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摘 要 采用盆栽试验，研究了叶用芥菜、大蒜和雍菜在富硒和低硒土壤中对硒和重金属（Pb、Cd、Zn）的吸收规律。结果表明：在富硒土壤中，大蒜、芥菜和雍菜各部位硒含量均高于低硒土壤的处理，其中，根部和可食部位分别是低硒土壤的1.6～2.6倍和1.1～4.5倍。3种蔬菜在两种土壤上的可食部位硒含量都表现出大蒜（0.029～0.143 mg/kg）>芥菜（0.007～0.016 mg/kg）>雍菜（0.002～0.007 mg/kg）的趋势，其中富硒土壤中大蒜和芥菜硒含量达到富硒标准（≥0.01mg/kg）。3种蔬菜的根部或鳞茎部位的硒含量均显著高于各自的茎或叶部位。蔬菜重金属含量与土壤重金属本底值呈正相关。3种蔬菜对Pb、Cd、Zn的吸收能力不同，植株的Pb含量高低顺序为雍菜>芥菜>大蒜，Cd含量高低顺序为大蒜>芥菜>雍菜，Zn含量高低顺序为芥菜>大蒜>雍菜，且在蔬菜不同部位的累积顺序均为根>茎、叶。因此，生产安全且富硒蔬菜，需选择硒富集能力强且重金属吸收能力较低的蔬菜种类。本研究的结果表明，供试的3种蔬菜中，大蒜和芥菜具有较高的硒富集能力，可作为富硒蔬菜生产。
关键词 富硒土壤；硒；重金属；蔬菜；吸收规律
中图分类号 S3-33 文献标识码 A
硒作为一种非金属微量元素，具有保护细胞膜、拮抗重金属等有毒物质的作用，是人体和动物生长所必需的[1]，在维持人体心脏、心血管系统正常功能起着重要作用。人体缺硒容易引发克山病、大骨节病等多种疾病[2-4]，对人体健康造成严重威胁。据报道，中国约有72%的县市存在不同程度的缺硒现象[5]。近年来很多学者的研究表明，作物可以把土壤中毒性较大的无机硒转化为毒性较小的有机硒[6]，因此普遍认为通过“土壤-作物-人体”这一食物链来补硒是最安全且有效的方式[7]。
近年来，南方红黄壤区多地陆续报道有富硒土壤，打造富硒农产品产业带在许多地方已提上议事日程。但目前大多研究都集中在外源添加上，且外源添加会增加成本，甚至可能会造成二次污染，关于天然富硒土壤中能否生产出富硒农产品的研究报道较少，对此，利用富硒土壤（以土壤硒含量0.4 mg/kg为临界值[8]）研究不外源添加硒而提高农产品硒含量具有现实意义。蔬菜在人们膳食中占有很大比重，不同蔬菜对外源硒的吸收能力各异，十字花科、百合科和豆科作物对硒的富集能力比菊科、禾本科和伞形科植物强[9]。叶用芥菜、大蒜和雍菜这3种蔬菜在南方红黄壤区种植面积较大，是否十字花科叶用芥菜、百合科大蒜比旋花科雍菜具有相对较强的富硒能力，因此，开展这3种蔬菜在不同硒含量土壤中对硒的吸收转化规律的研究具有现实意义。本研究采用网室盆栽模拟试验，选取中国南方广泛分布的黄泥土，包括低硒（硒含量为0.23 mg/kg）和富硒（硒含量为0.72 mg/kg）土样为供试土壤，研究具有不同富硒能力的叶用芥菜、大蒜和雍菜在这两种土壤中硒的吸收规律。鉴于土壤硒含量与某些重金属含量（Hg、Cd和As）呈显著正相关[10]的问题，针对供试土壤可能伴生Zn、Cd、Pb等重金属元素，也相应分析了这3种蔬菜对这些重金属的吸收特性，以期为富硒蔬菜的安全生产提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料
供试土壤均采自福建省闽东南红黄壤区，并以硒含量0.4 mg/kg为临界值，分低硒土壤（采自福建省福州市闽侯县白沙镇，东经119°04′52″，北纬26°12′33″）与富硒土壤（采自福建省寿宁县大安乡，东经119°33′05″，北纬27°28′11″），土壤类型均为黄泥土，土壤的基本理化性状见表1。两种土壤风干后过2 mm筛备用，供试蔬菜品种分别为十字花科叶用芥菜（Ipomoea aquatica）、百合科小香蒜（Allium sativum L.）和旋花科泰国椰树竹叶雍菜（Brassica juncea L.）。
1.2 方法
1.2.1 试验设计 试验在福建省农业科学院土壤肥料研究所网室内进行。共设6个处理，即在低硒和富硒的土壤上分别种植芥菜、大蒜和雍菜，每个处理5次重复。试验所用盆钵为聚乙烯盆（直径25 cm，高16.5 cm），每盆装土4 kg，共30盆，随机排列。各处理肥料用量均为尿素0.67 g/kg土，过磷酸钙0.60 g/kg土，氯化钾0.50 g/kg土。大蒜、芥菜和雍菜播种量分别为每盆6粒、20粒和20粒。肥料中70%尿素、全部磷钾肥与土壤充分混匀做基肥，另30%尿素做追肥施用。3种蔬菜整个生育期均用纯水浇灌，进行常规田间管理。收获后分别收集芥菜根、茎、叶，大蒜根、鳞茎、叶，雍菜根、茎、叶各部位，纯水洗净、晾干称重后，于105 ℃杀青30 min，75 ℃烘干至恒重，称重磨碎后备用，收获后的土样经风干磨碎后备用。
1.2.2 测定指标及方法 植株硒测定参考国家标准[11]方法，用原子荧光光谱仪测定。土壤硒测定参考行业标准[12]方法，测定方法与植株样品相同。植株重金属用6 mL混合酸（HNO3-H2O2=2 ∶ 1），土壤重金属用9 mL混合酸（HNO3-HF=2 ∶ 1）微波消解，植株和土壤重金属Pb和Cd含量采用石墨炉原子吸收分光光度计测定，Zn含量采用火焰原子吸收分光光度计测定。同时以GBW10014-圆白菜和GBW07405-土壤标准物质做样品分析的参照物。土壤理化性质用常规农化分析方法测定[13]。吸收系数代表着土壤-作物体系中元素迁移的难易程度[14]，吸收系数=作物中某元素含量/土壤中该元素含量。
1.3 数据处理
采用Excel 2007对试验数据进行整理、计算和作图。通过SPSS17.0统计软件进行 one-way ANOVA分析，多重比较采用Duncan’s新复极差法进行差异显著性检验，显著性水平设为5%。
2 结果与分析
2.1 三种蔬菜对土壤硒的吸收规律
图1表明，富硒土壤中芥菜、大蒜、雍菜相同部位的硒含量均高于低硒土壤的，富硒土壤上芥菜根、茎、叶硒含量分别为低硒土壤相同部位的1.6、1.4和2.2倍，差异均显著；大蒜根、鳞茎、叶硒含量是低硒土壤的2.6、4.5和3.5倍，差异也达显著水平；雍菜根、茎、叶硒含量是低硒土壤的1.9、1.4和1.1倍，其中仅根部差异显著。可见，蔬菜菜体硒含量与土壤全硒量具有较强的正相关性。
图1（A）表明，富硒土壤处理中的芥菜各部位硒分布情况为根>叶>茎，根的硒含量显著高于茎和叶，分别是茎和叶的7.4倍和7.3倍。低硒土壤处理中的芥菜各部位硒积累情况为根>茎>叶，根部硒含量分别是茎和叶的6.7倍和10.2倍，差异显著。图1（B）可以看出，富硒土壤中大蒜各部位硒积累情况为鳞茎、根>叶，鳞茎硒含量显著高于叶部，是叶部的1.4倍，而与根相差不大。低硒土壤处理的大蒜各部位硒含量积累情况为根>鳞茎>叶，但差异不显著。图1（C）富硒土壤处理中的雍菜各部位硒含量分布为根>叶>茎，根的硒含量显著高于茎和叶，是茎和叶的4.5倍和2.2倍；叶的硒含量显著高于茎，是茎的2.0倍。低硒土壤处理的雍菜各部位硒分布情况与富硒土壤一致，根的硒含量分别是茎和叶的3.4倍和1.3倍，叶的硒含量是茎的2.7倍，差异均达显著水平。
从图1还可以看出，不论是富硒还是低硒土壤，3种蔬菜可食部位硒含量均表现为大蒜>芥菜>雍菜。在富硒土壤中，大蒜（鳞茎）、芥菜和雍菜茎、叶硒含量分别为0.101～0.143 mg/kg、0.015～0.016 mg/kg、0.003～0.007 mg/kg；在低硒土壤中，3种蔬菜茎和叶硒含量分别为0.029～0.032 mg/kg、0.007～0.011 mg/kg、0.002～0.006 mg/kg。其中富硒土壤中大蒜和芥菜可食部位硒含量均达到富硒标准（≥0.01 mg/kg[15]），而雍菜未达到。因此，在富硒土壤上未必都能生产富硒农产品，需选择适宜的作物种类。
2.2 三种蔬菜对硒的吸收系数
图2可以看出，芥菜和雍菜相同部位硒吸收系数均表现为低硒土壤>富硒土壤。而大蒜除了根吸收系数为低硒土壤>富硒土壤外，鳞茎和叶的吸收系数为富硒土壤>低硒土壤，这有待进一步研究。无论是富硒还是低硒土壤，3种蔬菜可食部位硒吸收系数均表现为大蒜>芥菜>雍菜。蔬菜不同部位硒吸收系数分析表明，富硒和低硒土壤蔬菜吸收系数整体以根或鳞茎较高，也表明硒在蔬菜中的迁移能力相对较弱。
2.3 三种蔬菜对土壤重金属的吸收规律
表2看出，低硒土壤和富硒土壤中3种蔬菜相同部位重金属Pb、Cd含量均表现为低硒土壤>富硒土壤，Zn含量则为富硒土壤>低硒土壤（芥菜和大蒜）或相近（雍菜），这与土壤本底重金属Pb、Cd、Zn含量有关，土壤重金属本底值较高（见表1），种植的蔬菜重金属含量也相对较高（表2）。
不论是富硒还是低硒土壤，芥菜和雍菜不同部位Pb、Cd、Zn含量表现为根>茎、叶，两种蔬菜根部重金属含量均显著高于茎、叶，表明芥菜和雍菜重金属主要累积在根部。就大蒜而言，Pb含量表现为叶>鳞茎，Cd、Zn含量表现为鳞茎>叶。
从蔬菜可食部位分析来看，Pb含量高低为雍菜（0.221～0.459 mg/kg）>芥菜（0.116～0.340 mg/kg）>大蒜（0.044～0.051 mg/kg），Cd含量表现为大蒜（0.084～0.129 mg/kg）>芥菜（0.055～0.145 mg/kg）>雍菜（0.038～0.110 mg/kg），Zn含量为芥菜（10.256～18.628 mg/kg）>大蒜（8.391～15.709 mg/kg）>雍菜（6.259～6.972 mg/kg）。参照食品安全国家标准中食品中污染物限量（GB 2762-2012：Pb 0.3 mg/kg、Cd 0.2 mg/kg）[16]，雍菜Pb含量超标。由此可见，不同蔬菜对Pb、Cd的吸收能力不同，土壤较高的Pb、Cd含量也将引起蔬菜可食部位超标的风险。
2.4 三种蔬菜对重金属的吸收系数
表3表明，3种蔬菜相同部位Pb吸收系数大体表现为富硒土壤>低硒土壤，Zn吸收系数均表现为低硒土壤>富硒土壤，Cd吸收系数规律性不强。不论是富硒还是低硒土壤，芥菜和雍菜不同部位重金属Pb、Cd、Zn吸收系数均表现为根显著高于茎和叶，说明重金属主要富集在蔬菜根部。两种土壤大蒜Pb吸收系数表现为叶>鳞茎，Cd和Zn吸收系数则为鳞茎>叶。两种土壤中，3种蔬菜可食部位Pb吸收系数顺序为雍菜>芥菜>大蒜，Cd吸收系数为大蒜、芥菜>雍菜，Zn的吸收系数为芥菜>大蒜>雍菜。
3 讨论
有研究表明，蔬菜中硒累积量和累积能力与土壤含硒量有明显的相关性[14]，这与本试验3种蔬菜在富硒土壤中的硒含量高于低硒土壤处理的研究结论一致（图1）。不同作物对硒的吸收能力不同，Fleming[9]的研究发现十字花科、百合科和豆科作物对外源硒的吸收能力比菊科、禾本科和伞形科作物强。魏廷珍等[17]、王永勤等[18]认为，不同蔬菜对外源硒的吸收能力依次为大蒜>马铃薯>萝卜>胡萝卜>甜菜。本研究3种蔬菜在富硒土壤上的硒含量和吸收系数均依次为百合科大蒜>十字花科芥菜>旋花科雍菜（图1、图2），与外源添加硒的试验结论相似。因此，筛选硒富集能力较强的蔬菜种植在富硒土壤上来提高作物硒含量是可行的。
同一植物的不同部位硒积累情况表现出一定的差异性[19]。一般认为，蔬菜可食部位的硒含量低于非可食部位的硒含量[20-21]。万洪福[22]研究发现，茄果类番茄和根茎类甜菜不同部位硒吸收规律与叶菜类相似，以根部硒累积量为最高。本试验两种土壤中3种蔬菜根部（鳞茎）的硒含量均高于茎、叶，这与张弛等[7]、付冬冬等[14]、段曼莉等[20-21]的研究结果相似。以上研究结论说明硒可能在蔬菜上不容易从根部（或鳞茎）向茎、叶迁移。大蒜有别于叶菜类，它的食用部分是地下部鳞茎。因此，从生产富硒蔬菜来讲，大蒜好于叶菜类。
本试验3种蔬菜重金属Pb、Cd、Zn含量高低与土壤本底重金属含量密切相关（表1～2）。耿建梅[10]研究结果表明，富硒土壤可能存在硒与重金属的共存关系，但本研究不同蔬菜品种对重金属的吸收能力都不同。因此，在富硒土壤上生产安全且富硒的蔬菜，需筛选硒富集能力强且重金属吸收能力较低的蔬菜品种。
影响作物硒吸收量的因素除了作物种类、土壤硒含量以外，还与土壤中理化性状等有关。由于本研究供试土壤不添加外源硒，难于取到只有硒含量不同，而其它理化性状较一致的土壤，土壤样本还偏少，本研究结果只是初探，还有必要采集更多不同硒梯度的（自然）土壤作进一步研究。
4 结论
本试验结果表明，大蒜、芥菜和雍菜在富硒土壤处理中的硒含量均高于低硒土壤处理，说明蔬菜菜体硒含量与土壤全硒量具有较强的相关性。同时3种蔬菜硒富集能力高低顺序为大蒜>芥菜>雍菜，且3种蔬菜不同部位中的硒含量分布均为根部（鳞茎）>茎、叶。蔬菜重金属Pb、Cd、Zn含量高低与土壤本底重金属含量密切相关，高硒、高Zn土壤上蔬菜也表现出较高的硒和Zn含量。综上所述，在富硒土壤上，未必能生产出富硒农产品，要生产安全且富硒蔬菜，需选择硒富集能力强且重金属吸收能力较低的蔬菜种类，本研究的结果表明，大蒜和芥菜可作为在富硒土壤中生产的富硒蔬菜品种。
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