間作和輪作模式對岷江丘陵區(qū)土壤中輕度pb的修復(fù)效益

間作和輪作模式對岷江丘陵區(qū)土壤中輕度pb的修復(fù)效益

人類活動是造成農(nóng)業(yè)土壤受到pb、hg和cd等重金屬污染的主要原因。農(nóng)業(yè)土壤中的重金屬容易通過土壤和作物系統(tǒng)進(jìn)入人類食物鏈，并危害農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的安全性和人類健康。因此,重金屬在土壤和農(nóng)作物系統(tǒng)中的遷移過程及在農(nóng)作物體內(nèi)的分配特征等內(nèi)容受到了廣泛的關(guān)注和研究,并由此提出了篩選食用部分重金屬含量低的農(nóng)作物實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)的措施,以及采用農(nóng)作物修復(fù)重金屬污染土壤的方法等。我國重金屬污染農(nóng)業(yè)土壤表現(xiàn)出大面積的中輕度污染,并且多數(shù)中輕度污染農(nóng)業(yè)土地仍在進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動的特點,這些措施和方法為此問題提供了有效的解決途徑。然而,這些研究主要集中在單作栽培作物方面,Lasat指出,短期(2~3a)內(nèi)采用單作作物進(jìn)行重金屬污染土壤植物修復(fù)是可行的,但長期單作會導(dǎo)致作物產(chǎn)量的降低、病蟲害發(fā)生率的升高等,而且在實際的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中通常是以間作和輪作等方式栽培作物的。該方面已有的研究主要從間作或套種和輪作的栽培方式對作物吸收重金屬效率的影響角度進(jìn)行,而對間作和輪作組成的種植模式作用下,土壤中重金屬含量的變化及土壤和作物系統(tǒng)中重金屬遷移和分配方面的研究尚不多見,且未見有對種植模式清除土壤重金屬、作物器官對重金屬積累能力及農(nóng)作物安全性等方面綜合效益評價的報道。岷江下游丘陵地區(qū)是長江上游最為重要的耕地區(qū)域之一,包括五通橋區(qū)、犍為縣、沐川縣、屏山縣、翠屏區(qū)的部分地區(qū)等。其中,五通橋區(qū)是四川省傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和工業(yè)基地、國家可持續(xù)發(fā)展區(qū)、四川省主要的生姜生產(chǎn)基地。前期調(diào)查發(fā)現(xiàn),五通橋區(qū)土壤Pb的含量范圍為12.23~95.96mg·kg-1,幾何平均值為33.20mg·kg-1,是四川省土壤Pb背景值(28.9mg·kg-1)的1.20倍,是世界土壤平均值(15.00mg·kg-1)的2.1倍,可見,五通橋區(qū)具有大范圍低強度的Pb污染特征。本研究以五通橋區(qū)為研究地點,定點監(jiān)測了岷江下游丘陵區(qū)普遍種植的3種典型農(nóng)業(yè)種植模式,在實際的田間管理條件下,土壤中Pb含量的變化以及Pb在土壤和作物系統(tǒng)中遷移和分配的特征,并采用有時序的灰色關(guān)聯(lián)分析法,比較了3種農(nóng)業(yè)種植模式在土壤重金屬Pb清除能力、作物器官對Pb的積累能力和農(nóng)作物安全性等方面的綜合效益。1材料和方法1.1自然條件及地質(zhì)條件研究區(qū)域位于岷江下游的五通橋區(qū)(東經(jīng)103°39′~103°56′,北緯29°17′~29°31′,海拔342~950m),地處四川西南盆地平原與丘陵結(jié)合部,幅員面積465km2。氣候類型為亞熱帶濕潤氣候區(qū),年平均氣溫17.3℃,年日照1119.7h,年降雨量1390.6mm,無霜期334.5d,平均風(fēng)率0.5~2.0m·s-1,靜風(fēng)頻率30%~40%。主要地質(zhì)構(gòu)造為老龍壩背斜,全區(qū)地勢由西北向東南傾斜,形成山、丘、壩3種地貌,依次占總面積的12.2%、66%、21.8%。土壤以泥沙田、紫色土、紅紫色土、黃泥土和少量山地黃泥土為主。該區(qū)是四川省傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和工業(yè)基地、四川省主要的生姜生產(chǎn)基地,2004年成為國家可持續(xù)發(fā)展區(qū)。主要農(nóng)作物有生姜、玉米、薯類、水稻、萵筍等。岷江由北向南縱貫全境,流域面積205.18km2,沿岷江兩岸分布有眾多的鹽磷化工、農(nóng)畜產(chǎn)品加工、機電產(chǎn)品加工企業(yè)等。前期調(diào)查發(fā)現(xiàn),五通橋區(qū)存在大范圍低強度的Pb污染,土壤Pb空間分布的顯著特征是沿岷江兩岸普遍偏高,向東西兩側(cè)逐漸遞減,污染帶的走向與空間自相關(guān)性最高方向(西北-東南)一致。1.2樣地設(shè)置和實行種植類型的設(shè)置基于前期調(diào)查,選擇的樣地位于岷江下游五通橋區(qū)蔡金鎮(zhèn)(丘陵地帶,東經(jīng)103°41.67′,北緯29°26.43′,海拔379m),該鎮(zhèn)在五通橋區(qū)以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主。選擇岷江下游農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中普遍種植的3種典型農(nóng)業(yè)種植模式為研究對象,每種模式以間作和輪作的方式組成(表1)。每種模式下以自然農(nóng)田地塊為單元,選擇環(huán)境條件基本一致的地塊設(shè)置固定監(jiān)測樣地。3種種植模式樣地均具有長期耕作史,土壤類型均為紫色土,坡度依次為6.3°、4.7°、5.8°,坡向依次為NE36°、NE98°、NE60°,土壤理化性質(zhì)見表1。由同一農(nóng)戶家庭對樣地進(jìn)行常規(guī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理。在作物輪作茬口采集土壤和作物。土壤樣品采樣深度0~20cm,每種模式以“S”形采集5~10個樣本,每個樣本以四分法充分混合。作物在每種模式中以“S”形選取10株健康完整植株。采樣時間及樣品見表2。其中M3模式僅有水稻作物,持續(xù)時間僅為2009年2—8月,此后為空地,未取樣。1.3土壤中pb含量的測定土壤樣品取回后室溫下自然風(fēng)干,剔除雜質(zhì),過2mm孔徑的尼龍篩后,采用四分法分成兩份,一份保存?zhèn)浞?另一份研磨過0.149mm孔徑的尼龍篩,用以分析土壤中的Pb含量。土壤中Pb含量的測量:稱取0.3000g的風(fēng)干土試樣,采用HCl-HNO3-HF-HClO4完全消解法。作物樣品取回后立即用自來水、蒸餾水依次沖洗干凈,陰涼處晾至葉面無水痕,采用塑料剪刀分離作物根、莖、葉、子實。每種模式中植物的同種器官充分混合,在105℃下殺青10min后,降溫至85℃烘至恒重,研磨并過0.149mm尼龍篩。分別稱取烘干后植物各器官樣品1.0000g于錐形瓶中,采用混合酸(HNO3+HClO4=4+1)濕式消解法消解。1.4平行樣最大偏差室內(nèi)分析以每批樣品兩個全程序的空白、每個樣品3次平行重復(fù)等進(jìn)行質(zhì)量控制,平行樣最大偏差在15%以內(nèi)。Pb標(biāo)準(zhǔn)樣采用中國醫(yī)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)的鉛高純試劑(5N),酸類藥品均為優(yōu)級純GR。分析儀器采用美國熱電SOLAAR火焰原子吸收光譜儀(M系列650700v1.26)。1.5測定農(nóng)產(chǎn)品污染物的實測值本研究的目的在于了解在實際的田間管理條件下,土壤中Pb含量的變化以及Pb在土壤和作物系統(tǒng)中遷移和分配的特征,并比較3種農(nóng)業(yè)種植模式在土壤重金屬Pb清除能力、作物器官對Pb的積累能力和農(nóng)作物安全性等方面的綜合效益。土壤單項污染指數(shù)法被用來評價土壤中Pb的污染程度,農(nóng)作物積累系數(shù)被用來評價Pb在土壤和作物系統(tǒng)中遷移和分配的特征,農(nóng)產(chǎn)品超標(biāo)倍數(shù)及人體通過農(nóng)產(chǎn)品日攝入Pb含量被用來評價農(nóng)產(chǎn)品的安全性,綜合效益評價模型為有時序的灰色關(guān)聯(lián)分析法。(1)土壤單項污染指數(shù):式中:Pi為土壤中污染物i的單項污染指數(shù);Ci為土壤中污染物i的實測值;Si為污染物i的評價標(biāo)準(zhǔn)值。當(dāng)Pi≤1時,表示污染物i在土壤中是安全的;當(dāng)Pi>1時,表示土壤開始受到污染。(2)農(nóng)作物積累系數(shù)(bio-accumulationfactor):式中:BAF為農(nóng)作物器官的富集系數(shù);M為農(nóng)作物器官中污染物的實測值;C為土壤中污染物的實測值。(3)農(nóng)產(chǎn)品超標(biāo)倍數(shù):式中:R為農(nóng)產(chǎn)品超標(biāo)倍數(shù);M為農(nóng)作物食用器官中污染物的實測值;N為農(nóng)產(chǎn)品食用器官中污染物含量的標(biāo)準(zhǔn)限值。當(dāng)R≤1時,表示農(nóng)產(chǎn)品安全;當(dāng)R>1時,表示農(nóng)產(chǎn)品開始受到污染。(4)人體通過農(nóng)產(chǎn)品日攝入Pb含量:式中:DI為重金屬的日攝入量;M為農(nóng)產(chǎn)品食用器官中污染物的實測值;W為每種農(nóng)產(chǎn)品的日消耗量,以體重55.9kg的成年人每日分別消耗谷物、蔬菜、紅薯、生姜389.2、242、77、5g計算。(5)有時序的灰色關(guān)聯(lián)分析法?；疑P(guān)聯(lián)分析法研究對象為部分信息己知、部分信息未知的小樣本、貧信息、不確定性系統(tǒng)?；驹硎且曰疑到y(tǒng)理論為依據(jù),把研究對象看作是灰色系統(tǒng)中的各個決策方案,從決策方案的數(shù)據(jù)序列出發(fā),研究各決策方案與最優(yōu)方案(其各項指標(biāo)為各決策方案中的最優(yōu)值)的幾何曲線的相似程度。一般認(rèn)為,曲線的幾何形狀越相似,則決策方案之間的關(guān)聯(lián)程度越大。再按照關(guān)聯(lián)度的大小對各決策方案進(jìn)行排序和分析等?；疑到y(tǒng)和灰色關(guān)聯(lián)分析的理論和方法參考鄧聚龍等論述。有時序的灰色關(guān)聯(lián)分析是將灰色關(guān)聯(lián)分析法的數(shù)據(jù)分析由二維空間推廣到三維空間。一般的分析步驟如下:設(shè)Tk(k=1,2,…,q)表示時間數(shù)列,Si(i=1,2,…,m)表示決策方案,Pj(j=1,2,…,n)表示指標(biāo)序列。(1)構(gòu)建數(shù)列矩陣Xk。其中:akmn表示第k個時間點中,第m個決策方案內(nèi)的第n個指標(biāo)的具體數(shù)值。(2)確定最優(yōu)方案S0。當(dāng)指標(biāo)為效益型指標(biāo),即指標(biāo)值越大越好時,最優(yōu)方案為各方案中的最大值:當(dāng)指標(biāo)為成本型指標(biāo),即指標(biāo)值越小越好時,最優(yōu)方案為各方案中的最小值:(3)數(shù)據(jù)無量綱化。無量綱化的目的是為便于分析、減少方案中各變量因量綱不同造成的差異,其方法需要根據(jù)數(shù)列的性質(zhì)來確定。本研究的各方案數(shù)列屬于指標(biāo)型數(shù)列,采用的無量綱化方法,對于效益型指標(biāo)有:對于成本型指標(biāo)有:(4)計算關(guān)聯(lián)系數(shù)ξi(j)。式中:Δ0i(j)為S0數(shù)列與Si數(shù)列在第j點的絕對差;miinmjinΔ0i(j)為二級最小差,表示在第一級最小差的基礎(chǔ)上再找出其中的最小差,其中mjinΔ0i(j)是第一級最小差,表示S0數(shù)列與Si數(shù)列對應(yīng)點的差值中的最小差;miaxmjaxΔ0i(j)為二級最大差,含義與二級最小差類似;ρ[ρ∈(0,1)]為分辨系統(tǒng),意義是削弱最大絕對差數(shù)值太大所引起的失真,提高關(guān)聯(lián)系數(shù)間的差異顯著性,一般取ρ=0.5。(5)計算指標(biāo)權(quán)重wkij。本研究采用關(guān)聯(lián)系數(shù)法:(6)計算加權(quán)關(guān)聯(lián)度。決策方案Ski的加權(quán)關(guān)聯(lián)度rki:(7)計算有時序的綜合關(guān)聯(lián)度Rk。式中,λk為時間數(shù)列權(quán)重,本研究中取相等值λk=1/3（k=1，2，3）。1.6方差齊次性檢驗分析軟件:MicrosoftOfficeExcel2003和SPSSStatistics17.0forWindows。數(shù)據(jù)采用Lenevetest檢驗方差齊次性。滿足齊次性采用LSD-test法、T-test法檢驗顯著性。若不滿足齊次性,對數(shù)據(jù)做平方根或?qū)?shù)轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換后仍不滿足齊次性采用Kruskal-Wallis、Mann-Whitney、Games-Howell法檢驗顯著性。顯著性水平均為0.05。土壤和作物中重金屬Pb的含量均以干重計算,文中圖表數(shù)據(jù)均以平均值或平均值±標(biāo)準(zhǔn)差形式表示。2結(jié)果和分析2.1土壤pb的單次污染指數(shù)k2009年2月,對3種種植模式樣地土壤中Pb含量的調(diào)查結(jié)果依次為(48.26±3.17)mg·kg-1、(48.44±3.36)mg·kg-1、(61.95±0.91)mg·kg-1。其含量是前期調(diào)查中五通橋區(qū)土壤Pb含量平均值(36.41mg·kg-1)的1.33、1.33、1.70倍。以國家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB15618—1995一級標(biāo)準(zhǔn)限制值計算(Pb≤35mg·kg-1;GB15618—1995一級標(biāo)準(zhǔn)值是維持土壤自然背景值的限值),3種模式中土壤Pb的單項污染指數(shù)分別為1.38、1.38、1.77。以二級標(biāo)準(zhǔn)限制值計算(當(dāng)pH>7.5時,Pb≤350mg·kg-1;當(dāng)pH<6.5時,Pb≤250mg·kg-1;GB15618—1995二級標(biāo)準(zhǔn)值是維持人體健康的土壤限值),3種模式中土壤Pb的單項污染指數(shù)分別為0.14、0.14、0.25?？梢?3種模式樣地土壤Pb的單項污染指數(shù)超過國家標(biāo)準(zhǔn)一級限值,但低于二級限值。說明土壤中Pb的含量,雖不會對人體健康造成直接威脅,但已經(jīng)超過土壤背景限值,存在一定程度的積累。應(yīng)采取有效控制措施,避免積累的進(jìn)一步加重。2.23水稻作物中pb含量的變化圖1為3種典型種植模式作用下,土壤中Pb含量的變化特征。由圖1可見,3種模式中土壤Pb含量均顯著性下降(P<0.05),降幅依次為10.65%、13.91%、14.17%。對照表1和表2可知,此時樣地生長的作物為M1玉米+紅薯(玉米全生長期,紅薯營養(yǎng)生長期)、M2玉米+生姜(玉米全生長期,生姜營養(yǎng)生長期)、M3水稻。M1中作物為紅薯(生殖生長期)-小白菜+菠菜、M2為生姜(生殖生長期)-莖用芥菜時,土壤Pb含量的變化不顯著(P>0.05)。總之,3種種植模式作用下土壤Pb含量變化,在模式M1、M2中表現(xiàn)為顯著性下降后基本持平的“L”形特點,模式M3中為顯著下降。2.3pb在作物中的富集和積累能力表現(xiàn)圖2顯示,Pb在作物各器官中的分配特征:谷物作物玉米、水稻中為葉>莖>子實,根類作物生姜、紅薯中為葉>莖>根,蔬菜作物小白菜、菠菜中為根>葉,莖用芥菜為根>葉>莖。可見,Pb在同種類型作物各器官中分配特征具有一致性。除在小白菜根和葉器官、莖用芥菜的莖和葉器官間,Pb含量差異不顯著(P>0.05),其余作物各器官內(nèi),Pb含量具有顯著差異性(P<0.05)。此外,Pb在3種種植模式作物器官中含量均為非食用器官大于可食用器官。表3為農(nóng)作物各器官中Pb的含量及其富集系數(shù)。其中,紅薯葉中Pb含量最大為16.08mg·kg-1,其次為生姜葉中Pb含量為14.13mg·kg-1,水稻子實中Pb含量最小為0.28mg·kg-1。根類作物和蔬菜作物食用部分Pb含量均大于谷物作物食用部分Pb含量。BAF反映了農(nóng)作物各器官對Pb的提取能力。由表3可見,3種模式中作物各器官對Pb的富集系數(shù)BAF均小于1,最小的是玉米和水稻子實的BAF均為0.01,最大的是紅薯葉的BAF為0.37。農(nóng)作物非食用器官與食用器官BAF的比值可用來評價不同器官對Pb提取能力的差異,由表3可見,3種種植模式作物非食用器官和食用器官BAF比值均大于1,最大比值33倍是玉米葉和子實BAF比值,最小比值1.10倍是小白菜根和葉BAF比值。可見,3種模式中作物對土壤中Pb的清除能力遠(yuǎn)不及超積累植物,但重金屬Pb主要富集在農(nóng)作物非食用器官中,其積累量是食用器官的1.10~33.00倍。應(yīng)用食用部分重金屬積累量低,非食用部分重金屬積累量高的農(nóng)作物修復(fù)重金屬污染農(nóng)業(yè)土壤,前景廣闊。2.43不同試驗?zāi)Ｊ较路?、法?guī)、切實殘留pb由表4可見,玉米子實和稻谷中Pb含量的超標(biāo)倍數(shù)R分別為0.73、0.70,符合農(nóng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的限值要求。生姜中Pb含量的超標(biāo)倍數(shù)R為2.75,表明生姜受到中度的Pb污染。紅薯、小白菜、菠菜、莖用芥菜食用部分受到的Pb污染較嚴(yán)重,其R值為10.90~28.03。3種種植模式作物中谷物(玉米、水稻)、蔬菜(小白菜、菠菜、莖用芥菜)、紅薯、生姜中Pb含量平均值依次為0.285、5.55、4.7、1.1mg·kg-1,以體重55.9kg的成年人每日分別消耗谷物、蔬菜、紅薯、生姜389.2、242、77、5g計算,人體通過3種種植模式中的谷物、蔬菜、紅薯、生姜日攝入Pb元素DI值依次為0.11、1.34、0.36、0.006mg·d-1,總計1.82mg·d-1,超過了WHO/FAO設(shè)定的成年人允許攝入Pb濃度0.429mg·d-1標(biāo)準(zhǔn)的4.23倍。其中,通過蔬菜日攝入Pb含量占總攝入量的73.94%,可見,人體日攝入量的超標(biāo)主要是由于蔬菜類作物Pb含量較高造成。但按照國家飼料用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB13078—2001對豬配合飼料中的Pb含量限值的要求計算(表4),紅薯、生姜、小白菜、菠菜、莖用芥菜等作物中Pb的安全性指數(shù)R′降為0.22~1.68,這表明,這些作物作為豬等家禽配合飼料使用是安全可行的。2.53農(nóng)業(yè)種植模式及評價對象綜合評價模型采用以時間序列劃分層次結(jié)構(gòu)的有時序的灰色關(guān)聯(lián)分析法。2009年2月所測數(shù)據(jù)為背景值,不納入效益評價范圍,研究只涉及200908、200911、201001共3個時間樣本,Tk=(200908,200911,201001)(k=1,2,3)。評價對象為3種農(nóng)業(yè)種植模式M1、M2、M3,種植模式即為決策方案,Si=(M1、M2、M3)(i=1,2,3),其中,200911、201001時,M3為空地,未采集土壤和作物,不進(jìn)行相應(yīng)的評價。評價指標(biāo)包括土壤中Pb的含量(成本型指標(biāo))、農(nóng)作物可食用部分Pb積累量(成本型指標(biāo))和非食用部分Pb積累量(效益型指標(biāo)),指標(biāo)序列Pj=(土壤Pb、根Pb、莖Pb、葉Pb、子實Pb)(j=1,2,…,5)。根據(jù)(式1)~(式9),計算綜合關(guān)聯(lián)度,得:結(jié)果表明,3種模式在土壤重金屬Pb清除能力、農(nóng)作物可食用部分對Pb的低積累量和非食用部分Pb高積累量等方面的綜合效益排序為:M2>M1>M3。3模式1、2m中pb含量的變化一般認(rèn)為,土壤中Pb的外來污染源主要有汽車尾氣、工業(yè)污水灌溉、殺蟲劑、涂料等。Nicholson和Luo分別對英格蘭與威爾士和中國的農(nóng)業(yè)土壤中重金屬輸入源的研究均發(fā)現(xiàn),大氣沉降是Pb的首要輸入途徑,其輸入量分別占各種來源總輸入量的70%、84.85%。本研究前期調(diào)查發(fā)現(xiàn),五通橋區(qū)沿岷江兩岸分布有眾多鹽酸化工、農(nóng)畜產(chǎn)品加工、機電產(chǎn)品加工企業(yè),而五通橋區(qū)Pb分布特點是沿岷江兩岸普遍偏高,向東西兩側(cè)逐漸遞減,與五通橋區(qū)交通路線和工業(yè)園區(qū)的分布不具有明顯的關(guān)聯(lián)特征。此外,研究樣地灌溉水源主要來自距離樣地不遠(yuǎn)處的岷江支流中,因而,研究樣地土壤Pb主要來源可能為沿岷江兩岸工業(yè)企業(yè)的大氣沉降,其次可能為灌溉、施肥、農(nóng)藥等農(nóng)業(yè)管理措施等。研究發(fā)現(xiàn),3種種植模式作用下土壤Pb含量變化特點,在模式M1、M2中為顯著性下降后基本持平的“L”形特點,模式M3中為顯著下降。大量的研究證明,不同種類農(nóng)作物之間或同一作物的不同栽培品種間對重金屬的積累量存在差異性。這種差異性表現(xiàn)為不同作物或同一作物種類的不同栽培品種對土壤中重金屬提取能力的差異,進(jìn)而會對土壤中重金屬含量變化產(chǎn)生不同影響。本研究發(fā)現(xiàn),模式M1玉米+紅薯、M2玉米+生姜作物地上器官(尤其是葉)對重金屬Pb的積累能力顯著大于蔬菜類作物(圖2),這些作物生長期間,模式M1、M2中土壤Pb含量變化特點為顯著性下降(圖1),而后期的小白菜+菠菜(M1)、莖用芥菜(M2)等蔬菜類作物Pb提取能力相對較差,這些作物生長期間土壤中Pb含量變化持平。可見,模式M1、M2中土壤Pb含量呈“L”形變化的原因可能是3種模式中不同的農(nóng)作物對Pb提取能力的差異性以及作物間作或輪作組合方式的影響導(dǎo)致。研究發(fā)現(xiàn),Pb在3種模式農(nóng)作物中主要富集在作物非食用器官中,其積累量是食用器官的1.10~33.00倍,根類作物和蔬菜作物食用部分Pb含量均大于谷物作物食用部分Pb含量。這與相關(guān)研究結(jié)果類似。研究發(fā)現(xiàn),3種模式作物中玉米和稻谷食用器官中Pb含量安全(超標(biāo)倍數(shù)R分別為0.73、0.70),生姜受到中度的Pb污染(R為2.75),紅薯、小白菜、菠菜、莖用芥菜食用部分受到的Pb污染較嚴(yán)重(R為10.90~28.03)。成年人每日通過3種種植模式中作物攝入的Pb總量超過了WHO/FAO標(biāo)準(zhǔn)的4.23倍。查燕等發(fā)現(xiàn),將稻谷和麥子實加工成精米和面粉后,其Pb的去除率可高達(dá)56.9%、81.27%。研究還發(fā)現(xiàn),成年人每日攝入的Pb含量絕大部分可以通過人體排泄(如尿等)清除掉,最終滯留在人體內(nèi)的Pb含量低于人體平均攝入量的4%。對五通橋區(qū)的前期調(diào)查了解到,五通橋大多農(nóng)戶都小規(guī)模飼養(yǎng)豬等家禽,農(nóng)戶種植紅薯、小白菜、菠菜等的目的就是為豬提供配合飼料。本研究分析證明,紅薯、小白菜、菠菜等作為豬飼料使用是安全可行的。此外,莖用芥菜在研究區(qū)域常腌制食用,腌制等措施是否會對蔬菜器官中重金屬毒性產(chǎn)生影響,還需要進(jìn)一步研究?？傊?由于人體對Pb具有一定的耐性和清除機制、食用前對農(nóng)產(chǎn)品的加工措施、當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶將紅薯、菠菜等作物作為豬配合飼料食用等措施,以及現(xiàn)今社會人類日常飲食種類的豐富多樣性等均有效地降低了農(nóng)產(chǎn)品中Pb含量超標(biāo)對人體危害的風(fēng)險性,岷江下游也不曾有農(nóng)產(chǎn)品重金屬含量超標(biāo)對人體造成危害的事故發(fā)生,表明3種種植模式用于修復(fù)土壤中重金屬時,農(nóng)產(chǎn)品安全性是有一定保證的。代全林等指出,篩選重金屬在可食用部分含量低、非食用部分含量高的作物修復(fù)重金屬污染的農(nóng)業(yè)土壤,是一種新的修復(fù)方法和思路。該方法在降低農(nóng)產(chǎn)品重金屬污染風(fēng)險的同時,通過非食用部分對土壤重金屬的長期吸收積累作用實現(xiàn)重金屬污染農(nóng)田土壤的生物修復(fù)。本研究中發(fā)現(xiàn)玉米、水稻、生姜等作物中這種特征非常明顯,玉米和水稻莖葉器官、生姜葉器官對土壤中Pb的富集能力是食用器官的9~33倍。同時玉米和水稻子實、生姜根食用器官Pb含量又是7種作物中最低的(圖2),符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求,或僅受到中輕度污染(表4)。五通橋區(qū)是四川省生姜生產(chǎn)基地,由于良好的經(jīng)濟(jì)效益每年會有大面積的生姜種植,合理利用玉米、水稻、生姜作物,既能保證農(nóng)產(chǎn)品的安全性,又具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益,易于推廣,能在一定程度上實現(xiàn)對當(dāng)?shù)赝寥乐蠵b污染物的大面積的清除,其前景十分可觀。短期內(nèi)(2~3a)采用單作作物進(jìn)行重金屬植物修復(fù)是可行的,但長期單作會導(dǎo)致作物產(chǎn)量的降低、病蟲害發(fā)生率的升高等。在實際的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中通常是以間作或套種、輪作的方式進(jìn)行,而且研究證明,合適的間作方式在提高作物的生物量、增加或減少作物對重金屬的積累量、促進(jìn)污染物的降解等方面具有積極效果。因而采用種植模式修復(fù)中輕度重金屬污染農(nóng)業(yè)土壤,即不會影響正常的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動,長期修復(fù)也不會降低作物產(chǎn)量,合適的間作或輪作又具有比單作更高的修復(fù)效益。本研究分析證明,岷江下游丘陵區(qū)3種種植模式均能有效降低土壤中Pb含量(圖1)。且對農(nóng)產(chǎn)品安全性評價表明,3種模式中農(nóng)產(chǎn)品對當(dāng)?shù)厝梭w和環(huán)境危害的風(fēng)險較低,其安全性有一定的保證。玉米、水稻、生姜等作物又具有食用部分對Pb積累量低,非食用部分對Pb積累量顯著高于食用部分的特點。這表明,3種種植模式在對土壤中Pb含量的清除能力、模式中農(nóng)作物非食用器官對Pb的高積累能力以及食用器官對Pb的低積累能力、農(nóng)產(chǎn)品安全性等方面的綜合效益是顯著的。有時序的灰色關(guān)聯(lián)分析隸屬于灰色關(guān)聯(lián)分析的延伸發(fā)展,灰色關(guān)聯(lián)分析適用于小樣本、不確定性系統(tǒng),具體內(nèi)容參考相關(guān)論述。本研究中,由于3種種植模式作用下土壤中Pb含量均呈現(xiàn)出不同程度的降低,同時不同模式中作物不同器官對Pb積累量不同,若直接對3種種植模式進(jìn)行優(yōu)劣排序存在一定困難。本文嘗試應(yīng)用有時序的灰色關(guān)聯(lián)分析法對3種種植模式綜合效益進(jìn)行優(yōu)劣排序,結(jié)果為M2>M1>M3,這表明模式M2在對土壤中Pb含量的清除能力、模式中農(nóng)作物非食用器官對Pb的高積累能力以及食用