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內(nèi)蒙古河套農(nóng)業(yè)經(jīng)濟區(qū)玉米根系土和植株中有害的論文
評價河套農(nóng)業(yè)經(jīng)濟區(qū)玉米有害、有益元素生態(tài)效益。[方法]采集內(nèi)蒙古河套農(nóng)業(yè)經(jīng)濟區(qū)玉米根系土籽實和莖葉樣品，分析了有毒有害及有益元素含量。[結(jié)果]主要有害元素在玉米籽實和莖葉中均占很小比例，大部分為低富集元素;大多數(shù)有益元素是低富集，只有N屬于強富集元素。研究區(qū)種植玉米的根系土中As、Pb、Cd、Hg、Cr、Cu含量均低于國家標(biāo)準(zhǔn)，符合綠色標(biāo)準(zhǔn)土壤，產(chǎn)地環(huán)境條件優(yōu)秀。[結(jié)論]研究區(qū)內(nèi)的玉米為綠色食品，適宜人畜食用。
內(nèi)蒙古河套農(nóng)業(yè)經(jīng)濟區(qū)水源豐富，光熱資源充足，是內(nèi)蒙古乃至全國的重要糧食生產(chǎn)基地，玉米是該區(qū)域主要農(nóng)作物。農(nóng)作物對元素具有比較明顯的吸附專屬性，對有害元素的吸附過量會造成有害元素超標(biāo)，影響農(nóng)作物品質(zhì)，對人類健康構(gòu)成威脅。對有益元素的專屬吸附，會使有益元素富集，有利于人類健康。玉米所需的各種礦質(zhì)養(yǎng)分主要是從土壤中吸收，土壤中的養(yǎng)分狀況直接影響玉米植株的生長發(fā)育和子粒產(chǎn)量[1-2]。
根系土是土壤中受植物根系及其生長活動影響的微域環(huán)境，具有特殊的物理、化學(xué)和生物性質(zhì)，研究根系土、植株中有害、有益元素含量及其變化，對于了解土壤-植物系統(tǒng)中重金屬的環(huán)境行為有重要意義[3]。了解土壤中礦質(zhì)元素的豐缺指標(biāo)，可以為玉米的合理施肥提供參考依據(jù)。前人研究多集中于玉米籽實有害、有益元素的分析和評價，而對根系土和植株有害、有益元素的研究較少。筆者通過測定內(nèi)蒙古河套農(nóng)業(yè)經(jīng)濟區(qū)玉米根系土、籽實及莖葉樣品中的有毒有害及有益元素含量，評價了該地區(qū)玉米重金屬元素和稀土元素的富集特征，旨在為該地區(qū)環(huán)境治理和玉米種植提供科學(xué)依據(jù)。
1材料與方法
1.1樣品采集
玉米樣品的采集依據(jù)中國地質(zhì)調(diào)查局《局部生態(tài)地球化學(xué)評價技術(shù)要求》有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。在室內(nèi)對玉米果實加工成顆粒，莖葉晾干送交實驗室分析。玉米樣品選擇作物生長正常的地塊，選取4～5處玉米植株采集玉米樣品。樣品采集后立即將植株樣品的根、莖、葉、子粒分開，以免養(yǎng)分轉(zhuǎn)移�；靹蚝笥盟姆址ǹs分至所需的量，保證干樣約100 g，將子粒脫粒后，混勻鋪平，用方格法和四分法縮分，取約250 g，顆粒大的籽實取500 g左右。在玉米采集相同點位，采集根系土樣品，重量大于1 000 g。
1.2測定項目與方法
所有樣品均送至中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查所中心實驗室和內(nèi)蒙古自治區(qū)礦產(chǎn)實驗研究所進行分析。玉米土壤根系土樣品測定As、B、Cd、Cu、Hg、Mn、N、P、Pb、Zn、Al2O3、CaO、Fe2O3、K2O、MgO、Na2O、SiO2、U、Th、Ce、La、Se、Co、Ni、Cr等元素全量和pH。玉米植株主要測試分析As、Se、Hg、Mn、Ni、Cu、Zn、Pb、F、Mo、Cr、Fe等全量。其中，As、Hg、Se采用原子熒光光譜法(AFS)測定， Bi、Cd、Cr、Cu、Mo、Ni、Pb、Zn、Ce、La、Y、Dy、Er、Eu、Gd、Ho、Lu、Nd、Pr、Sm、Tb、Tm、Yb采用等離子體質(zhì)普法(ICP-MS)測定;F采用離子選擇性電極(ISE)測定;N元素采用凱式法測定，;Mn、P、K2O采用等離子體光譜法(ICP-OES)測定。
利用生物富集系數(shù)(C)表征有害元素富集系數(shù)特征。
C=Cb/Cc×100%
式中，Cb為玉米籽實或莖葉中的重金屬元素濃度，Cc為根系土中的重金屬元素濃度。依據(jù)玉米籽實生物富集系數(shù)劃分等級，C1≤0.50%、0.50%4.50%分別代表低、較低、中、高富集4個級別。
2結(jié)果與分析
2.1有毒有害元素富集特征
2.1.1根系土元素含量特征。河套地區(qū)玉米種植區(qū)主要土壤類型為潮土、灌淤土、栗褐土，對比土壤中各項污染物的指標(biāo)要求(NY/T391—2000)(表1)和玉米根系土中Hg、Cd、As、Pb、F、Cr、Cu、Cr的含量，評價玉米安全性。經(jīng)測定，內(nèi)蒙古河套地區(qū)玉米根系土元素含量為As 11.10 μg/g，Hg 69.97 ng/g，Cu 24.56 μg/g，Pb 21.39 μg/g，Cr 67.61 μg/g，Cd 165.65 ng/g，F(xiàn) 594.04 μg/g[4]，對比表1可知，河套地區(qū)種植玉米的根系土中As、Pb、Cd、Hg、Cr、Cu含量均低于國家標(biāo)準(zhǔn)，符合綠色標(biāo)準(zhǔn)的土壤，說明在該區(qū)域內(nèi)土壤中重金屬元素的產(chǎn)地環(huán)境條件優(yōu)越。
2.1.2籽實元素含量特征。玉米綠色食品重金屬標(biāo)準(zhǔn)(NY/T 418—2000)中規(guī)定Hg的含量上限≤10.0 ng/g，Cd≤100.0 ng/g，As≤0.4 μg/g，Pb≤0.2 μg/g，F(xiàn)≤1.0 μg/g，經(jīng)測定，除Pb含量的最大值超出國家標(biāo)準(zhǔn)外，玉米籽實中Hg、Cd、As和F含量均小于國家標(biāo)準(zhǔn)(表2)，為綠色食品，適宜人畜食用。
2.1.3有害元素富集系數(shù)特征。由表3可知，除了36.00%的Mo屬于低富集外，玉米籽實主要有害元素90.00%及以上屬于低富集，其中As、Hg、Mn、Ni、Cu、Pb、F、Cr、Fe的低富集率為100%。
2.1.4玉米莖葉有害元素富集特征。由表4可知，玉米莖葉中有害元素涉及低、較低、中、高富集4個級別，大部分元素屬于低富集特征，其中As、Mn、Ni、Cr的低富集率為100%，50.00%的Hg為較低富集，Mo屬于中等富集，占59.57%，較低富集占31.91%，高富集占6.38%。Fe的高富集占25.00%，在所有元素中最高。
2.2有益元素富集特征
2.2.1玉米籽實。由表5可知，玉米籽實中大多數(shù)有益及
稀土元素屬低富集，只有N是屬于強富集元素，其最大值達730.330 0，最小值也為5.940 0。N的富集主要是由作物從大氣中吸入氮的固氮作用造成。
2.2.2 玉米莖葉。玉米莖葉中元素的富集系數(shù)特征與籽實中相近，由表6可知，大多數(shù)元素是低富集，只有N元素屬于強富集的元素，強富集的樣品數(shù)占96.67%。
3 小結(jié)
該研究結(jié)果表明，河套地區(qū)種植玉米的根系土中As、Pb、Cd、Hg、Cr、Cu含量均低于國家標(biāo)準(zhǔn)，符合綠色標(biāo)準(zhǔn)的土壤，產(chǎn)地環(huán)境條件優(yōu)秀。對比玉米綠色食品重金屬標(biāo)準(zhǔn)，玉米籽實中各重有毒有害元素Hg、Cd、As、Pb均小于國家玉米標(biāo)準(zhǔn)。主要有害元素在玉米籽實和莖葉中均占很小比例，大部分為低富集元素。大多數(shù)有益元素是低富集，只有N屬于強富集的元素。根據(jù)玉米籽實的元素含量與國家綠色食品標(biāo)準(zhǔn)對比，各元素均低于糧食中元素含量限值標(biāo)準(zhǔn)，說明河套地區(qū)玉米籽實、莖葉安全優(yōu)質(zhì)，對人畜健康影響相對較小，為安全食品。
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