PASP和生物炭對(duì)油葵-菜心間作中植株鎘含量的影響

吳數(shù)誠(chéng) 劉晏維 李冰倩 陳桂葵

（1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)熱帶亞熱帶生態(tài)研究所，廣東 廣州 510642；2.農(nóng)業(yè)部華南熱帶農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510642；3.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)廣東省高等學(xué)校農(nóng)業(yè)生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510642）

根據(jù)2014年國(guó)家環(huán)境保護(hù)部和國(guó)土資源部發(fā)布的《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》研究顯示，全國(guó)土壤點(diǎn)位污染總超標(biāo)率為16.1%，其中鎘污染超標(biāo)率7%。而土壤重金屬污染也會(huì)直接影響蔬菜中的重金屬含量。

油葵本身具有生長(zhǎng)迅速、根系發(fā)達(dá)、生物量大、對(duì)重金屬耐受性強(qiáng)等特點(diǎn)。聚天冬氨酸作為活化劑可以促進(jìn)植物對(duì)土壤重金屬鎘的吸收。生物炭作為鈍化劑可降低植物的鎘含量，原因有三點(diǎn):一是促進(jìn)重金屬離子在其中的靜電吸附量。二是使得金屬陽(yáng)離子羥基態(tài)的形成，使其與土壤吸附點(diǎn)位的親和力更強(qiáng)。三是通過(guò)漆面所富含的—COH等官能團(tuán)與重金屬離子吸附，進(jìn)而產(chǎn)生難溶的沉淀物。

1.材料與方法

1.1 供試材料

小區(qū)試驗(yàn)在廣州市海珠國(guó)家濕地公園污染菜田（E113°33'7.14''，N23°06'66''）進(jìn)行。試驗(yàn)地土壤PH為5.3，有機(jī)質(zhì)為54.66g/kg，銨態(tài)氮、速效磷、有效鉀分別為為37.59、16.11、50.75mg/kg，土壤鎘全量為1.05 mg/kg。

本試驗(yàn)所選聚天冬氨酸購(gòu)于連云港福隆農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司；木炭生物炭購(gòu)于遼寧丹東一般網(wǎng)購(gòu)店.油葵品種為都樂(lè)葵一號(hào)，購(gòu)于湖南都樂(lè)種業(yè)有限責(zé)任公司，菜心品種為綠寶701菜心，購(gòu)于廣州乾農(nóng)農(nóng)業(yè)科技發(fā)展有限公司。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)小區(qū)面積為2.2m×2.5m.試驗(yàn)有兩個(gè)因素，種植模式3個(gè)處理（油葵單作、菜心單作、油葵-菜心間作），土壤添加劑2個(gè)處理（聚天冬氨酸、木炭生物炭），共6個(gè)處理，3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列.油葵和菜心育苗日期為2019年11月30日，移栽日期為12月18日，油葵單作株距、行距為30cm，每穴種植1株；菜心單作株距、行距為10cm，每穴種植1株；油葵-菜心間作油葵株距10cm，行距40cm，中間點(diǎn)播兩行菜心，菜心株距10cm，菜心單作株距、行距10cm.小區(qū)田間埂用均單設(shè)相互獨(dú)立的排灌系統(tǒng)，以防小區(qū)間肥、水互滲。

1.3 樣品采集與處理

試驗(yàn)于翌年1月8日收獲菜心并采集種植菜心的土壤樣品，翌年3月10日收獲油葵并采集種植油葵的土壤樣品.取鮮質(zhì)量后分別用自來(lái)水、去離子水洗滌，105℃殺青，80℃烘干，粉碎，備用將每盆土壤樣品混勻，采集約鮮樣、混勻、裝人密封袋中。

1.4 測(cè)定方法

1.4.1 理化性質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定。土壤有機(jī)質(zhì)、電導(dǎo)率、速效氮、速效磷、速效鉀、全氮、全磷、全鉀參照《土壤農(nóng)化分析》進(jìn)行測(cè)定。

1.4.2 鎘全量的測(cè)定。土壤和植物鎘全量采用HFHNO3(優(yōu)級(jí)純，體積比為1:4)消化，原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定重金屬含量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

實(shí)驗(yàn)結(jié)果均以Mean±SE來(lái)表示，利用SPSS14.0中的單因素方差分析（One-way ANOVA）對(duì)每個(gè)測(cè)定項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行顯著性方差分析，Duncans檢驗(yàn)（P＜0.05）比較各處理間差異的顯著性。

2.結(jié)果與討論

2.1 活化劑處理對(duì)油葵不同部位鎘全量的影響

表1是活化劑處理對(duì)油葵內(nèi)鎘含量的影響。由表可知，在未添加活化劑處理，兩種不同種植模式下，油葵不同部位的鎘含量差異均不顯著（P＞0.05）。在添加活化劑處理下，兩種不同種植模式下，根、主莖、側(cè)莖和葉鎘含量均表現(xiàn)為T(mén)1＞T3，且差異顯著（P＜0.05），分別提高了52.17%、40%、82.61%和37.93%.在添加活化劑處理下，兩種相同種植模式下，單作中油葵根、主莖、側(cè)莖和葉的鎘含量表現(xiàn)為T(mén)1＞T0，但差異不顯著（P＞0.05）；間作中油葵各部位鎘含量無(wú)明顯變化（P＞0.05）。

表1 活化劑處理對(duì)油葵不同部位鎘含量的影響

2.2 鈍化劑處理對(duì)菜心鎘含量的影響

表2是鈍化劑處理對(duì)菜心鎘含量的影響.由表可知，在未添加活化劑處理，兩種不同種植模式下，菜心鎘含量表現(xiàn)為I＜C，且差異顯著（P＜0.05）。在添加鈍化劑處理，相同種植模式下，菜心單作模式中地上部和地下部鎘含量均表現(xiàn)為T(mén)0＞T2，但差異不顯著（P＞0.05）；間作模式中，菜心地下部鎘含量表現(xiàn)為T(mén)0＞T3，但差異不顯著（P＞0.05）。在添加鈍化劑處理下，兩種不同種植模式下菜心鎘含量表現(xiàn)為CT2＜CT3，但差異不顯著（P＞0.05）。

表2 鈍化劑處理對(duì)菜心鎘含量的影響

3.討論

當(dāng)植株生長(zhǎng)緩慢，生物量則少，單株植物對(duì)重金屬的提取量也減少，反之亦然。而在試驗(yàn)中，聚天冬氨酸首先在土壤中進(jìn)行對(duì)重金屬的螯合作用，同時(shí)促進(jìn)了植物的生長(zhǎng)，在這兩種作用下共同提高了油葵對(duì)重金屬鎘的吸收。

油葵與菜心這兩種作物間作后，油葵會(huì)大量吸收鎘，與此同時(shí)會(huì)抑制菜心對(duì)鎘的吸收，原因可能是由于油葵與菜心間作的種間競(jìng)爭(zhēng)，即對(duì)于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的競(jìng)爭(zhēng)等，間作體系中植物根系有更多的分泌物，提高了鎘的生物有效性，同時(shí)，油葵對(duì)鎘有較強(qiáng)的吸收作用，相對(duì)地抑制了菜心對(duì)鎘的吸收。有研究報(bào)告顯示玉米與不同作物間作對(duì)其積累鎘的影響，表明對(duì)鎘的吸收，間作植物與玉米有不同的交互作用，植物在累積鎘的同時(shí)，也會(huì)抑制間作系統(tǒng)中玉米的鎘積累量，這與本實(shí)驗(yàn)中油葵會(huì)抑制間作系統(tǒng)中菜心鎘積累量的結(jié)果一致。吸收和分泌是間作系統(tǒng)中植物根系改變根際土壤性質(zhì)的2種方式，能夠改變土壤的化學(xué)成分、物理結(jié)構(gòu)和生物學(xué)性質(zhì)，進(jìn)而影響土壤重金屬的遷移與累積。

4.結(jié)論

采用施加PASP和木炭生物炭對(duì)高累積累植物油葵與低累積菜心品種間作系統(tǒng)中修復(fù)菜地鎘污染土壤。PASP可以提高油葵中根、主莖、側(cè)莖、葉的鎘含量。木炭生物炭可以降低菜心中地上部和地下部的鎘含量。間作體系中，油葵根、主莖、側(cè)莖、葉的鎘提取量有一定程度降低。菜心地上部和地上部的生物量均有提高，各部位鎘含量、均有一定程度下降，且比菜心單作加木炭生物炭的降鎘效果好。