有機(jī)肥施用對(duì)耕地重金屬的活化作用

何友翔 王小平

摘要：研究了有機(jī)肥對(duì)某鉛鋅礦選礦廠周圍污染耕地土壤中鎘（Cd）、鉛（Pb）的活化作用。結(jié)果表明，施用有機(jī)肥可降低土壤中Cd的生物有效性系數(shù)，施用濃度越高，活化作用越低。種植積累重金屬較多的蕎麥、白菜并增施有機(jī)肥，能明顯降低Cd生物活性。施用有機(jī)肥會(huì)增加土壤中Pb生物有效性，種植低積累蔬菜豆角、黃瓜并增施有機(jī)肥能明顯增加Pb生物活性。

關(guān)鍵詞：有機(jī)肥;耕地;重金屬污染;修復(fù)技術(shù);活化作用

中圖分類號(hào)：X820 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1001-1463（2021）07-0041-04

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2021.07.008

Abstract：The effect of organic fertilizer on the activation of cadmium（Cd） and lead（Pb） in soil was studied in the polluted farmland around the lead-zinc concentrator. The results showed that applying organic fertilizer could reduce the bioavailability coefficient of Cd in soil. The higher the concentration of organic fertilizer was， the lower the activation was. Planting buckwheat and Chinese cabbage which accumulated more heavy metals and increasing the application of organic fertilizer could significantly reduce the biological activity of Cd. Application of organic fertilizer could increase the bioavailability of Pb in soil. Planting low accumulation vegetables such as beans and cucumbers and increasing application of organic fertilizer could significantly increase the bioavailability of Pb.

Key words：Organic fertilizer; Farmland; Heavy metal pollution; Remediation technology;Activation

據(jù)調(diào)查，全國(guó)耕地土壤采集點(diǎn)位的超標(biāo)率為19.4%，形勢(shì)較為嚴(yán)峻，主要以重金屬污染為主，尤其是礦區(qū)周圍的耕地，重金屬污染更為嚴(yán)重，在很大程度上增加了礦區(qū)周圍居民的人體健康風(fēng)險(xiǎn)[1 - 2 ]。耕地重金屬污染修復(fù)常見的方法主要有植物—化學(xué)加強(qiáng)修復(fù)法、植物—微生物加強(qiáng)修復(fù)法、超累積植物—超累積農(nóng)作物聯(lián)合修復(fù)法等[3 - 5 ]，這些方法的實(shí)施少不了農(nóng)藝措施的加持，而有機(jī)肥作為常見的農(nóng)業(yè)措施、植物生長(zhǎng)所需營(yíng)養(yǎng)的輔助原料，除了供多種養(yǎng)分、肥效長(zhǎng)，改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)等諸多優(yōu)點(diǎn)外[6 - 7 ]，可有效減少活化的重金屬污染物，降低土壤中重金屬有效態(tài)的含量[8 ]。徽縣某鉛鋅礦選礦廠周圍的污染耕地，主要污染物為鎘（Cd）、鉛（Pb）、鋅（Zn）、汞（Hg）、砷（As）等，種植的農(nóng)產(chǎn)品中鎘（Cd）和鉛（Pb）的超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)極大，我們有針對(duì)性地研究了有機(jī)肥施用對(duì)耕地重金屬的活化作用，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 ? 材料與方法

1.1 ? 供試材料

指示作物豆角、蕎麥、甘藍(lán)、黃瓜、白菜均為市購(gòu)。供試有機(jī)肥由徽縣金牛有限責(zé)任公司提供。

1.2 ? 試驗(yàn)方法

每種作物各設(shè)4個(gè)有機(jī)肥用量，大田種植。播種時(shí)結(jié)合整地將有機(jī)肥按0（CK）、900、1 800、3 600 kg/hm2的梯度施入，豆角、蕎麥、甘藍(lán)、黃瓜、白菜參考當(dāng)?shù)爻Ｒ娫耘嗉夹g(shù)[9 - 11 ]，其他管理同當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)。

1.3 ? 樣品采集

在試驗(yàn)區(qū)耕地重金屬污染較輕的安全利用地塊內(nèi)，分別于指示作物種植前和作物收獲后采用雙對(duì)角線法5點(diǎn)采樣，分別取不同種植地塊耕作層0～20 cm的土壤，采用四分法將每份樣品保留500 g。采集好的土壤樣品先裝入塑料袋，再套上布袋。每個(gè)地塊取3份樣品，共計(jì)72份，在布袋上用記號(hào)筆寫清樣品編號(hào)。取土?xí)r嚴(yán)格防止交叉污染，采樣過(guò)程中使用干凈工具。

1.4 ? 土壤樣品測(cè)試

鎘、鉛全量均采用《土壤質(zhì)量鉛、鎘的測(cè)定 ?石墨爐原子吸收分光光度法》（GB/ T17141—1997）測(cè)定[12 ]，有效態(tài)鎘、有效態(tài)鉛均采用《土壤8種有效態(tài)元素的測(cè)定 二乙烯三胺五乙酸浸提—電感耦合等離子體發(fā)射光譜法》（HJ 804—2016）測(cè)定[13 ]。

1.5 ? 數(shù)據(jù)分析方法

單純用有機(jī)肥施用前后土壤中重金屬總量來(lái)說(shuō)明有機(jī)肥對(duì)重金屬的活化作用誤差較大，為了更加準(zhǔn)確地表現(xiàn)重金屬污染對(duì)土壤的危害，引入了生物有效性系數(shù)指標(biāo)的概念。

生物有效性系數(shù)=（重金屬有效態(tài)含量/重金屬總量）×100%

1.6 ? 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2007統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 ? 結(jié)果與分析

2.1 ? 土壤Cd生物有效性系數(shù)

從表1可以看出，豆角、蕎麥、甘藍(lán)種植小區(qū)中土壤的Cd生物有效性系數(shù)在有機(jī)肥施用量為3 600 kg/hm2時(shí)均下降最多，分別下降4.1、6.2、5.2百分點(diǎn)。蕎麥對(duì)土壤中Cd有一定量的富集作用，會(huì)降低土壤中有效Cd的含量，加之與有機(jī)肥的作用疊加，故土壤Cd生物有效性系數(shù)下降較多，有效降低了土壤中Cd生物有效性系數(shù)。白菜種植小區(qū)中土壤的Cd生物有效性系數(shù)在有機(jī)肥施用量為1 800 kg/hm2時(shí)下降最多，為11.4百分點(diǎn)。白菜也對(duì)土壤中Cd有一定量的富集作用，且生物量較大，會(huì)降低土壤中有效Cd的含量，再疊加有機(jī)肥的作用，使得土壤Cd生物有效性系數(shù)降低較多。表明施用有機(jī)肥會(huì)降低土壤中Cd生物有效性系數(shù)。

2.2 ? 土壤Pb生物有效性系數(shù)

由表2可知，黃瓜、豆角種植區(qū)的土壤Pb生物有效性系數(shù)隨著有機(jī)肥施用量的增加而升高，有機(jī)肥濃度越高，土壤Pb生物有效性系數(shù)越高。土壤中Pb的生物有效性系數(shù)施用在有機(jī)肥施量為3 600 kg/hm2時(shí)上升最多，分別增加了4.0、7.7百分點(diǎn)。蕎麥、甘藍(lán)種植區(qū)土壤Pb生物有效性系數(shù)在一定有機(jī)肥濃度范圍內(nèi)呈增加趨勢(shì)。蕎麥種植小區(qū)土壤Pb的生物有效性系數(shù)在有機(jī)肥施量為900 kg/hm2時(shí)升高最多，增加了3.8百分點(diǎn);甘藍(lán)種植小區(qū)土壤中的Pb生物有效性系數(shù)在有機(jī)肥施量為1 800 kg/hm2時(shí)上升最多，增加了3.6百分點(diǎn)。相對(duì)于蕎麥、甘藍(lán)、白菜這些積累重金屬較高的作物，黃瓜、豆角吸收有效Pb較少，因此土壤中有效Pb含量較高，與有機(jī)肥活化Pb的效果疊加，種植小區(qū)的Pb生物有效性系數(shù)相對(duì)較高。表明施用有機(jī)肥會(huì)增加土壤中Pb生物有效性。

3 ? 結(jié)論與討論

在土壤中施用有機(jī)肥，可降低土壤中的Cd生物有效性系數(shù)，施用量越大，活化作用越低，即降低了土壤中有效Cd的活性。積累重金屬較強(qiáng)的作物蕎麥、白菜種植后降低Cd生物活性的效果更好。施用有機(jī)肥增加了土壤中Pb的活性，黃瓜、豆角吸收有效Pb較少，因此土壤有效Pb含量較高，與有機(jī)肥活化Pb的效果疊加，土壤中Pb生物有效性系數(shù)相對(duì)較高。種植低積累蔬菜豆角、黃瓜并增施有機(jī)肥能明顯增加Pb生物活性。

若耕地上污染是單因子污染，比如Cd污染的地塊，適合種植低積累作物并添加有機(jī)肥，可降低土壤中Cd的生物活性，使作物減少積累Cd;Pb嚴(yán)重污染地塊上，適合種植超積累植物并添加有機(jī)肥，使得超積累植物更多的富集Pb。有機(jī)肥施用對(duì)土壤中重金屬的作用一般都是長(zhǎng)期作用的結(jié)果，因此在本試驗(yàn)的研究結(jié)果還需長(zhǎng)時(shí)間的驗(yàn)證。

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（本文責(zé)編：陳 ? 偉）