凹凸棒對鎘鉻污染環境下盆栽空心菜生長的影響

楊劍超++孫曉++徐維華++王新語++崔榮宗++姜學玲

摘要 通過溫室盆栽試驗，開展了凹凸棒對鉻、鎘污染環境下空心菜生長的影響研究。結果表明：添加凹凸棒能顯著增加空心菜的株高與生物量；重金屬污染處理下空心菜的生物量僅為1.79 g/株，施用800 kg/hm2的凹凸棒材料后，生物量增加了207%；同時凹凸棒材料的添加可降低植株地上部重金屬含量，隨著添加量由100 kg/hm2增至800 kg/hm2，空心菜地上部Cr和Cd含量降低，鎘含量降低效果優于鉻。因此，凹凸棒材料對于重金屬低污染土壤修復有良好的應用前景。

關鍵詞 凹凸棒；鎘；鉻；污染土壤；空心菜

中圖分類號 S636.9 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）07-0075-02

Effects of Attapulgite on Growth of Potted Ipomoea Aquatica in Cd-Cr Contaminated Soil

YANG Jian-chao 1 SUN Xiao 1 XU Wei-hua 1 WANG Xin-yu 1 CUI Rong-zong 2 JIANG Xue-ling 1 *

（1 Yantai Academy of Agricultural Sciences in Shandong Province，Yantai Shandong 265599； 2 Shandong Academy of Agricultural Sciences）

Abstract The greenhouse pot experiment was conducted to investigate the effects of attapulgite on growth of Ipomoea Aquatica in Cd-Cr contaminated soil.The results showed that the plant height and biomass of plant significantly increased with the application of attapulgite.The fresh biomass was 1.79 g/plant for the Cd-Cr contaminated treatment，and the biomass increased by 207% with the application of 800 kg/hm2 attapulgite.The heavy metal concentrations in the ground part of plant were decreased with the application of attapulgite， Cd and Cr concentrations decreased as the addition amount of attapulgite increased from 100 kg/hm2 to 800 kg/hm2.The reductions in Cd and Cr concentrations were in the order of Cd>Cr.Therefore，attapulgite has a good application prospect for remediation of heavy metal contaminated soil.

Key words attapulgite；Cd；Cr；contaminated soil；Ipomoea Aquatica

隨著工業快速發展，伴隨而來的是各種化工產品、農藥及化肥的過度使用，重金屬污染物便通過各種途徑進入環境，造成土壤、水源尤其是農田的重金屬污染。重金屬污染物不能被化學或生物降解、會通過食物鏈在動植物和人體內積累，對生態環境、食品安全和人體健康構成嚴重威脅[1-4]，如鎘米、砷毒、血鉛、“水俁病”和“痛骨病”等。而作為生產源頭的農田，已經成為土壤重金屬污染治理的重中之重，其污染來源和修復技術也一直是國內外研究的熱點和難點。

鉻和鎘重金屬污染對人的安全具有致命的危害。據研究，Cr（Ⅵ）比Cr（Ⅲ）毒性高100倍，且更容易被人體吸收，并在體內積累，接觸Cr（Ⅵ）有致癌、致畸等潛在危害[5]。土壤中水溶性和交換態鎘進入作物體內并積累到一定含量時，作物就會表現出生長緩慢、植株矮小、褪綠、產量下降、質量下降等；可通過食物鏈進入人體并長期積累，會在腎臟、肝臟、肺臟、骨骼、生殖系統、心血管系統、胃腸系統、胰臟表現出明顯病變。

土壤重金屬污染修復技術較多。董漢英等[6]的批量淋洗法對土壤中Zn、Pb、Cu、Ni 去除效果較好，而對Cr 去除效果不明顯。崔紅標等[7]采用磷灰石等改良劑進行修復，對Cu 污染土壤具有較好的修復效果。Cheng 等[8]通過施用石灰和鈣鎂磷肥消除了小白菜重金屬毒害的生物學性狀，顯著地降低了小白菜體內Cd、Pb、Cu 和Zn 的含量。陳曉婷等[9]研究發現，石灰、活性炭對降低土壤中Cr 含量具有良好的效果。空心菜對鉻、鎘敏感，是大多數研究重金屬對蔬菜影響的理想材料。因此，本試驗利用空心菜研究凹凸棒對鎘、鉻污染環境下盆栽空心菜生長的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

凹凸棒購自武漢市輝瑞農資有限公司；重鉻酸鉀為天津市瑞金化學品有限公司生產，含量為99.8%；硝酸鎘為天津市光復精細化工研究所生產，含量為99.99%；供試作物為柳葉青（骨空心菜）。

1.2 試驗設計

試驗共設7個處理，分別為CK：每盆含20 g腐熟牛糞的3.5 kg土壤；處理A：每盆含20 g腐熟牛糞的3.5 kg土壤+凹凸棒800 kg/hm2；處理B：每盆含20 g腐熟牛糞的3.5 kg土壤+1.2 g重鉻酸鉀+0.05 g 硝酸鎘；處理C：每盆含20 g腐熟牛糞的3.5 kg土壤+1.2 g重鉻酸鉀+0.05 g 硝酸鎘+凹凸棒100 kg/hm2；處理D：每盆含20 g腐熟牛糞的3.5 kg土壤+1.2 g重鉻酸鉀+0.05 g 硝酸鎘+凹凸棒200 kg/hm2；處理E：每盆含20 g腐熟牛糞的3.5 kg土壤+1.2 g重鉻酸鉀+0.05 g 硝酸鎘+凹凸棒400 kg/hm2；處理F：每盆含20 g腐熟牛糞的3.5 kg土壤+1.2 g重鉻酸鉀+0.05 g 硝酸鎘+凹凸棒800 kg/hm2。4次重復，隨機排列。選擇20 cm口徑的培養盆，每盆裝土3.5 kg，加入1.2 g重鉻酸鉀和0.05 g硝酸鎘模擬重金屬污染，分別摻混相當于田間施用量為0、100、200、400、800 kg/hm2的凹凸棒材料作為處理。土壤拌入重金屬及凹凸棒材料后培養15 d進行鈍化反應，每盆施入腐熟牛糞20 g，同時將空心菜進行育苗培養，待長出第3片真葉后統一移栽到盆中，每盆5株，培養20 d。通過稱重法澆水保持土壤含水量為田間持水量的60%～70%。植株樣品采集后先用自來水洗凈，再用去離子水沖洗2遍，用濾紙吸取水珠，105 ℃溫度下烘30 min殺青后于65 ℃下烘干，磨細，密封保存備用。

1.3 樣品分析與數據處理

植株相對葉綠素含量的測定采用KONICA MINOLTA（SPAD-502 PLUS）葉綠素計，植株內重金屬（鉻、鎘）含量采用微波消解法，待測液中重金屬含量通過日立 Z-2000 原子吸收分光光度計進行測定。采用 SPSS19.0 和Excel軟件對數據進行分析。

2 結果與分析

2.1 凹凸棒對重金屬污染土壤中空心菜生長的影響

土壤重金屬污染后，從生物量和株高2個方面來看，空心菜的長勢都顯著下降，添加凹凸棒材料后空心菜生長狀況有所改善（圖1和表1）。當添加劑量相對較低時（100、200 kg/hm2）空心菜的株高與生物量增加不顯著；添加劑量較高時（400、800 kg/hm2）株高與生物量增加顯著，凹凸棒用量為800 kg/hm2時生物量為重金屬污染處理的3.07倍，但仍未達到無污染土壤處理水平，這說明凹凸棒可一定程度緩解重金屬對植物的毒害作用，表觀上作用明顯。但在800 kg/hm2施用量下尚無法完全消除重金屬對空心菜生長的抑制作用。葉綠素的相對含量可以體現出植株的光合作用水平和發育水平，相對值越高說明植株生命活動越旺盛。施加凹凸棒有助于提高空心菜的葉綠素含量，且有利于重金屬環境下葉綠素含量的維系。含水量是植物生長活躍的另一項重要指標，含水量越高植物體內代謝越旺盛，施加凹凸棒也有利于在重金屬環境下空心菜含水量的維系。

2.2 凹凸棒對重金屬污染土壤中空心菜植株重金屬含量的影響

對各處理的空心菜地上部重金屬含量進行分析，結果如表2所示。可以看出，對照處理的空心菜地上部鉻含量為981.00 μg/kg，參照《食品安全國家標準 食品中污染物限量》（GB 2762—2012）[10]，該處理下空心菜鉻含量已超標，接近限量的2倍，說明CK已存在一定的鉻污染風險；處理A鉻含量顯著下降至768.33 μg/kg，表明凹凸棒具有降低污染土壤中農作物鉻含量的作用；處理B（添加重金屬）中其含量增至1 182.00 μg/kg。施用凹凸棒空心菜中的鉻含量有所下降，且整體來看隨著凹凸棒施用量的增加，鉻含量呈下降趨勢，但與重金屬處理B相比下降不顯著，這說明本試驗凹凸棒施用量相對較低，尚不足以清除污染土壤中鉻對植物生長的毒害作用。

CK的空心菜地上部鎘含量為29.67 μg/kg，遠低于《食品安全國家標準 食品中污染物限量》（GB 2762—2012）規定的限量值，施用凹凸棒后鎘含量有所降低，但下降不顯著。由此表明，CK鎘污染風險相對較低；添加重金屬后鎘含量顯著增加，施用凹凸棒可顯著降低污染處理的鎘含量，但在低劑量處理下（100、200 kg/hm2），處理間差異不顯著；隨著施用量的增加，處理間存在顯著差異，處理F與處理B相比，植株中鎘的含量下降近1/3，這表明凹凸棒能有效降低農作物中鎘含量，對于重金屬低污染土壤修復有良好的應用前景。

3 結論與討論

盆栽試驗結果表明，凹凸棒在鉻、鎘污染的土壤中使用，可促進空心菜植株的生長，緩解重金屬的危害，并降低植株中重金屬的含量，凈化效果鎘>鉻，對于重金屬低污染土壤修復有良好的應用前景。雖然試驗中空心菜株高與生物量隨著凹凸棒用量的增加均顯著增加，但即使在最高施用量下（800 kg/hm2），株高與生物量均顯著低于空白對照，且對鉻的凈化效果有限，這表明本試驗設計的用量偏低；同時由于室內模擬與實際污染土壤環境條件之間存在差異，凹凸棒對于實際污染土壤的修復能否達到較好的效果，仍需進一步探討。因此，在實際推廣應用中應適當增加凹凸棒單位面積施用量，并繼續通過田間試驗在其他作物與施用量下加以驗證。

4 參考文獻

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