導(dǎo)讀:防治農(nóng)產(chǎn)品重金屬超標(biāo)，不僅要監(jiān)管土壤環(huán)境質(zhì)量，還需重視農(nóng)作物環(huán)境響應(yīng)特性。
目前，我國農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問題日益嚴峻，特別是重金屬超標(biāo)風(fēng)險尤為突出。2002 年農(nóng)業(yè)部對全國市場稻米的安全性抽檢結(jié)果顯示，稻米重金屬超標(biāo)率超過 10%。2008 年甄燕紅等]研究結(jié)果表明，我國部分市售大米鎘超標(biāo)率達 10%。2006 年國家正式頒布《中華人民共和國農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全法》，將農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量管理納入法制化軌道，但截至 2013 年，全國每年重金屬超標(biāo)糧食依舊遠超 1000 萬 t，直接影響到人類健康與社會穩(wěn)定。
農(nóng)產(chǎn)品重金屬超標(biāo)主要有兩方面原因，一是種植農(nóng)作物的土壤環(huán)境質(zhì)量差，二是部分農(nóng)作物或品種對重金屬的吸收/積累多。2014 年，環(huán)保部和國土資源部聯(lián)合發(fā)布的《全國土壤污染調(diào)查公報》顯示，我國耕地土壤污染物超標(biāo)點位為 19.4%，以重金屬污染為主，并且集中在中南、西南等高背景值地區(qū)和有色金屬礦區(qū)，與農(nóng)產(chǎn)品超標(biāo)頻發(fā)區(qū)高度吻合。
因此，土壤環(huán)境質(zhì)量是農(nóng)產(chǎn)品超標(biāo)的重要外因。但大量農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量跟蹤調(diào)查結(jié)果也表明，不同種類和品種的農(nóng)作物對重金屬的吸收/積累存在較大差異[4-5]，即農(nóng)作物環(huán)境響應(yīng)特性是農(nóng)產(chǎn)品超標(biāo)的重要內(nèi)因。
由此可見，防治農(nóng)產(chǎn)品重金屬超標(biāo)，不僅要監(jiān)管土壤環(huán)境質(zhì)量，還需重視農(nóng)作物環(huán)境響應(yīng)特性。本文通過農(nóng)產(chǎn)品品種對重金屬吸收/積累特性的差異性分析，闡明了農(nóng)作物品種優(yōu)選對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全保障作用，提出了在農(nóng)作物品種審定中增加對重金屬的吸收/積累系數(shù)指標(biāo)，在國家層面建立農(nóng)作物吸收/積累重金屬數(shù)據(jù)系統(tǒng)，開展土壤和農(nóng)作物雙因素統(tǒng)籌管理等農(nóng)產(chǎn)品重金屬超標(biāo)風(fēng)險協(xié)同管控途徑。
1 農(nóng)作物品種間重金屬吸收/積累特性的差別
1.1 不同種類農(nóng)作物對重金屬吸收/積累的差異顯著
不同種類農(nóng)作物對重金屬吸收/積累的生理機制不盡相同，導(dǎo)致吸收/積累量差異較大，表現(xiàn)為低、中、高三種程度[6]。以農(nóng)作物對鎘的吸收/積累量來區(qū)分，整體而言：豆科（大豆、菜豆、豌豆）表現(xiàn)為低吸收/積累，禾本科（水稻、大麥、小麥、玉米、高粱等）表現(xiàn)為中吸收/積累，十字花科（油菜、白菜、蘿卜、蕪箐等）、茄科（番茄、馬鈴薯、茄子）、菊科（萵苣）等表現(xiàn)為高吸收/積累。這是由于十字花科和茄科的農(nóng)作物可食部分為根莖，研究表明一般農(nóng)作物的根莖對鎘的吸收/積累量均顯著高于其籽實部分。
根據(jù)文獻及報道，對比分析了大宗農(nóng)產(chǎn)品中水稻、小麥、大豆、玉米、油菜、茄子等可食部分對土壤中鎘的積累系數(shù)，詳見表 1。雖然文獻資料中研究的地域分散，但結(jié)果所反應(yīng)的趨勢相似，即積累系數(shù)大小依次為油菜>水稻>大豆>小麥>玉米，與以往相關(guān)研究的結(jié)論基本一致。由此可見，農(nóng)作物種類對土壤中的重金屬吸收/積累影響顯著。
1.2 同類農(nóng)作物中不同品種對重金屬的吸收/積累有所不同
相同種類、不同品種的農(nóng)作物對重金屬的吸收/積累特征大多相近，但一些品種間存在較大差異。以目前社會關(guān)注的稻米鎘超標(biāo)現(xiàn)象為例，研究表明，我國 14 個水稻主要產(chǎn)地，19 種當(dāng)?shù)刂饕酒贩N對土壤中鎘吸收/積累能力存在顯著差異，籽粒中鎘的積累系數(shù)相差 1 倍以上。
根據(jù)文獻及報道，相同地區(qū)的早稻與晚稻、雜交稻與常規(guī)稻、高產(chǎn)稻與低產(chǎn)稻等不同品種對土壤環(huán)境的響應(yīng)存在顯著差異，詳見表 2。不同品種水稻籽實鎘吸收/積累能力大小分別為：早稻>晚稻；雜交稻>常規(guī)稻；高產(chǎn)稻>低產(chǎn)稻。
低吸收/積累農(nóng)作物的篩選逐漸成為科技界的研究熱點。國內(nèi)許多科研院所和大專院校，選擇典型農(nóng)作物種類和品種，開展了重金屬吸收/積累特性的篩查和對比試驗。大量研究結(jié)果表明，種植重金屬低吸收/積累的品種，可有效降低農(nóng)產(chǎn)品重金屬超標(biāo)率，有利于重金屬超標(biāo)農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地的安全生產(chǎn)。
據(jù)不完全統(tǒng)計，目前我國科研工作者已經(jīng)從 35 種農(nóng)作物中，篩選出 170 個低吸收/積累品種，為建立農(nóng)作物吸收/積累重金屬的指標(biāo)體系、協(xié)同管控農(nóng)產(chǎn)品超標(biāo)風(fēng)險奠定了基礎(chǔ)。
2 農(nóng)作物品種優(yōu)選有利于農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全保障
2.1 優(yōu)選作物品種可降低農(nóng)產(chǎn)品重金屬超標(biāo)風(fēng)險
我國北方地區(qū)降水較少，20 世紀 60 年代開始實施污水灌溉，形成了大面積的重金屬超標(biāo)污灌區(qū)。沈陽西部污灌區(qū)的試驗結(jié)果表明，玉米較水稻對鎘的籽實吸收率減少 80%，推行水改旱的種植方式后，輕度污染耕地上種植的玉米籽粒重金屬含量全部達標(biāo)，實現(xiàn)受污染耕地的合理利用和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全保障。
在我國中南、西南等高背景值和酸性土壤區(qū)，稻米鎘超標(biāo)問題比較突出。但研究結(jié)果表明，優(yōu)選的低積累水稻品種對鎘的親和力遠低于水稻作物的平均水平。因此，選種適宜的水稻品種，可減少籽粒中的鎘含量，降低農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險。
2.2 優(yōu)選作物品種可有效管控重金屬超標(biāo)問題
選擇重金屬低吸收/積累品種，控制影響農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的內(nèi)在因素，是農(nóng)業(yè)規(guī)范化生產(chǎn)過程的重要環(huán)節(jié)，也是保障重金屬污染/超標(biāo)區(qū)農(nóng)用地安全利用的有效途徑。尤其在高風(fēng)險農(nóng)業(yè)區(qū)，通過農(nóng)作物品種的適宜性選擇，再配合重金屬鈍化、灌水調(diào)控等技術(shù)和管理手段，可最大限度保障區(qū)域性農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全。因此，核定重金屬吸收/積累系數(shù)、選擇適宜性品種是農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的重要保障之一。
3 農(nóng)產(chǎn)品重金屬超標(biāo)風(fēng)險協(xié)同管控途徑
3.1 在農(nóng)作物品種審定中增加對重金屬的吸收/積累系數(shù)指標(biāo)
目前，農(nóng)作物品種審定包括品種來源、特征特性、產(chǎn)量表現(xiàn)、產(chǎn)品質(zhì)量、抗性表現(xiàn)、栽培要點、適宜種植地區(qū)等描述性與量化指標(biāo)，突出品種的豐產(chǎn)性、穩(wěn)產(chǎn)性、適應(yīng)性、抗逆性和品質(zhì)等農(nóng)藝性狀，以及 DNA指紋和轉(zhuǎn)基因等遺傳特性。在今后農(nóng)作物品種審定中，應(yīng)增加農(nóng)作物對重金屬的吸收/積累系數(shù)這一量化指標(biāo)。對種植面積大的已審定品種，也應(yīng)逐漸補充復(fù)測，量化農(nóng)作物品種的環(huán)境響應(yīng)特征。
3.2 建立國家層面的農(nóng)作物吸收/積累重金屬數(shù)據(jù)系統(tǒng)
總結(jié)近年來低吸收/積累重金屬農(nóng)作物品種的篩選經(jīng)驗，建立檢測流程和技術(shù)規(guī)范，審核認定專業(yè)化檢測機構(gòu)，保證全國性數(shù)據(jù)的一致性和可靠性。以農(nóng)作物品種審定為起始點，以 DNA 分類分級鑒定為基礎(chǔ)，對大宗農(nóng)作物進行主要有毒有害重金屬的吸收/積累率檢測分析，獲得農(nóng)作物在各個生長階段中不同部位的重金屬含量，篩選穩(wěn)定型低積累農(nóng)作物，建立農(nóng)作物吸收/積累重金屬數(shù)據(jù)系統(tǒng)。
3.3 基于土壤和農(nóng)作物雙因素的風(fēng)險協(xié)同管控
在土壤環(huán)境質(zhì)量方面，環(huán)境保護部、國土資源部和農(nóng)業(yè)部]等部門經(jīng)過多年調(diào)查，已經(jīng)掌握了土壤環(huán)境質(zhì)量基本狀況，初步形成了不同尺度的土壤重金屬含量數(shù)據(jù)系統(tǒng)。建議統(tǒng)籌考慮農(nóng)作物吸收/積累重金屬特性和土壤重金屬含量狀況兩個方面的因素，開展針對不同土壤理化性質(zhì)、不同土壤環(huán)境質(zhì)量的農(nóng)作物種植適宜性評估與等級劃分，優(yōu)選可規(guī)避風(fēng)險的種植品種，制定分類、分區(qū)的種植規(guī)劃，開展典型區(qū)的協(xié)同管控技術(shù)示范，完善農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全保障體系。
作者簡介:郭書海 1，吳 波 1，李鳳梅 1，遲光宇 1，李玉浸 2（1.中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所；2.農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護科研監(jiān)測所）
中國鄉(xiāng)村發(fā)現(xiàn)網(wǎng)轉(zhuǎn)自：《農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報》
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