改良劑對鎘脅迫蔬菜根際土壤養分有效性的影響

摘要：通過根袋法盆栽試驗，研究了石灰、豬糞、過磷酸鈣3種改良劑高、低濃度處理對鎘脅迫蘿卜、萵苣、豇豆根際土壤養分有效性的影響。結果表明，不同的改良劑對蔬菜根際土壤pH的影響不同。與對照相比，3種改良劑均能提高3種蔬菜根際土壤有效養分的含量。蘿卜、萵苣和豇豆根際土壤堿解氮含量在豬糞高濃度處理時最高，分別為43.28、36.72、48.24 mg/kg；根際土壤速效磷含量在過磷酸鈣高濃度處理時最大，分別為3.58、3.32、3.20 mg/kg；根際土壤速效鉀含量也在豬糞高濃度處理時最大，分別為53.15、55.94、61.85 mg/kg。說明豬糞對改善鎘脅迫蔬菜土壤復合養分條件最有利。

關鍵詞：改良劑；鎘脅迫；土壤養分；蔬菜根際

中圖分類號：X53；S63；S158 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2012）21-4769-03

Effects of Amendments on Rhizosphere Soil Nutrient Availability of Vegetable Under

Cadmium Stress

HE Hai-yang，YAN Qiao-lun，HUI Jian-chun，ZHU Xue-mei

（College of Resource and Environment， Sichuan Agricultural University， Chengdu 611130， China）

Abstract： The pot experiment of root bag method was used to study the effects of three amendments （lime， pig manure and superphosphate） on rhizosphere soil nutrient availability of vegetable （radish， lettuce and cowpea） under cadmium stress. The results showed that the pH value of vegetable rhizosphere soil were different due to different chemical properties of three amendments treatment. Compared with the control， three amendments improved rhizosphere soil available nutrient content of vegetable. The maximum hydrolysis nitrogen content of vegetable rhizosphere soil was high concentration treatment of pig manure， as the value was 43.28， 36.72 and 48.24 mg/kg respectively. The maximum available phosphorus content of vegetable rhizosphere soil was high concentration treatment of superphosphate， as the value was 3.58， 3.32 and 3.20 mg/kg respectively. The maximum available potassium content of vegetable rhizosphere soil was high treatment of pig manure， as the values was 53.15， 55.94 and 61.85 mg/kg respectively. It was indicated that pig manure was the best amendment to improve soil compound nutrients of vegetable under cadmium stress.

Key words： amendment； cadmium stress； soil nutrient； vegetable rhizosphere

隨著工業的迅猛發展，大量農田受到重金屬不同程度的污染。有調查顯示[1]，中國受鎘污染的耕地面積約1.4萬hm2，并且有11處污灌區已經生產出鎘米。土壤鎘污染不僅影響作物的正常生理代謝，導致作物減產或死亡，更為嚴重的是鎘能夠通過食物鏈富集使動物致癌、致畸等。在鎘脅迫下，植物對土壤養分狀況的正常吸收受到影響，并積累較多的鎘在體內，進而影響植物的正常生長[2，3]。有研究表明，施加石灰、豬糞和過磷酸鈣3種改良劑后能顯著增加土樣養分有效性[4-6]，說明改良劑在降低土壤重金屬有效性的同時，也在一定程度上改善了土壤的理化性質，尤其最近幾年來高效低用量改良劑的出現，使改良劑的使用不斷推廣，應用前景越來越廣闊[7，8]。

據資料顯示[9]，成都平原農田鎘污染較嚴重，而受鎘污染較嚴重的蘿卜、萵苣和豇豆是成都平原食用量較大、種植范圍較廣的常見蔬菜。試驗選用石灰、豬糞和過磷酸鈣作為改良劑，通過根袋法盆栽試驗，探討改良劑對鎘脅迫下蘿卜、萵苣和豇豆成熟期根際土壤養分有效性的影響，以期為土壤鎘污染修復的同時提高蔬菜產量提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試土壤取自四川農業大學新區農場，為農場改造時的生土，土壤全鎘背景值為0.078 mg/kg。土壤基本理化性質為：pH 7.56，有機質含量8.45 g/kg，全氮含量0.45 g/kg，全磷含量3.70 g/kg，全鉀含量2.45 g/kg，堿解氮含量27.77 mg/kg，速效磷含量2.51 mg/kg，速效鉀含量30.38 mg/kg。

供試蔬菜品種：蘿卜品種為胭脂蘿卜，萵苣品種為香優九號，豇豆品種為小虧葉紅嘴燕。供試重金屬為鎘，以Cd（NO3）2（分析純）的形式按《國家土壤環境質量》（GB15618-1995）二級標準（旱地，pH>7.5）加入，即鎘為0.6 mg/kg。

供試改良劑為石灰、豬糞和過磷酸鈣，分高、低濃度兩個施用水平，具體見表1。

1.2 試驗設計

試驗采用完全隨機設計，每種蔬菜設置7個處理，以施加重金屬元素不施加改良劑的作為對照，3次重復。將供試土壤風干、研磨、過5 mm篩后，加入Cd（NO3）2溶液，充分混勻后浸泡10 d。放置30 d后與配制好的各種改良劑充分混勻裝盆（高35 cm，直徑30 cm的PVC盆）。每盆裝土3.1 kg，施2 g復合肥作為底肥，放置7 d。裝盆時采用根袋法分離根際土壤和非根際土壤。

用300目的尼龍紗將PVC盆分為上、中、下3層。在上層尼龍網袋中種植蔬菜，每盆種植蔬菜幼苗4株。蔬菜生長期按一般盆栽進行常規管理，保證蔬菜的根系全部在尼龍紗網袋中生長。于蔬菜成熟期（蘿卜成熟期為肉質根生長期之后1個月左右，萵苣成熟期為莖頂端與最高葉片尖端相平時，豇豆成熟期為開花后7～12 d）對根際土壤取樣測定。

1.3 測定內容及方法

土壤pH采用土水比1∶2.5的方法，用pHS-3C型酸度計測定[10]。土壤堿解氮采用堿解擴散法測定，速效磷采用鉬銻抗比色法測定，速效鉀采用火焰光度計法測定[10]。

1.4 數據處理方法

用DPS V6.55進行數據處理和分析。

2 結果與分析

2.1 改良劑對蘿卜根際土壤pH及有效養分含量的影響

由表2可知，石灰處理提高了蘿卜根際土壤pH，表現為高濃度處理大于低濃度處理；豬糞處理的蘿卜根際土壤pH趨于中性；過磷酸鈣處理降低了蘿卜根際土壤pH，且pH表現為高濃度處理大于低濃度處理。與對照相比，3種改良劑均提高了蘿卜根際土壤堿解氮的含量，并且均是高濃度處理高于低濃度處理。豬糞高濃度處理蘿卜根際土壤堿解氮含量最高，為43.28 mg/kg，比對照增加了139.38%。3種改良劑均提高了蘿卜根際土壤速效磷的含量，除石灰外，豬糞與過磷酸鈣均是高濃度處理高于低濃度處理。高濃度過磷酸鈣處理蘿卜根際土壤速效磷含量最大，比對照增加了116.97%。3種改良劑提高了蘿卜根際土壤速效鉀的含量，除過磷酸鈣外，石灰與豬糞均是高濃度處理高于低濃度處理，豬糞高濃度處理蘿卜根際土壤速效鉀含量最高，比對照增加了76.81%。

2.2 改良劑對萵苣根際土壤pH及有效養分含量的影響

由表3可知，石灰處理提高了萵苣根際土壤pH，且表現為高濃度處理大于低濃度處理；豬糞對萵苣根際土壤pH影響很小；過磷酸鈣處理降低了萵苣根際土壤pH，且表現為低濃度處理大于高濃度處理。與對照相比，3種改良劑均提高了萵苣根際土壤堿解氮的含量，并且均是高濃度處理高于低濃度處理。豬糞高濃度處理萵苣根際土壤堿解氮含量最高，比對照增加了123.36%。3種改良劑均提高了萵苣根際土壤速效磷的含量，除過磷酸鈣外，豬糞與石灰均是高濃度處理低于低濃度處理。過磷酸鈣高濃度處理萵苣根際土壤速效磷含量最大，比對照增加了66.83%。3種改良劑均提高了萵苣根際土壤速效鉀的含量，除過磷酸鈣外，石灰與豬糞均是高濃度處理高于低濃度處理。豬糞高濃度處理萵苣根際土壤速效鉀含量最高，比對照增加了77.14%。

2.3 改良劑對豇豆根際土壤pH及有效養分含量的影響

由表4可知，石灰處理提高了豇豆根際土壤pH，且表現為高濃度處理大于低濃度處理；豬糞和過磷酸鈣處理的豇豆根際土壤pH均降低，趨于中性，且都表現為高濃度處理大于低濃度處理。與對照相比，3種改良劑均提高了豇豆根際土壤堿解氮的含量，并且均是高濃度處理高于低濃度處理。豬糞高濃度處理豇豆根際土壤堿解氮含量最高，為48.24 mg/kg，比對照增加了226.39%；石灰低濃度處理豇豆根際土壤堿解氮含量最低，為21.14 mg/kg，比對照增加了43.03%。3種改良劑均提高了豇豆根際土壤速效磷的含量，除石灰外，豬糞與過磷酸鈣均是高濃度處理高于低濃度處理。過磷酸鈣高濃度處理豇豆根際土壤速效磷含量最高，比對照增加了52.38%。3種改良劑均提高了豇豆根際土壤速效鉀的含量，除過磷酸鈣外，石灰與豬糞均是高濃度處理高于低濃度處理。豬糞高濃度處理豇豆根際土壤速效鉀含量最高，比對照增加了82.77%。

3 小結與討論

研究表明，石灰、豬糞和過磷酸鈣3種改良劑對鎘污染土壤的修復效果取決于它們對土壤pH的影響程度[11]。石灰是堿性無機物，進入土壤后電離出OH-，增大pH使土壤呈堿性；過磷酸鈣是酸性無機物，進入土壤后電離出H+，降低pH使土壤呈酸性；豬糞為腐熟有機質，分解過程中釋放的酸性物質較少，產生的NH4+較多，使土壤呈弱堿性[12]。試驗結果表明，施加改良劑后3種蔬菜成熟期根際土壤的pH表現為：石灰處理的pH增加，趨于堿性；豬糞處理的pH趨于中性；過磷酸鈣處理的pH降低，趨于酸性。這些表現與3種改良劑本身的化學性質一致，反映出不同化學性質的改良劑對蔬菜根際土壤pH的影響不同，從而對鎘污染土壤的修復效果也不相同。

氮、磷、鉀是植物生長的主要營養元素，對植物生長發育具有十分明顯的影響。有研究表明[13]，在重金屬污染土壤中，重金屬與養分元素之間產生拮抗作用，抑制作物對養分的吸收，土壤中的重金屬濃度越高，其有效養分的含量越低。豬糞的質地較細，含蛋白質、脂肪類、有機酸以及無機鹽等，所含氮素較多，碳氮比例較小，容易被微生物分解，釋放出可被作物吸收利用的養分[14]。過磷酸鈣作為酸性磷肥，自身成分里含有游離的磷酸，能夠改變土壤的pH進而改變土壤中的養分[6]。石灰為無機堿性物質，主要是通過改變pH從而改變土壤里重金屬鎘的有效性來提高土壤養分的有效性[15]。該研究表明，3種改良劑均能提高3種蔬菜根際土壤有效養分的含量，豬糞高濃度處理對提高3種蔬菜根際土壤堿解氮和速效鉀含量效果最好，而過磷酸鈣高濃度處理對提高3種蔬菜根際土壤速效磷含量效果最好。

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收稿日期：2011-12-07

基金項目：四川省科技廳科技支撐計劃項目（2008FZ0180）

作者簡介：何海洋（1989-），女，四川新都人，2008級在讀本科生，主要從事污染生態學的研究工作， （電話）18628135056（電子信箱）

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