不同種植方式及施肥對鎘污染油菜根系生長特性的影響

甘仙

摘? ? 要：在盆栽條件下，研究了0.6 mg/kg和10.0 mg/kg兩個Cd污染水平土壤中，單作、間作及不同施肥處理對油菜根系生長特性中主根長、根體積、根系活力的影響。結(jié)果表明，間作鷹嘴豆和施肥處理均能促進油菜根系生長，含Cl-氮鉀肥處理對促進油菜主根長、根系體積增大效果要顯著優(yōu)于其他肥料處理;間作可顯著提高根系活力。

關(guān)鍵詞：鎘;油菜根系;生長特性;影響

文章編號： 1005-2690（2021）02-0026-02? ? ? ?中國圖書分類號： S565.4? ? ? ?文獻標志碼： B

1? ?材料與方法

1.1? ?試驗材料

供試土壤采自蘭州市安寧區(qū)蔬菜地，為黃土高原典型灰鈣土，采集表層土壤（0～20 cm）自然風干、磨碎、混勻，過4 mm篩，備用。土壤的基本理化性狀為：土壤pH值8.39，CEC 3.99cmol/kg，有機質(zhì)含量12.43 g/kg，總Cd 0.205 mg/kg，有效態(tài)Cd 0.011 mg/kg，其土壤Cd含量符合國家土壤環(huán)境質(zhì)量I級標準（ GB 15618—1995）[1]。

試驗以油菜單作，或以油菜為主栽作物與鷹嘴豆間作。油菜品種為“四月慢”，種子由江蘇省揚州市揚研種業(yè)科技有限公司提供;鷹嘴豆為普通食用型，由蘭州長青農(nóng)業(yè)科技有限公司提供。油菜采用直播;鷹嘴豆經(jīng)10% H2O2溶液消毒10 min，用水沖洗干凈，催芽后即可播種。

1.2? ?試驗處理

盆栽用上口徑28 cm、下口徑20 cm、高20 cm的圓形PVC盆，每盆裝干土7 kg，以溶液方式添加CdCl2·2.5H2O，使土壤Cd濃度分別為0.6 mg/kg（GB 15618—1995Ⅱ標準上限）、10.0 mg/kg（甘肅省污灌區(qū)土壤Cd含量均值），將土壤與Cd溶液充分混勻，保持土壤含水量為田間最大持水量的50%～70%，平衡150 d，制成模擬污染土壤樣品[2]。

設(shè)5個肥料處理，為了避免肥料伴隨陰離子（ SO42-、Cl-、NO3-） 或陽離子（Ca2+、Mg2+）影響土壤Cd的有效態(tài)，肥料處理分別為：①不施肥;②無伴隨陰離子氮鉀肥[CO（NH2）2、KHCO3];③含Cl-氮鉀肥[NH4Cl、KCl];④含SO42-氮鉀肥[（NH4）2SO4、K2SO4];⑤含NO3-氮鉀肥[NH4NO3、KNO3]。肥料施用量為每千克干土補充N 0.3 g、K2O 0.3 g。所有肥料均為分析純，先把鉀肥與土壤充分混勻并濕潤，靜置5 d后再施用氮肥;擱置2 d后播入種子，出苗7 d 后間苗，單作處理保留油菜4株，間作處理保留油菜2株、鷹嘴豆2株。每處理設(shè)6個重復(fù)。花盆擺置采用隨機區(qū)組設(shè)計，每天早晚按缺水情況澆水一次，為防止污染物淋溶滲漏損失，花盆用100目篩網(wǎng)墊底，并在盆下放置塑料托盤，必要時將滲漏液倒回盆中[3]。

1.3? ?測定方法

1.3.1? ?根系生長指標的測定

油菜播種75 d后收獲，采集植物樣品。樣品用自來水充分沖洗以去除黏附于植物樣品上的泥土和污物，然后再將根浸入20 mmol/L EDTA溶液中交換15 min，以去除表面吸附的金屬離子，再用去離子水沖洗干凈，用直尺測定主根根長、排水法測定根系體積。

1.3.2? ?根系活力的測定

根系活力采用TTC法測定。

1.4? ?數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010 和SPSS 17.0進行數(shù)據(jù)分析，采用Duncan檢驗法對各處理進行差異顯著性檢驗（P<0.05）。

2? ?結(jié)果與分析

2.1? ?不同種植方式及施肥對鎘污染油菜主根長的影響

試驗結(jié)果表明，在兩個Cd污染水平的土壤中，都是含Cl-的氮鉀肥處理最能促進油菜主根長，兩個Cd污染土壤中分別為21.0 cm和18.0 cm，提高了169.2%和95.7%;而不含伴隨陰離子的處理促進作用最小，在兩個Cd污染土壤中分別為15.7 cm和13.7 cm，提高了101.2%和48.9%，但仍顯著高于無肥處理。間作鷹嘴豆能普遍提高油菜的主根長，僅在低Cd污染條件下的含Cl-處理中達顯著水平，比單作顯著提高10%。說明在低污染條件下，間作和Cl-處理使油菜具有更長的主根，吸收更深層的土壤Cd[4]。

2.2? ?不同種植方式及施肥對鎘污染油菜根體積的影響

試驗結(jié)果表明，施肥同樣能增加油菜根系體積。在Cd含量為0.6 mg/kg的土壤中，油菜根系體積以含Cl-處理增幅最大，為13.33 cm3，是無肥處理的3.22倍。無伴隨陰離子次之，為3.16倍，NO3-處理最弱，為2.44倍。在Cd含量為10.0 mg/kg的土壤中，含SO42-處理油菜根系體積顯著高于其他處理，為17.50 cm3，是無肥處理的3.89倍;NO3-次之，為3.26倍;Cl-最低，為2倍[5]。間作還能普遍增加油菜的根系體積，在無肥處理中增幅最高，兩個Cd污染水平分別為49.19%和34.07%，所以，在高Cd污染條件下，間作和含SO42-、NO3-處理的油菜具有更大的體積，可增加與土壤的接觸面積，提高對Cd的吸收效率。

2.3? ?不同種植方式及施肥對鎘污染油菜根系活力的影響

試驗結(jié)果表明，在兩個Cd污染水平的土壤中，根系活力均以無肥處理最高，分別為1090 μg/g·h和594 μg/g·h。各施肥處理中，只有高污染條件下的含NO3-處理對油菜根系活力產(chǎn)生顯著的促進作用。間作鷹嘴豆也可顯著提高油菜根系活力，在Cd含量為0.6 mg/kg的土壤中，各施肥處理以含NO3-處理油菜根系活力最高，比單作提高了94.18%;含SO42-處理次之，提高了70.81%;含Cl-處理較差，提高了6.77%。在Cd含量為10.0 mg/kg的土壤中，各施肥處理根系活力提升以含SO42-（37.80%）>NO3-（7.17%）>Cl-（2.64%）[6]。

3? ?結(jié)論與討論

3.1? ?結(jié)論

（1）含Cl-、SO42-、NO3-等陰離子的肥料能促進Cd污染土壤中油菜主根長，其中，Cl-的促進作用最強，而Cl-對根體積的增加隨土壤Cd濃度升高迅速減弱;含NO3-肥料在促進油菜根系活力方面更有優(yōu)勢;SO42-在Cd污染嚴重條件下在促進油菜根體積方面具有優(yōu)勢。

（2）油菜與鷹嘴豆間作比油菜單作對主根長、根體積、根活力的促進作用更強，尤其是低污染下，間作對根系活力有顯著提高，其中Cl-處理的間作比單作高94.18%[7]。

3.2? ?討論

施肥能顯著增加油菜的主根長[8-11]。含 Cl-、SO42-或NO3-等氮鉀肥對油菜根長的促進作用受有效態(tài)Cd含量的影響。

熊禮明研究認為含Cl-肥料，與其他陰離子相比，Cl-的絡(luò)合作用特別強，Cl-可與Cd形成絡(luò)合物，增加土壤中Cd的可溶性與移動性。尤其在高Cd污染條件下，對油菜根長的促進作用有不同程度的減弱，試驗以含Cl-肥料處理最為明顯，NO3-處理影響最小。

在低Cd污染條件下，施肥對油菜根系體積以含Cl-處理增幅最大，但與無伴隨陰離子肥料對比未能產(chǎn)生顯著差異，這證明在不含Cl-、SO42-或NO3-等伴隨陰離子的情況下，施肥使油菜根系分化出更多的須根[12];在高污染條件下，根體積以含SO42-處理最高，NO3-次之，Cl-最低，但都顯著高于無伴隨陰離子處理，從而增加與土壤的接觸面積，提高對Cd的吸收效率[13]。Sirguey等研究表明，土培條件下施用適量的含硫肥料可以提高遏藍菜對Cd的修復(fù)效率。間作還能增加油菜的根系體積，在無肥處理中增幅最高，分別為49.19%和34.07%，在低Cd污染條件下差異顯著。

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