等营养元素以及苜蓿
生长特性和不同刈割期对其的影响［５～８］。但是由于我国苜蓿质量控制体系尚未形成［９］，对重金属Ｃｄ在苜蓿体内
的积累情况及对苜蓿重金属安全评价的研究现阶段仍然较少。
据统计，我国受Ｃｄ、Ａｓ、Ｐｂ等重金属污染的耕地面积近２．０×１０７ｈｍ２，约占总耕地面积的１／５，其中工业“三
废”污染的耕地有１．０×１０７ｈｍ２，污水灌溉的农田面积３．３×１０６ｈｍ２［１０］。对于大面积受中、低度重金属污染的土
壤，在中国的现实情况下要实行休耕是不现实的，并且仍有许多农田的土壤污染情况不明，无法进行有针对性的
休耕。重金属Ｃｄ易于被植物吸收经食物链传递进入人体，进而危害人类健康而倍受关注［１１］。Ｃｄ在苜蓿体内的
积累严重影响了苜蓿作为饲料的安全性。紫花苜蓿随生长期的延长蛋白质含量急剧下降，而粗纤维含量急速上
升，最佳刈割期在开花期［１２］。本研究选取紫花苜蓿生长过程中有代表性的２个时期，即蛋白质含量较高的分枝
期和最佳刈割期的开花期，对重金属Ｃｄ在苜蓿体内的含量变化进行研究，作出Ｃｄ对苜蓿的饲用风险评估，找出
生产符合饲料卫生限定标准的土壤Ｃｄ阈值，为苜蓿饲用安全提供科学依据。
１ 材料与方法
１．１ 供试材料
供试植物：紫花苜蓿，品种为阿尔冈金，购自保定农资科技市场。
供试土壤：河北农业大学西校区标本园０～４０ｃｍ的潮褐土，有机质２５．９ｍｇ／ｋｇ，全氮１．０１７ｍｇ／ｋｇ，碱解氮
７８．７ｍｇ／ｋｇ，全磷０．８２ｇ／ｋｇ，速效磷２０．１ｍｇ／ｋｇ，ｐＨ值８．０１，全Ｃｄ０．３７ｍｇ／ｋｇ。
１．２ 实验设计
采用盆栽试验，Ｃｄ单因素五水平设计，即向供试土壤中依次添加的Ｃｄ浓度为０，５，１０，１５，２０ｍｇ／ｋｇ，设３次
重复，分别于分枝期和开花期刈割。
盆栽试验于２００８年３月３日－２００８年６月１８日在河北农业大学东校区日光温室中进行。试验用塑料盆
２６６－２６９
２００９年１０月
草 业 学 报
ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ
第１８卷 第５期
Ｖｏｌ．１８，Ｎｏ．５
收稿日期：２００８１１２８；改回日期：２００８１２２９
基金项目：河北省自然基金项目（Ｃ２００７０００４５９）资助。
作者简介：李新博（１９８１），男，河北邯郸人，在读硕士。Ｅｍａｉｌ：ｌｉｘｉｎｂｏ２００４＠１６３．ｃｏｍ
通讯作者。Ｅｍａｉｌ：ｘｊｉａｎｚｈｉ＠１２６．ｃｏｍ
上、下口内径分别为１８和１３ｃｍ，高１７ｃｍ，每盆装风干后过３ｍｍ筛土壤３ｋｇ，重金属Ｃｄ以Ｃｄ（Ａｃ）２·２Ｈ２Ｏ
固体粉末形式按各自的处理量加入土壤，制成所需人为污染土壤。同时每盆加入０．９９ｇ尿素和１．２ｇ二氨作底
肥，均采用分析纯试剂，与土壤一并混匀装盆。在６０％田间持水量下平衡１周，播入苜蓿种子，每日浇去离子水，
用水量根据实际需要量确定，出苗后苜蓿每盆定苗２０株，分枝期于２００８年５月３日收获，生长期６０ｄ，开花期于
２００８年６月１８日收获，生长期１０６ｄ。苜蓿收获后，将盆中土壤混合均匀，取出２００ｇ左右带回实验室分析。
１．３ 测定指标与方法
测定苜蓿分枝期和开花期地上部Ｃｄ含量。
将收获后的苜蓿地上部，用去离子水冲洗干净，晾干后于１０５℃杀青０．５ｈ，然后８５℃烘至恒重，测定干物质
质量。烘干样品用粉碎机全部粉碎、混匀并装袋备用。
苜蓿中Ｃｄ含量采用ＨＮＯ３－ＨＣｌＯ４ 消煮，原子吸收法测定［１３］。其他项目均按常规分析法测定［１３］。
２ 结果与分析
２．１ Ｃｄ对苜蓿生长发育和生物量的影响
在土壤Ｃｄ含量为０．３７～２０．３７ｍｇ／ｋｇ内，苜蓿分枝期和开花期的整个生长过程均未出现死苗、黄苗或叶片
失绿现象，收获时未见植物根系受土壤Ｃｄ毒害变黑或死亡。可见，在所研究的土壤Ｃｄ浓度范围内，苜蓿对Ｃｄ
有较强耐性。前人研究也发现低浓度Ｃｄ２＋对紫花苜蓿和沙打旺（犃狊狋狉犪犵犪犾狌狊犪犱狊狌狉犵犲狀狊）种子的萌发和生长起促
进作用，苜蓿可以忍受２０ｍｇ／ｋｇ的Ｃｄ２＋，但是２０ｍｇ／ｋｇＣｄ２＋使沙打旺的生物量有较大幅度降低［１４，１５］。
随着土壤Ｃｄ含量的升高，苜蓿分枝期鲜重和干重大体上呈逐渐升高的趋势，在土壤含Ｃｄ为２０．３７ｍｇ／ｋｇ
时，苜蓿鲜重和干重都达到最大值，分别为４．４７和０．７９ｇ／盆；苜蓿开花期鲜重和干重通过方差检验，５％水平下
差异不显著。这表明在土壤Ｃｄ含量０．３７～２０．３７ｍｇ／ｋｇ内，苜蓿分枝期生物量易受Ｃｄ影响，而开花期则未受
影响（表１）。
２．２ 对苜蓿地上部Ｃｄ含量的影响
在土壤Ｃｄ含量为０．３７～２０．３７ｍｇ／ｋｇ内，苜蓿分枝期和开花期Ｃｄ含量都随土壤Ｃｄ含量的升高而升高（图
１）。在土壤Ｃｄ含量为２０．３７ｍｇ／ｋｇ时，苜蓿地上部Ｃｄ含量达到最大值，即分枝期为１７．５３ｍｇ／ｋｇ，开花期为
４．４９ｍｇ／ｋｇ，且相应土壤Ｃｄ浓度下，分枝期苜蓿Ｃｄ含量远远大于开花期。在５．３７～２０．３７ｍｇ／ｋｇ土壤Ｃｄ浓
度时，苜蓿分枝期Ｃｄ含量分别比开花期高出２．９～２８．５倍（在０．３７ｍｇ／ｋｇ土壤Ｃｄ时，苜蓿开花期地上部Ｃｄ含
量未检测到）。
２．３ 苜蓿地上部Ｃｄ含量与土壤Ｃｄ含量的相关关系
苜蓿分枝期和开花期地上部Ｃｄ含量与土壤Ｃｄ含量都呈正相关，其拟合方程相关系数犚值分别为０．９９１和
０．９７５，都达到极显著水平。说明在０．３７～２０．３７ｍｇ／ｋｇ土壤Ｃｄ含量时，苜蓿分枝期和开花期地上部Ｃｄ含量都
随土壤Ｃｄ含量的升高而升高，但开花期苜蓿地上部Ｃｄ含量随土壤Ｃｄ含量增长的幅度要远小于分枝期（表２）。
表１ 不同土壤犆犱含量苜蓿地上部生物量
犜犪犫犾犲１ 犃犫狅狏犲犵狉狅狌狀犱犫犻狅犿犪狊狊狅犳犪犾犳犪犾犳犪狑犻狋犺犱犻犳犳犲狉犲狀狋犆犱犮狅狀狋犲狀狋犻狀狊狅犻犾狊 ｇ／盆Ｐｏｔ
土壤Ｃｄ含量Ｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆ
Ｃｄｉｎｓｏｉｌｓ（ｍｇ／ｋｇ）
分枝期Ｂｒａｎｃｈｉｎｇｓｔａｇｅ
鲜重Ｆｒｅｓｈｗｅｉｇｈｔ 干重Ｄｒｙｗｅｉｇｈｔ
开花期Ｆｌｏｗｅｒｉｎｇｓｔａｇｅ
鲜重Ｆｒｅｓｈｗｅｉｇｈｔ 干重Ｄｒｙｗｅｉｇｈｔ
０．３７ ３．５９±０．６２ａｂ ０．５５±０．０６５ｂ ４６．４７±５．７１ａ １２．１２±２．４５ａ
５．３７ ３．１４±０．２９ｂ ０．４３±０．０２５ｃ ４３．５０±６．４０ａ １１．４５±１．５０ａ
１０．３７ ３．９５±０．４４ａｂ ０．６２±０．０５１ｂ ４３．９７±５．７１ａ １１．８３±１．０８ａ
１５．３７ ４．０４±０．５０ａ ０．６２±０．０７０ｂ ４７．７４±２．９０ａ １２．１５±１．０６ａ
２０．３７ ４．４７±０．３４ａ ０．７９±０．０３２ａ ３９．７１±３．３３ａ １１．１８±０．９０ａ
注：应用ＬＳＤ法检验处理间差异程度，同一列中不同字母表示差异显著（犘＜０．０５）。下同。
Ｎｏｔｅ：ＤｉｆｆｅｒｅｎｔｌｅｔｔｅｒｓｉｎｓａｍｅｃｏｌｕｍｎｉｎｄｉｃａｔｅｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｙｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｂｙｏｎｅｗａｙＡＮＯＶＡａｎｄＬＳＤｍｅｔｈｏｄ（犘＜０．０５）ｂｅｔｗｅｅｎｔｒｅａｔ
ｍｅｎｔｓ．Ｔｈｅｓａｍｅｂｅｌｏｗ．
７６２第１８卷第５期 草业学报２００９年
图１ 不同生长时期苜蓿犆犱含量
犉犻犵．１ 犆狅狀狋犲狀狋狊狅犳犆犱犻狀犪犾犳犪犾犳犪狑犻狋犺犱犻犳犳犲狉犲狀狋犵狉狅狑狋犺狊狋犪犵犲狊
表２ 苜蓿地上部犆犱含量与土壤犆犱含量的相关性
犜犪犫犾犲２ 犚犲犵狉犲狊狊犻狅狀犲狇狌犪狋犻狅狀犫犲狋狑犲犲狀犮狅狀狋犲狀狋狊狅犳犆犱犻狀犪犾犳犪犾犳犪犪犫狅狏犲犵狉狅狌狀犱犪狀犱犮狅狀狋犲狀狋狊狅犳犆犱犻狀狊狅犻犾狊
自变量Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｖａｒｉａｂｌｅｓ 回归方程Ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎｅｑｕａｔｉｏｎｓ 相关系数Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ
分枝期土壤Ｃｄ含量ＢｒａｎｃｈｉｎｇｓｔａｇｅＣｄｉｎｓｏｉｌｓ 狔＝０．９０４２狓 ０．９９１
开花期土壤Ｃｄ含量ＦｌｏｗｅｒｉｎｇｓｔａｇｅＣｄｉｎｓｏｉｌｓ 狔＝０．０１５狓２－０．１０６５狓＋０．１８０６ ０．９７５
狀＝５，犚０．０５＝０．８１１，犚０．０１＝０．９１７
２．４ 苜蓿重金属Ｃｄ饲用安全评估
在０．３７～２０．３７ｍｇ／ｋｇ土壤Ｃｄ含量时，苜蓿分枝期和开花期地上部Ｃｄ含量都随土壤Ｃｄ含量的升高而升
高。对于苜蓿分枝期来说，在０．３７ｍｇ／ｋｇ土壤Ｃｄ时，苜蓿地上部Ｃｄ含量为０．３４６ｍｇ／ｋｇ，未超过饲料卫生限
定标准（Ｃｄ：０．５ｍｇ／ｋｇ，ＧＢ１３０７８２００１）；在５．３７ｍｇ／ｋｇ土壤Ｃｄ时，苜蓿地上部Ｃｄ含量为６．２７０ｍｇ／ｋｇ，已超
过饲料卫生限定标准。对于苜蓿开花期来说，在５．３７ｍｇ／ｋｇ土壤Ｃｄ时，苜蓿地上部Ｃｄ含量为０．２１３ｍｇ／ｋｇ，
未超过饲料卫生限定标准；在１０．３７ｍｇ／ｋｇ土壤Ｃｄ时，苜蓿地上部Ｃｄ含量为１．０３３ｍｇ／ｋｇ，超过饲料卫生限定
标准。说明苜蓿分枝期的土壤重金属Ｃｄ阈值在０．３７～５．３７ｍｇ／ｋｇ，开花期在５．３７～１０．３７ｍｇ／ｋｇ，不超过此阈
值土壤Ｃｄ浓度，收获的分枝期和开花期的苜蓿重金属Ｃｄ含量才能不超过饲料卫生限定标准。
以饲料卫生限定标准中Ｃｄ最高含量为０．５ｍｇ／ｋｇ，分枝期所对应的土壤Ｃｄ含量最高不应超过０．５５ｍｇ／ｋｇ
（表２），开花期对应的土壤Ｃｄ含量不应超过９．３７ｍｇ／ｋｇ，收获的苜蓿重金属Ｃｄ含量才能不超过饲料卫生限定
标准。
实测值和模拟方程计算值都说明，种植于受重金属Ｃｄ污染土壤的苜蓿在分枝期收获，苜蓿Ｃｄ含量很容易
超过饲料限定标准，对人畜造成危害，在开花期收获则Ｃｄ对苜蓿的饲用安全风险要远远低于分枝期。所以，在
重金属Ｃｄ污染的土壤上种植的苜蓿要尽量晚收（开花期时收获），此时获得的饲料产品可以有效规避重金属Ｃｄ
对人畜造成风险。
３ 结论
３．１ 在所研究的土壤Ｃｄ浓度范围，苜蓿分枝期生物量受Ｃｄ影响较明显，而开花期则不明显。苜蓿地上部Ｃｄ
含量与土壤Ｃｄ含量呈显著正相关，且苜蓿分枝期地上部Ｃｄ含量分别比开花期高出２．９～２８．５倍（不包括０．３７
ｍｇ／ｋｇ土壤Ｃｄ浓度下的试验地原土壤）。
３．２ 在土壤Ｃｄ含量为５．３７ｍｇ／ｋｇ时，苜蓿开花期地上部Ｃｄ含量为０．２１３ｍｇ／ｋｇ，未超过饲料卫生限定标准
（Ｃｄ：０．５ｍｇ／ｋｇ，ＧＢ１３０７８２００１），分枝期超过饲料卫生限定标准。而由拟合方程得出，苜蓿分枝期土壤Ｃｄ含
量不超过０．５５ｍｇ／ｋｇ，开花期土壤Ｃｄ含量不超过９．３７ｍｇ／ｋｇ时，生产出的苜蓿符合饲料卫生限定标准。苜蓿
开花期进行刈割可以极大的降低重金属Ｃｄ对其饲用安全风险。
８６２ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２００９） Ｖｏｌ．１８，Ｎｏ．５
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犃狊狋狌犱狔狅狀犮犪犱犿犻狌犿犮狅狀狋犲狀狋狅犳犪犾犳犪犾犳犪犪狋犱犻犳犳犲狉犲狀狋犵狉狅狑狋犺狊狋犪犵犲狊犪狀犱犪狀犲狏犪犾狌犪狋犻狅狀狅犳犳狅狉犪犵犲犳犲犲犱狊犲犮狌狉犻狋狔
ＬＩＸｉｎｂｏ，ＸＩＥＪｉａｎｚｈｉ，ＬＩＢｏｗｅｎ，ＷＡＮＧＷｅｉ
（ＣｏｌｅｇｅｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＨｅｂｅｉＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂａｏｄｉｎｇ０７１００１，Ｃｈｉｎａ）
犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｐｏｔｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｗｅｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｃａｄｍｉｕｍｐｏｌｕｔｉｏｎｏｎｔｈｅｂｒａｎｃｈｉｎｇａｎｄ
ｆｌｏｗｅｒｉｎｇｓｔａｇｅｓｏｆａｌｆａｌｆａ，ａｎｄｔｏｅｖａｌｕａｔｅｔｈｅｓａｆｅｔｙｆｏｒｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆａｌｆａｌｆａ．Ｔｈｅｂｉｏｍａｓｓｏｆａｌｆａｌｆａｗａｓｍｏｒｅ
ｅａｓｉｌｙａｆｆｅｃｔｅｄｂｙＣｄａｔｔｈｅｂｒａｎｃｈｉｎｇｔｈａｎａｔｔｈｅｆｌｏｗｅｒｉｎｇｓｔａｇｅｗｉｔｈｓｏｉｌｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆ０．３７－２０．３７
ｍｇ／ｋｇＣｄ．Ａｔｂｏｔｈｂｒａｎｃｈｉｎｇａｎｄｆｌｏｗｅｒｉｎｇｓｔａｇｅｓ，ｔｈｅＣｄｃｏｎｔｅｎｔｓｉｎｔｈｅｂｏｄｙｏｆｔｈｅａｌｆａｌｆａｐｌａｎｔｓｗｅｒｅｓｉｇ
ｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙｃｏｒｒｅｌａｔｅｄｗｉｔｈＣｄｉｎｔｈｅｓｏｉｌｓａｎｄａｔｔｈｅｂｒａｎｃｈｉｎｇｓｔａｇｅｗｅｒｅｍｏｒｅｔｈａｎ２．９－２８．５ｔｉｍｅｓ
ｈｉｇｈｅｒｔｈａｎａｔｔｈｅｆｌｏｗｅｒｉｎｇｓｔａｇｅ．Ａｔｔｈｅｆｌｏｗｅｒｉｎｇｓｔａｇｅ，ｔｈｅＣｄｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆａｂｏｖｅｇｒｏｕｎｄｐａｒｔｓｏｆａｌｆａｌｆａ
ｗｅｒｅ０．２１３ｍｇ／ｋｇｄｒｙｗｅｉｇｈｔａｎｄｄｉｄｎｏｔｅｘｃｅｅｄｔｈｅｆｏｒａｇｅｈｅａｌｔｈｓｔａｎｄａｒｄｓ（Ｃｄ：０．５ｍｇ／ｋｇＧＢ１３０７８２００１）
ｗｈｅｎＣｄｗａｓ５．３７ｍｇ／ｋｇｉｎｔｈｅｓｏｉｌ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｆｌｏｗｅｒｉｎｇｓｔａｇｅ，ａｔｔｈｅｂｒａｎｃｈｉｎｇｓｔａｇｅ，ｔｈｅＣｄｃｏｎ
ｔｅｎｔｓｏｆａｂｏｖｅｇｒｏｕｎｄａｌｆａｌｆａｐａｒｔｓｅｘｃｅｅｄｅｄｔｈｅｆｏｒａｇｅｈｅａｌｔｈｓｔａｎｄａｒｄ．ＴｈｅｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆＣｄｉｎｓｏｉｌｓｓｈｏｕｌｄｎｏｔ
ｅｘｃｅｅｄ０．５５ｍｇ／ｋｇａｔｔｈｅｂｒａｎｃｈｉｎｇｓｔａｇｅａｎｄ９．３７ｍｇ／ｋｇａｔｔｈｅｆｌｏｗｅｒｉｎｇｓｔａｇｅａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｆｉｔｔｅｄｅｑｕａ
ｔｉｏｎ．Ｉｎｔｈｅａｂｏｖｅｓｉｔｕａｔｉｏｎｓ，Ｃｄｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆａｂｏｖｅｇｒｏｕｎｄａｌｆａｌｆａｐａｒｔｓｄｉｄｎｏｔｅｘｃｅｅｄｔｈｅｆｏｒａｇｅｈｅａｌｔｈｓｔａｎｄ
ａｒｄ．
犓犲狔狑狅狉犱狊：ｃａｄｍｉｕｍ；ａｌｆａｌｆａ（犕犲犱犻犮犪犵狅狊犪狋犻狏犪）；ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｔａｇｅｓ；ｆｏｒａｇｅｓａｆｅｔｙ
９６２第１８卷第５期 草业学报２００９年