水葫芦(Eichhornia crassipes)基质中铜残留对蔬菜生长和食用安全的影响

卢　信，罗　佳，严少华，范如芹，刘丽珠，张振华,2①

(1.江苏省农业科学院农业资源与环境研究所，江苏南京　210014；2.School of Earth and Environment, University of Western Australia, WA 6009, Australia)



水葫芦(Eichhornia crassipes)基质中铜残留对蔬菜生长和食用安全的影响

卢信1，罗佳1，严少华1，范如芹1，刘丽珠1，张振华1,2①

(1.江苏省农业科学院农业资源与环境研究所，江苏南京210014；2.School of Earth and Environment, University of Western Australia, WA 6009, Australia)

摘要：将修复养殖水体中收获的水葫芦堆置发酵后作为基质材料是资源化利用的新思路，但由于养殖废水中普遍存在重金属如Cu的污染问题，因此资源化利用的关键是重金属对蔬菜生长的影响和食用安全问题。研究结果表明：基质中w(Cu)在0～600 mg·kg-1范围内对萝卜和空心菜的生长没有显著影响，而且其可食部分未超出GB 15199—1994《食品中铜限量卫生标准》中Cu含量的安全限量标准(10.0 mg·kg-1)；但基质中w(Cu)>600 mg·kg-1时，空心菜根系中w(Cu)偏高(15 mg·kg-1左右)。空心菜可食部分w(Cu)(0.5～4 mg·kg-1)显著高于块根类的萝卜(0.2～1.6 mg·kg-1)；2种蔬菜体内 Cu含量与基质中可交换态Cu具有显著相关性。相同条件下，种植块根类萝卜的安全性比须根类空心菜要高。在评估基质中重金属污染对农产品食用安全的风险时，不仅需要考虑基质中重金属含量及其有效性，还要考虑蔬菜种类及其生物学吸收特性。

关键词：水葫芦；无土栽培基质；重金属污染；食用安全

采用水葫芦(Eichhorniacrassipes)修复养殖废水具有投资小、操作简单、吸附量大、无二次污染、可原位实施等优点,尤其对于低浓度及不易去除的污染物可以选择性地去除,具有显著的经济价值和生态效益[1-3]。目前人们对水葫芦的资源化利用方式主要有制作有机肥[4]、厌氧发酵制沼气和沼液[5]以及作为造纸原料及橡胶的填料等[6],但将修复养殖废水收获的水葫芦经脱水、粉碎和不同发酵处理后,再配以其他辅料研发蔬菜育苗或栽培基质的报道并不多,而主要是将水葫芦风干后制作基质[7]或仅作为基质辅料添加[8]。目前无土栽培基质主要以泥炭为主要原料,由于泥炭是不可再生资源且价格昂贵,其推广仍有很大的局限性,所以国内外学者都在探索既廉价又容易获取的材料以替代或部分替代草炭作为无土栽培基质材料。

将修复养殖水体中收获的水葫芦进行堆置发酵后作为主要原料配制成基质产品是资源化利用的新思路,不仅可解决植物修复废弃物处置的问题,还能变废为宝,有利于资源的循环利用。由于水葫芦对抗生素等有机污染物的吸收和积累能力较弱,且抗生素多属易分解有机物,经堆置发酵后残留量已微乎其微[2,9]，而重金属如Cu等仍然残留在水葫芦渣中。Cu 是蔬菜生长必需的微量元素之一,适量的Cu 可促进植物生长,但过量的Cu累积在植物组织中不仅会影响植物生理生化过程的正常进行[10-11],而且还可能通过食物链的放大作用危害人类健康。

因此,将修复养殖废水中收获的水葫芦经过堆置发酵后作为主要原料与其他物料复配成无土栽培基质,在全面评价不同发酵处理水葫芦基质对蔬菜生长影响的同时,还必须充分评估修复植物基质化应用对蔬菜食用安全的影响问题,这样才可以为修复植物的处置利用提供新的途径和依据。

1材料与方法

1.1试验时间和地点

于2014年9—11月在江苏省农业科学院温室大棚内进行盆栽试验,环境温度在15～35 ℃之间,保持自然光照,具体气候条件见文献[12]。

1.2试验设计和材料

供试水葫芦渣和猪粪均取自于江苏省农业科学院六合基地,泥炭、蛭石和珍珠岩购于南京市花卉苗木市场。供试水葫芦经以下不同发酵处理:水葫芦单独发酵;水葫芦渣+泥炭混合发酵,V(水葫芦渣)∶V(泥炭)=9∶1;水葫芦渣+猪粪混合发酵,V(水葫芦渣)∶V(猪粪)=2∶1。根据各国农用堆肥中Cu常见限量标准[13],每种发酵方式下均设置3个Cu目标含量:0、300和600 mg·kg-1,所有处理重复3次。其他材料基本理化性质见表1。供试蔬菜为块根类萝卜(Raphanussativas)“白玉萝卜”和叶菜类空心菜(Ipomoeaaquatica)“泰国特选大叶空心菜”,均购自江苏省农业科学院明达种子经营部。

将堆制发酵后的水葫芦与蛭石、珍珠岩和泥炭按3∶2∶3∶2的体积比混合,配成蔬菜栽培基质,各处理Cu的实际含量及基本性质见表1。

表1调配好的水葫芦栽培基质的基本性质

Table 1Basic properties of the culture medium prepared with composted water hyacinth

处理w(Cu)/(mg·kg-1)pH值EC/(mS·cm-1)w(有机质)/%w(总氮)/(g·kg-1)w(碱解氮)/(mg·kg-1)w(总磷)/(g·kg-1)w(速效磷)/(mg·kg-1)w(交换态Cu)/(mg·kg-1)w(总Cu)/(mg·kg-1)水葫芦 07.573.5131.719.7408.63.01195.11.4039.093007.523.5429.917.4720.52.90247.914.62282.726007.403.5834.618.2809.42.80200.636.94611.48水葫芦渣+泥炭07.252.1633.418.31176.04.91230.11.2030.333006.982.7233.920.31044.15.00213.59.64253.846006.802.4634.618.41154.35.58271.126.65455.38水葫芦渣+猪粪07.685.7037.728.11718.68.97760.39.18153.103007.425.7639.727.31656.49.55711.216.79394.976007.495.0939.326.21547.98.70804.438.83759.90泥炭7.300.2525.319.21755.21.91969.8——蛭石8.20000.0835.280.2114.36——珍珠岩7.70000.0417.640.0315.31——

“—”表示无数据。

每个配好的基质分2类装盆(空心菜盆长×宽×高为45 cm×35 cm×15 cm,萝卜盆直径×高为30 cm×20 cm),每处理重复3次,采用随机区组排列。生长期内种植同类蔬菜品种的所有处理采用相同水肥管理,空心菜和萝卜分别于50和70 d后收获,记录其根长和株高,并将空心菜分为根、茎、叶3部分,萝卜分为块根和茎叶2部分,于65 ℃条件下烘干,分别测定鲜重、干重及Cu含量。

1.3测定方法

水葫芦基质中可交换态 (弱酸提取态)Cu含量采用0.11 mol·L-1醋酸溶液提取;全Cu含量采用浓硝酸和高氯酸(体积比为9∶1)微波消解法消化,ICP-OES法测定(PerkinElmer Optima8000,USA)[2]。pH 值和EC采用m(土)∶m(水)=1∶5浸提40 min后分别采用pH计和电导仪进行测定;总氮、总磷含量经浓硫酸-H2O2消解后分别采用凯氏定氮法和钼蓝比色法测定;有机质含量采用烧失量法(LOI)、碱解氮含量采用碱解扩散吸收法测定[14]。

1.4重金属从基质到蔬菜体内的转移系数(transfer factors,FT)

FT是评价基质中重金属向植物体内转移能力的重要参数,已被广泛用于重金属污染场地中生长的农作物污染风险评价[15-17],计算公式为

(1)

式(1)中,CP为植物体不同部位(干基)重金属含量,mg·kg-1;CM为该植物生长介质(土壤、基质等)中同一重金属总含量,mg·kg-1。FT越高表明介质中重金属的移动性/生物有效性越高,农作物受污染的可能性越大。

1.5数据处理及统计分析

数据处理及统计分析采用SPSS 17.0和GraphPad prism 5软件组合完成。处理间的显著性检验用Duncan法分析(α=0.05)。

2结果与讨论

2.1水葫芦基质栽培对空心菜生长的影响

2.1.1空心菜的生长

水葫芦渣+泥炭处理空心菜长势(包括根茎叶生物量、最大根长和最大株高)最好,其后依次是水葫芦渣和水葫芦渣+猪粪处理,原因主要为基质的物理性质和肥力水平存在差异[18-20]。添加10%泥炭与水葫芦渣共同发酵可显著降低基质的EC值,同时一定程度上可提高基质的有机质、总氮、总磷及碱解氮、速效磷等养分含量(表1);水葫芦渣+猪粪处理养分含量虽然显著高于水葫芦渣和水葫芦渣+泥炭处理,但由于EC值均在5.0以上,超过植物正常生长范围(0～4.0 mS·cm-1),使得空心菜生长受阻[21-23]。基质中Cu残留对水葫芦渣和水葫芦渣+泥炭各处理空心菜根、茎、叶片干重的增长以及株高和根长基本无影响,但水葫芦渣+猪粪各处理Cu残留能促进空心菜根、茎、叶片干重的积累以及株高和根长的增长(图1～2)。前人研究表明,植物对重金属有一定的耐受和解毒机制,这些机制使植物在重金属污染条件下仍能正常生长[24]。加之Cu是植物必需的营养元素之一,在较低含量范围内可以促进植物的生长发育[25]。

同一幅图中同组直方柱上方英文小写字母不同表示同一发酵方式下不同w(Cu)处理某指标差异显著(P<0.05)。

2.1.2萝卜的生长

水葫芦渣、水葫芦渣+泥炭和水葫芦渣+猪粪各处理地上部干重均没有显著差异,表明萝卜地上部分生长和干物质积累受EC影响较小,而且基质中不同Cu含量对萝卜地上部分生物量积累没有显著影响。与地上部分不同,水葫芦渣和水葫芦渣+泥炭各处理萝卜根干重显著高于水葫芦渣+猪粪处理;基质Cu残留对水葫芦渣和水葫芦渣+泥炭处理萝卜的生长无显著影响,但对水葫芦渣+猪粪处理萝卜的生长有促进作用,且随着基质Cu含量增加,萝卜根干重增加(图3)。

同一幅图中同组直方柱上方英文小写字母不同表示同一发酵方式下不同w(Cu)处理某指标差异显著(P<0.05)。

同一幅图中同组直方柱上方英文小写字母不同表示同一

与干重相似,水葫芦渣、水葫芦渣+泥炭和水葫芦渣+猪粪处理萝卜的最大株高没有显著差异,表明萝卜株高的增长受EC影响较小,并且基质中不同Cu含量对萝卜地上部分生长没有显著影响。与株高不同,水葫芦渣和水葫芦渣+泥炭各处理萝卜根长显著高于水葫芦渣+猪粪处理;与干重相似,基质Cu残留对水葫芦渣和水葫芦渣+泥炭处理萝卜株高无显著影响,但对水葫芦渣+猪粪处理萝卜根系的伸展具有刺激作用(图4)。以上结果表明与地上部分相比,根系对Cu较敏感,原因是植物通过根系与污染物直接接触,因此根系的生长更容易受到影响[26-27]。

基质中Cu残留对水葫芦渣和水葫芦渣+泥炭处理空心菜和萝卜的生长(干重、株高和根长)无显著影响(图1～4);但水葫芦渣+猪粪处理Cu残留对萝卜和空心菜的生长具有显著促进作用。Cu是植物生长所需的微量金属元素,在植物生命代谢过程中作为金属酶、质体蓝素和膜结构的重要成分,因此生物体对Cu敏感性较低,稍过量不会对机体功能产生严重损伤[28]。该研究中水葫芦基质总Cu含量虽然较高,但其中交换态Cu含量相对较低(1.2～38.8 mg·kg-1),加上Cu是污染风险相对低的重金属[29-30],因此基质中Cu残留对空心菜和萝卜生长并未产生不利影响,反而对水葫芦渣+猪粪处理空心菜和萝卜生长具有一定的促进作用。

2.2水葫芦基质栽培对空心菜和萝卜中Cu残留的影响

2.2.1空心菜中Cu残留

如图5所示,空心菜茎、叶中Cu累积量均在4 mg·kg-1以下,低于GB 15199—1994《食品中铜限量卫生标准》中Cu的限量标准(10.0 mg·kg-1)。相比之下,当基质中Cu含量在300 mg·kg-1及其以下时，空心菜根系中Cu含量虽高于同处理茎、叶,但并未超出Cu限量标准;但基质中w(Cu)为600 mg·kg-1时,根系中w(Cu)>15 mg·kg-1,超出Cu标准限量值。

水葫芦渣+猪粪各处理空心菜根系中Cu含量高于水葫芦渣和水葫芦渣+泥炭处理,但相同基质Cu含量下各处理茎、叶中Cu含量差异不显著。将空心菜不同部位Cu含量与基质可交换态Cu进行相关性分析,结果表明空心菜根、茎、叶中Cu含量与基质中可交换态Cu均具有显著相关性,其中根系Cu含量与基质可交换态Cu相关性最高,而基质中Cu含量对茎、叶中Cu含量相关性较低(表2)。

同一幅图中同组直方柱上方英文小写字母不同表示同一发酵方式下不同w(Cu)处理某指标差异显著(P<0.05)。

同一幅图中同组直方柱上方英文小写字母不同表示同一发酵方式下不同w(Cu)处理某指标差异显著(P<0.05)。

表2空心菜/萝卜植株不同部位Cu含量与基质中可交换态Cu的相关性

Table 2Relationship of Cu concentrations in water spinach/radish with concentration of exchangeable Cu in the culture medium relative to different parts of the plant

处理空心菜萝卜根茎叶根茎叶水葫芦R2=0.853,P<0.001R2=0.480,P<0.05R2=0.713,P<0.01R2=0.621,P<0.05R2=0.604,P<0.05水葫芦渣+泥炭R2=0.839,P<0.001R2=0.622,P<0.05R2=0.737,P<0.01R2=0.552,P<0.05R2=0.445,P<0.05水葫芦渣+猪粪R2=0.838,P<0.001R2=0.732,P<0.01R2=0.561,P<0.05R2=0.591,P<0.05R2=0.650,P<0.01

2.2.2萝卜中Cu的残留

与空心菜相比,萝卜植株的地上和地下部分对Cu吸收要少得多(最高为1.63 mg·kg-1),而且相同处理萝卜块根和地上部分Cu含量相近(图6),远低于GB 15199—1994中Cu标准限量值(10 mg·kg-1)。

同一幅图中同组直方柱上方英文小写字母不同表示同一发酵方式下不同w(Cu)处理某指标差异显著(P<0.05)。

水葫芦渣+猪粪各处理萝卜块根和茎叶Cu含量最高,水葫芦渣处理次之,水葫芦渣+泥炭最低,原因是添加泥炭与水葫芦共同发酵有利于重金属Cu向有效性较低的方向转化,因此调配好的栽培基质中有效性Cu含量相应降低,萝卜植株对Cu的吸收量也随之下降。随着基质中Cu含量升高,萝卜植株体内Cu含量也相应增加。ZHOU等[31]研究了畜禽粪便中Cu残留对萝卜和小青菜体内重金属污染的风险,结果发现2种蔬菜体内Cu含量随所施用粪肥中Cu含量的增加而增加;但所有处理萝卜和小青菜体内Cu含量均低于Cu标准限量值。

从表2可知,萝卜块根中Cu含量与基质中可交换态Cu具有显著相关性。萝卜不同部位Cu含量与基质可交换态Cu含量相关性分析表明:萝卜茎叶中Cu含量与基质中可交换态Cu也具有显著相关性,随着基质中Cu含量升高,萝卜植株体内Cu含量也相应增加,两者呈显著相关性。与空心菜不同,萝卜块根和茎叶中Cu含量与基质中可交换态Cu的相关程度无明显差异,这与杨晶等[32]的研究结果相一致。

2.2.3Cu从基质到蔬菜体内的转移系数

表3显示,水葫芦基质中Cu的FT因蔬菜种类及植株体不同部位而异,此外水葫芦的发酵方式也是影响因素之一。Cu的FT在0.013～0.309之间,其中空心菜根系对Cu的FT最大(0.309),其次为空心菜茎和叶片。萝卜对Cu的FT要低得多,最大为0.126,且Cu在萝卜块根中和茎叶中的FT无显著差异。研究表明,莴苣(Lactucasativa)和小青菜(Brassicachinensis)等蔬菜具有比较发达的须根,Cu在其根系中的蓄积量远高于其他部位;相比之下,Cu在萝卜和胡萝卜(Daucuscarota)等直根系蔬菜根和茎叶中的FT则不存在显著差异。总体而言,莴苣和青菜等对Cu的FT要高于萝卜和胡萝卜[16,33-34]。笔者研究中基质中Cu向空心菜和萝卜体内的转移系数均不高(≤0.309),原因是Cu具有极强的吸附性能,容易被土壤、有机质以及黏土矿物等介质所吸附,而生物有效性显著降低[35]。因此,即使基质中w(Cu)为600 mg·kg-1左右,所生产的空心菜和萝卜可食部分Cu均未超标。

尽管水葫芦体内可能富集较高含量的Cu,但经过堆肥发酵后作为主要原料(占比30%)与其他物料调配成萝卜和空心菜栽培基质,不但可以保证蔬菜的正常生长,可食部分也没有重金属污染的风险。然而,值得注意的是,叶菜类的空心菜根系中重金属累积量偏高,原因之一是物种特异性,即空心菜本身可能对重金属的吸收和累积性能较强。不同蔬菜吸收各种重金属的生理生化机理不尽相同,导致重金属在蔬菜体内的积累存在较大差异[36]。黄雅琴等[37]研究表明,各种蔬菜对不同重金属污染物被动吸收量增加差异幅度为0.2～8.4倍,在同一环境中,各种蔬菜重金属吸收量增加较少的是Cu,萝卜属于较低积累型的植物。另外一个原因是空心菜具有发达的须根系,与基质接触的比表面积大,因此根系吸附和累积Cu的能力强于块根类的萝卜,向地上部转移Cu的量也随之增多。从这一点来看,对于没有重金属专一富集性能的大多数蔬菜而言,选择非须根系品种进行种植安全性更高。

表3Cu从基质到蔬菜体内的转移系数(FT)

Table 3Transfer rate of Cu from the medium to plants

处理w(Cu)/(mg·kg-1)空心菜FT萝卜FT根茎叶根茎叶水葫芦渣 00.3090.1460.1780.0710.0733000.1540.1120.0930.0220.0186000.1040.0460.0510.0120.009水葫芦渣+泥炭00.2510.1550.2330.1260.1173000.1850.1020.1030.0250.0216000.1550.0630.0730.0150.013水葫芦渣+猪粪00.2120.0630.1030.0710.0853000.1460.0640.0760.0400.0476000.1160.0460.0430.0270.028

3结论

(1)尽管水葫芦可富集较高含量的Cu,但经过堆肥发酵后作为主要原料调配成蔬菜栽培基质,基本可以保证萝卜和空心菜的正常生长。相同Cu累积量下,水葫芦与泥炭共同发酵后制作成栽培基质更有利于蔬菜的生长;水葫芦基质中Cu残留对空心菜和萝卜的生长影响因其发酵方式和蔬菜种类不同而存在差异。

(2)当w(Cu)在0～600 mg·kg-1范围内时,空心菜茎、叶中Cu含量均低于GB 15199—1994中Cu的标准限量值(10.0 mg·kg-1);根系中Cu含量远高于茎、叶,当基质中w(Cu)为600 mg·kg-1时,根系中Cu的蓄积量超出Cu标准限量值。与空心菜相比,萝卜植株对Cu吸收量要少得多(最高仅为1.63 mg·kg-1),而且萝卜块根和地上部分Cu含量相近,远低于Cu标准限量值。

(3)随着基质中Cu含量升高,空心菜、萝卜植株体内Cu含量也相应增加,2种蔬菜Cu含量与基质中可交换态Cu具有显著相关性;但在相同条件下,种植块根类萝卜安全性比须根类空心菜要高。因此,在评估基质中Cu污染是否会造成农产品污染,不仅要考虑基质中Cu含量及其有效性,还要考虑农作物的种类和生物学吸收特性。

参考文献：

[1]XIAN Q M,HU L X,CHEN H C,etal.Removal of Nutrients and Veterinary Antibiotics From Swine Wastewater by a Constructed Macrophyte Floating Bed System[J].Journal of Environmental Management,2010,91(12):2657-2661.

[2]LU X,GAO Y,LUO J,etal.Interaction of Veterinary Antibiotic Tetracyclines and Copper on Their Fates in Water and Water Hyacinth (Eichhorniacrassipes)[J].Journal of Hazardous Materials,2014,280:389-398.[3]MATYAR F,AKKAN T,UÇAK Y,etal.Aeromonas and Pseudomonas:Antibiotic and Heavy Metal Resistance Species From Iskenderun Bay,Turkey (Northeast Mediterranean Sea)[J].Environmental Monitoring and Assessment,2010,167(1/2/3/4):309-320.

[4]董志德,石亮成,周玲,等.凤眼莲有机肥料堆制技术研究及肥料应用[J].广西农业科学,2010,41(11):1205-1207.

[5]盛婧,陈留根,朱普平,等.高养分富集植物凤眼莲的农田利用研究[J].中国生态农业学报,2010,18(1):46-49.

[6]周文兵,谭良峰,刘大会,等.凤眼莲及其资源化利用研究进展[J].华中农业大学学报,2005,24(4):423-428.

[7]周新伟,王海候,施林林,等.水葫芦对黄瓜育苗基质商品组分的替代效应研究[J].中国农学通报,2014,30(25):201-206.

[8]万红,陶磅,孔令明,等.草莓有机生态型盆栽基质研究[J].北方园艺,2014(8):149-152.

[9]ARIKAN O A,SIKORA L J,MULBRY W,etal.Composting Rapidly Reduces Levels of Extractable Oxytetracycline in Manure From Therapeutically Treated Beef Calves[J].Bioresource Technology,2007,98(1):169-176.

[10]MAZEN A M A.Accumulation of Four Metals in Tissues ofCorchorusolitoriusand Possible Mechanisms of Their Tolerance[J].Biologia Plantarum,2004,48(2):267-272.

[11]MEGATELI S,SEMSARI S,COUDERCHET M.Toxicity and Removal of Heavy Metals (Cadmium,Copper,and Zinc) byLemnagibba[J].Ecotoxicology and Environmental Safety,2009,72(6):1774-1780.

[12]南京历史天气查询[EB/OL].[2016-04-24].http:∥15tianqi.cn/nanjinglishitianqi/.

[13]李书田,刘荣乐.国内外关于有机肥料中重金属安全限量标准的现状与分析[J].农业环境科学学报,2006,25(增刊1):777-782.

[14]王晓岚,卡丽毕努尔,杨文念.土壤碱解氮测定方法比较[J].北京师范大学学报(自然科学版),2010,46(1):76-78.

[15]CUI Y J,ZHU Y G,ZHAI R H,etal.Transfer of Metals From Soil to Vegetables in an Area Near a Smelter in Nanning,China[J].Environment International,2004,30(6):785-791.

[16]INTAWONGSE M,DEAN J R.Uptake of Heavy Metals by Vegetable Plants Grown on Contaminated Soil and Their Bioavailability in the Human Gastrointestinal Tract[J].Food Additives and Contaminants,2006,23(1):36-48.

[17]SAUERBECK D R.Plant Element and Soil Properties Governing Uptake and Availability of Heavy Metals Derived From Sewage Sludge[J].Water,Air,and Soil Pollution,1991,57(1):227-237.[18]潘静娴,戴洪,夏志华,等.甜瓜生长及相关品质与基质重金属本底含量的相关性[J].云南农业大学学报,2005,20(2):239-243.

[19]卓少明,杨志信.木薯加工废弃物作为油葵芽苗菜栽培基质试验[J].中国资源综合利用,2011,29(12):25-27.

[20]GÖTHBERG A,GREGER M,HOLM K,etal.Influence of Nutrient Levels on Uptake and Effects of Mercury,Cadmium,and Lead in Water Spinach[J].Journal of Environmental Quality,2004,33(4):1247-1255.

[21]曾清华,毛兴平,孙锦,等.小麦秸秆复合基质的理化指标及其对黄瓜幼苗生长和光合参数的影响[J].植物资源与环境学报,2011,20(4):70-75.

[22]胡亚利,孙向阳,龚小强,等.混合改良剂改善园林废弃物堆肥基质品质提高育苗效果[J].农业工程学报,2014,30(18):198-204.

[23]JENANA R K B,TRIKI M A,HAOUALA R,etal.Composted Posidonia,Chicken Manure and Olive Mill Residues,an Alternative to Peat as Seed Germination and Seedling Growing Media in Tunisian Nursery[J].Pakistan Journal of Botany,2009,41(6):3139-3147.

[25]ALI H,KHAN E,SAJAD M A.Phytoremediation of Heavy Metals:Concepts and Applications[J].Chemosphere,2013,91(7):869-881.

[26]赵勇,李红娟,孙治强.郑州农区土壤重金属污染与蔬菜质量相关性探析[J].中国生态农业学报,2006,14(4):126-130.

[27]MOCQUOT B,VANGRONSVELD J,CLIJSTERS H,etal.Copper Toxicity in Young Maize (ZeamaysL.) Plants:Effects on Growth,Mineral and Chlorophyll Contents,and Enzyme Activities[J].Plant and Soil,1996,182(2):287-300.

[28]SHARMA R K,AGARWAL M.Biological Effects of Heavy Metals:An Overview[J].Journal of Environmental Biology,2005,26(2):301-313.

[29]童贯和,陈锦云,刘天骄,等.腐熟油菜秸秆、煤矸石组合的栽培基质重金属污染及蔬菜安全评价[J].中国生态农业学报,2011,19(3):661-667.

[30]金亮,李恋卿,潘根兴,等.苏北地区土壤-水稻系统重金属分布及其食物安全风险评价[J].生态与农村环境学报,2007,23(1):33-39.

[31]ZHOU D M,HAO X Z,WANG Y J,etal.Copper and Zn Uptake by Radish and Pakchoias Affected by Application of Livestock and Poultry Manures[J].Chemosphere,2005,59(2):167-175.

[32]杨晶,赵云利,甄泉,等.某污灌区土壤与蔬菜重金属污染状况及健康风险评价[J].生态与农村环境学报,2014,30(2):234-238.

[33]王瑾,韩剑众.饲料中重金属和抗生素对土壤和蔬菜的影响[J].生态与农村环境学报,2008,24(4):90-93.

[34]张露尹,李取生,李慧,等.空心菜对重金属吸收累积特征及其与营养元素的关系[J].生态与农村环境学报,2013，29(2):225-229.

[35]WHO.Environmental Health Criteria for Copper[EB/OL].[2016-04-24].http:∥www.inchem.org/documents/ehc/ehc/ehc200.htm.

[36]胡超,付庆灵.土壤重金属污染对蔬菜发育及品质的影响之研究进展[J].中国农学通报,2007,23(6):519-523.

[37]黄雅琴,杨在中.蔬菜对重金属的吸收累积特点[J].内蒙古大学学报,1995,26(5):608-615.

(责任编辑： 陈昕)

Residue of Cu in Medium of Composted Water Hyacinth (Eichhornia crassipes) on Growth of Vegetable in Soilless Culture and Food Safety.

LU Xin1, LUO Jia1, YAN Shao-hua1, FAN Ru-qin1, LIU Li-zhu1, ZHANG Zhen-hua1,2

(1.Institute of Agricultural Resource and Environment, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Nanjing 210014, China;2.School of Earth and Environment, University of Western Australia, WA 6009, Australia)

Abstract:To harvest and compost water hyacinth and then use it as a component of the medium in soilless culture is a novel train of thought to turn waste into resource. However, as the wastewater from aquacultural farms generally contains heavy metal pollutants, like Cu, and so does the plant growing in the wastewater, it is necessity to assess impacts of the culture media contain in composted water hyacinth on growth and food safety of the vegetable in soilless culture. Results show that in media with Cu varying in the range of 0-600 mg·kg-1growth of radish and water spinach were not significantly affected, and Cu concentrations in the edible parts of the two vegetables were within the safety limits (10.0 mg·kg-1) set in the National Standard for Food Safety of China, but a relatively higher Cu concentration, about 15 mg·kg-1, in roots of the water spinach was detected. The concentration of Cu was significantly lower in the edible parts of radish (0.2-1.6 mg·kg-1) than in those of water spinach (0.5-4 mg·kg-1). The content of Cu in the plants was found to be significantly related to the content of exchangeable Cu in the growing media. So it is much safer to plant radish than water spinach in soilless culture using composted water hyacinth in the medium. It is, therefore, essential to consider not only content and availability of Cu in the soilless culture medium, but also species of the vegetable to plant and characteristics of their biological Cu absorption in assessing potential risk of heavy metal pollution of the culture medium to food safety.

Key words:Eichhornia crassipes;soilless culture medium;heavy metal contamination;food safety

收稿日期：2015-07-15

基金项目：江苏省农业科技自主创新资金〔CX(15)1003-6〕;江苏省科技支撑计划(BE2013436);中国博士后科学基金面上资助项目(2014M561603);公益性行业(农业)科研专项(201203050-6);江苏省留学人员科技资助项目(苏人社2014-323)

中图分类号：X53

文献标志码：A

文章编号：1673-4831(2016)03-0492-08

DOI：10.11934/j.issn.1673-4831.2016.03.024

作者简介：卢信(1978—),女,广西都安人,助理研究员,博士,主要从事水体污染植物修复及其资源化利用方面的研究。E-mail: lxdeng@126.com.

① 通信作者E-mail: zhenhuaz70@hotmail.com; zhenhua.zhang@uwa.edu.au