硫磺對(duì)Cd-Pb復(fù)合污染土壤磷有效性的影響

湛潤(rùn)生，岳新麗

（1.山西大同大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山西大同037009；2.山西省土壤環(huán)境和養(yǎng)分資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西太原030001；3.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高寒區(qū)作物研究所，山西大同037008）

硫磺對(duì)Cd-Pb復(fù)合污染土壤磷有效性的影響

湛潤(rùn)生1,2，岳新麗3

（1.山西大同大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山西大同037009；2.山西省土壤環(huán)境和養(yǎng)分資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西太原030001；3.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高寒區(qū)作物研究所，山西大同037008）

本研究以Cd-Pb復(fù)合污染土壤為研究對(duì)象，以“四月蔓”小油菜（Brassica chinensis）為供試作物，分別按照0，20，40，80，160 mmol/kg的濃度添加硫磺（Sulfur，S），系統(tǒng)研究了施用硫磺對(duì)土壤有效磷含量、小油菜生物量及植株地上部磷含量的影響。結(jié)果表明，土壤有效磷含量隨硫磺施用量的增加而顯著降低，小油菜生物量和植株地上部磷含量隨硫磺施用量的增加而顯著增加。

硫磺；鎘；鉛；污染土壤；磷有效性

由于土壤-植物系統(tǒng)中，磷與重金屬之間的相互作用，近年來(lái)不同形態(tài)磷肥作為重金屬污染土壤改良劑被廣泛施用。研究表明，磷肥施入土壤中以后，磷與重金屬元素經(jīng)過復(fù)雜的溶解-沉淀、吸附-解吸等作用，最終達(dá)到平衡。然而磷肥是否能降低土壤中重金屬的生物有效性，現(xiàn)在還存在不同的觀點(diǎn)[1-2]。與此同時(shí)，土壤改良劑如生物炭、石膏、堆肥、稻殼等被施于土壤中，來(lái)研究改良劑對(duì)營(yíng)養(yǎng)障礙性土壤中重金屬和磷有效性的影響，以及改良劑對(duì)土壤磷有效性的影響[3-6]。單一研究改良劑對(duì)重金屬污染土壤磷有效性影響的較少，本研究以此為出發(fā)點(diǎn)，來(lái)研究在鎘鉛復(fù)合污染土壤中施用硫磺對(duì)土壤磷有效性的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所玻璃溫室內(nèi)進(jìn)行，供試土壤主要理化性質(zhì)如下：pH值8.28，電導(dǎo)率0.46 ms/cm，全氮0.58 g/kg，有效磷7.28 mg/kg，速效鉀85.38 mg/kg，總鎘0.05 mg/kg，總鉛47.33 mg/kg，有效鎘22 μg/kg，有效鉛54 μg/kg。

試驗(yàn)采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，硫磺施用量分別為0，20，40，80，160 mmol/kg，分別標(biāo)記為S0，S20，S40，S80和S1605個(gè)處理，其中S0為整個(gè)實(shí)驗(yàn)的對(duì)照處理。依據(jù)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局制定的《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 15618-1995）》中，二級(jí)土壤（pH＞7.5）的最大限制Cd≤1.0 mg/kg、Pb≤350 mg/kg。試驗(yàn)中通過人工添加的方式，模擬重金屬污染土壤，分別以Cd(NO3)2，Pb(NO3)2溶液的形式添加。Cd濃度為100 mg/kg土壤，Pb濃度為400 mg/kg土壤。每盆裝土10 kg，每個(gè)處理21盆。土壤中添加重金屬后，平衡14 d，種植小油菜（Brassia chinensis，品種為“四月蔓”）。出苗7 d后每盆定植5株。試驗(yàn)期間通過稱重法，澆去離子水，使土壤含水量為田間持水量的60%。

1.2 樣品采集和測(cè)定方法

試驗(yàn)中共采集土壤樣品7次，分別為裝盆后15，30，45，60，75，90和105 d。植物樣采集6次，分別為裝盆后30，45，60，75，90和105 d。土樣采集后帶回實(shí)驗(yàn)室，60℃烘干過篩，供分析測(cè)試用。植物樣采集后，帶回實(shí)驗(yàn)室，沖洗、風(fēng)干、稱重，在105℃烘箱中殺青30 min，60℃烘干后粉碎，供分析測(cè)試用。土壤有效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬蘭比色法測(cè)定；植株全磷含量采用H2SO4-H2O2消煮，釩鉬黃比色法測(cè)定[7]。試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS18統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 施用硫磺對(duì)供試土壤有效磷含量的影響

有效磷是衡量北方石灰性土壤中磷含量高低的重要指標(biāo)，施用硫磺對(duì)供試土壤有效磷含量的影響見圖1。從圖中可以看出，與對(duì)照相比施硫磺處理土壤有效磷含量顯著降低。硫磺施用量越大，有效磷降幅越明顯。期間在15，30，45，60，75，90和105 d時(shí)，S160處理有效磷含量分別比S0下降了26.79%，20.72%，29.02%，35.32%，45.81%，21.45%和27.80%。

圖1 土壤有效磷含量隨硫磺施用量增加的變化規(guī)律

2.2 施用硫磺對(duì)小油菜生物量的影響

施用硫磺對(duì)小油菜整株鮮重的影響見表1。從表中可以看出，植株生物量隨硫磺施用量的增加而增加，且不同處理之間差異顯著。90 d內(nèi)S160處理植株生物量分別是S0處理的1.42，3.55，3.34，2.19和1.95倍。由于受到重金屬的毒害作用，在105 d時(shí)對(duì)照處理植株全部死亡，生物量為零。

2.3 施用硫磺對(duì)小油菜磷含量的影響

由表2可以看出，對(duì)照處理小油菜磷含量在105 d內(nèi)變化不明顯，保持在2.10 g/kg左右。施用硫磺處理，植株體內(nèi)磷含量隨硫磺施用量增加而顯著增加。75 d時(shí)S160處理磷含量達(dá)到2.63 g/kg，分別比同時(shí)期 S0，S20，S40和 S80處理增加了 25.24%，8.68%，5.62%和9.13%。90 d內(nèi)S160處理磷含量分別比S0處理增加了2.38%，4.72%，-1.40%，25.24%和17.16%。

表1 施用硫磺對(duì)小油菜整株鮮重的影響/g·株-1

表2 施用硫磺對(duì)小油菜地上部磷含量的影響/g·kg-1

3 結(jié)論

1）在Cd-Pb復(fù)合污染土壤中施用不同濃度硫磺以后，土壤有效磷含量隨硫磺施用量的增加而顯著降低。

2）由于受到重金屬的毒害作用，試驗(yàn)中小油菜整體生長(zhǎng)變緩。45d生育期的小油菜，長(zhǎng)到90d時(shí)生物量才達(dá)到最大。同時(shí)由于重金屬的毒害作用，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)對(duì)照處理植株全部死亡，生物量為零。總體來(lái)看，生物量隨硫磺施用量的增加而顯著增加，說(shuō)明硫磺對(duì)土壤Cd-Pb復(fù)合污染起到了緩減作用。

3）整個(gè)生育期內(nèi)，小油菜地上部磷含量變隨硫磺施用量的增加而顯著增加。說(shuō)明試驗(yàn)中被硫磺活化的磷具有生物有效性，可以被小油菜吸收。

[1]陳世寶，朱永官，楊俊誠(chéng).土壤植物系統(tǒng)中磷對(duì)重金屬生物有效性的影響機(jī)制[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2003，4（8）：1-7.

[2]Sally B,Rufus C,Judith H,et al.Use of soil amendments to reduce the bioavailability of lead,zinc and cadmium in situ[J].J Envi ron Qual,2002,12：1-22.

[3]Anand S.Availability of iron,manganese,zinc and phosphorus in submerged sodic soil as affected by amendments during the growth period of rice crop[J].Plant and Soil,1982,66（1）：37-43．

[4]Kelly T，Morgan,Kamal Mahmoud．Effect of Reduced Soil pH with Sulfur on Available Soil Phosphorus in High pH Sandy Soils of South Florida[J].UF/IFAS Extension，2013,12：1-3.

[5]Huck Ywih Ch’ng,Osumanu H A,Nik Muhamad A b,et al．Improving Phosphorus Availability in an Acid Soil Using Or ganic Amendments Produced from Agroindustrial Wastes[J].Hindawi，2014,6：1-7.

[6]Ahmed A.Khalil．Significance of Some Soil Amendments and Phosphate Dissolving Bacteria to Enhance the Availability of Phos phate in Calcareous Soil[J].Hindawi，2013,10：1-8.

[7]鮑士旦.土壤農(nóng)化分析[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2000.

Effect of Elemental Sulfur on Phosphorus Availability of Cadmium-lead Contaminated Soil

ZHAN Run-sheng1,2,YUE Xin-li3
（1.School of Life Science，Shanxi Datong University，Datong Shanxi，037009;2.Key Laboratory of Soil Environment and Nutrient Resources to Shanxi Province,Taiyuan Shanxi,030001;3.High Latitude Crops Institute to Shanxi Academy of Agricultural Sciences,Datong Shanxi,037008）

In this study,Cd-Pb contaminated soil was research object,Chinese cabbage"Siyueman"（Brassica chinensis）was chosen as tested crops.Five rates of elemental sulfur(S)applied at 0(S0),20(S20),40(S40),80(S80),160(S160)mmol/kg to study the effects of elemental sulfur on content of soil available phosphorus，plant biomass and shoot phosphorus content in Chinese cabbage.The results showed that,available phosphorus content in soil was significantly decreased with the amount of sulfur application increased.Plant biomass and phosphorus content in Chinese cabbage shoots were significantly increased with the amount of sulfur application increased.

sulfur;cadmium;lead;contaminated soil;phosphorus availability

S156.2

A

1674-0874(2015)04-0063-02

2015-05-05

山西大同大學(xué)高寒區(qū)作物研究所科研項(xiàng)目[2009-Y-14]；大同市科技攻關(guān)項(xiàng)目[201344]

湛潤(rùn)生（1979-），男，山西右玉人，碩士，講師，研究方向：土壤環(huán)境化學(xué)。

〔責(zé)任編輯 楊德兵〕