鈍化劑抑制南方污染農(nóng)田籽粒莧吸收重金屬的效應(yīng)研究

肖艷輝，李應(yīng)文，鄒碧，何金明，李志安,

1.韶關(guān)學(xué)院英東生物與農(nóng)業(yè)學(xué)院，廣東 韶關(guān) 512005；2.中國科學(xué)院華南植物園，廣東 廣州 510650；3.南方海洋科學(xué)與工程廣東省實驗室（廣州），廣東 廣州 511458

中國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，伴隨出現(xiàn)了生態(tài)環(huán)境的明顯退化，其中，農(nóng)田土壤重金屬污染是較為突出的問題之一（張玉秀等，2008）。重金屬污染造成許多農(nóng)田土壤閑置或生產(chǎn)出來的農(nóng)產(chǎn)品重金屬含量超標(biāo)，引發(fā)農(nóng)產(chǎn)品安全問題（Siddiqui et al.，2014）。近 30年來，中國南方耕地土壤重金屬污染嚴(yán)重，且酸化面積明顯增加，導(dǎo)致土壤中有效態(tài)重金屬含量升高，從而加重了作物吸收累積重金屬的風(fēng)險（陳青云等，2013）。對于酸性重金屬污染農(nóng)田，利用重金屬鈍化劑進行治理是一個可行的對策，即鈍化劑降低土壤中的重金屬有效性，從而降低農(nóng)作物吸收重金屬，實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品安全，鈍化治理技術(shù)費用低、效率高、易于操作，適合于大面積污

染農(nóng)田的修復(fù)治理（Sharma et al.，2018；劉順翱等，2020）。國內(nèi)外關(guān)于施用鈍化劑來減少作物對重金屬吸收累積方面的研究較多（康宏宇等，2015；黃東風(fēng)等，2017）。施用硅酸鹽（Chen et al.，2000）、石灰（王輝等，2018）等均能顯著提高土壤 pH，有效降低土壤中有效態(tài)Cd含量，進而減少作物對Cd的吸收（Friesl et al.，2004；Lombi et al.，2003）；石灰能顯著降低土壤有效態(tài)Cd、Pb含量（郝金才等，2019）；施用硅鈣鎂肥也能降低水稻各器官中Cd含量，顯著降低水稻全株Cd累積量（李欣陽等，2018）；磷基材料對重金屬的鈍化通過吸收、沉淀和共沉淀多種機制起作用（Basta et al.，2001）。由此可見，利用鈍化劑來降低植物中重金屬含量是實現(xiàn)中輕度污染土壤安全利用的有效途徑（孟龍，2018）。然而，由于植物種類、土壤類型、環(huán)境條件、鈍化劑使用劑量等因素的影響，一些鈍化劑治理重金屬污染土壤效果并不穩(wěn)定。因此，針對特定區(qū)域農(nóng)田污染，評估鈍化劑的表現(xiàn)，在實際工程應(yīng)用上具有重要意義。

籽粒莧（AmaranthushypochondriacusL.）為莧科莧屬的一年生作物，是中國一類重要牧草，其枝葉含有較高的蛋白質(zhì)，營養(yǎng)價值高，是畜禽類的重要飼料。籽粒莧對Cd具有較高的吸收累積能力（李凝玉等，2010），這導(dǎo)致了其作為牧草利用上的質(zhì)量風(fēng)險，即把它種植在重金屬污染土壤上，可能會生產(chǎn)出高重金屬含量的飼料，這在中國南方地區(qū)風(fēng)險更高。因此，探討降低籽粒莧在重金屬污染土壤上吸收重金屬的方法，對籽粒莧安全種植具有重大意義。

廣東韶關(guān)地區(qū)有豐富的礦產(chǎn)資源，長期的礦冶業(yè)導(dǎo)致了該地區(qū)嚴(yán)重的環(huán)境污染，被國家環(huán)境保護部確定為污染農(nóng)田治理先行區(qū)，該地區(qū)較為突出并受到較大關(guān)注的污染元素是鎘、鋅、鉛、銅等（Zhuang et al.，2009；焦洪鵬等，2017）。本研究以籽粒莧為試驗材料，在粵北酸性重金屬污染土壤上，研究3種鈍化劑在2個劑量水平上籽粒莧的生長表現(xiàn)，對重金屬、養(yǎng)分元素的吸收及其與土壤性狀變化的關(guān)系，為籽粒莧在南方酸性土壤上的安全種植提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 實驗過程

試驗地點為廣州市華南植物園試驗基地。供試植物為籽粒莧（AmaranthushypochondriacusL.Cv.‘K104’）。供試土壤采自樂昌市廊田，水稻土耕層0—20 cm深。實驗前將土壤陰干，粉碎，并過2 mm篩。供試土壤基本理化性狀為pH 3.61，有機質(zhì) 3.64%，全氮 5.34 g·kg?1，全磷 0.87 g·kg?1，總Cd 1.53 mg·kg?1，總 Pb 2088 mg·kg?1，總 Cu 86 mg·kg?1，總 Zn 1439 mg·kg?1，有效態(tài) Cd 0.28 mg·kg?1，有效態(tài) Pb 27.68 mg·kg?1，有效態(tài) Cu 0.37 mg·kg?1，有效態(tài) Zn 47.50 mg·kg?1。將供試土壤裝入內(nèi)徑為21 cm，深23 cm的PVC盆內(nèi)，每盆4 kg。每盆按照 0.2 g·kg?1的量加入氮磷鉀復(fù)合肥（N-P2O5-K2O 質(zhì)量分?jǐn)?shù)之比為 15∶15∶15），混勻后再加入不同劑量鈍化劑。本試驗采用的鈍化劑為硅酸鈣、石灰、硅鈣鎂肥（CaO≥20%，SiO2≥12%，MgO≥12%，pH=12）。初期對3種鈍化劑進行適宜劑量評估，確定不同鈍化劑用量為0.5%（鈍化劑質(zhì)量占土壤質(zhì)量，下同）和1%。試驗共7個處理，分別為0.5%硅酸鈣、1%硅酸鈣、0.5%石灰、1%石灰、0.5%硅鈣鎂肥、1%硅鈣鎂肥，以未加鈍化劑處理為對照（CK）。各鈍化劑預(yù)先研磨成粉末，按照相應(yīng)劑量與供試土壤混勻后，澆水，平衡12 d后測定土壤pH和有效態(tài)Cd、Pb、Cu、Zn含量，并將籽粒莧種子均勻撒播于盆中，蓋土，待幼苗長至 2 cm左右時，每盆留8株幼苗，當(dāng)幼苗長至5 cm左右時，定苗，每盆均留4株株距相等且長勢相當(dāng)?shù)闹仓辍Ｃ總€處理重復(fù)4次。試驗過程中土壤保持田間持水量的70%—90%之間。籽粒莧生長60 d后收獲，用于各項指標(biāo)的測定。

1.2 測定方法

采收前，測定各處理籽粒莧植株株高。光合參數(shù)于09:00—11:00采用美國Li-6400便攜式光合測定儀測定，測定時使用開放氣路，利用 6400PS提供光照，測定項目包括凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、蒸騰速率（Tr），水分利用率（WUE）為Pn/Tr計算所得。測定過程中光量子通量密度（ PFD ）約為1000 μmol·m?2·s?1，大氣溫度(25±1) ℃，大氣 CO2濃度變化范圍為 (380±10)μmol·mol?1，取上數(shù)第一片全展葉進行測定。色素含量測定采用Arnon法（Arnon，1949）。

將收獲的籽粒莧植株地上部分與根系分開，用去離子水沖洗干凈后置于 60 ℃烘箱中烘至恒質(zhì)量。烘干植物樣品稱質(zhì)量后，粉碎過100目篩，保存于干燥器中備用。植物樣品用HNO3-HClO4（V/V，4∶1）濕法消解后定容，用于植物體重金屬和礦質(zhì)元素含量的測定（火焰原子吸收分光光度計，Hitachi Z-5300）。設(shè)置平行試驗4次，取平均值，并設(shè)置空白。并應(yīng)用國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進行分析質(zhì)量監(jiān)控，土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)為土壤成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW (E)070011）。植物標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)為菠菜標(biāo)準(zhǔn)物（GBW 10015）。

土壤的采集過程為，先剪除地上部植株后，倒出盆內(nèi)土壤，取出全部根系，采集土壤于樣品袋內(nèi)。測定土壤含水量，按土液比1∶2.5添加0.01 mol·L?1CaCl2，使用pH計測定土壤pH。土壤有效態(tài)Cd、Pb、Cu、Zn 含量測定采用 0.01 mol·L?1CaCl2浸提法（Foucault et al.，2013）。

鈍化率計算為：

式中，I為百分鈍化率；C0為未添加鈍化劑土壤中有效態(tài)重金屬含量；C為鈍化劑平衡后土壤中有效態(tài)重金屬含量（田雪等，2019）。

pH變化率計算為：

式中，pH60為鈍化劑處理后60 d（植物收獲后）的土壤pH；pH12為鈍化劑處理后12 d（植物種植前）的土壤pH。

有效態(tài)Cd、Pb、Cu、Zn含量變化率計算為：

其中，C60為鈍化劑處理后60 d（植物收獲后）土壤有效態(tài) Cd、Pb、Cu、Zn含量；C12為鈍化劑處理后12 d（植物種植前）土壤有效態(tài) Cd、Pb、Cu、Zn含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所得數(shù)據(jù)采用 SPSS軟件包進行單因素方差分析，用Duncan’s新復(fù)極差法進行平均數(shù)的顯著檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 鈍化劑對土壤有效態(tài)重金屬含量影響

表1和表2可以看出，鈍化劑處理后12 d，土壤 pH均顯著高于對照，而有效態(tài) Cd、Pb、Cu、Zn含量均顯著低于對照。以 1%石灰處理土壤 pH最高，比對照高了 2.99個單位，且該處理有效態(tài)Cd、Pb、Cu、Zn含量均最低，鈍化率均最高，但1%石灰與0.5%石灰的有效態(tài)Cd、Pb、Cu、Zn含量及鈍化率差異均不顯著；0.5%硅酸鈣處理土壤pH最低，僅比對照高了0.39個單位，且該處理有效態(tài)Cd、Pb、Cu、Zn含量均較高，鈍化率均較低。3種鈍化劑鈍化效果由好到差的順序為石灰＞硅鈣鎂肥＞硅酸鈣。

表1 鈍化劑處理后12 d土壤pH和有效態(tài)Cd、Pb、Cu、Zn含量比較Table1 Comparison of pH and available Cd, Pb, Cu, Zn contents from soil treated by amendments for 12 days

表2 不同鈍化劑對4種重金屬鈍化率的影響Table 2 Effect of different amendments on immobilization efficiency of four heavy metals %

表3可以看出，鈍化劑處理60 d后，除硅酸鈣處理的土壤pH與對照差異不顯著外，石灰和硅鈣鎂肥的土壤pH均顯著高于對照；有效態(tài)Cd、Pb、Cu、Zn含量基本均低于對照。石灰和硅鈣鎂肥有效態(tài)Cd、Pb含量均顯著低于對照，并均以1%石灰Cd、Pb含量最低，分別比對照降低了100%、98.23%；硅酸鈣、石灰和硅鈣鎂肥有效態(tài)Cu、Zn含量均顯著低于對照，有效態(tài)Cu含量以0.5%石灰最低，比對照降低了66.67%，而有效態(tài)Zn含量以1%石灰最低，比對照降低了99.26%。總體而言，3種鈍化劑對Cd、Pb、Cu、Zn的鈍化效果有明顯差異，硅酸鈣鈍化效果最差，石灰鈍化效果最好，硅鈣鎂肥鈍化效果中等。相關(guān)分析顯示，pH與有效態(tài)重金屬含量有極顯著的負(fù)相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)分別為有效態(tài)Cd 0.971，有效態(tài)Pb 0.908，有效態(tài)Cu 0.607，有效態(tài)Zn 0.899。

表3 鈍化劑處理60 d后土壤pH和有效態(tài)Cd、Pb、Cu、Zn含量比較Table 3 Comparison of pH and contents of available Cd, Pb, Cu, Zn from soil treated by amendments for 60 days

表4可以看出，pH變化率均為不同程度降低，其中以 0.5%石灰降低最多，0.5%硅酸鈣鎂降低最少。有效態(tài)Cd含量變化率除1%石灰降低外，其余處理均有不同程度增加，其中以 0.5%石灰增加最多，0.5%硅酸鈣增加最少；鈍化劑處理后的有效態(tài)Pb、Cu、Zn含量變化率均有不同程度增加，其中有效態(tài)Pb、Zn含量以0.5%石灰增加最多，有效態(tài)Cu含量以0.5%硅鈣鎂肥增加最多。隨著鈍化劑處理時間延長，1%石灰對Cd的鈍化時效最好，0.5%石灰對Cd、Pb、Zn的鈍化時效最差，0.5%硅鈣鎂肥對Cu的鈍化時效最差。

表4 土壤pH和有效態(tài)Cd、Pb、Cu、Zn從處理12—60 d的變化率Table 4 Change rate of pH and available Cd, Pb, Cu, Zn from 12 days to 60 days

2.2 鈍化劑對籽粒莧生長與光合生理參數(shù)的影響

表5可以看出，3種鈍化劑對籽粒莧植株生長有不同影響。鈍化劑處理后，籽粒莧株高以 1%石灰最高，比對照高了57.78 cm，且該處理顯著高于其余處理。地上部干質(zhì)量以1%石灰最高，1%石灰除與 1%硅鈣鎂肥差異不顯著外，均顯著高于其余處理。根系干質(zhì)量以0.5%石灰最高，且該處理僅與1%石灰和1%硅鈣鎂肥差異不顯著，而對照與其余處理之間差異均不顯著。各處理之間根冠比差異均不顯著。總體而言，3種鈍化劑處理均不同程度地促進了籽粒莧植株生長，以石灰效果最佳，且以1%石灰處理的籽粒莧生長最好。

表5 鈍化劑處理對籽粒莧株高和生物量的影響Table 5 Effect of amendments on plant height and biomass of A.hypochondriacus L.

表 6可以看出，鈍化劑處理對籽粒莧葉綠素和類胡蘿卜素含量有顯著影響。鈍化劑處理后，葉綠素a、葉綠素b和葉綠素a+b含量均以1%石灰最高，顯著高于其余處理，且分別約為對照的4倍、3倍和4倍；此外，1%劑量處理基本上均高于0.5%劑量處理。石灰處理的類胡蘿卜素含量較高，比對照提高了 186%，且顯著高于硅酸鈣處理和對照；1%硅酸鈣顯著高于對照和0.5%硅酸鈣，而對照與0.5%硅酸鈣之間差異不顯著。總體而言，鈍化劑處理使籽粒莧色素含量基本上均有不同程度增加，其中以1%石灰處理的籽粒莧葉綠素含量增加最為顯著。

表6 鈍化劑處理對籽粒莧葉綠素和類胡蘿卜素含量的影響Table 6 Effect of amendments on contents of chlorophyll and carotenoid of A.hypochondriacus L. (mg·g?1, FW)

表7可以看出，鈍化劑處理對籽粒莧的Pn、Gs、Tr、WUE均有不同程度的影響。鈍化劑劑量對光合參數(shù)的影響因鈍化劑種類而異。鈍化劑處理后，籽粒莧Pn和Tr均顯著高于對照，且Pn和Tr均以0.5%石灰顯著最高，分別比對照提高了298%、478%；Gs以0.5%石灰最高，但僅與1%石灰差異不顯著；WUE以對照最高，除與0.5%硅酸鈣差異不顯著外，均顯著高于其余處理。總體而言，石灰處理的Pn、Gs及Tr均較高；鈍化劑處理后，WUE顯著降低。

表7 鈍化劑處理對籽粒莧光合參數(shù)的影響Table 7 Effect of amendments on photosynthetic parameters of A.hypochondriacus L.

2.3 鈍化劑對籽粒莧體內(nèi)重金屬及重要養(yǎng)分元素含量的影響

表8可以看出，鈍化劑處理的籽粒莧地上部和根系Cd、Pb、Cu、Zn含量由低到高的順序為石灰＜硅鈣鎂肥＜硅酸鈣，且1%劑量均低于0.5%劑量。1%石灰籽粒莧地上部Cd、Pb、Cu、Zn含量基本上均顯著最低，1%石灰籽粒莧根系Cd、Pb、Cu、Zn含量最低，但與 1%硅鈣鎂肥差異不顯著；與對照相比，硅酸鈣處理對籽粒莧地上部和根系 Pb、Cu含量無顯著影響或有顯著增加，而對地上部 Cd、Zn含量則有顯著抑制作用，硅酸鈣處理的籽粒莧地上部和根系Cd、Pb、Cu、Zn含量均顯著高于石灰和硅鈣鎂肥處理。籽粒莧根系Cd、Pb、Cu、Zn含量基本均高于地上部。

表8 鈍化劑處理對籽粒莧體內(nèi)Cd、Pb、Cu、Zn含量的影響Table 8 Effect of amendments on content of Cd, Pb, Cu, Zn in A.hypochondriacus L.

表9可以看出，鈍化劑處理對籽粒莧地上部和根系 Ca、Mg、Mn含量有一定影響。0.5%石灰和1%石灰對地上部Ca含量增加最為顯著，分別比對照增加了95%和75%；硅鈣鎂肥能顯著增加籽粒莧地上部對Mg的吸收，且以0.5%硅鈣鎂肥Mg含量最高，比對照增加了 126%，顯著高于其余處理；石灰和硅鈣鎂肥處理顯著降低籽粒莧地上部對 Mn的吸收，且以1%石灰最低，但與1%硅鈣鎂肥無顯著差異；0.5%硅酸鈣地上部 Ca、Mg、Mn含量與對照均無顯著差異。根系 Ca含量為石灰和硅鈣鎂肥處理顯著低于對照，且以1%硅鈣鎂肥顯著最低；根系Mg含量以0.5%硅鈣鎂肥最高，但僅與1%硅鈣鎂肥差異不顯著；根系Mn含量以1%石灰最低，僅為對照的31%。3種鈍化劑處理的籽粒莧地上部和根系Ca、Mg、Mn含量基本上為0.5%劑量高于1%劑量。

表9 鈍化劑對籽粒莧體內(nèi)Ca、Mg、Mn含量的影響Table 9 Effect of amendments on contents of Ca, Mg, Mn in A.hypochondriacus L.

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

3.1.1 土壤重金屬鈍化及其潛在機理

中國南方閩南、贛南、湘南、粵北一帶是南嶺金屬成礦帶，有大量礦冶企業(yè)，造成了周邊農(nóng)田的嚴(yán)重污染，其中鉛鋅礦最具代表性，它是造成土壤中 Cd、Pb、Cu、Zn 超標(biāo)的污染源（馮乾偉等，2020）。研究結(jié)果表明，pH的升高是影響土壤中重金屬有效態(tài)和植物吸收的最主要原因（Eriksson，1989）。3種鈍化劑均能顯著提高土壤pH，顯著降低土壤有效態(tài)Cd、Pb、Cu、Zn含量；土壤有效態(tài)重金屬含量與土壤pH呈負(fù)相關(guān)，這與郭利敏等（2010）的研究結(jié)果一致。由于硅酸鈣、石灰和硅鈣鎂肥的pH不同，作為鈍化劑加入土壤后提高土壤pH的能力也不同，因此，對土壤Cd、Pb、Cu、Zn的鈍化效果也存在差異。3種鈍化劑鈍化效果由好到差的順序為：石灰＞硅鈣鎂肥＞硅酸鈣。鈍化劑作為堿性材料，會使土壤pH升高，從而降低土壤Cd2+的解吸（Li et al.，2016），也會促進Cd2+向Cd復(fù)合物和Mn氧化物等穩(wěn)定態(tài)轉(zhuǎn)化，進而降低土壤溶液Cd濃度（Wang et al.，2015），這可能是鈍化劑降低土壤中有效態(tài)重金屬含量的主要機制。

本研究表明，鈍化劑處理60 d與處理12 d相比，土壤pH趨于降低，而其有效態(tài)Cd、Pb、Cu、Zn含量趨于升高，這種變化有多方面的原因，主要是由于植物根際分泌物的作用造成的，植物在生長過程中不斷分泌有機酸，從而降低pH而利于根際養(yǎng)分活性的提升（涂書新等，2000），pH的下降則導(dǎo)致重金屬有效態(tài)的上升。此外，由于植物生長過程中吸收和降雨造成土壤中鹽基陽離子（Ca2+、Mg2+、K+、Na+）減少，打破了鹽基陽離子在固/液相之間的吸附-解吸平衡，原先吸附在土壤固相表面的部分交換性鹽基陽離子釋放到土壤溶液中，空缺的吸附位（陽離子交換位）被H+占據(jù)，產(chǎn)生交換性H+，導(dǎo)致土壤pH降低（胡坤，2010）。對照處理重金屬有效態(tài)是下降的，與種植籽粒莧使有效成重金屬上升形成鮮明的對比（表 4），這表明植物根際對土壤的酸化可能起了主導(dǎo)作用。

隨鈍化劑處理時間延長，鈍化劑鈍化效果越來越差，這說明鈍化劑具有一定的時效性。其可能原因是3種鈍化劑添加入土壤后，會先與土壤中的腐殖酸等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，中和一部分堿，導(dǎo)致鈍化劑中可固定重金屬離子的有效成分含量降低。且反應(yīng)生成的Ca2+在一定程度上與土壤中的Cd2+和Pb2+競爭吸附位點，從而削弱了鈍化劑的鈍化能力（陳遠(yuǎn)其等，2016）。然而，有研究表明，石灰與腐殖酸、其他中性土壤改良劑（如海泡石、膨潤土、生物炭等）混施，其效果優(yōu)于石灰單一處理（羅婷等，2017），但這是否說明其他鈍化劑與土壤改良劑混施也能優(yōu)于單一使用鈍化劑處理，還有待于進一步研究。3種鈍化劑中，以1%石灰處理Cd變化率最小，與其他鈍化劑種類和劑量相比，其鈍化時效最長；1%硅鈣鎂肥處理Cd變化率為100%，但由于該處理在鈍化劑處理 12 d時，其有效態(tài) Cd含量較低（0.02 mg·kg?1），60 d時有效態(tài) Cd含量略有增加（0.04 mg·kg?1），從而導(dǎo)致該處理Cd變化率較大。

3.1.2 鈍化處置對籽粒莧生長與光合生理的影響

鈍化劑處理后，籽粒莧植株生長狀況由好到差的順序為石灰＞硅鈣鎂肥＞硅酸鈣，這與3種鈍化劑鈍化效果的順序一致。此外，鈍化劑對葉綠素 a、葉綠素b、葉綠素a+b含量及光合參數(shù)（Pn、Gs、Tr）的影響與對籽粒莧植株生長的影響一致，這說明籽粒莧植株生長與色素含量和光合參數(shù)有直接關(guān)系。高水平的色素含量和凈光合效率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率能有效提高籽粒莧的光合效率，進而促進籽粒莧植株生長及生物量累積，這與盧煥萍（2014）的實驗結(jié)果一致。然而，石灰和硅鈣鎂肥處理的水分利用率均顯著低于對照，其可能是由于石灰和硅鈣鎂肥易與土壤水分過量反應(yīng)使土壤失水所導(dǎo)致的（田雪等，2019）。該地土壤呈強酸性（pH 3.61）是籽粒莧生長的主要制約因素，籽粒莧的生物量積累與酸堿度改善直接相關(guān)，鈍化劑使pH上升順序為石灰＞硅鈣鎂肥＞硅酸鈣，籽粒莧生物量大小也與此相同。

3.1.3 鈍化處置籽粒莧吸收重金屬與重要養(yǎng)分元素的影響

重金屬由土壤向植物體內(nèi)的轉(zhuǎn)移主要受控于土壤中重金屬的有效性，降低重金屬在土壤中的有效性是減少植物對重金屬吸收的關(guān)鍵（李劍睿等，2014）。本實驗結(jié)果表明，3種鈍化劑基本上均抑制了籽粒莧地上部對 Cd、Pb、Cu、Zn的吸收累積，這與鈍化劑通過提高土壤pH，降低Cd、Pb、Cu、Zn的有效性有直接關(guān)系。3種鈍化劑中，硅酸鈣對抑制籽粒莧地上部吸收Cd、Pb、Cu、Zn的效果相對較差，石灰效果相對較好，這與盧煥萍（盧煥萍，2014）利用硅酸鹽（硅酸鈣、硅酸鎂、硅酸鈉、硅酸鉀）和石灰處理抑制作物吸收Cd效果的研究結(jié)果一致。籽粒莧作為一種優(yōu)質(zhì)畜禽飼料，其Cd、Pb含量分別在GB/T 13082和GB/T 13080規(guī)定了雞、豬配合飼料中的允許量分別為0.5 mg·kg?1和 5 mg·kg?1，但在 1%石灰處理的籽粒莧地上部 Cd、Pb 含量分別為 1.45 mg·kg?1和 19.93 mg·kg?1，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出標(biāo)準(zhǔn)限量，籽粒莧如作為畜禽飼料種植在重金屬污染土壤上時，只能選擇輕度重金屬污染土壤，或者通過提高鈍化劑對重金屬的鈍化能力來降低籽粒莧地上部對重金屬的吸收累積。鈍化劑處理后，籽粒莧根系中Cd、Pb、Cu、Zn含量基本均高于地上部，可能原因是鈍化劑在降低土壤有效態(tài) Cd、Pb、Cu、Zn含量的同時，鈍化材料本身含有Ca、Si等，對籽粒莧吸收和運轉(zhuǎn)重金屬可能也起到一定的拮抗作用（Song et al.，2009），Si在植物體根部的沉積能夠增強籽粒莧根部對Cd的截留，限制Cd通過質(zhì)外體外運輸途徑進入地上部（官迪等，2016）；此外，硅酸鈣、石灰和硅鈣鎂肥攜帶入的 Ca2+、Mg2+也會與根系表面的 Cd2+競爭吸附位點，減少植物對Cd的吸收（林青等，2008）。

鈍化劑處理對籽粒莧吸收累積 Ca、Mg、Mn等礦質(zhì)元素也表現(xiàn)出差異。本實驗結(jié)果表明，硅鈣鎂肥能顯著增加籽粒莧地上部對Mg的吸收累積，這與李造煌等（2017）發(fā)現(xiàn)鈣鎂磷肥促進了水稻對Mg吸收的研究結(jié)果一致；但石灰和硅酸鈣鎂則顯著降低籽粒莧地上部對Mn的吸收，其可能原因是Mg2+與 Mn2+競爭吸附位點和鈍化劑降低了土壤中有效態(tài)重金屬含量的同時，也造成了Mn的有效性降低，進而籽粒莧對Mn吸收減少。

3.2 結(jié)論

試驗的3種鈍化劑對土壤重金屬的鈍化效應(yīng)依次為石灰＞硅酸鈣＞硅鈣鎂，在此酸性土壤上，pH上升引起的重金屬固定是鈍化的主要機理，鈍化效應(yīng)大小與土壤pH上升呈顯著正相關(guān)關(guān)系。種植籽粒莧后，土壤重金屬活性比種植前上升了，根際分泌物引起的 pH下降并由此活化土壤重金屬是主要原因，添加鈍化劑可以顯著抑制重金屬活性的上升。

鈍化劑顯著促進籽粒莧生長，生長效應(yīng)與土壤pH顯著相關(guān)，以1%石灰處理籽粒莧植株生長最好，硅鈣鎂肥次之，硅酸鈣最差。鈍化劑引起的光合生理條件改善是籽粒莧生長提升的主要原因，葉綠素含量、類胡蘿卜素含量以及光合效率、蒸騰速率與氣孔導(dǎo)度等參數(shù)均獲得顯著改善。

石灰與硅鈣鎂肥大幅減少籽粒莧對重金屬的吸收，硅酸鈣不明顯，抑制重金屬效應(yīng)與土壤中有效態(tài)重金屬含量變化顯著相關(guān)，添加 1%石灰可使籽粒莧鎘含量下降90%以上，但在如此低pH高重金屬活性的土壤上，籽粒莧地上部（Cd 1.45 mg·kg?1）仍未達到飼料安全使用標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)期在中輕度污染農(nóng)田上，石灰與硅鈣鎂肥可以確保飼料安全。鈍化劑使用對籽粒莧吸收鈣鎂有一定提升作用，但對錳吸收有抑制作用，鈍化治理污染土地應(yīng)合理補充施用Mn。