不同玉米品种Cd、Pb、Zn和As积累与转运特性

通过田间试验，研究了22个玉米品种同时在未污染、轻度、中度和重度重金属Cd、Pb、Zn和As复合污染农田土壤条件下，玉米植株各部位对Cd、Pb、Zn和As的富集和转运特性，并对Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni和Zn这8种重金属元素进行了主成分分析和相关性分析，探讨了玉米植株吸收Cd、Pb、Zn和As含量与土壤中重金属元素形态含量的关系.结果表明：①玉米植株不同部位Cd和Zn含量分布规律为：穗上茎叶>穗下茎叶>根>籽粒，Pb分布规律为：根>穗下茎叶>穗上茎叶>籽粒，As分布规律为：根>穗上茎叶>穗下茎叶>籽粒，分布规律的不同与作物本身积累特性以及研究区土壤中Cd、Pb、Zn和As的环境活性高低密切相关.②22个玉米品种遗传背景的较大差异造成品种间Cd和Pb的积累具有显著差异（P<0.05），表现为4种趋势：Cd和Pb复合高积累品种，单一Cd或Pb低积累品种（低Cd高Pb、低Pb高Cd），Cd和Pb复合低积累品种.其中3个品种籽粒Cd含量超过国家食品安全标准，14个品种茎叶Cd含量超过国家饲料卫生标准；所有品种茎叶和籽粒Pb含量均未超标，但部分品种籽粒Pb含量接近限值具有超标风险；不同玉米品种茎叶和籽粒As含量均远低于标准限值，表现出稳定的低积累特性；不同玉米品种茎叶Zn含量随土壤Zn含量的升高而升高，但籽粒Zn含量维持在满足植株正常生长的阈值范围内.③研究区玉米植株中Cd、Pb、Zn和As具有一定的同源性，主要受土壤中Cd、Pb、Zn和As污染物含量超标的影响较为深刻，这说明矿山采选和尾矿堆存带来的人为来源，玉米植株中Cu元素受到一定人为污染来源的影响，但影响程度有限；玉米植株中Hg、Ni和Cr元素间具有一定的同源性，说明成土母质和风化产物累积的自然来源.④玉米植株各部位Cd、Pb、Zn和As元素含量，以及Cr和Ni元素含量均具有极显著正相关性（P<0.01），Cd、Pb、Zn和As元素在植物体内的运输机制可能有共同之处，从玉米根部向地上部迁移方面表现出协同效应，Cr和Ni元素同样如此.而玉米茎叶中Hg与Cd、Pb、Zn和As元素，以及籽粒中Hg与Cd、Hg、As、Pb、Cr、Ni和Zn元素均表现出一定的拮抗作用.⑤采用对照优选法将同时满足：茎叶Cd、Pb和As含量未超过国家饲料卫生标准，籽粒Cd、Pb和As含量未超过国家食品安全标准，籽粒Cd、Pb和As聚类分析为低积累类群，植株茎叶和籽粒Cd、Pb和As富集和转运系数较低作为优选条件，筛选出C18（先玉335）可作为Cd、Pb和As复合低积累且籽粒Zn含量维持在正常水平的优选玉米品种，适宜在北方工矿企业周边重金属复合污染农田推广应用.

Accumulation and Transport Characteristics of Cd, Pb, Zn, and As in Different Maize Varieties