鈣鉀鋅肥和稻草秸稈肥對抑制小白菜吸收鎘的效果比較

李國富

（鶴山市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心，廣東鶴山 529700）

鈣鉀鋅肥和稻草秸稈肥對抑制小白菜吸收鎘的效果比較

李國富

（鶴山市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心，廣東鶴山 529700）

在不同鎘污染程度的土壤中種植小白菜，并施用鈣、鉀、鋅肥和稻草秸稈肥，比較它們對小白菜吸收鎘的抑制效果。試驗結(jié)果表明，單一施用稻草秸稈肥的處理對小白菜吸收鎘的抑制效果最好，鎘吸收量均顯著低于其他3種處理方法；將稻草秸稈肥和鋅肥混合施用，對小白菜吸收鎘的抑制效果更為顯著。

鎘；小白菜；抑制物質(zhì)；抑制效果

隨著社會的進步和工業(yè)的發(fā)展，土壤受到重金屬的污染越來越嚴重，人們越來越重視種植農(nóng)作物土壤中重金屬的防治和治理。自20世紀60年代，日本富士山縣神通川流域發(fā)生骨痛病[1]，鎘（Cd）被認為是最重要的污染元素，逐步受到了廣大科學研究者的關注。到目前為止，要徹底清除已被污染土壤中的重金屬還相當困難。在一定范圍內(nèi)，人們多數(shù)以超富集植物的應用為代表的生物修復技術(shù)來處理受重金屬污染的土壤[2]，這樣的處理效果是當今效果最明顯的方法之一。但由于大多數(shù)野生超富集植物的生物品種少、生長緩慢、修復需時長、成本高，且大多數(shù)為蓮座生長，很難進行機械操作，同時還存在很多后處理問題，所以其局限性較大，不利于大面積和大范圍推廣使用。根據(jù)我國人口眾多、日常供需的食品量較大，且能種植農(nóng)作物土地日益緊張的國情下，不可能讓太多受重金屬輕度乃至中度污染的土壤長時間處于土壤修復期。因此，亟需發(fā)展一種快捷有效且成本低的技術(shù)方法來減少重金屬對食物鏈的污染。

減少重金屬進入食物鏈的有效途徑之一，就是通過使用無機元素及其鹽類，以及有機物料能夠降低植物對土壤中某些重金屬的吸收或降低重金屬的生物有效性[3-7]。由于蔬菜對土壤中重金屬有一定的富集作用，因此采用一些農(nóng)業(yè)措施，如有選擇施用某些特殊肥料或適量施用一些有機物料等措施，增加土壤對重金屬的沉淀和吸附作用，從而降低重金屬的擴散性和生物有效性，再加上植物自身的調(diào)控機制也可以減少對重金屬的吸收及其轉(zhuǎn)移。羅婷[8]研究了鎂、鋅和石灰等物質(zhì)抑制土壤中Cd有效性及水稻吸收Cd的影響。試驗結(jié)果表明，單施硫酸鎂、硫酸鋅、活性炭或與石灰配合施用都能有效抑制水稻對Cd的吸收；當硫酸鋅、硫酸鎂和石灰3種物質(zhì)中其中2種或3種配合施用時，其效果優(yōu)于任何1種物質(zhì)單施，說明這3種物質(zhì)配合施用為正交互作用，配合施用抑制水稻吸收Cd的效果更加明顯。許楊貴等人研究了不同肥料對Cd污染土壤中2種菜心生長與Cd吸收的影響。試驗結(jié)果表明，土壤Cd含量的增加促進了2種菜心根際土、根部及莖葉Cd含量的提高。不同肥料處理均能減少油綠80 d菜心和特青60 d菜心的可食部分（莖葉）及根部對土壤Cd的吸收，其效果如下：雞糞有機肥>硅鎂肥>復合微生物肥>普通復合肥，其中雞糞有機肥、硅鎂肥處理的菜心莖葉和根部Cd的含量顯著低于普通復合肥處理。李夢梅等人研究比較了在低Cd污染（1.453 mg/kg）和高Cd污染（3.135 mg/kg）條件下，鈣、鉀、鋅肥和秸稈肥對抑制菜心吸收Cd的效果。結(jié)果表明，施用秸稈肥的處理，菜心地上部分和地下部分的Cd含量均顯著低于其他3個處理。鑒于葉類蔬菜是較為容易受到土壤重金屬污染的農(nóng)作物種類，而Cd因其具有高移動性、高毒害性、易積累性、難消除性等特點，視為毒害最強的重金屬元素。Cd一旦進入食物鏈，會嚴重影響人畜健康，導致很多疾病，甚至致癌[8]。到目前為止，關于種植水稻和菜心等方面在技術(shù)上和施用哪些肥料能有效減少Cd吸收的文獻報道不少，但對于生產(chǎn)小白菜時施用哪種化肥或有機肥能有效對Cd吸收的抑制效果較好的文獻報道卻較少。為此，試驗以南方農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上常用的4種肥料為材料，分析比較施用哪種肥料對小白菜抑制吸收Cd的效果較好。研究結(jié)果可以為南方蔬菜作物在生產(chǎn)種植時，如何施肥來防治重金屬污染提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 供試品種

廣東愛普農(nóng)，金牌999雜交黑葉白菜（Little cabbage）。

1.1.2 供試農(nóng)作物料

石灰（無水CaCO3） 4 g/盆；硫酸鉀（K2SO4）0.6 g/盆；硫酸鋅（ZnSO4） 0.3 g/盆；稻草秸桿（其中有機質(zhì)44%，N 7.6%，P 3.7%，K2O 15.8%）58 g/盆。

1.1.3 供試土壤

使用3種不同污染程度的土壤進行對比試驗。采土地點是廣東省鶴山市3處分別受Cd不同程度污染的菜地，土壤取原本含一定Cd水平菜田中0~25 cm耕作層的土壤（沒有添加外源Cd的），其中以達到國家標準GB/T 18407.1—2001農(nóng)產(chǎn)品安全質(zhì)量無公害蔬菜產(chǎn)地環(huán)境要求（pH值<6.5時，Cd<0.30 mg/kg）的土壤作為對照。

不同污染程度土壤的理化性質(zhì)見表1。

1.2 試驗設計

表1 不同污染程度土壤的理化性質(zhì)

按1個品種小白菜、3個Cd污染濃度和4種肥料的正交試驗設計，共12個處理。污染土壤設3種不同Cd濃度水平，每盆3 kg土，分別裝入頂部直徑20 cm、高15 cm的塑料花盆中，再將4種肥料按上述要求中不同的施用量分別做4個處理。供試物料于播種前1個月施入，均過20目篩；稻草秸稈曬干后用粉碎機粉碎，然后過20目篩，與土壤拌勻，然后每盆施基肥（N 0.9 g，P 0.4 g，K2O 1.2 g，其中N，P，K分別以尿素、磷酸二氫鉀作為肥源）。小白菜采用直接播種方式，每個處理3次重復，共36盆。待小白菜種子萌發(fā)后，每盆保留4株小白菜，共144株生長。盆栽擺置于遮雨大棚中并按隨機區(qū)組擺放，每天早晚按缺水情況澆水1次，保持土壤水分在田間持水量的75%左右。

1.3 測定項目與方法

種植55 d后，分別收獲小白菜的莖葉和根，根部用自來水充分洗凈土壤后再用超純水沖洗1遍，然后用吸水紙吸干表面水分，分別稱植株的莖葉和根的鮮質(zhì)量。然后將植株的根和莖葉分別放入紙質(zhì)信封，并置于75℃恒溫干燥箱烘干至恒質(zhì)量，再稱量其的干質(zhì)量。土壤樣品采用硝酸-氫氟酸-高氯酸消解處理，植物樣品采用HNO3-H2O2微波消解，其中土壤有效態(tài)Cd用DTPA浸提劑提取。Cd的測定按GB/T 5009.15—2003鎘的測定方法測定。土壤的pH值、電導率和有機質(zhì)含量按GB/T 18407.1—2001農(nóng)產(chǎn)品安全質(zhì)量無公害蔬菜產(chǎn)地環(huán)境要求的方法測定，同時做土壤水分含量矯正。試驗結(jié)果用新復極差檢驗方法統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果分析與討論

2.1 不同施肥處理對小白菜莖葉、根干質(zhì)量及其干鮮比的影響

不同施肥處理對小白菜的莖葉、根干質(zhì)量及干鮮比的影響見表2。

由表2可知，施用4種不同的肥料后，使小白菜地上部分和地下部分的生長情況產(chǎn)生各異，影響程度各不相同。施用石灰（A）和硫酸鉀（B）對小白菜增產(chǎn)的效果明顯大于施用硫酸鋅（C）和稻草秸桿（D）。其中，施用石灰（A）的增產(chǎn)效果最顯著，小白菜干質(zhì)量隨著土壤Cd濃度的升高而增加，但其干鮮比卻有所下降；施用硫酸鉀（B）處理時，在低Cd濃度的條件下，小白菜干質(zhì)量也會隨著土壤Cd濃度的升高而增加，但當土壤全Cd濃度超過0.66 mg/kg左右時，小白菜干質(zhì)量則隨著土壤Cd濃度的升高而下降；施用硫酸鋅（C）處理效果最不明顯，反映這種處理效果最差；施用稻草秸桿（D）處理時，小白菜干質(zhì)量隨著土壤Cd濃度的升高逐漸下降，但小白菜在高Cd濃度土壤中的長勢比低Cd濃度的要略好，干鮮比也是在高Cd濃度的土壤中比低Cd濃度的大。說明在一定時間內(nèi)，施用一定量復合化肥可以促進小白菜的生長，而施用稻草秸桿肥的增產(chǎn)效果較差，不如施用復合化肥；并且在一定范圍條件下，Cd的濃度越高對小白菜的生長和增產(chǎn)起到不少促進作用，但Cd過量則會抑制小白菜的生長，降低小白菜的產(chǎn)量?？偟膩碚f，在Cd污染的條件下，小白菜在無污染或低污染的土壤中種植時，施用有機肥增產(chǎn)效果一般，不如施用普通復合肥的。

表2 不同施肥處理對小白菜的莖葉、根干質(zhì)量及干鮮比的影響/mg·kg-1

2.2 不同施肥處理對小白菜莖葉和根中Cd含量的影響

不同施肥處理對小白菜莖葉和根中Cd含量的影響見表3。

表3 不同施肥處理對小白菜莖葉和根中Cd含量的影響

由表3可知，施用4種不同肥料的處理方法，均使小白菜莖葉和根中Cd的含量隨著土壤Cd濃度的升高而增加。其中，施用石灰（A）處理時，在空白對照中，小白菜的根中Cd含量最高，而其莖葉中Cd含量最低，說明在無污染的土壤上施用石灰，可以使小白菜對Cd吸收盡量滯留在根中；施用硫酸鉀（B）處理時，不論在低Cd和高Cd濃度的土壤中，小白菜的莖葉和根的Cd含量都是最高的，說明小白菜在Cd污染土壤上種植時，施用硫酸鉀對其吸收Cd的抑制效果表現(xiàn)較差；施用硫酸鋅（C）處理時，在空白對照中，小白菜的莖葉中Cd含量最高，但在低Cd和高Cd污染的土壤中含量卻不是很高，說明小白菜在Cd污染土壤上種植時，施用硫酸鋅對其吸收Cd有一定的抑制效果；施用稻草秸桿（D）的處理，在低Cd和高Cd污染的土壤中，小白菜的莖葉和根的Cd含量均是最低的，說明施用稻草秸桿抑制小白菜吸收Cd的效果最為明顯，優(yōu)于其他3個處理。

3 不同施肥處理對土壤理化性質(zhì)的影響

不同處理對土壤理化性質(zhì)的影響見表4。

表4 不同處理對土壤理化性質(zhì)的影響

由表4（小白菜收獲后，4種不同施肥處理過的土壤理化性質(zhì)）可以看出：

（1）在有不同Cd濃度的土壤上，分別施用不同肥料種植過小白菜的處理方法，其分別對應的土壤pH值均有不同程度的下降。說明在Cd污染的土壤上，小白菜根系受Cd的脅迫，會分泌不同程度的有機酸，導致土壤酸化，其中施用硫酸鉀（B）處理使土壤pH值下降最多，但也有可能是由于硫酸鉀本身是一種生理酸性肥料所致，導致其土壤pH值相對特別低。由表4的結(jié)果可以推算出，隨著土壤pH值的提高，土壤中吸收利用有效Cd含量的減少，小白菜地上部分Cd含量也逐漸降低。因此，適當提高土壤pH值是抑制小白菜吸收積累Cd的有效途徑。

（2）在施加了各種肥料后，各種處理方法對應的土壤電導率（EC）均比處理前有所升高。特別是在Cd污染的土壤上，施用石灰（A）、硫酸鉀（B）和硫酸鋅（C）處理方法的土壤電導率均超過0.50 ms/cm，表明這3種處理方法都已經(jīng)導致土壤鹽漬化。

（3）在空白對照土壤上，施用稻草秸桿（D）處理的全Cd含量最低，有效Cd含量最高；而在低污染和高污染的土壤上，施用稻草秸桿（D）處理的全Cd含量最高，有效Cd含量最低；施用稻草秸桿（D）處理的有機質(zhì)含量也大幅增加，由此說明增加土壤的有機質(zhì)，能降低土壤Cd的有效性，從而使小白菜減少吸收積累Cd。

4 結(jié)論與探討

在Cd污染的條件下，施用石灰的增產(chǎn)效果最好，干鮮質(zhì)量均最大，但隨著土壤Cd濃度的升高，干鮮比下降；施用稻草秸桿肥的處理，干鮮質(zhì)量不如施用鈣、鉀和鋅肥的處理好，但干鮮比值隨著土壤Cd濃度的升高有所增加，說明施用稻草秸桿肥能增強植株的抗性。

從土壤的pH值下降程度、適宜蔬菜生長土壤條件的電導率程度、植株莖葉和根中抑制Cd吸收含量程度和土壤的有機質(zhì)含量增加程度等各方面因素綜合考慮，以單一施用肥料來說，施用稻草秸桿肥能減少小白菜對Cd的富集，有效抑制對Cd吸收，同時促進植物的生長，是在4種肥料中最佳的選擇。主要原因是稻草秸桿肥中的有機質(zhì)能分解產(chǎn)生較多的腐殖質(zhì)酸，通過絡合和螯合固定Cd，從而增強了土壤固定Cd2+的能力，使作物的Cd吸收量減少，減輕Cd對作物的危害；其次是施用硫酸鋅，再是施用石灰，最差是施用硫酸鉀。其中，施用3種復合化肥中，施用硫酸鋅對小白菜抑制吸收Cd的效果最好，如將稻草秸桿肥和硫酸鋅肥混合施用，對小白菜抑制吸收Cd的效果則更好。

由于在稻草秸桿肥中起作用的主要物質(zhì)是有機質(zhì)，而不同的有機肥含有的有機質(zhì)成分和含量各有差異，具體施用哪種有機肥，甚至哪種有機肥和哪種復合化肥以什么比例搭配施用對小白菜吸收Cd的抑制效果更好，還有待進一步分析研究和篩選。

[1]吳燕玉.張士灌區(qū)鎘污染綜合防治技術(shù)的研究 [J].中國環(huán)境科學，1985，5（3）：2-6.

[2]鄭愛珍，李淑萍.蔬菜地污染土壤的修復技術(shù) [J].北方園藝，2005（4）：16-17.

[3]陳宏，陳玉成，楊學春.化學添加劑對土壤和萵筍中重金屬殘留量的影響實驗 [J].農(nóng)業(yè)工程學報，2005，21（7）：120-123.

[4]席玉英，郭棟生，宋玉仙，等.鈣、鋅對玉米幼苗吸收鎘、鉛的影響 [J].山西大學學報，1994，17（1）：101-103.

[5]曾曉舵，何其軒.不同形態(tài)的肥料對菜心吸收鎘的影響 [J].生態(tài)環(huán)境學報，1997（1）：42-44.

[6]李鷹翔.不同改良劑對小青菜（Brassia Chinensis.L）生長及鎘、鉛吸收積累的影響 [D].咸陽：西北農(nóng)林科技大學，2012.

[7]李明舉，嚴正煉，王文華.水稻施用鋅肥對鎘吸收的抑制效果初探 [J].現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，2014（8）：39-41.

[8]羅婷.鎂、鋅和石灰等物質(zhì)抑制土壤鎘有效性及水稻吸收鎘的研究 [D].成都：四川農(nóng)業(yè)大學，2013.

The Effect of Calcium Potassium Zinc Fertilizer and Straw Halm Manure on Inhibt Little Cabbage Absorbing Cadmium

LI Guofu
（Supervises and Tests Center of Heshan Primary Products，Heshan，Guangdong 529700，China）

At different cadmium pollution，compared calcium，potassium，zinc fertilizer and halm manure on inhibt little cabbage absorbing cadmium.The result shows that by using straw halm manure，little cabbage absorb cadmium is evidently lower than others，by using straw halm manure and zinc fertilizer，little cabbage absorb cadmium is more significantly.

cadmium；little cabbage；inhibtor；inhibing effect

X173

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.02.039

1671-9646（2017）02b-0041-04

2016-12-29

李國富（1979— ），男，本科，工程師，研究方向為農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全方面的檢測。