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摘 要： 为了评价Cd污染地区西瓜种植的安全性，通过对Cd污染地区的西瓜品种筛选和大棚长季节栽培试验研究了58个西瓜品种对Cd积累的差异，以期筛选出低Cd积累的西瓜品种。研究结果表明，在土壤Cd含量低于0.973 mg·kg-1时，西瓜果实Cd含量均低于国家现行标准GB 2762-2012，其中‘黑媚娘’的Cd含量最低。西瓜长季节栽培时果实中Cd含量随着采收批次的增加呈增加趋势，‘橙玉’最后一批果实中Cd含量为28 μg·kg-1，因此在中度Cd污染地区西瓜生产是安全的，建议推广种植‘黑媚娘’‘超级京欣’‘金鑫’和‘金福’等低Cd积累西瓜品种。
关键词： 西瓜； 重金属； Cd； 积累
Screening of low cadmium accumulation of watermelon cultivars
WANG Zhiwei1，2， LI Han3， ZOU Tian1， SUN Bo1， GONG Si1， CHEN Zenan1， SUN Xiaowu1
（1. College of Horticulture， Hunan Agricultural University， Changsha 410128， Hunan， China； 2. Hunan Vegetable Research Institute， Changsha 410125， Hunan， China；3. Hunan Crop Research Institute， Changsha 410125， Hunan， China）
Abstract：To assess the security of watermelon cultivation in Cd contaminated soil effectively and efficiently，the variation of Cd content in 58 watermelon genotype materials and the effect of Cd concentration in Cd contaminated farmland soil on Cd content in watermelons were investigated through field experiments and long season cultivation experiment in order to screenout Cd-pollution-safe watermelon cultivars. It was found that the content of Cd in watermelon fruits from the field with the soil Cd content below 0.973 mg·kg-1 is lower than the current national standard GB 2762-2012， the Cd content of ‘Heimeiniang’ is the lowest. The Cd content in watermelon fruit from long season cultivation with the increase of recovery batches showed a trend of increase， the Cd content in the last harvested fruits of ’Chengyu’ is 28 μg·kg-1. Watermelon production in moderate Cd pollution area is safe， watermelon varieties ‘Heimeiniang’， ‘Chaojijingxin’， ‘Jin xin’ and ‘Jin Fu’ are recommended in planting low accumulation.
Key words： Watermelon； Heavy metal； Cadmium； Accumulation
隨着中国经济社会的快速发展、矿产资源的开发以及农业生产中矿物肥料的使用，Cd 已经成为环境中的主要污染物之一。农业部的调查数据表明，中国的污灌区面积约140万hm2，遭受重金属污染的土地面积占污染总面积的64.8%，其中轻度污染占46.7%，中度污染占9.7%，严重污染占8.4%，以Hg和Cd的污染面积最大。统计结果表明，目前中国污灌区有11处生产的大米中Cd含量严重超标，中国每年因重金属污染导致的粮食减产超过1 000万t，被重金属污染的粮食多达1 200万t，合计经济损失至少200亿元[1]。Cd是植物生长的非必需元素之一，很容易被根吸收且部分被运输到地上部[2]。
植物修复是利用植物及其根际圈微生物体系来吸收、挥发、降解土壤中污染物质的方法[3]。近年来，已筛选出东南景天[4]、葛蓝菜[5]等超富集植物，但是由于其对生长环境要求严格、生物量小，难以大面积的推广应用。2014年湖南省开展重金属超标地区种植结构调整，部分轻度和中度超标地区正在进行西瓜的试种[6]。西瓜果实汁多、味甜爽口，深受人们喜爱，是夏季主要消费水果之一。湖南省西瓜年播种面积在14万hm2左右，位居全国第四，栽培历史悠久、分布地域广，由于其经济效益相当可观，已成为湖南产区重要的园艺作物[7]。筛选低Cd积累西瓜品种用于Cd超标地区种植结构的调整是近年来人们关注的热点问题，笔者以湖南省主栽的58个西瓜品种（组合）为材料，通过露地一季栽培和大棚长季节栽培2种模式，明确了西瓜品种间Cd积累的差异性，筛选出了适于湖南重金属污染区种植的西瓜品种，为重金属污染区种植结构调整提供了参考。 1 材料与方法
1.1 材料
采用58个西瓜品种（组合）为试验材料，包括有籽西瓜32份，无籽西瓜16份，小果型西瓜10份（表1）。
1.2 品种筛选试验
试验于2015年4—7月在湖南农业大学蔬菜瓜类研究所湘潭市响水试验基地进行，响水基地土壤Cd含量和理化性质分别为：Cd质量分数 0.973 mg·kg-1、pH 7.14、有机质质量分数36.9 g·kg-1、碱解氮质量分数126.8 mg·kg-1、速效磷质量分数29.2 mg·kg-1、速效钾质量分数71.2 mg·kg-1、阳离子交换量14.8 cmol（ ）·kg-1。4月10日将2叶1心期的西瓜定植，采用2蔓整枝爬地栽培模式，株距60 cm，行距300 cm，随机区组排列，每处理15株，3次重复，每株留1果，于西瓜果实成熟时测定Cd含量。
1.3 大棚长季节试验
在品种筛选的基础上，于2016年选择‘隆发88’（W9）、‘大玉4号’（W6）、‘黑马王子’（W3）、‘黑媚娘’（Y29）、‘超级京欣’（Y13）、‘金鑫’（Y31）、‘早蜜’（Y32）、‘和欣’（Y8）、‘小玉7号’（X6）、‘金福’（X5）、‘红小玉’（X10）、‘黄小玉2号’（X7）、‘橙玉’（X3）在湘潭基地进行大棚长季节栽培。2月20日定植，株行距、留瓜方法同1.2。在4月25日，西瓜果实成熟时，采集西瓜果实测定Cd含量，随后于10月10日清园前采集最后一批成熟的西瓜果实（有籽西瓜和小果型西瓜第6批，无籽西瓜第5批），测定Cd含量。
1.4 Cd含量测定方法
西瓜果实中Cd含量检测参照GB/T 5009.15-2014石墨炉原子吸收光谱测定法进行检测，将检测样品清洗干净后打成匀浆，消化后，在原子吸收分光光度计波长228.8 nm处进行检测。土壤中Cd含量委托湖南省农业科学院农化检测中心测定。
1.5 数据处理
采用 Excel 2013对数据进行数据的整理分析，DPS 7.05软件进行统计聚类分析。
2 结果与分析
2.1 不同西瓜品种Cd含量分析
在中度Cd含量（0.6 mg·kg-1 依据西瓜果实中Cd含量聚类分析的结果（图1），在0.77分离距离上将58个西瓜品种分为4类。第Ⅰ类：高积累品种（Cd含量>12 μg·kg-1），仅1个品种（组合）Y12（‘Z206’）；第Ⅱ类：较高积累品种（Cd含量>10 μg·kg-1），共3个品种，分别为W9（‘隆发88’）、X3（‘橙玉’）、W12（‘洞庭1号’）；第Ⅲ类：低积累品种（Cd含量<3.0 μg·kg-1），共3个品种，分别为Y13（‘超级京欣’）、Y29（‘黑媚娘’）、Y31（‘金鑫’）；第Ⅳ类：较低积累品种（组合）（Cd含量3.0～10 μg·kg-1），共51个品种。
2.2 长季节栽培西瓜果实Cd积累量的变化
从图2中可以看出，西瓜长季节栽培中，采收的最后一批西瓜果实Cd含量较第一批都呈明显增加的趋势，但是，‘橙玉’是最后一批西瓜果实Cd含量最高的品种，仅为28 μg·kg-1，低于国家现行标准规定的50 μg·kg-1。此外，长季节栽培采收的第一批西瓜果实中，不同类型和不同品种西瓜的Cd积累量高低与品种筛选试验结果一致。
3 讨论与结论
近年来，在保证农产品质量安全的前提下筛选Cd低积累品种，合理利用重金属污染耕地成为农业生产的重要方向[8]。前人在小麦、玉米、水稻、油菜等[9-13]粮食作物，辣椒、烟草、蔬菜等[14-16]经济作物上的研究结果表明，同种作物不同品种在重金属积累量方面存在显著差异，因此，筛选重金属污染地区低积累品种是十分必要、可行的。
西瓜根据倍性的不同可以分为三倍体无籽西瓜和二倍体有籽西瓜，二倍体有籽西瓜根据果实的大小可以分为中大果型和小果型。三倍体西瓜具有生长势强、抗病性强等特点，小果型西瓜由于单瓜质量小、果皮薄、口感好等特点深受消费者喜爱。重金属污染区应根据当地的实际情况种植不同类型的西瓜，因此筛选重金属低累积西瓜品种是目前重金属污染地区种植结构调整的一个重要方向。李涵等[6]通过盆栽试验研究了三倍体西瓜‘黑马王子’和二倍体中果型西瓜‘黑媚娘’的Cd积累规律，为该地区的西瓜种植提供了参考，但是生產中推广的西瓜品种较多，因此需进行大量的品种筛选试验，才可以科学地指导生产。
笔者在Cd含量0.973 mg·kg-1的土壤中进行试验，结果表明，西瓜果实中Cd含量在西瓜品种筛选与长季节栽培试验中的结果基本一致，不同类型品种（组合）间存在差异，‘Z206’的Cd含量最高，为12.13 μg·kg-1，‘黑媚娘’的Cd含量最低，为2.33 μg·kg-1，长季节栽培中‘橙玉’最后一批西瓜果实Cd含量最高，为28 μg·kg-1。西瓜果实中Cd含量随着生育期和采收期的延长呈增加趋势，这与刘峰等[14]研究的辣椒果实中Cd含量随坐果时间的延长而增加的结果一致。因为作物对重金属的积累存在着明显的时间差异，因此认为在Cd低积累西瓜筛选过程中，明确不同时期西瓜的Cd积累规律具有重要意义。 参考文献
[1] 丁真真. 中国农田土壤重金属污染与其植物修复研究[J]. 水土保持研究，2007，14（3）：19-20.
[2] 王有年，关伟，邢彦峰，等. 镉胁迫对‘丽春’桃幼苗镉积累及其根系生长的影响[J]. 园艺学报，2009，35（6）：787-792.
[3] 魏树和，周启星. 重金属污染土壤植物修复基本原理及强化措施探讨[J].生态学杂志，2004，23（1）：65-72.
[4] 熊愈辉. 东南景天对镉的耐性生理机制及其对土壤镉的提取与修复作用的研究[D]. 杭州：浙江大学，2005.
[5] 刘戈宇，柴团耀，孙涛. 超富集植物遏蓝菜对重金属吸收、运输和累积的机制[J].生物工程学报，2010，26（5）：561-568.
[6] 李涵，王志偉，孙波，等. 土壤镉含量对西瓜茎叶和果实镉含量的影响[J]. 果树学报，2017，34（3）：337-343.
[7] 谭秋英，张礼红，石跃才，等. 湖南西瓜甜瓜产业发展现状、问题及对策[J].中国瓜菜，2015，28（3）：68-71.
[8] LIU CHUANPING，LI FANGBAI，LUO CHUNLING，et al.Foliar application of two silica sols reduced cadmium accumulation in rice grains[J]. Journal of Hazardous Materials，2009，161（2）：1466-1472.
[9] 高巍，耿月华，赵鹏，等. 不同小麦品种对重金属镉吸收及转运的差异研究[J]. 天津农业科学，2014，20（10）：55-59.
[10] 邢维芹，张红毅，Scheckel Kirk-G，等.铅冶炼污染区小麦籽粒镉含量及低积累品种筛选[J]. 农业环境科学学报，2013，34（10）：2039-2040.
[11] 郭晓方，卫泽斌，丘锦荣，等. 玉米对重金属累积与转运的品种间差异[J]. 生态与农村环境学报，2010，26（4）：367-371.
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[13] 吴志超. 高低镉积累油菜品种筛选及其生化机制研究[D].武汉：华中农业大学，2015.
[14] 刘峰，弭宝彬，魏瑞敏，等. 基于聚类分析法筛选低镉累积辣椒品种[J].园艺学报，2017，44（5）：979-986.
[15] 刘登璐，李廷轩，余海英，等. 不同烟草材料镉积累差异评价[J]. 农业环境科学学报，2016，35（11）：2067-2076.
[16] 黄志亮.镉低积累蔬菜品种筛选及其镉积累与生理生化特性研究[D].武汉：华中农业大学，2012.
[17] 聂发辉.关于超富集植物的新理解[J].生态环境，2005，14（1）：136-138.
[18] WANG LIN，XU YINGMING，SUN YUEBING，et al. Identification of pakchoi cultivars with low cadmium accumulation and soil factors that affect their cadmium uptake and translocation[J].Frontiers of Environmental Science
关键词： 西瓜； 重金属； Cd； 积累
Screening of low cadmium accumulation of watermelon cultivars
WANG Zhiwei1，2， LI Han3， ZOU Tian1， SUN Bo1， GONG Si1， CHEN Zenan1， SUN Xiaowu1
（1. College of Horticulture， Hunan Agricultural University， Changsha 410128， Hunan， China； 2. Hunan Vegetable Research Institute， Changsha 410125， Hunan， China；3. Hunan Crop Research Institute， Changsha 410125， Hunan， China）
Abstract：To assess the security of watermelon cultivation in Cd contaminated soil effectively and efficiently，the variation of Cd content in 58 watermelon genotype materials and the effect of Cd concentration in Cd contaminated farmland soil on Cd content in watermelons were investigated through field experiments and long season cultivation experiment in order to screenout Cd-pollution-safe watermelon cultivars. It was found that the content of Cd in watermelon fruits from the field with the soil Cd content below 0.973 mg·kg-1 is lower than the current national standard GB 2762-2012， the Cd content of ‘Heimeiniang’ is the lowest. The Cd content in watermelon fruit from long season cultivation with the increase of recovery batches showed a trend of increase， the Cd content in the last harvested fruits of ’Chengyu’ is 28 μg·kg-1. Watermelon production in moderate Cd pollution area is safe， watermelon varieties ‘Heimeiniang’， ‘Chaojijingxin’， ‘Jin xin’ and ‘Jin Fu’ are recommended in planting low accumulation.
Key words： Watermelon； Heavy metal； Cadmium； Accumulation
隨着中国经济社会的快速发展、矿产资源的开发以及农业生产中矿物肥料的使用，Cd 已经成为环境中的主要污染物之一。农业部的调查数据表明，中国的污灌区面积约140万hm2，遭受重金属污染的土地面积占污染总面积的64.8%，其中轻度污染占46.7%，中度污染占9.7%，严重污染占8.4%，以Hg和Cd的污染面积最大。统计结果表明，目前中国污灌区有11处生产的大米中Cd含量严重超标，中国每年因重金属污染导致的粮食减产超过1 000万t，被重金属污染的粮食多达1 200万t，合计经济损失至少200亿元[1]。Cd是植物生长的非必需元素之一，很容易被根吸收且部分被运输到地上部[2]。
植物修复是利用植物及其根际圈微生物体系来吸收、挥发、降解土壤中污染物质的方法[3]。近年来，已筛选出东南景天[4]、葛蓝菜[5]等超富集植物，但是由于其对生长环境要求严格、生物量小，难以大面积的推广应用。2014年湖南省开展重金属超标地区种植结构调整，部分轻度和中度超标地区正在进行西瓜的试种[6]。西瓜果实汁多、味甜爽口，深受人们喜爱，是夏季主要消费水果之一。湖南省西瓜年播种面积在14万hm2左右，位居全国第四，栽培历史悠久、分布地域广，由于其经济效益相当可观，已成为湖南产区重要的园艺作物[7]。筛选低Cd积累西瓜品种用于Cd超标地区种植结构的调整是近年来人们关注的热点问题，笔者以湖南省主栽的58个西瓜品种（组合）为材料，通过露地一季栽培和大棚长季节栽培2种模式，明确了西瓜品种间Cd积累的差异性，筛选出了适于湖南重金属污染区种植的西瓜品种，为重金属污染区种植结构调整提供了参考。 1 材料与方法
1.1 材料
采用58个西瓜品种（组合）为试验材料，包括有籽西瓜32份，无籽西瓜16份，小果型西瓜10份（表1）。
1.2 品种筛选试验
试验于2015年4—7月在湖南农业大学蔬菜瓜类研究所湘潭市响水试验基地进行，响水基地土壤Cd含量和理化性质分别为：Cd质量分数 0.973 mg·kg-1、pH 7.14、有机质质量分数36.9 g·kg-1、碱解氮质量分数126.8 mg·kg-1、速效磷质量分数29.2 mg·kg-1、速效钾质量分数71.2 mg·kg-1、阳离子交换量14.8 cmol（ ）·kg-1。4月10日将2叶1心期的西瓜定植，采用2蔓整枝爬地栽培模式，株距60 cm，行距300 cm，随机区组排列，每处理15株，3次重复，每株留1果，于西瓜果实成熟时测定Cd含量。
1.3 大棚长季节试验
在品种筛选的基础上，于2016年选择‘隆发88’（W9）、‘大玉4号’（W6）、‘黑马王子’（W3）、‘黑媚娘’（Y29）、‘超级京欣’（Y13）、‘金鑫’（Y31）、‘早蜜’（Y32）、‘和欣’（Y8）、‘小玉7号’（X6）、‘金福’（X5）、‘红小玉’（X10）、‘黄小玉2号’（X7）、‘橙玉’（X3）在湘潭基地进行大棚长季节栽培。2月20日定植，株行距、留瓜方法同1.2。在4月25日，西瓜果实成熟时，采集西瓜果实测定Cd含量，随后于10月10日清园前采集最后一批成熟的西瓜果实（有籽西瓜和小果型西瓜第6批，无籽西瓜第5批），测定Cd含量。
1.4 Cd含量测定方法
西瓜果实中Cd含量检测参照GB/T 5009.15-2014石墨炉原子吸收光谱测定法进行检测，将检测样品清洗干净后打成匀浆，消化后，在原子吸收分光光度计波长228.8 nm处进行检测。土壤中Cd含量委托湖南省农业科学院农化检测中心测定。
1.5 数据处理
采用 Excel 2013对数据进行数据的整理分析，DPS 7.05软件进行统计聚类分析。
2 结果与分析
2.1 不同西瓜品种Cd含量分析
在中度Cd含量（0.6 mg·kg-1
2.2 长季节栽培西瓜果实Cd积累量的变化
从图2中可以看出，西瓜长季节栽培中，采收的最后一批西瓜果实Cd含量较第一批都呈明显增加的趋势，但是，‘橙玉’是最后一批西瓜果实Cd含量最高的品种，仅为28 μg·kg-1，低于国家现行标准规定的50 μg·kg-1。此外，长季节栽培采收的第一批西瓜果实中，不同类型和不同品种西瓜的Cd积累量高低与品种筛选试验结果一致。
3 讨论与结论
近年来，在保证农产品质量安全的前提下筛选Cd低积累品种，合理利用重金属污染耕地成为农业生产的重要方向[8]。前人在小麦、玉米、水稻、油菜等[9-13]粮食作物，辣椒、烟草、蔬菜等[14-16]经济作物上的研究结果表明，同种作物不同品种在重金属积累量方面存在显著差异，因此，筛选重金属污染地区低积累品种是十分必要、可行的。
西瓜根据倍性的不同可以分为三倍体无籽西瓜和二倍体有籽西瓜，二倍体有籽西瓜根据果实的大小可以分为中大果型和小果型。三倍体西瓜具有生长势强、抗病性强等特点，小果型西瓜由于单瓜质量小、果皮薄、口感好等特点深受消费者喜爱。重金属污染区应根据当地的实际情况种植不同类型的西瓜，因此筛选重金属低累积西瓜品种是目前重金属污染地区种植结构调整的一个重要方向。李涵等[6]通过盆栽试验研究了三倍体西瓜‘黑马王子’和二倍体中果型西瓜‘黑媚娘’的Cd积累规律，为该地区的西瓜种植提供了参考，但是生產中推广的西瓜品种较多，因此需进行大量的品种筛选试验，才可以科学地指导生产。
笔者在Cd含量0.973 mg·kg-1的土壤中进行试验，结果表明，西瓜果实中Cd含量在西瓜品种筛选与长季节栽培试验中的结果基本一致，不同类型品种（组合）间存在差异，‘Z206’的Cd含量最高，为12.13 μg·kg-1，‘黑媚娘’的Cd含量最低，为2.33 μg·kg-1，长季节栽培中‘橙玉’最后一批西瓜果实Cd含量最高，为28 μg·kg-1。西瓜果实中Cd含量随着生育期和采收期的延长呈增加趋势，这与刘峰等[14]研究的辣椒果实中Cd含量随坐果时间的延长而增加的结果一致。因为作物对重金属的积累存在着明显的时间差异，因此认为在Cd低积累西瓜筛选过程中，明确不同时期西瓜的Cd积累规律具有重要意义。 参考文献
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[13] 吴志超. 高低镉积累油菜品种筛选及其生化机制研究[D].武汉：华中农业大学，2015.
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[15] 刘登璐，李廷轩，余海英，等. 不同烟草材料镉积累差异评价[J]. 农业环境科学学报，2016，35（11）：2067-2076.
[16] 黄志亮.镉低积累蔬菜品种筛选及其镉积累与生理生化特性研究[D].武汉：华中农业大学，2012.
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[18] WANG LIN，XU YINGMING，SUN YUEBING，et al. Identification of pakchoi cultivars with low cadmium accumulation and soil factors that affect their cadmium uptake and translocation[J].Frontiers of Environmental Science