全 文 ：杨桃对土壤重金属元素的吸收与富集 ?
陈 燕1 , 谢正生2 ,3
??
, 郑小林1 , 王文翠1
( 1 湛江师范学院生命科学与技术学院 , 广东 湛江 524048; 2 华南农业大学林学院 ,
广东 广州 510642; 3 华南农业大学经济林研究中心 , 广东 广州 510642)
摘要 : 通过对廉江市杨桃 ( Averrhoa carambola) 绿色食品基地不同土质、不同树龄的土壤样品及果实样品
重金属元素 Cd、Hg、Cu、Pb、As、Cr 含量的检测 , 分析杨桃果实对土壤重金属元素的吸收与富集作用。
结果表明 : ① 果园土壤 pH≤5 .50 , 为酸性土壤 , 杨桃果园土壤和鲜果中的重金属含量均符合我国水果绿
色食品生产的质量要求 ; ② 杨桃对土壤重金属的吸收因土壤质地和重金属元素的种类不同而异 ; ③ 杨桃
对重金属元素的富集 , 以 Cd元素为最强 , 富集系数高达 0 .947 , 各种重金属的富集系数按大小排序为 : Cd
( 0. 947) > Hg (0 . 098 ) > Cu (0 . 023) > Pb (0 . 003 ) > As (0 . 001) = Cr ( 0. 001)。
关键词 : 杨桃 ; 土壤 ; 果实 ; 重金属 ; 含量 ; 富集系数
中图分类号 : Q 948.11 文献标识码 : A 文章编号 : 0253 - 2700 ( 2009) 04 - 369 - 05
Effects of Carambola ( Averrhoa carambola) Plantation
on Heavy Metal Content in Soil and Heavy
Mental Accumulation in Fruits
CHEN Yan1 , XIE Zheng-Sheng2 , 3 ** , ZHENG Xiao-Lin1 , WANG Wen-Cui1
( 1 School of Life Scienceand Technology, Zhanjiang Normal University, Zhanjiang, 524048 , China; 2 Collegeof Forestry,
South China Agricultural University, Guangzhou 510642 , China; 3 Center for Non-timber Forest Research,
South China Agricultural University, Guangzhou 510642 , China)
Abstract: The soil heavy metal element absorption and enrichment of Carambola ( Averrhoa carambola) were analied
through the heavy metal elements content such as Cd, Pb, Cu, Hg, As, Cr of different types, different soil samples and
different age trees of carambola in lianjiang green food base were investigated . The results showed that ① the soil pH≤
5 .50 which is acid soils and the heavy metal content of carambolaorchard soil and fresh fruitswere in conformity with the
quality requirements of the production of green food; ② Heavy metal absorption carambola in the soil were different with
the the different heavy metal element and different kinds; ③ The enrichment of Cd was the most than other elements of
heavy metals and the concentration coefficientwas 0 .947 . According to the sequence as enrichment coefficients, theorder
was Cd (0 .947) > Hg ( 0. 098) > Cu (0. 023) > Pb (0 . 003) > As (0 . 001) = Cr (0 . 001) .
Key words: Carambola ( Averrhoa carambola) ; Soil ; Fresh fruits; Heavy metal; Concentration coefficient
果园土壤中的重金属元素累积到一定程度 ,
不仅会破坏果园土壤环境 , 影响果树的生长发
育 , 而且可以通过食物链对人体健康造成危害。
因此 , 果园土壤及果品中的重金属含量是绿色食
品生产过程中要求监测的一项重要指标。目前 ,
杨桃 ( Averrhoa carambola L .) 的研究多见于引种
云 南 植 物 研 究 2009 , 31 (4) : 369～373
Acta Botanica Yunnanica DOI : 10 .3724?SP. J . 1143 .2009.09030
?
?? ?通讯作者 : Author for correspondence; E-mail : zsxie@ scau. edu. cn
收稿日期 : 2009 - 02 - 19 , 2009 - 05 - 27 接受发表
作者简介 : 陈燕 ( 1962 - ) 女 , 副教授 , 主要从事植物学教学与研究。 E-mail : yanch211@163 . com ?
基金项目 : 广东省林业局资助项目 (2003-05DB)
栽培 (林维生 , 2003; 陈燕等 , 2003 ) 和果实保
鲜 ( 张浩等 , 2005 ) 等方面 , 而杨桃吸收、积累
重金属的相关研究至今未见报道。本文通过检测
廉江市河唇镇杨桃绿色食品果园土壤及果实的重
金属含量 , 探讨杨桃对土壤重金属的吸收与富集
作用 , 旨在为杨桃绿色食品生产基地的经营管理
和重金属的污染控制提供科学依据。
1 材料与方法
供试材料采自广东省廉江市河唇镇杨桃生产基地 ,
种植品种为红杨桃 , 即马来西亚 B17 杨桃。该基地远离
公路 , 十公里范围内没有工业污染源 , 环境质量良好。
土壤样品采集根据生产基地的土壤类型及分布情况 , 设
置砂壤土 (S1 ) 和红壤土 (S2 ) 两个样地 , 分 4 年生果
园和 6 年生果园分别采集样品 , 同时采集未种植杨桃的
荒坡地土壤样品作对照。用多点混合采样法采集土壤样
品 , 即在一定面积 (约 0 .5 hm2 ) 中选 5 个点的土壤形成
1 个土壤混合样 (陈玉娟等 , 2005 ) , 采土深度为 0～ 40
cm。果实样品采集点与土壤采样点相同 , 分东南西北四
个方向随机选择成熟的杨桃 20 个。将果实用自来水清
洗 , 再用去离子水冲洗后自然风干 , 用不锈钢刀取果实
纵横剖面各一片果肉作为样品 , 放入恒温烘箱 100℃杀
青 15 分钟 , 然后在 60～65℃下恒温烘干 , 再在瓷研钵中
研细后置于已灭菌的玻璃瓶中保存。
土壤和果实样品的重金属元素含量的分析检测 , 镉
(Cd)、铅 (Pb)、铜 ( Cu)、铬 (Cr) 用原子吸收分光光
度法 , 汞 (Hg)、砷 (As) 用原子荧光光度法 (黄昀等 ,
2005) , 土壤 pH 值用电极法。
重金属在生物体内的富集能力采用富集系数表示
(郭水良等 , 2002)。
2 结果与分析
2 .1 杨桃基地土壤的 pH 值
土壤 pH 值对植物吸收、积累重金属有很大
的影响 (Sauve等 , 1998 ) , 大多数重金属元素在
酸性环境中活动性增加 , 当 pH < 5 .5 时 , Cd、
Mn、Cu、Zn、Co、Ni 可以被作物较好 地吸收
(程金沐 , 2005) 。杨桃基地不同树龄的果园土壤
pH 值测定结果见表 1。
从表 1 可知 , 基地土壤 pH≤5.50 , 为酸性土
壤。与对照地 (荒坡地 ) 比较 , 4 年生和 6 年生
园土的 pH 值均呈下降趋势。果园土壤的酸化 ,
可能会影响土壤中重金属的存在形态 (Sauve等 ,
1998) , 进而影响杨桃对重金属的吸收与富集。
2 .2 杨桃基地的土壤重金属含量现状
2 个样地 6 个样点的土壤重金属含量检测结
果列于表 2。
表 1 不同种植年限果园土壤 pH 值的变化
Table 1 pH changes in soil after plantation of Carambola
土壤类型
Type of soil
对照土
control
4 K年生园土
4 year garden
soil after
plantation
6 t年生园土
6 year garden
soil after
plantation
sandy loam soil ( S1 ?) 4 . 04 3 .75 3 .76
red loamsoil ( S2 ?) 5 . 50 4 .45 4 .15
表 2 杨桃果园土壤重金属含量 (单位 : mg kg- 1 )
Table 2 Contents of heavy metals in soil after plantation of Carambola (unite: mg kg- 1 )
重金属
Heavy metal
土壤类型
Type of soil
对照土
Control soil
4 ?年生园土
4 year garden soil
after plantation
6 ?年生园土
6 year garden soil
after plantation
绿色食品标准 *
Standard index of
green-food permission
Cd
S1 ?
S2
0 .023
0 ?. 028
0 .020
0 .026
0 y. 014
0 y. 017
0 ?. 30
Pb
S1 ?
S2
5 ?. 20
4 ?. 85
25 .50
5 .40
11 .65
7 .90
50 Hg
S1 ?
S2
0 .042
0 ?. 082
0 .057
0 .071
0 y. 057
0 y. 060
0 ?. 25
As
S1 ?
S2
6 ?. 10
8 ?. 95
12 .15
7 .15
6 .05
6 .85
25 Cu
S1 ?
S2
6 ?. 65
8 ?. 55
5 .85
8 .10
23 .80
28 .95 50 Cr
S1 ?
S2
87 4. 3
33 4. 9
75 +. 7
32 +. 2
95 .5
57 ?. 9 120 n
* 注 : 根据 NY?T391 - 2000 (朱中平和朱晨曦 , 2002) Note: according to NY?T 391 - 2000 ( Zhu and Zhu, 2002)
073 云 南 植 物 研 究 31 卷
从表 2 看出 , 各样点的土壤 Cd、Hg、As、
Pb、Cr、Cu含量均低于中国绿色食品环境质量标
准。说明杨桃生产过程中土壤重金属污染不明显 ,
未出现污染超标现象 , 符合绿色食品生产管理要
求。相对而言 , 砂壤土 (S1 ) 中的 Cr 含量较高 ,
对照土、4 年生园土和 6 年生园土的 Cr 含量分别
达到标准值的 71 .3%、63 .1%和 79 .6%。生产过
程应加强土壤 Cr元素的监测 , 预防污染超标。
与对照土比较 , 果园土中的 Cd含量略有下
降 , Pb含量稍有增加 , 而 Hg、Cu、As、Cr 的含
量变化没有明显的规律性。
2 .3 杨桃对重金属元素的吸收与富集
Cu、Cr 是人体必需元素 , 只有过量才会对
人体产生毒害作用 ; 而 Pb、Cd、Hg、As 是对人
体有害的元素 , 含量很低时就会产生毒性危害人
体健康。
表 3 的检测结果说明 , 各样点杨桃 ( 果实 )
的重金属元素含量符合我国水果元素限量标准 ,
属安全生产。果实对土壤重金属的吸收滞留量因
土质和重金属元素的种类不同而异 , 其中 Cu、
As、Cr 和 Pb的吸收量极小 , 平均含量分别只占
水果限 量标 准值的 3 .9%、10 .0%、 11 .6% 和
18 .0% ; Hg、Cd含量相对较高 , 平均含量达标
准值的 60%。值得注意的是 , 砂壤土 6 年生杨
桃的 Cd含量达到标准值的 86 .7% , 存在 Cd 污
染的威胁。
杨桃 ( 果实 ) 对 6 种重金属的富集系数表现
为 (表 4) : Cd的富集系数最高 , 达 0 .947; 其次
是 Hg, 为 0 .098; Cu、Pb、As、Cr 的富集系数较
小 , 在 0 .001～0 .023 之间。各种重金属的富集
系数按大小顺序排列为 : Cd > Hg> Cu > Pb > As
> Cr。检测结果说明杨桃果实对土壤 Cd的吸收
迁移能力极强 , 对 Hg 的吸收能力较弱 , 而对
Cu、Pb、As、Cr 的吸收迁移能力则极微。
3 讨论
果园土壤的 pH 明显低于对照土 ( 表 1) , 说
明种植杨桃可使土壤酸化加剧 , 这可能与大量施
用化学肥料有一定关系。杨桃是木本果树 , 一年
可多次开花结果 , 为了达到高产、稳产 , 种植过
程施用氯化钾、复合肥、过磷酸钙等生理酸性肥
料较多 , 当 N、P、K 等主要营养元素被吸收后 ,
在土壤中残留下酸根离子 , 促进了土壤的酸化作
用。园土酸化后 , 重金属元素的活动性增加 , Cd、
表 3 杨桃果实重金属含量 ( 单位 : mg kg - 1 )
Table 3 Contents of heavy metals in Carambola ( unite: mg kg - 1 )
土壤类型 ( 树龄 )
Typeof soil ( age of tree) 镉 Cd 铅 Pb 汞 Hg 砷 As 铜 Cu 铬 Cr
S1 ?(4 years) 0 . 017 0 .045 0 Z. 005 0 .004 0 (. 383 0 . 063
S1 ?(6 years) 0 . 026 0 .090 0 Z. 006 0 .007 0 (. 406 0 . 060
S2 ?( 4years) 0 . 021 0 .004 0 Z. 007 0 .004 0 (. 309 0 . 061
S2 ?( 6years) 0 . 008 0 .003 0 Z. 005 0 .006 0 (. 445 0 . 049
平均值 Average 0 ?. 018 0 .036 0 Z. 006 0 .005 0 (. 386 0 . 058
我国水果元素限量标准
Standard index of permission
≤0 ?. 03 ≤0 A. 2 ≤0 . 01 ≤0 ?. 5 ≤10 ≤0 .5
表 4 杨桃果实对土壤重金属的富集系数
Table 4 Accumulation coefficient of heavy metals in fruits
镉 Cd 铅 Pb 汞 Hg 砷 As 铜 Cu 铬 Cr
土壤重金属含量
Heavy mental content in soil ( mg kg - 1 ?) 0 O. 019 12 v. 613 0 y. 061 8 ?. 050 16 .675 62 .275
果实重金属含量
Heavy mental content in fruit ( mg kg - 1 ?) 0 O. 018 0 d. 036 0 y. 006 0 .005 0 .386 0 .058
富集系数 Accumulation coefficient 0 O. 947 0 d. 003 0 y. 098 0 ?. 001 0 .023 0 .001
注 : 取各样点土壤和果实重金属含量的平均值计算富集系数
note: Calculation of accumulation coefficient according to the averagevalue of soil and fruit metal content of every sample point
1734 期 陈 燕等 : 杨桃对土壤重金属元素的吸收与富集
Cu等重金属元素容易被吸收迁移进树体 ( 程金
沐 , 2005) 。
根据杨桃生产基地现状分析 , 某些样点的土
壤重金属外源污染可能是施肥、喷药等农业管理
措施所致。研究表明 , 各种化肥和有机肥均含有
重金属 ( Raven and Loeppert, 1997; Modaihsh and
Sewailem, 1999; 王起超和麻壮伟 , 2004; 刘荣乐
等 , 2005 ) , 一般过磷酸盐中含有较多的 Hg、Cd、
As、Zn、Pb, 磷肥次之 ; 氮肥中 Pb 含量较高 ,
As和 Cd污染严重 ( 王焕校 , 2000) ; 不同来源的
有机废弃物中重金属含量差异很大 , 猪粪的 Zn、
Cu、Cd、As 平均含量高于其他有机废弃物 , 而
鸡粪中 Cr 的平均含量较高 ( 刘荣乐等 , 2005 )。
施肥对土壤重金属的影响较复杂 , 一方面 , 肥料
中所含的重金属可随施肥被带入土壤 , 直接提高
土壤的重金属含量 ; 另一方面 , 施肥还可能通过
影响土壤 pH 值、温度、氧化还原电位状况、离
子强度等 , 从而影响土壤对重金属的吸附和解吸
(李波等 , 2000) 。国内外许多试验 (同延安等 ,
1995; 曾希柏等 , 2007a; Lid and Giuffre, 1997;
Taylor, 1997) 表明 , 通过施肥可提高土壤的重金
属含量。Besnard and Chenu ( 2001 ) 等认为 , 施
用含 Cu、As、Hg、Cd、Pb等重金属的杀菌剂和
杀虫剂也可能导致果园土壤重金属污染。此外 ,
农用薄膜生产应用的热稳定剂中往往含有 Cd 和
Pb, 果实套袋大量使用塑料薄膜 , 如果不及时清
除残留在土壤中的薄膜 , 亦可能会使其中的重金
属进入土壤并形成累积 ( 曾希柏等 , 2007b)。
杨桃基地土壤的 Cd 含量很低 , 只有 0 .014
～0 .028 mg kg- 1 , 是绿色食品标准值 ( 0. 3 mg
kg- 1 ) 的 4 .7% ～9 .3% ; 但杨桃果实的 Cd 含量
为 0 .008～0 .026 mg kg- 1 , 达水果元素限量标准
(0 . 03 mg kg- 1 ) 的 26 .7% ～86 .7%。杨桃对 Cd
的吸收富集能力远大于其他重金属元素 , 其富集
机理及影响因素尚不清楚。有研究表明 , Cd 在
一些蔬菜 ( 蔡立梅等 , 2008; 许中坚等 , 2008 )、
杂草 ( 郭水良等 , 2002 ) 和作物 ( 仲维功等 ,
2006) 中的富集能力强于其它重金属 , 但也有研
究证实一些水生植物 (黄永杰等 , 2006) 和豆类
(张竹青和谭德军 , 2008) 对 Cd的吸收富集能力
较弱 ; 祖艳群等 ( 2003) 认为蔬菜可食部分与土
壤中 Cd含量之间没有显著的相关性 , 且 Cd在植
物体内的迁移能力大于 Cu ( 张连忠 , 2004 )。同
时 , 大量 的 研究 报道 指 出 , 土 壤 介质 pH 值
(Kitagishi 等 , 1981; 程金沐 , 2005)、施用的肥料
种类及形态 ( Tsadilas 等 , 2005; 李波等 , 2000;
Zhao等 , 2003; 张连忠等 , 2004 )、不同物种与品
种 (吴启堂等 , 1994; 李德明等 , 2004 ) 等因素
均可影响 Cd的吸收与富集。因此 , 杨桃果实富
集 Cd元素是由土壤环境引起 , 还是由栽培管理
措施导致 , 或者由品种或体内迁移所造成 , 有待
进一步的深入探索研究。
4 结论
① 廉江市河唇镇杨桃果园土壤和果实中的
重金属含量均符合我国水果绿色食品生产的质量
要求 ;
② 杨桃对重金属的吸收滞留量因土壤质地
和重金属元素的种类不同而异 ;
③ 杨桃果实对重金属元素的富集能力 , 以
Cd元素为最强 , 富集系数高达 0 .947 , 各种重金
属的富集系数按大小排序为 : Cd ( 0 . 947) > Hg
( 0 . 098 ) > Cu ( 0. 023 ) > Pb ( 0 . 003 ) > As
(0 . 001) = Cr (0 . 001) 。
致谢 农业部食品质量监督检验测试中心 (湛江 ) 测定
土壤样品和果实样品中重金属含量。
〔参 考 文 献〕
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