摘要：为评价轻度镉（Cd）污染地木薯种植的安全性及木薯种质对Cd积累的差异性，研究了轻度镉污染大田栽培的35份木薯种质对重金属镉的累积特性。结果表明，35份木薯种质组织器官中的Cd积累含量和富集系数均表现为茎>叶>块根;35份木薯种质中，块根（鲜样）Cd含量超过国家薯类作物限量标准（0.1 mg/kg）的有15份。隶属函数评价表明，GR891与NG在镉富集和转运的综合能力方面差异最大，其富集系数和转运系数分别为5.80、7.94、1.12、1.94。综合排名显示，N121生物量和镉提取量都表现最高，分别达91 406 kg/hm2、18.60 g/hm2;ZM8316产量最高，达 45 303 kg/hm2;GR891生物量和产量都表现最低，分别为18 329、10 245 kg/hm2;47-11镉提取量最低，为3.49 g/hm2。
关键词：木薯;种质资源;镉;富集;转运;评价
中图分类号： S533.01 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2019）10-0095-07
近年来，重金属污染问题一直受到人们高度的关注。据报道，我国土壤重金属污染情况十分严峻，耕地污染面积达 1 000万hm2，占总耕地面积的1/8[1]。据《全国土壤污染状况调查公报》显示，在污染耕地的主要重金属当中，Cd元素污染发生的概率最高[2]。面对我国当前人均耕地不足的情况，土壤的Cd污染化无疑对土地资源的可持续性利用和农作物的安全构成了巨大的威胁[3]。由于重金属Cd在土壤中迁移性强、不稳定性形态比例大、极易被植物吸收富集[4]。同时，Cd是生物毒性最强的重金属元素，虽然以呼吸空气和饮水进入人体的数量极少，但是可通过食物链来危害人的健康[5-6]。湖南属于重金属污染的多发区，报道显示湖南多个地区出现重金属污染的情况。株洲某县域典型矿区的耕地Cd含量点位超标率达98%，且是各重金属污染风险最高的[7]。洞庭湖作为我国第二大淡水湖泊，是湖南省重要的粮、棉、油、鱼生产基地，享有“鱼米之乡”的美誉[8]。在洞庭湖生态风险评估中，镉在各污染物中危害程度最大[9]。木薯是世界三大薯类作物之一，有适应性强、生长快、产量高、耐旱耐瘠、病虫害少等优点，是高效优质的能源作物，也是健康的绿色食粮[10]。近年来，木薯引种湖南栽培的面积不断扩大[11-12]，从产地安全性出发，重金属镉污染的问题严重制约产业的发展与壮大。因此，展开镉污染耕地下木薯栽培方向的研究具有重大的意义。目前，国内外在木薯与镉有关方面的研究主要集中在重金属的生物修复[13]、生物炭应用方面[14]，在生长特性[15]、产地安全性[16]、积累特征[17]等方面也有研究报道，但是有关不同木薯品种对镉积累研究报道甚少，特别是多品种的对比研究尚属空白。因此，本试验研究了35份木薯种质在轻度镉污染大田中的镉积累特性，以期为低镉木薯种质选育及镉污染地的生物修复研究提供参考。
1 材料与方法
1.1 供试材料
试验在湖南农业大学耘园基地进行，土壤基本理化性状：pH值为5.28，有机质含量为24.03 g/kg，阳离子交换量为 8.35 cmol/kg，全镉含量为0.31 mg/kg，有效态镉含量为 0.16 mg/kg，全氮含量为1.32 g/kg，全磷含量为 981.00 mg/kg，全钾（以K计）含量为16.0 g/kg，碱解氮含量为84.48 mg/kg，有效磷含量为39.08 mg/kg，速效钾含量为115.67 mg/kg。全镉含量在GB 15618—1995《土壤环境质量标准》二级标准之间，属于重金属镉（Cd）轻度污染耕地[18]。供试木薯种质材料来源于中国热带农业科学院和广西壮族自治区农业科学院（表1）。
1.2 试验设计
试验采用随机区组设计，小区长15.0 m，宽1.0 m，小区面积为15.0 m2，按行距1.0 m，株距1.2 m种植，即每个小区种植12株（7 995株/hm2），每个种质材料设3次重复（即3个小区），试验周围设有保护行。种植时将健康、没有破损、大小较为均匀的种茎，砍成15～17 cm长的茎段，平放播种，2017年4月1日种植，生长7个月后于2017年11月6日收获。试验前（2017年2月27日）用旋耕机对大田旋耕1次，按要求用起垄机进行起垄，最后用银黑双面地膜覆盖，前一年大田用于木薯试验。
1.3 样品处理与分析
1.3.1 木薯各部位生物量及产量测定 收获期进行各小区木薯生物产量和鲜薯产量测定，按计算后的小区平均产量折算成每1 hm2产量，同时分茎、叶、块根3个部分对植株生物量鲜样进行称质量，然后取块根、茎、叶（含叶柄）混合样各0.5 kg用来分析测试重金属含量等指标。
1.3.2 木薯和土壤重金属Cd的测定 将供试木薯样品先用自来水冲洗，再用蒸馏水洗涤，除去样品表面附着的杂质，分割成块根、茎、叶3个部分，置于烘箱中105 ℃杀青，70 ℃烘干至恒质量，称质量并折算各部分生物量干质量，将样品粉碎备用。土壤按“五点法”取混合样后经风干并过100目筛后备用。
土壤和木薯样品中镉含量委托湖南广电计量检测有限公司测定。木薯样品镉测定参考标准为GB/T 5009.15—2014《食品中镉的测定》;土壤中的镉测定参考标准为GB/T 17141—1997《土壤质量铅、镉的测定 石墨炉原子吸收分光光度法》。
1.3.3 数据分析
生物富集系数=植物某部位重金属含量/土壤重金属总含量;
生物转运系数=植物地上部重金属含量/植物地下部重金属含量;
鲜样Cd含量（mg/kg）=干样中Cd含量×干物率。
木薯镉积累能力评价：利用模糊数学中隶属函数法[19]，分别计算木薯全株镉富集系数、地上部轉运系数（地上与地下镉含量比值）的具体隶属值，并将各种质材料的各隶属值进行累加，求平均值，即得出镉积累综合隶属值，综合评价不同木薯种质材料的镉积累能力。
