土壤金屬污染對玉米產(chǎn)量的影響
玉米是我國東北乃至全國廣泛種植一種重要的農(nóng)作物，它不僅是一種主要的糧食作物，并且在淀粉行業(yè)和飼料業(yè)都發(fā)揮著巨大的作用。 由于我國遼寧地區(qū)重工業(yè)的快速發(fā)展， 導(dǎo)致土壤受重金屬污染的情況日益嚴(yán)重。 其中鎘是一種主要的污染物，由于鎘在土壤中的積累， 玉米籽粒中鎘含量超標(biāo)的現(xiàn)象時有發(fā)生，對人體健康產(chǎn)生危害。 但是因為土壤中的鎘以不同的形態(tài)存在， 其中某些形態(tài)并不會被作物所吸收，作物中鎘的含量與土壤中鎘的總量的相關(guān)性并不顯著。
為了更準(zhǔn)確地預(yù)測玉米受土壤中重金屬污染的可能性， 越來越多的研究人員提出了有效態(tài)重金屬的概念， 它是指土壤中能夠被作物吸收和積累的那部分重金屬形態(tài)，在重金屬污染研究中常被稱為“可提取態(tài)重金屬”. 但是有效態(tài)重金屬含量受多種因素的影響，如土壤類型、作物種類、重金屬元素種類等。
本研究選取遼寧廣泛種植的作物玉米作為研究對象， 針對玉米在遼寧棕壤上生長受土壤中有效態(tài)鎘的影響進(jìn)行研究， 并采用盆栽試驗和大田采樣檢測相結(jié)合的研究方法， 分析在遼寧地區(qū)種植玉米受土壤中鎘污染的可能性， 試驗結(jié)果可以用玉米容重器測定玉米容重，從而判斷鎘對玉米質(zhì)量的影響，為遼寧地區(qū)玉米的安全種植提供理論依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 玉米的盆栽試驗
設(shè)計和大田采樣玉米試材選用富友一號， 盆栽土壤采集于中科院沈陽生態(tài)站，采取向空白土壤（基本性質(zhì)見表 1）中添加外源污染土的形式，將兩種土壤均過 準(zhǔn)5 mm篩，混合均勻，形成具有不同質(zhì)量比梯度鎘的土壤，鎘 質(zhì) 量 比 分 別 處 理 為 0、0.1、0.3、0.5、1.0、3.0、5.0、10.0 mg/kg,每個梯度設(shè) 4 個重復(fù)。 在營養(yǎng)缽中進(jìn)行玉米盆栽試驗， 每盆裝土 15 kg. 2007 年 4 月，將底肥與盆土按規(guī)定用量混合均勻，每盆播種 5 粒，14d 后間苗，每盆留苗 1 株，整個生長過程用自來水澆灌，并追肥（尿素）兩次，2007 年 9 月收獲。
大田采樣在 2007 年 10 月中旬進(jìn)行， 選取地點為鐵嶺市郊，共設(shè) 26 個采樣點。 玉米和土壤同時同點采集，土壤采樣深度為 0~20 cm,重約 2 kg,并采集該點種植的玉米 3 棵，用布袋帶回實驗室統(tǒng)一處理。
1.2 樣品的檢測方法
1.2.1 玉米樣品的測定
玉米用去離子水清洗干凈，烘干，粉碎，研細(xì)，并全部過 準(zhǔn)2 mm 篩，稱取樣品 1.0 g,放入 100 mL 燒杯中，加入 10 mL HClO4-HNO3混酸（3∶1），于電熱板（TJ-EHP1000）上加熱消解，待消解液澄清后，趕酸， 用去離子水轉(zhuǎn)移至 25 mL 容量瓶中， 定容、搖勻，于石墨爐原子吸收分光光度計（A Analyst 100）上測定鎘的含量。
1.2.2 土壤樣品的測定
土壤樣品采集后，陰干，在瑪瑙研缽中研磨，分別過 100 目篩和 10 目篩，測定土壤中鎘全量和有效態(tài)鎘的含量。稱取過 100 目的樣品 0.3 g,加入 10 mL HClO4-HNO3混酸 （3∶1）、1 mL 氫氟酸，于電熱板上消解，定容至 25 mL,于石墨爐原子吸收分光光度計測定。
2 結(jié)果與分析
2.1 土壤鎘全量和有效態(tài)鎘含量分析
本研究進(jìn)行了土壤中重金屬鎘有效態(tài)的提取和測定試驗，以期分析大田條件下，土壤中有效態(tài)鎘含量與作物中鎘含量的相關(guān)關(guān)系，并將其與總鎘進(jìn)行對比。 昌圖縣土壤中有效態(tài)鎘含量的原始數(shù)據(jù)見表 2.
由表 2 可以看出，有效態(tài)鎘的提取率（有效態(tài)含量在總量中所占的百分比） 因使用不同的提取劑而不同。 其中以 DTPA 的提取率為最高， 可達(dá) 15.7%（以數(shù)據(jù)平均值計算）， 這與它是重金屬絡(luò)合劑有很大的關(guān)系；其次，另外一種重金屬絡(luò)合劑 0.05 mol/LEDTA 的提取率為 9.6%,提取能力僅次于 DTPA,排在 4 種提取劑的第 2 位。 1 mol/L NH4OAc 作為一種緩沖劑類型的有效態(tài)鎘提取劑， 它的提取率為8.4%,提取能力居第 3 位，因為 0.1 mol/L CaCl2屬于中性鹽類型提取劑，所以它的提取能力較弱，提取率僅為 7.8%.
2.2 土壤重金屬和鎘臨界值的確定
為了有效解決土壤污染與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的相關(guān)性問題，本文通過盆栽實驗的方法，確定土壤重金屬鎘有效態(tài)的臨界值。通過土壤盆栽試驗，研究在不同鎘質(zhì)量比條件下， 玉米中累積鎘的量與土壤中有效態(tài)鎘含量的關(guān)系， 并將作物可食部位中鎘的含量與食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對照， 確定作物可食部位中鎘超標(biāo)時土壤中有效態(tài)鎘的臨界值范圍， 從而為重金屬鎘污染土壤準(zhǔn)確評價和安全種植農(nóng)作物提供有效技術(shù)依據(jù)。
3 結(jié)論
鐵嶺大田采樣試驗中， 土壤重金屬鎘總量與玉米可食部位鎘含量之間的相關(guān)性較弱， 而有效態(tài)鎘含量與玉米可食部位鎘含量之間的卻有明顯的相關(guān)性， 說明作物可食部位中鎘含量并不完全由土壤中鎘總量來控制， 而且還受到土壤有效態(tài)鎘含量的影響。由土壤重金屬總量來評價作物重金屬污染的方法就顯得不夠全面，因此應(yīng)將生物有效含量、總量、結(jié)合起來綜合分析，才能準(zhǔn)確全面地測定農(nóng)作物中重金屬的污染。
