导 读
防治农产品重金属超标，不仅要监管土壤环境质量，还需重视农作物环境响应特性。
文/郭书海 1，吴 波 1，李凤梅 1，迟光宇 1，李玉浸 2（1.中国科学院沈阳应用生态研究所；2.农业部环境保护科研监测所）
来源：《农业环境科学学报》（微信公号nyhjkx，2016年第12期）
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目前，我国农产品质量安全问题日益严峻，特别是重金属超标风险尤为突出。2002 年农业部对全国市场稻米的安全性抽检结果显示，稻米重金属超标率超过 10%。2008 年甄燕红等]研究结果表明，我国部分市售大米镉超标率达 10%。2006 年国家正式颁布《中华人民共和国农产品质量安全法》，将农产品质量管理纳入法制化轨道，但截至 2013 年，全国每年重金属超标粮食依旧远超 1000 万 t，直接影响到人类健康与社会稳定。
农产品重金属超标主要有两方面原因，一是种植农作物的土壤环境质量差，二是部分农作物或品种对重金属的吸收/积累多。2014 年，环保部和国土资源部联合发布的《全国土壤污染调查公报》显示，我国耕地土壤污染物超标点位为 19.4%，以重金属污染为主，并且集中在中南、西南等高背景值地区和有色金属矿区，与农产品超标频发区高度吻合。
因此，土壤环境质量是农产品超标的重要外因。但大量农产品质量跟踪调查结果也表明，不同种类和品种的农作物对重金属的吸收/积累存在较大差异[4-5]，即农作物环境响应特性是农产品超标的重要内因。
由此可见，防治农产品重金属超标，不仅要监管土壤环境质量，还需重视农作物环境响应特性。本文通过农产品品种对重金属吸收/积累特性的差异性分析，阐明了农作物品种优选对农产品质量安全保障作用，提出了在农作物品种审定中增加对重金属的吸收/积累系数指标，在国家层面建立农作物吸收/积累重金属数据系统，开展土壤和农作物双因素统筹管理等农产品重金属超标风险协同管控途径。
1 农作物品种间重金属吸收/积累特性的差别
1.1 不同种类农作物对重金属吸收/积累的差异显著
不同种类农作物对重金属吸收/积累的生理机制不尽相同，导致吸收/积累量差异较大，表现为低、中、高三种程度[6]。以农作物对镉的吸收/积累量来区分，整体而言：豆科（大豆、菜豆、豌豆）表现为低吸收/积累，禾本科（水稻、大麦、小麦、玉米、高粱等）表现为中吸收/积累，十字花科（油菜、白菜、萝卜、芜箐等）、茄科（番茄、马铃薯、茄子）、菊科（莴苣）等表现为高吸收/积累。这是由于十字花科和茄科的农作物可食部分为根茎，研究表明一般农作物的根茎对镉的吸收/积累量均显著高于其籽实部分。
根据文献及报道，对比分析了大宗农产品中水稻、小麦、大豆、玉米、油菜、茄子等可食部分对土壤中镉的积累系数，详见表 1。虽然文献资料中研究的地域分散，但结果所反应的趋势相似，即积累系数大小依次为油菜>水稻>大豆>小麦>玉米，与以往相关研究的结论基本一致。由此可见，农作物种类对土壤中的重金属吸收/积累影响显著。
1.2 同类农作物中不同品种对重金属的吸收/积累有所不同
相同种类、不同品种的农作物对重金属的吸收/积累特征大多相近，但一些品种间存在较大差异。以目前社会关注的稻米镉超标现象为例，研究表明，我国 14 个水稻主要产地，19 种当地主要水稻品种对土壤中镉吸收/积累能力存在显著差异，籽粒中镉的积累系数相差 1 倍以上。
根据文献及报道，相同地区的早稻与晚稻、杂交稻与常规稻、高产稻与低产稻等不同品种对土壤环境的响应存在显著差异，详见表 2。不同品种水稻籽实镉吸收/积累能力大小分别为：早稻>晚稻；杂交稻>常规稻；高产稻>低产稻。
低吸收/积累农作物的筛选逐渐成为科技界的研究热点。国内许多科研院所和大专院校，选择典型农作物种类和品种，开展了重金属吸收/积累特性的筛查和对比试验。大量研究结果表明，种植重金属低吸收/积累的品种，可有效降低农产品重金属超标率，有利于重金属超标农产品产地的安全生产。
据不完全统计，目前我国科研工作者已经从 35 种农作物中，筛选出 170 个低吸收/积累品种，为建立农作物吸收/积累重金属的指标体系、协同管控农产品超标风险奠定了基础。
2 农作物品种优选有利于农产品质量安全保障
2.1 优选作物品种可降低农产品重金属超标风险
我国北方地区降水较少，20 世纪 60 年代开始实施污水灌溉，形成了大面积的重金属超标污灌区。沈阳西部污灌区的试验结果表明，玉米较水稻对镉的籽实吸收率减少 80%，推行水改旱的种植方式后，轻度污染耕地上种植的玉米籽粒重金属含量全部达标，实现受污染耕地的合理利用和农产品质量安全保障。
在我国中南、西南等高背景值和酸性土壤区，稻米镉超标问题比较突出。但研究结果表明，优选的低积累水稻品种对镉的亲和力远低于水稻作物的平均水平。因此，选种适宜的水稻品种，可减少籽粒中的镉含量，降低农产品质量安全风险。
2.2 优选作物品种可有效管控重金属超标问题
选择重金属低吸收/积累品种，控制影响农产品质量安全的内在因素，是农业规范化生产过程的重要环节，也是保障重金属污染/超标区农用地安全利用的有效途径。尤其在高风险农业区，通过农作物品种的适宜性选择，再配合重金属钝化、灌水调控等技术和管理手段，可最大限度保障区域性农产品质量安全。因此，核定重金属吸收/积累系数、选择适宜性品种是农产品质量安全的重要保障之一。
3 农产品重金属超标风险协同管控途径
3.1 在农作物品种审定中增加对重金属的吸收/积累系数指标
目前，农作物品种审定包括品种来源、特征特性、产量表现、产品质量、抗性表现、栽培要点、适宜种植地区等描述性与量化指标，突出品种的丰产性、稳产性、适应性、抗逆性和品质等农艺性状，以及 DNA指纹和转基因等遗传特性。在今后农作物品种审定中，应增加农作物对重金属的吸收/积累系数这一量化指标。对种植面积大的已审定品种，也应逐渐补充复测，量化农作物品种的环境响应特征。
3.2 建立国家层面的农作物吸收/积累重金属数据系统
总结近年来低吸收/积累重金属农作物品种的筛选经验，建立检测流程和技术规范，审核认定专业化检测机构，保证全国性数据的一致性和可靠性。以农作物品种审定为起始点，以 DNA 分类分级鉴定为基础，对大宗农作物进行主要有毒有害重金属的吸收/积累率检测分析，获得农作物在各个生长阶段中不同部位的重金属含量，筛选稳定型低积累农作物，建立农作物吸收/积累重金属数据系统。
3.3 基于土壤和农作物双因素的风险协同管控
在土壤环境质量方面，环境保护部、国土资源部和农业部]等部门经过多年调查，已经掌握了土壤环境质量基本状况，初步形成了不同尺度的土壤重金属含量数据系统。建议统筹考虑农作物吸收/积累重金属特性和土壤重金属含量状况两个方面的因素，开展针对不同土壤理化性质、不同土壤环境质量的农作物种植适宜性评估与等级划分，优选可规避风险的种植品种，制定分类、分区的种植规划，开展典型区的协同管控技术示范，完善农产品的质量安全保障体系。
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