有機肥對鎘污染土壤修復效應的影響*

李 丹，李俊華*，蒙佩佩，何 婷

（新疆生產建設兵團綠洲生態農業重點實驗室/石河子大學農學院，新疆 石河子 832000）

有機肥對鎘污染土壤修復效應的影響*

李 丹，李俊華*，蒙佩佩，何 婷

（新疆生產建設兵團綠洲生態農業重點實驗室/石河子大學農學院，新疆 石河子 832000）

本試驗以小白菜與油菜為指示植物，采用盆栽模擬試驗，研究有機肥修復鎘污染土壤的效應。結果表明，在鎘污染土壤中，小白菜和油菜的生物量顯著低于對照。單施有機肥可增加兩種蔬菜的生物量。土壤中添加高量的鎘顯著促進了小白菜和油菜對鎘的總吸收量，分別比對照增加了50.3%和192.0%。適量的有機肥可以提高這兩種植物在污染土壤中吸收總鎘的含量。小白菜對土壤鎘有超富集作用，油菜只對低污染土壤中的鎘有超富集作用。

有機肥；小白菜；油菜；鎘含量

近年來，由于化肥、農藥的大量使用以及污水灌溉導致我國的農田土壤重金屬污染現象日趨嚴重。我國許多地區的土壤都受到了不同程度的污染，許多地方糧食、蔬菜等食物中Cd、Cr、As、Pb、Cu等重金屬離子都超出國家標準[1]。鎘是一種毒性很強的元素，土壤中的鎘會在土壤→植物→人體系統中遷移，對人類造成極大的危害。

近年來，有機肥對重金屬污染土壤的修復已成為熱點，利用有機肥對重金屬土壤修復的方法具有不破壞土壤結構、操作簡單、成本低廉等優勢。有關研究表明，有機肥不僅能補充土壤所需要的各種營養元素，改善土質，提高作物品質與產量，而且能夠影響土壤重金屬形態和植物對重金屬的吸收[2-3]。徐明崗[4]研究肥料對重金屬的影響得出，氮肥可通過改變土壤pH值來影響重金屬的活性和植物的吸收。黃啟飛[5]在研究Cr污染土壤的修復效應時得出，垃圾堆肥通過改變有機質含量、Eh、pH等理化因子來實現土壤修復。

本研究以新疆石灰性鎘污染土壤為例，小白菜與油菜為指示植物，探討有機肥對小白菜與油菜生長及其對鎘吸收量的影響，為深入研究有機肥在不同鎘污染的土壤上修復技術提供科學依據，對西北地區農田土壤的保護具有一定的意義。

1 材料與方法

1.1 試供材料

本試驗于2013年9月到2014年1月在石河子大學農學院試驗站溫室和網室內進行。采用盆栽試驗，以小白菜和油菜為指示植物，連續種植兩季。有機肥為豬糞和雞糞按1∶1混合，其基礎養分為：有機質43.5%，pH值8.26，速效磷0.46 g/kg，速效鉀15.03 g/kg，鎘本底含量為0.39 mg/kg。

1.2 試驗設計

外源鎘以CdCl2溶液的形式添加到土壤中，使鎘含量分別為2.64 mg/kg和3.88 mg/kg。有機肥施用量分別為0、15、35 g/kg，施入3種鎘污染不同的土壤中 （見表2）。試驗共設CK、T1～T6共7個處理，每個處理重復5次，每個盆稱6 kg過2 mm篩的土壤，加入相應的有機肥混合，再保留1 kg用于播種（點播小白菜和油菜）后覆土，澆水1 500 mL，待水土穩定2 d后，將小白菜和油菜種子均勻的撒施在土表并覆蓋少量土，待植株生物量達到最大 （種植45 d后）時，分別采集油菜和小白菜樣品；用不銹鋼剪刀從植株露出土表面處剪下，為植株地上部分樣品，帶回實驗室用蒸餾水沖洗，擦干，用電子天平稱量每盆植株的鮮重。植株鮮樣于105℃殺青30 min后在75℃烘72 h后稱重，用不銹鋼粉碎機粉碎。

表1 試驗設計

1.3 測定項目

稱取小白菜和油菜3.5g，加入5mLHNO3和2 mL H2O2，用CEM-Mas5微波消減儀消減，揮酸后轉移并定容至25 mL，溶液過濾后用石墨原子吸收法測定鎘含量，整個過程采用標準樣品與空白分析進行質量控制。

表2 不同處理小白菜與油菜的富集系數

2 結果分析

2.1 有機肥對兩季小白菜和油菜生物量的影響

小白菜與油菜在各處理中生長規律基本一致（圖1），油菜在各處理中與小白菜的生物量相差不大。在T4處理中，小白菜和油菜生物量分別比對照高99.1%和141.2%。單施高含量有機肥對兩種植物的生物量積累均有顯著的促進作用。總體而言，小白菜和油菜生物量平均比對照增加了 71.2%和99.9%，說明在鎘污染土壤上添加有機肥能顯著促進兩種蔬菜的生物量積累。

圖1 有機肥對小白菜和油菜地上部分生物量的影響

圖2 有機肥對小白菜和油菜吸收鎘總量的影響

2.2 有機肥對兩季小白菜和油菜鎘吸收量的影響

有機肥對小白菜和油菜的鎘吸收量的影響如圖2所示，表明有機肥能明顯促進這兩種蔬菜對污染土壤中鎘的吸收，但油菜在各個處理中對鎘的總吸收量均小于小白菜。總體而言，施用有機肥顯著提高了小白菜和油菜的鎘的總吸收量，試驗數據顯示，小白菜和油菜對鎘的平均總吸收量分別比對照高314.7%和227.1%，說明適量的有機肥可以促進這兩種蔬菜對污染土壤中鎘的吸收。

2.3 有機肥對小白菜與油菜富集系數的影響

由表2可以看出，小白菜在各處理中對鎘的富集系數均高于油菜，且在各處理中，富集系數均大于1，說明小白菜對高污染和低污染土壤中的鎘均有超富集作用。油菜在高污染土壤中對鎘的富集系數小于1，在低污染土壤中對鎘富集系數大于1，說明油菜只對低污染土壤中的鎘具有超富集作用。而施用有機肥能顯著提高兩種蔬菜對鎘的富集作用。

3 小結

（1）有機肥不僅可以促進作物生長，還可以促進小白菜和油菜對鎘的吸收，小白菜對鎘的吸收量在各個處理下均大于油菜。（2）小白菜在各處理中對鎘的富集系數均大于1，說明小白菜對高污染和低污染土壤中的鎘均有超富集作用；而油菜對低污染土壤中的鎘有超富集作用，但對高度污染土壤中的鎘沒有超富集作用。

[1]周啟星，宋玉芳.污染土壤修復原理與方法 [M].北京：科學出版社，2004.

[2]吳清清，馬軍偉，姜麗娜，等.雞糞和垃圾有機肥對莧菜生長及土壤重金屬積累的影響[J].農業環境科學學報，2008，29（7）：1302-1309.

[3]李東坡，武志杰，陳利軍.有機農業施肥方式對微生物活性的影響研究[J].中國生態農業學報，2005，13（2）：99-101.

[4]徐明崗，劉平，宋正國，等.施肥對污染土壤中重金屬行為影響的研究進展[J].農業環境科學學報，2006，25（增刊）：328-333．

[5]黃啟飛，高定.城市城市垃圾堆肥對Cr污染的修復效應[J].應用生態學報，2002，13（2）：167-170.

2015—05—15

石河子大學高層次人才項目（RCZX201132）；國家自然科學基金項目（31360501）；和國家科技支撐計劃項目（2012BAD42B02-3）

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：李俊華（1972-），男，陜西漢中人，教授，從事新型肥料與現代施肥技術研究，E-mail：ljh630703@163.com。