摘 要：以亚麻品种内亚9号为材料，在浏阳市永和镇佳成村污染土壤上种植亚麻，探讨土壤重金属镉对亚麻生长的影响。结果表明，不同地点土壤镉浓度不同，对亚麻的生长（农艺性状及产量）产生了不同影响，在田块11土壤镉含量达8.95mg/kg的情况下，亚麻原茎产量和种子产量仍分别达4228.45kg/hm2和456.27kg/hm2，表明亚麻对高浓度Cd耐受性较强。土壤重金属镉含量与亚麻原茎产量、种子产量的相关系数分别为-0.15328、-0.15167，存在一定的负相关性，但相关性不显著。综上，浏阳市永和镇佳成村亚麻种植基地土壤中的重金属镉影响了亚麻的生长，使其产生5种不同的生长类型。
关键词：亚麻；重金属镉；农艺性状；原茎产量；种子产量
亚麻（Linum usitatissimum L.）为一年生草本纤维作物[1]，属于长日照植物，喜凉爽和湿润的气候，适于在温带或亚热带种植。亚麻是重要的经济作物，根据其用途可以分为纤用亚麻、油用亚麻、油纤兼用亚麻3种类型[2]。亚麻全身是宝，亚麻纤维是麻纺工业的重要原料[3]。除了亚麻长纤维以外，加工后的副产品也有多种用途：短纤维可与毛、棉、丝、化纤等纤维混纺；麻绒可用于造纸；麻屑既是制作高档纸的原料，也可用于制板。纤用亚麻从原茎到种子都能进行加工利用，具有很高的经济价值和利用价值。整粒亚麻籽含油量在29%～44%之间，亚麻籽油是一种优质食用油，且富含的α-亚麻酸是人体必需脂肪酸[4]。亚麻含有α-亚麻酸、木脂素、膳食纤维、维生素等，具有潜在的医用价值，因而亚麻籽油作为一种重要的功能性食品成分，添加到各种食品中。随着人们生活水平的日益提高，我国亚麻的需求量也日益增长，亚麻综合产品在未来有着巨大潜力[5]。
土壤作为地球生态系统的重要组成成分，不仅与大气、水以及生物等相互联系、相互制约，而且与人类的生产、生活息息相关，在保护环境和维持生态平衡等方面起着重要作用。然而，随着社会的发展，生产、生活中产生的污染物不断在土壤中累积，对土壤造成污染[6]，导致土壤质量下降，影响农作物产量与品质。我国土壤污染问题不容乐观，环境保护部第一次全国土壤污染状况调查的结果表明：我国耕地污染率为19.4%，其中轻微污染13.7%、轻度污染2.8%、中度污染1.8%、重度污染为1.1%[7]。进入21世纪，全国受污染的耕地面积已逾1 000万hm2，其中被重金属镉污染的耕地多达100万hm2[8]。镉作为一种危险的环境污染物质，低质量浓度就能对植物产生毒害作用。镉对植物的毒害主要表现为其对植物细胞分裂、细胞生理变化、生长发育等的伤害效应[9]。镉在自然情况下以化合物形式存在，不影响人体健康，但不易被固定、易被植物富集[10]。在环境受到污染后，镉含量大幅度增加，通过食物链进入人体后，在人体内产生一系列的生物毒性反应，损害人体器官及系统，引发疾病，严重影响人类身体健康[11]。粮食作物受镉污染的事件频发，尤其是稻米受重金属镉污染事件，食品安全问题被广泛关注[12]。
本研究以亚麻品种内亚9号为材料，在浏阳市永和镇佳成村5种不同生长类型污染土壤上种植亚麻，探讨土壤重金属镉对亚麻生长的影响，以期为镉污染土壤修复以及亚麻的种植推广提供理论依据。
1. 材料与方法
1.1. 试验地概况
试验在湖南省浏阳市永和镇佳成村镉污染土壤上进行，供试地块肥力水平中等。
1.2. 供试材料
供试亚麻品种为内亚9号（来源于内蒙古自治区农牧业科学院），于2018年10月下旬种植，常规田间管理，于2019年5月亚麻成熟期收获。
1.3. 试验设计
2019年4月29日根据亚麻长势长相分为5种（A、B、C、D、E）生长类型，各种亚麻生长类型具体情况如下。A：无亚麻生长，距离污染河20m以内，海拔89.9～91.0 m;B：亚麻生长稀少，距离污染河40 m以内，海拔>91.0～92.0m;C：亚麻生长多但长势不佳，距离污染河60m以内，海拔>92.0～93.0 m;D：亚麻生长正常，距离污染河80m以内，海拔>93.0～94.0m;E：亚麻生长旺盛，距离污染河80m以外，海拔95.8～98.0 m。
5种不同生长类型共计30个田块，每块田确定3个代表性小区，共计90小区，小区面积为40m2。5月上旬根据亚麻长势长相进行田块确定以及取土样（90个小区全部取土样），5月中旬收获亚麻并称量小区鲜重，5月中下旬进行亚麻农艺性状考察以及重金属镉的测量。
1.4. 调查项目与方法
1.4.1. 农艺性状调查
1）株高。在亚麻成熟期，从试验小区中随机取样20株，用直尺测量亚麻植株从子叶痕到一级分枝顶部的距离，取平均值。
2）工艺长度。在亚麻成熟期，从试验小区中随机取样20株，用直尺测量亚麻植株从子叶痕到花序下部第一个分枝基部间的距离，取平均值。
3）茎粗。在亚麻成熟期，从试验小区中随机取样20株，用游标卡尺（精度为1/1000）测量每株中部茎秆直径，取平均值。
4）分枝数。在亚麻成熟期，从试验小区中随机取样20株，调查亚麻植株主茎顶部着生的一级分枝个数，计算平均值。
5）蒴果数、每果粒数、千粒重。在亚麻成熟期，按照《亚麻种质资源描述规范和数据标准》[13]，从试验小区中随机取样20株分别测定蒴果数、每果粒数、千粒重，计算平均值。
6）原茎产量。亚麻收获后，将各小区的亚麻原茎晾干以后（水分含量为12%），去除杂草、泥土等杂质后，分别称重，计算小区的平均产量，然后换算成公顷产量。
7）种子产量。亚麻收获后，将各小区的亚麻分别脱粒，对经过干燥和清选获得的饱满、清洁的种子进行称重，计算小区平均产量，然后换算成公顷产量。
1.4.2. 重金属镉的检测
对大田成熟期植物样（亚麻根、茎、叶、种子）、土样（根际土壤）进行重金属含量测定，植物样采取硝酸-高氯酸法消解，土样采取王水-高氯酸法进行消化，火焰原子吸收光谱法测定样品镉含量。
1）植物样取样与检测。取样：对亚麻成熟期地上（叶、种子）、地下部分（茎、根）进行取样，每个小区随机选20株亚麻作为取样样本，在离地面3 cm处剪取地上部分，用小锄头取地下部分根器官装袋，称取鲜重并带回实验室待处理。
样品处理及分析：对收获的植物样用去离子水洗净，沥干多余水分，烘箱65℃烘干，粉碎。烘干至恒重，干燥器保存待消化。
植物样消化：称取植物干样0.500g（精确到0.001g）于50mL三角瓶中，加入混合酸（硝酸∶高氯酸=3∶1)15mL，盖上小漏斗，放置在通风橱中浸泡过夜（预处理），在电热板上加热消解（温度150～240℃）若颜色变深，再加混合酸，直至冒白烟，消化液呈无色透明状且无沉淀，揭开漏斗继续加热赶酸，赶至无色结晶体，取出稍冷，加入适量1%硝酸溶解，定容至25mL容量瓶中，用滤纸过滤待测，同时进行试剂空白测定。
2）植物根际土壤取样与检测。取样：使用内径2.5cm的取土器在亚麻根际周边设4个点分别取土层20cm处根际土壤。将所取土壤样品混匀装袋做好标签，于实验室干燥处贮藏。
样品处理及分析：将取回的土样去除杂质、败叶等杂物后自然风干，用粉碎机粉碎，过100目筛，65℃烘干至恒重，干燥器保存待消化。
土壤消化：王水-高氯酸法，称取土样0.500g（精确到0.001g）于50mL三角瓶中，加入王水（硝酸∶盐酸=3∶1)15mL，盖上小漏斗，放置在通风橱中浸泡过夜，在电热板上加热消解，若颜色变深，再加入5mL高氯酸，直至冒白烟，揭开漏斗赶酸，赶至牛奶状沉淀，取出稍冷，加入1%适量硝酸溶解，定容至25mL容量瓶中，用滤纸过滤待测，同时进行试剂空白测定。
测量重金属浓度：待定容样品沉淀后，通过测量仪器进行重金属镉浓度测定。
1.5. 数据处理与分析
数据采用Excel 2010、DPS 9.01等软件进行统计分析。
2. 结果与分析
2.1. 亚麻农艺性状及产量性状
由表1可知，B、C、D、E生长类型小区内亚9号亚麻株高在69.03～106.33cm之间，工艺长度在52.07～81.56cm之间，茎粗在1.44～3.50mm之间，单株分枝数3.00～6.38个，蒴果数在5.85～32.60个之间，每果粒数在4.83～7.60粒之间，千粒重在4.63～5.40g之间。从方差分析结果来看，不同类型田块间各项指标间存在一定差异。
表1 不同生长类型亚麻农艺性状及产量性状
注：因为A生长类型地块无亚麻生长，所以无相关数据。同列不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）。下同。
2.2. 污染土壤和亚麻重金属镉含量
由表2可知，A、B、C、D、E生长类型土壤镉含量呈依次降低趋势，亚麻根、茎、叶、种子的镉含量存在一定差异，大多数田块以叶中镉含量最高，最高含量达13.67mg/kg；其次是根，最高含量达10.59mg/kg；再次是茎，最高含量达到8.22mg/kg；最后是种子，最高含量仅为6.43mg/kg。大多数田块土壤镉含量低于根的镉含量。富集系数为植物地上部重金属含量与土壤重金属含量的比值，反映重金属在植物体内的富集情况[14]，富集系数越大，表明植物吸收土壤重金属的能力越强。富集系数以田块26最高，达7.381；田块1最低，为2.119。转移系数为植物地上部重金属含量与地下部重金属含量的比值，反映植物将重金属从地下部根系向地上部茎叶的运输能力，转移系数越大，表明植物向上运输重金属的能力越强[15]。转移系数以田块6最高，达3.558；田块8最低，为1.676。
表2 不同生长类型亚麻各部分重金属镉含量
由表3可知，A生长类型土壤平均镉含量达到6.75mg/kg,B、C、D、E生长类型土壤镉含量依次降低。叶的平均镉含量差异较为明显，最高达10.76mg/kg，最低仅8.09mg/kg。
2.3. 土壤重金属镉含量与亚麻产量的相关性分析
由表4和表5可知，B、C、D生长类型土壤镉含量依次降低，种子、原茎产量依次增加。其中A生长类型土壤镉含量最高达10.44mg/kg，平均达6.75mg/kg，无任何产量；E生长类型的平均镉含量为6.10mg/kg，亚麻生长茂盛，原茎产量最高田块达4 337.81kg/hm2，种子产量最高田块达468.07kg/hm2。
表3 不同生长类型亚麻各部分平均重金属镉含量
表4 土壤镉含量与亚麻产量性状差异性分析
表5 土壤镉含量与亚麻产量性状差异性分析
由表6可知，土壤重金属镉含量与亚麻原茎产量、种子产量的相关系数分别为-0.15328、-0.15167，存在一定的负相关性，相关性不明显。部分低产田块土壤镉含量与高产田块相近的情况，考虑其他因素同时影响亚麻的生长，从而造成高、低产田块的差异。
表6 土壤镉含量与亚麻产量的相关性分析
注：**表示差异极显著（P<0.01）。
3. 结论与讨论
土壤是生态系统的组成成分，是生物生存发展最重要、最基本的资源，是植物生长发育的生态环境中重要因子之一，是作物所需养分的重要来源之一[16]。然而，随着社会的发展，人们生产、生活中产生的污染物不断在土壤中累积，对土壤造成污染，导致生态环境恶化，威胁农业可持续发展[17]。当前，随着人类工农业的快速发展，受工业“三废”、农田污灌、污泥的农业化利用以及化肥、农药和农膜大量使用的影响，我国土壤重金属镉污染日益严重。土壤镉污染导致重金属有害物质在农作物体内富集，影响农产品食用安全，严重危害人体健康[18]。湖南省长株潭等地区受工矿业等的影响，耕地重金属污染问题较为突出。而在重金属污染中，以镉超标污染最为严重[19]。本研究表明，亚麻在镉污染土壤上可以较正常生长，且镉浓度会影响亚麻的生长，导致其农艺性状与产量产生一定的差异。本试验结果显示，在田块11土壤镉含量达8.95mg/kg的情况下，亚麻原茎产量和种子产量仍分别达4228.45kg/hm2和456.27kg/hm2，表明亚麻对高浓度镉耐受性较强。另外，地块地势高低、距河流远近等因素是否对亚麻的生长产生影响值得进一步研究。
在浏阳市永和镇佳成村亚麻种植基地中，不同地点土壤镉浓度不同，对亚麻的生长（农艺性状及产量）产生了不同影响，典型表现为：土壤平均镉含量达6.75mg/kg的地块无亚麻生长；土壤平均镉含量为6.10mg/kg的地块亚麻生长茂盛，农艺性状表现良好，原茎产量最高田块达4337.81kg/hm2，种子产量最高田块达468.07kg/hm2。通过相关性分析，土壤重金属镉含量与亚麻原茎产量、种子产量相关系数分别为-0.15328、-0.15167，说明重金属镉与亚麻产量之间存在一定的负相关性。
综上，浏阳市永和镇佳成村亚麻种植基地土壤重金属镉影响了亚麻的生长，使其产生了5种不同的生长类型。
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文章摘自:何鹏亮,李倩,姜晚霞等.镉污染土壤对亚麻农艺性状及产量的影响[J].现代农业科技,2023,(23):24-29+38.
