石竹富集土壤鎘與土壤養分含量的相關性

耿冬紅 郭智勇 謝利芬

摘 要：本文研究了不同有機物料投入下石竹富集土壤鎘與土壤養分的相關性。石竹地上部鎘含量與土壤堿解氮、有效磷含量極顯著正相關，與土壤速效鉀含量極顯著負相關，與土壤有機質含量相關性不顯著；石竹地上部鎘富集系數，與土壤堿解氮、有效磷含量極顯著正相關，與土壤速效鉀含量極顯著負相關，與土壤有機質含量顯著正相關。石竹地下部鎘含量及富集系數，均與土壤堿解氮、有效磷、有機質含量極顯著正相關，與土壤速效鉀含量相關性不顯著。石竹轉運系數與土壤有效磷、有機質含量極顯著負相關，與土壤堿解氮含量顯著負相關，與土壤速效鉀含量相關性不顯著。石竹富集土壤鎘與土壤養分的相關性在不同土壤條件下會存在差異，參考上述研究結果需要考慮土壤環境與地域差別。

關鍵詞：石竹；富集；鎘；養分；相關性

前言：土壤重金屬污染植物修復技術是目前國內外土壤重金屬污染修復技術研究的重點和熱點[1]，其易于應用、成本低廉和對環境友好，應用前景廣闊。草本植物對土壤重金屬污染具有較大的修復潛力，如蜈蚣草、東南景天、菊花、紫花苜蓿[2]、藿香薊[3]、蒲公英[4]等，不同的草本植物修復能力和效果不同。研究認為，植物吸收積累土壤重金屬，與植物種類、部位和土壤重金屬形態、生物有效性有關，還與土壤性質有關[5]。

石竹是石竹科石竹屬的多年生草本，花期長，顏色豐富，觀賞價值較高且生物量較大，易繁殖、易養護，廣泛地應用于園林景觀中，土壤Cd低濃度下（≤３mg/g）對石竹根部、地上部干重表現出促進作用[6]。五彩石竹是一種土壤重金屬污染修復草本植物植物，采取一定技術措施可促進修復效果[7]。植物修復土壤重金屬鎘（Cd）污染目前主要聚焦于超富集植物的篩選、提高Cd富集效率及解毒機理等方面的研究[8]，有關植物富集Cd能力與土壤養分關系的研究極少。本文總結不同有機物料投入下石竹富集土壤鎘與土壤養分的相關性，以做參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試土壤：取自安陽某鋼鐵廠附近農田，玉米收獲后20cm土層取樣，土壤理化性質和鎘含量指標見表1。

供試植物：安陽市農業科學院試驗基地石竹。

供試有機物料：礦源黃腐酸鉀來自中北農業生態科技（湖北）有限公司，沼渣來自河南麥多生態農業科技有限公司，芝麻餅來自安陽市龍安區鑫鑫米業農副產品加工廠，有機物料腐熟劑、綠康威微生物菌劑來自中農綠康（北京）生物技術有限公司。

1.2 試驗方法

選用3種有機物料：礦源黃腐酸鉀、沼渣、芝麻餅作為試驗材料，礦源黃腐酸鉀中礦源黃腐酸≥50%，氧化鉀≥12%，沼渣、芝麻餅基本性質見表2。

CK：按土重0.1%添加礦源黃腐酸鉀。

處理1：按土重5%添加沼渣；處理2：按土重3%添加芝麻餅+5%芝麻餅重量的有機物料腐熟劑；處理3：按土重2.5%沼渣+土重1.5%芝麻餅混合有機物添加+混合有機物5%重量的有機物腐熟劑。各處理配制好試驗土壤后分別裝花盆，尺寸為160mm×150mm，每個處理重復3次（3盆）。

挑選鮮重12～12.5g的石竹根栽入各處理，每盆均勻栽4株，栽后用綠康威微生物菌劑400倍液每盆澆灌0.5kg。

盆栽實驗在安陽市殷都區曲溝鎮東彰武村秋豐種植合作社溫室內進行，2022年10月14日栽石竹，2023年3月4日結束。

期間2023年2月2日第二次用綠康威微生物菌劑400倍液每盆澆灌0.5kg，其它時間則根據花盆的土壤墑情共澆水4次，每次澆水1kg。

1.3 試驗樣品采集

將每花盆石竹取出，根部與土壤分離，土壤室溫風干，過2mm篩，備用；全部收獲試驗植株。

試驗植株用自來水沖洗干凈后，再用蒸餾水沖洗，將根部和地上部分開，在80℃下烘干至恒重，用電子天平稱干重。用研缽將植物研碎磨細，過20目篩備用。

將石竹分成地上部和地下部，將其用自來水清洗干凈，再用流動的超純水洗3～5次，自然晾干后稱鮮重，并于干燥箱中（80℃左右）烘干至恒重，稱取干重，取出樣品用不銹鋼打磨機粉碎后裝入聚乙烯瓶中編號備用。

1.4 相關指標檢測方法

參考GB 5009.268-2016食品安全國家標準食品中多元素的測定和文獻《測試條件對土壤中33種元素同時測定的影響》。

1.5 數據分析

采用excel2007進行數據整理，采用SPSS軟件進行相關分析。

2 結果與分析

2.1 石竹地上部富集鎘與土壤養分含量的相關性

由表3可知，石竹地上部鎘含量，與土壤堿解氮、有效磷含量極顯著正相關，與土壤速效鉀含量極顯著負相關，與土壤有機質含量相關性不顯著；石竹地上部鎘富集系數，與土壤堿解氮、有效磷含量極顯著正相關，與土壤速效鉀含量極顯著負相關，與土壤有機質含量顯著正相關。

2.2 石竹地下部富集鎘與土壤養分含量的相關性

由表4可知，石竹地下部的鎘含量及富集系數，均與土壤堿解氮、有效磷、有機質含量極顯著正相關，與土壤速效鉀含量相關性不顯著。

2.3 石竹轉運系數與土壤養分的相關性

由表5可知，石竹轉運系數，與土壤有效磷、有機質含量極顯著負相關，與土壤堿解氮含量顯著負相關，與土壤速效鉀含量相關性不顯著。

3 討論與結論

研究表明，植株體內Cd含量與磷含量之間存在一定的負相關性[9]。通過改善土壤養分元素有效性可提高狗牙根富集Cd的能力。Cd富集系數和土壤速效鉀、有效磷、NH4+-N含量呈正相關，與土壤NO3--N含量呈負相關；Cd轉運系數和有效磷、NH4+-N含量呈正相關。增加土壤養分有效性含量可以提高狗牙根富集Cd的能力[8]。

本試驗結果說明，石竹地上部Cd含量，與土壤堿解氮、有效磷含量極顯著正相關，與土壤速效鉀含量極顯著負相關，與土壤有機質含量相關性不顯著；石竹地上部Cd富集系數，與土壤堿解氮、有效磷含量極顯著正相關，與土壤速效鉀含量極顯著負相關，與土壤有機質含量顯著正相關。石竹地下部Cd含量及富集系數，均與土壤堿解氮、有效磷、有機質含量極顯著正相關，與土壤速效鉀含量相關性不顯著。石竹Cd轉運系數，與土壤有效磷、有機質含量極顯著負相關，與土壤堿解氮含量顯著負相關，與土壤速效鉀含量相關性不顯著。本試驗研究結果與相關研究結果不完全相同，說明在不同土壤質量條件下植物富集鎘與土壤養分的相關性試驗結果存在差異甚至結果相反，在借鑒相關文獻研究結果時要考慮土壤生態環境的相似性與地域差別。

參考文獻

[1] 孫齊狀，楊金康，睢福慶，等．基于文獻計量的農田土壤重金屬污染修復技術與效果分析[J].土壤通報，網絡首發時間：2023（04）：18.

[2] 戴悅，范占煌，段清明，等草本植物修復重金屬污染土壤研究進展[J]．分子植物育種，網絡首發時間：2022（10）：08.

[3] 張云霞，宋波，賓娟，等超富集植物藿香薊（Ageratum conyzoides L.）對鎘污染農田的修復潛力[J]環境科學，2019，40（05）：2453-2458．

[4] 郭曉宏，朱廣龍，魏學智，等５種草本植物對土壤重金屬鉛的吸收、富集及轉運[J].水土保持研究，2016，23（01）：183-186．

[5] 沙凌杰，和麗忠，楊明斌，等.飼用歐洲菊苣吸收積累土壤重金屬與土壤性質的關系[J].西南農業學報，2018，31（05）：1019-1024.DOI：10.16213/j.cnki.scjas.2018.5.023.

[6] 賀靖舒，丁繼軍，潘遠智，等石竹對土壤鎘脅迫的生理生化響應[J]．四川農業大學學報，2013，31（03）：290-295．

[7] 賴鴻裕，李澤銘，陳尊賢.添加化學改良劑及EDTA對于植物累積重金屬之影響.中國土壤學會第十次全國會員代表大會暨第五屆海峽兩岸土壤肥料學術交流研討會論文集（面向農業與環境的土壤科學綜述篇）.

[8] 陳鑌.養分元素對狗牙根富集Cd能力的影響[D].湖南農業大學，2019.DOI：10.27136/d.cnki.ghunu.2019.000626.

[9] 王麗，鄒茸，王秀斌，等.適量施磷有效提高莧菜對鎘污染土壤的修復能力[J].植物營養與肥料學報，2020，26（02）：354-361.