?混配鐵肥噴施對小白菜鎘鉛含量的影響?

摘 要：采用土壤盆栽實驗，研究了葉面噴施不同配比硫酸亞鐵、檸檬酸、乙二胺四乙酸二鈉（Na2EDTA）和尿素混配鐵肥對小白菜生長及小白菜地上部Cd、Pb和Fe含量的影響。結(jié)果表明，噴施不同配比的混配鐵肥對小白菜地上部干重及地上部Cd、Pb、Fe、Zn和Cu含量有明顯不同的影響。葉面噴施FeSO4混配肥提高了小白菜地上部生物量，噴施混配鐵肥處理小白菜鮮重和干重分別增加24.63%～89.03%和34.78%～114.13%。噴施不同配比混配鐵肥可在一定程度上降低小白菜地上部Cd、Pb、Cu和Zn含量，提高小白菜地上部Fe含量。噴施2 mmol/L"FeSO4+1.8 mmol/L檸檬酸+0.2 mmol/L Na2EDTA+0.2%尿素（處理9）后，小白菜地上部Cd和Pb含量降低幅度分別在50%和40%以上，F(xiàn)e含量提高16.35%;是小白菜降鎘鉛效果最優(yōu)混配鐵肥組合。

關(guān)鍵詞：葉面噴施;鐵;小白菜;重金屬

中圖分類號： S474+.3 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-060X（2018）01-0030-04

Effects of Foliar Application Mixed Iron Fertilizers on the Contents of Cadmium and

Lead in Pakchoi

WANG Hui，XU Chao，HUANG Xue-ting，OUYANG Dong-sheng，LUO Zun-chang，

LV Guang-hui，LIAO Yu-lin，ZHU Han-hua

Abstract：A soil pot experiment were conducted to study the effects foliar application of ferrous sulfate， citric acid， disodium ehyylenediamine tetraacetic acid （Na2EDTA） and urea mixed fertilizers on the growth and cadmium （Cd）， lead （Pb） and iron （Fe） contents in pakchoi. The results showed that the different mixed iron fertilizers has distinct effects on the shoot dry weight of pakchoi and contents of Cd， Pb， Fe， Zn， and Cu in shoot of pakchoi. Foliar application of mixed iron fertilizer increased shoot biomass of pakchoi. The fresh weight and dry weight of the shoot of pakchoi were increased by 24.63%-89.03% and 34.78%-114.13%， respectively with foliar application different mixed iron fertilizers. Foliar application different mixed iron fertilizers could decrease the contents of Cd， Pb， Cu and Zn in the shoots of pakchoi to a certain extent， and increased Fe contents. The ferrous sulfate， citric acid， Na2EDTA and urea （2 mmol/L FeSO4+1.8 mmol/L citric acid + 0.2 mmol/L Na2EDTA+0.2% urea） increased Fe content by 16.35%， but decreased the contents of Cd and Pb in the shoot of pakchoi by 50% and 40% respectively. It is the best combination of mixed iron fertilizer to reduce Cd and Pb contents in pakchoi.

Key words：foliar application; iron; pakchoi; heavy metal

近年來，隨著我國工業(yè)化進程的加速和社會經(jīng)濟的發(fā)展，農(nóng)田土壤重金屬污染問題日益突出[1-2]。Cd和Pb是重金屬污染農(nóng)田主要的污染物[2]，Cd、Pb的污染給生態(tài)環(huán)境及人體健康帶來了很大危害[3]。蔬菜是人們的常用食物，土壤中的Cd和Pb可以通過蔬菜進入食物鏈，對人體健康造成一定的危害[4-5];其中葉菜類蔬菜中Cd和Pb含量水平明顯高于其他類型蔬菜[5-6]。如何降低Cd和Pb在葉菜類蔬菜可食部位的積累已成為環(huán)境污染領(lǐng)域的研究熱點。

通過葉面噴施某種物質(zhì)來提高作物對重金屬的抗性、減少甚至阻斷其向食物鏈轉(zhuǎn)移的葉面控制技術(shù)近年來逐漸受到關(guān)注[7-10]，其是利用Cd和Pb的吸附遷移受競爭性陽離子Zn2+、Cu2+、Fe2+、Ca2+、Mg2+等與Cd2+和Pb2+的拮抗效應(yīng)來抑制Cd和Pb吸收或轉(zhuǎn)移到作物中，從而達到降低Cd和Pb在可食部位的含量[7]。一些研究表明，葉面噴施適量Fe可降低作物可食部位Cd和Pb含量[11-15]。筆者前期的研究表明，葉面噴施硫酸亞鐵、檸檬酸鐵和EDTA二鈉亞鐵可降低菜心Cd、Pb和Cu累積，檸檬酸鐵和EDTA二鈉亞鐵降低菜心Cd、Pb和Cu效果較好;檸檬酸鐵和硫酸亞鐵處理菜心產(chǎn)量分別提高6.95%和18.2%，而EDTA二鈉亞鐵處理降低16.0%[14]。有必要對減少蔬菜重金屬積累的葉面調(diào)控高效鐵肥配比進行優(yōu)化，在高效降低植物重金屬積累的同時提高鐵肥的品質(zhì)，提高其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。研究以葉類蔬菜小白菜（Brassica chinensis）為研究對象，采用Cd和Pb污染土壤盆栽試驗，分析葉面噴施不同配比混配鐵肥對小白菜生長以及Fe、Cd和Pb含量的影響，以便為在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中通過合理組配和鐵肥調(diào)控作物Cd和Pb積累的同時達到高產(chǎn)提供一定的理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試土壤為采自廣東省韶關(guān)市大寶山下游重金屬污染的稻田0～15 cm的表土，土壤采回后經(jīng)風(fēng)干，磨細過2 mm篩，裝入封口袋中備用。供試土壤基本理化性質(zhì)見表1。試驗用小白菜品種為D94小白菜。

1.2 試驗方法

試驗設(shè)置10個葉面噴施處理，采用硫酸亞鐵（FeSO4）、檸檬酸、乙二胺四乙酸二鈉（Na2EDTA）和尿素按照一定比例混合配成鐵肥（表2），將不同配比混配鐵肥pH值調(diào)至4.5，對小白菜進行葉面噴施處理。每處理設(shè)置3個重復(fù)。

土壤經(jīng)混勻后裝盆，盆底部鋪一層200目的尼龍網(wǎng)布，每盆裝土550 g（以干土計），每盆土施加14 g/L的石灰溶液20 mL，將土壤pH值調(diào)節(jié)至7，并且噴水至田間最大持水量為75%左右，平衡4 d，期間用稱重法讓土壤維持上述濕潤程度。在裝盤后第4天按照0.15 g/kg N、0.12 g/kg P2O5和0.15 g/kg K2O的比例施入尿素、磷酸二氫鉀和氯化鉀（均為分析純）作基肥。施肥3 d后（2013年4月21日）播種，將小白菜種子播種于盆中，每盆播種20粒，待幼苗長到3片真葉時，每盆間苗至10株。2013年5月13日開始噴施混配鐵肥，每5 d噴一次，為了避免過多的混配鐵肥滴落在土壤中，每盆每次的噴施量為10 mL，并且在裸露土壤表面鋪上紙巾;共噴施5次。于2013年6月3日收獲小白菜。在小白菜生長期間（共42 d）用蒸餾水澆灌，保持田間持水量的75%。小白菜收獲后先后用自來水、蒸餾水洗凈，擦干、稱鮮重，于105 ℃烘箱內(nèi)殺青30 min，再于60℃烘箱內(nèi)烘干，稱干重，粉碎備用。蔬菜樣品測定Cd、Pb、Fe、Zn、Cu和N含量。

1.3 分析方法

小白菜地上部樣品采用濃硝酸-高氯酸消化（體積比為3∶1），原子吸收分光光度計（日本HITACHI公司，Z-2300）測定Cd、Pb、Fe、Zn和Cu。小白菜全氮采用H2SO4-H2O2消煮-靛酚藍比色法[16]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel進行相關(guān)數(shù)據(jù)的計算，統(tǒng)計與處理。用SPSS 16.0進行統(tǒng)計分析，Tukey HSD多重比較法作多重比較、差異顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉面噴施混配鐵肥條件下的小白菜地上部生物量

葉面噴施混配鐵肥可顯著促進小白菜生長，提高地上部生物量。與T1處理相比，噴施混配鐵肥處理小白菜鮮重和干重分別增加24.63%～89.03%和34.78%～114.13%，其中T3處理小白菜鮮重和干重均最大，混配鐵肥處理小白菜地上部干重顯著增加（除T2、T5和T10處理外）;表明葉面噴施FeSO4混配肥提高了小白菜地上部生物量，但不同配比的FeSO4混配肥對小白菜地上部生物量的影響存在較大差異。各處理小白菜地上部干重大小順序為：T3gt;T9gt;T4gt;T6gt;T7gt;T8gt;T2gt;T10gt;T5gt;T1（圖1）。

2.2 葉面噴施混配鐵肥條件下的小白菜地上部Cd和Pb含量

葉面噴施不同配比混配鐵肥處理均能顯著降低小白菜地上部Cd含量，降低幅度達28.48%～59.56%（圖2）。各處理小白菜地上部Cd含量大小順序為：T1gt;T2gt;T6gt;T5gt;T4gt;T9gt;T7gt;T10gt;T8gt;T3。T3、T7、T8、T9和T10處理小白菜地上部Cd含量顯著低于T2處理，而T3、T7、T8、T9和T10處理間小白菜地上部Cd含量無顯著差異。葉面噴施不同配比混配鐵肥均能降低小白菜地上部Pb含量，降低幅度為8.51%～42.21%（圖2）。各處理小白菜地上部Pb含量大小順序為：T1gt;T4gt;T8gt;T3gt;T7gt;T5gt;T2gt;T6gt;T9gt;T10。綜上，噴施不同配比混配鐵肥均能在一定程度上降低小白菜地上部Cd和Pb含量，說明葉面噴施FeSO4混配肥能顯著降低小白菜地上部Cd和Pb含量;其中T9和T10處理Cd和Pb含量降低幅度分別在50%和40%以上，是較好的FeSO4混配肥。

2.3 葉面噴施混配鐵肥條件下的小白菜地上部Fe、Zn、Cu、Ca和N含量

葉面噴施不同配比混配鐵肥處理均能增加小白菜地上部Fe含量，增加幅度為16.35%～171.87%，其中T4、T5和T6處理小白菜地上部Fe含量與T1處理相比顯著提高（表3）;表明葉面噴施FeSO4混配肥能提高小白菜地上部Fe含量，噴施不同配比的混配鐵肥對小白菜地上部Fe含量影響很大，小白菜地上部Fe含量的增加程度受混配肥中鐵源、檸檬酸、Na2EDTA、尿素混配比例的影響較大。小白菜地上部Zn含量在噴施不同配比混配鐵肥后顯著降低，其降低幅度為26.63%～44.23%（Plt;0.05）;與T1處理相比，T5處理小白菜地上部Zn含量降低幅度最小、T8處理降低幅度最大，T5和T8處理兩者間小白菜地上部Zn含量差異顯著（表3）。小白菜地上部Cu含量在噴施不同配比混配鐵肥后顯著降低，其降低幅度為33.00%～60.14%（Plt;0.05）;各處理小白菜地上部Cu含量大小順序為：T1gt;T2gt;T5gt;T3gt;T6gt;T8gt;T4gt;T9gt;T10gt;T7（表3）。葉面噴施不同配比混配鐵肥對小白菜地上部Ca和N含量無顯著影響（表3）。

3 討 論

研究結(jié)果表明，葉面噴施不同配比混配鐵肥可顯著促進小白菜生長，提高地上部生物量（圖1），其原因有二：（1）Fe是作物生長必需的微量元素之一，添加Fe營養(yǎng)可促進作物生長[17];（2）混配鐵肥中含有一定量的尿素，葉面噴施尿素可促進作物生長。

葉面噴施不同配比混配鐵肥處理均能降低小白菜地上部Cd、Pb、Zn和Cu含量（圖2和表3），Cd、Pb、Zn和Cu與Fe之間表現(xiàn)出明顯的拮抗作用。該結(jié)果與劉俊等[13]、周坤等[12]、許超等[14]、楊蕓等[15]報道相似。噴施不同配比混配鐵肥后小白菜地上部Cd、Pb、Zn和Cu含量降低可能是因為：（1）Fe供應(yīng)充足情況下，F(xiàn)e轉(zhuǎn)運子基因關(guān)閉，F(xiàn)e吸收增加，Cd、Pb、Zn和Cu吸收量下降，Cd、Pb、Zn和Cu富集降低[18];（2）Cd、Pb、Zn和Cu與Fe競爭根系吸收運輸點位降低了Cd、Pb、Zn和Cu在植物體內(nèi)木質(zhì)部長距離運輸[19]。因此，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中可以噴施適當(dāng)量鐵肥、以增加Fe2+的含量，一方面抑制二價金屬離子轉(zhuǎn)運蛋白的表達，另一方面增強Fe在鐵鎘互作過程中的競爭性，從而抑制植物體對Cd的吸收和積累。不同配比混配鐵肥均顯著降低小白菜地上部Cd含量，混配鐵肥中各組分對小白菜地上部中Cd降低的作用有待深入研究。試驗只是選取了一個小白菜品種在盆栽條件下進行了不同配比混配鐵肥噴施試驗，對篩選出來的優(yōu)勢組合是否具有品種和大田的廣譜適應(yīng)性有待進一步試驗驗證。

試驗通過硫酸亞鐵與檸檬酸、Na2EDTA和尿素的混配葉面噴施，研究了不同硫酸亞鐵、檸檬酸、Na2EDTA和尿素配比混配對小白菜地上部產(chǎn)量和Cd、Pb、Fe、Zn、Cu和N含量的影響。綜上所述，處理3（T3）使小白菜地上部干重增加最為顯著，比對照（T1）提高了114.13%;與對照相比，噴施處理3（T3）使小白菜地上部Cd含量降低最大，噴施處理10（T10）混配噴施小白菜地上部Pb含量降低最大，噴施處理5（T5）使小白菜地上部Fe含量增加最大，噴施處理8（T8）使小白菜地上部Zn含量降低最大，噴施處理7（T7）使小白菜地上部Cu含量降低最大。葉面噴施不同配比的FeSO4、檸檬酸、Na2EDTA和尿素混配肥料對小白菜“D94”地上部干重及其Cd、Pb、Fe、Zn和Cu含量有明顯不同的影響，這為小白菜營養(yǎng)品質(zhì)的提升提供了一定的理論依據(jù)。

4 結(jié) 論

（1）葉面噴施不同配比FeSO4、檸檬酸、Na2EDTA和尿素混配肥料可在一定程度上降低小白菜地上部Cd、Pb、Cu和Zn含量，其中降Cd效果最為顯著;并在一定程度上提高小白菜地上部Fe含量。

（2）葉面噴施2 mmol/L FeSO4+1.8 mmol/L 檸檬酸+0.2 mmol/L Na2EDTA+0.2%尿素（處理9）后，小白菜地上部Cd和Pb含量降低幅度分別在50%和40%以上，同時Fe含量提高16.34%;是一個降鎘鉛效果較好的混配鐵肥。

參考文獻：

[1] 曾希柏，徐建明，黃巧云，等. 中國農(nóng)田重金屬問題的若干思考[J]. 土壤學(xué)報，2013，50（1）：186-194.

[2] Zhao F J，Ma Y B，Zhu Y G，et al. Soil contamination in China：Current status and mitigation strategies [J]. Environmental Science and Technology，2015，（49）：750-759.

[3] Khan A，Khan S，Khan M A，et al. The uptake and bioaccumulation of heavy metals by food plants，their effects on plants nutrients，and associated health risk：a review [J]. Environmental Science and Pollution Research，2015，（22）：13772-13799

[4] 朱永官，陳保冬，林愛軍，等. 珠江三角洲地區(qū)土壤重金屬污染控制與修復(fù)研究的若干思考[J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2005，25（12）：1575-1579.

[5] 龐 妍，同延安，梁連友，等. 污灌農(nóng)田土壤-作物體系重金屬污染評價[J]. 農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2015，46（1）：148-154

[6] 吳燕明，呂高明，周 航，等. 湘南某礦區(qū)蔬菜中Pb、Cd污染狀況及健康風(fēng)險評估[J]. 生態(tài)學(xué)報，2014，34（8）：2146-2154.

[7] 陳貴青，張曉璟，徐衛(wèi)紅，等. 不同Zn水平下辣椒體內(nèi)Cd的積累、化學(xué)形態(tài)及生理特性[J]. 環(huán)境科學(xué)，2010，31（7）：1657-1662.

[8] 張海英，韓 濤，田 磊，等. 草莓葉面施硒對其重金屬鎘和鉛積累的影響[J]. 園藝學(xué)報，2011，38（3）：409-416.

[9] 張曉璟，劉吉振，徐衛(wèi)紅，等. 磷對不同辣椒品種鎘積累、化學(xué)形態(tài)及生理特性的影響[J]. 環(huán)境科學(xué)，2011，32（4）：1171-1176.

[10] Saifullah，Javed H，Naeem A，et al. Timing of foliar Zn application plays a vital role in miniming Cd accumulation in wheat [J]. Environmental

Science and Pollution Research，2016，（23）：16432–16439.

[11] 馬建軍. 鐵對蔬菜生長及吸鎘量的影響[J]. 河北職業(yè)技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報，1999，13（4）：26-28.

[12] 周 坤，劉 俊，徐衛(wèi)紅，等. 鐵對番茄鎘積累及其化學(xué)形態(tài)的影響[J]. 園藝學(xué)報，2013，40（11）：2269-2279.

[13] 劉 俊，周 坤，徐衛(wèi)紅，等. 外源鐵對不同番茄品種生理特性、鎘積累及化學(xué)形態(tài)的影響[J]. 環(huán)境科學(xué)，2013，34（10）：4126-4131.

[14] 許 超，歐陽東盛，朱乙生，等. 葉面噴施鐵肥對菜心重金屬累積的影響[J]. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2014，37（11）：20-25.

[15] 楊 蕓，周 坤，徐衛(wèi)紅，等. 外源鐵對不同番茄品種光合特性、品質(zhì)及鎘積累的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2015，21（4）：1006-1015.

[16] 魯如坤. 土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2000. 12-435

[17] Chien H F，Wang J W，Lin C C，et al. Cadmium toxicity of rice leaves is mediated through lipid peroxidation [J]. Plant Growth Regulation，2001，33（3）：205-213.

[18] Krupa Z，Siedlecka A，Mathis P. Cd/Fe interaction and its effects on photosynthetic capacity of primary bean leaves[A]. In：Proceedings of the Xth International Photosynthesis Congress[C]. Kluwer Academic Publishers，1995，（4）：621-624

[19] 安志裝，王校常，施衛(wèi)明，等. 重金屬與營養(yǎng)元素交互作用的植物生理效應(yīng)[J]. 土壤與環(huán)境，2002，11（4）：392-396.