導讀:防治農產品重金屬超標，不僅要監管土壤環境質量，還需重視農作物環境響應特性。
目前，我國農產品質量安全問題日益嚴峻，特別是重金屬超標風險尤為突出。2002 年農業部對全國市場稻米的安全性抽檢結果顯示，稻米重金屬超標率超過 10%。2008 年甄燕紅等]研究結果表明，我國部分市售大米鎘超標率達 10%。2006 年國家正式頒布《中華人民共和國農產品質量安全法》，將農產品質量管理納入法制化軌道，但截至 2013 年，全國每年重金屬超標糧食依舊遠超 1000 萬 t，直接影響到人類健康與社會穩定。
農產品重金屬超標主要有兩方面原因，一是種植農作物的土壤環境質量差，二是部分農作物或品種對重金屬的吸收/積累多。2014 年，環保部和國土資源部聯合發布的《全國土壤污染調查公報》顯示，我國耕地土壤污染物超標點位為 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和有色金屬礦區，與農產品超標頻發區高度吻合。
因此，土壤環境質量是農產品超標的重要外因。但大量農產品質量跟蹤調查結果也表明，不同種類和品種的農作物對重金屬的吸收/積累存在較大差異[4-5]，即農作物環境響應特性是農產品超標的重要內因。
由此可見，防治農產品重金屬超標，不僅要監管土壤環境質量，還需重視農作物環境響應特性。本文通過農產品品種對重金屬吸收/積累特性的差異性分析，闡明了農作物品種優選對農產品質量安全保障作用，提出了在農作物品種審定中增加對重金屬的吸收/積累系數指標，在國家層面建立農作物吸收/積累重金屬數據系統，開展土壤和農作物雙因素統籌管理等農產品重金屬超標風險協同管控途徑。
1 農作物品種間重金屬吸收/積累特性的差別
1.1 不同種類農作物對重金屬吸收/積累的差異顯著
不同種類農作物對重金屬吸收/積累的生理機制不盡相同，導致吸收/積累量差異較大，表現為低、中、高三種程度[6]。以農作物對鎘的吸收/積累量來區分，整體而言：豆科（大豆、菜豆、豌豆）表現為低吸收/積累，禾本科（水稻、大麥、小麥、玉米、高粱等）表現為中吸收/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）等表現為高吸收/積累。這是由于十字花科和茄科的農作物可食部分為根莖，研究表明一般農作物的根莖對鎘的吸收/積累量均顯著高于其籽實部分。
根據文獻及報道，對比分析了大宗農產品中水稻、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，詳見表 1。雖然文獻資料中研究的地域分散，但結果所反應的趨勢相似，即積累系數大小依次為油菜>水稻>大豆>小麥>玉米，與以往相關研究的結論基本一致。由此可見，農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。以目前社會關注的稻米鎘超標現象為例，研究表明，我國 14 個水稻主要產地，19 種當地主要水稻品種對土壤中鎘吸收/積累能力存在顯著差異，籽粒中鎘的積累系數相差 1 倍以上。
根據文獻及報道，相同地區的早稻與晚稻、雜交稻與常規稻、高產稻與低產稻等不同品種對土壤環境的響應存在顯著差異，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>常規稻；高產稻>低產稻。
低吸收/積累農作物的篩選逐漸成為科技界的研究熱點。國內許多科研院所和大專院校，選擇典型農作物種類和品種，開展了重金屬吸收/積累特性的篩查和對比試驗。大量研究結果表明，種植重金屬低吸收/積累的品種，可有效降低農產品重金屬超標率，有利于重金屬超標農產品產地的安全生產。
據不完全統計，目前我國科研工作者已經從 35 種農作物中，篩選出 170 個低吸收/積累品種，為建立農作物吸收/積累重金屬的指標體系、協同管控農產品超標風險奠定了基礎。
2 農作物品種優選有利于農產品質量安全保障
2.1 優選作物品種可降低農產品重金屬超標風險
我國北方地區降水較少，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污灌區。沈陽西部污灌區的試驗結果表明，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，實現受污染耕地的合理利用和農產品質量安全保障。
在我國中南、西南等高背景值和酸性土壤區，稻米鎘超標問題比較突出。但研究結果表明，優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，降低農產品質量安全風險。
2.2 優選作物品種可有效管控重金屬超標問題
選擇重金屬低吸收/積累品種，控制影響農產品質量安全的內在因素，是農業規范化生產過程的重要環節，也是保障重金屬污染/超標區農用地安全利用的有效途徑。尤其在高風險農業區，通過農作物品種的適宜性選擇，再配合重金屬鈍化、灌水調控等技術和管理手段，可最大限度保障區域性農產品質量安全。因此，核定重金屬吸收/積累系數、選擇適宜性品種是農產品質量安全的重要保障之一。
3 農產品重金屬超標風險協同管控途徑
3.1 在農作物品種審定中增加對重金屬的吸收/積累系數指標
目前，農作物品種審定包括品種來源、特征特性、產量表現、產品質量、抗性表現、栽培要點、適宜種植地區等描述性與量化指標，突出品種的豐產性、穩產性、適應性、抗逆性和品質等農藝性狀，以及 DNA指紋和轉基因等遺傳特性。在今后農作物品種審定中，應增加農作物對重金屬的吸收/積累系數這一量化指標。對種植面積大的已審定品種，也應逐漸補充復測，量化農作物品種的環境響應特征。
3.2 建立國家層面的農作物吸收/積累重金屬數據系統
總結近年來低吸收/積累重金屬農作物品種的篩選經驗，建立檢測流程和技術規范，審核認定專業化檢測機構，保證全國性數據的一致性和可靠性。以農作物品種審定為起始點，以 DNA 分類分級鑒定為基礎，對大宗農作物進行主要有毒有害重金屬的吸收/積累率檢測分析，獲得農作物在各個生長階段中不同部位的重金屬含量，篩選穩定型低積累農作物，建立農作物吸收/積累重金屬數據系統。
3.3 基于土壤和農作物雙因素的風險協同管控
在土壤環境質量方面，環境保護部、國土資源部和農業部]等部門經過多年調查，已經掌握了土壤環境質量基本狀況，初步形成了不同尺度的土壤重金屬含量數據系統。建議統籌考慮農作物吸收/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、不同土壤環境質量的農作物種植適宜性評估與等級劃分，優選可規避風險的種植品種，制定分類、分區的種植規劃，開展典型區的協同管控技術示范，完善農產品的質量安全保障體系。
作者簡介:郭書海 1，吳 波 1，李鳳梅 1，遲光宇 1，李玉浸 2（1.中國科學院沈陽應用生態研究所；2.農業部環境保護科研監測所）
中國鄉村發現網轉自：《農業環境科學學報》
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