兩種鈍化劑對鎘污染土壤中百合鎘吸收的影響

中圖分類號：S157 文獻標識碼：A 文章編號：0488-5368（2025）06-0057-05

Abstract：This study compared the efectiveness of two passivators and organic fertilizer treatments in stabilizing cadmium in mildly pollted soil and examined their effects on cadmium uptake by Lilium lancifolium Thunb. The most efective treatment was identified as a potential solution for large-scale application.The findings provide technical support for reducing cadmium contamination in farmland soil and ensure the safe production of Lilium lancifolium Thunb.In cadmium-contaminated plots，treatment effectiveness was evaluated by measuring soil pH ，available cadmium，and the activities of urease，acid phosphatase，and invertase. Cadmium accumulation in Lilium lancifolium Thunb.was also analyzed under diferent treatments.The \"Foshan Iron Man\" passivator significantly increased soil pH by 25.22% ，reduced available cadmiumin soil by 4.54% ，decreased cadmium content in fresh bulbs of Lilium lancifolium Thunb. by 36.00% ，and enhanced the activities of acid phosphatase and invertase by 23.75% and 218.96% ，respectively. These results demonstrate that the \" Foshan Iron Man\" passivator is an effective agent for cadmium immobilization and is suitable for widespread application in agricultural production.

Key words：Passivators； Lilium lancifolium Thunb. ； Cadmium pollution；Diminish

湖南省龍山縣是藥用百合的主要集散地之一，也是全國規(guī)模最大的卷丹百合產區(qū)。然而，有研究表明來源于龍山縣的部分百合樣品存在著鎘含量超標的問題[1]。鎘是一種高危害的有毒重金屬元素，其具有很強的遷移性和生物蓄積性[2]。因此，鎘含量超標是當前中藥材生產質量控制中亟待解決的問題。

截止目前，鈍化修復因其良好的效果仍是農田土壤重金屬污染修復主流方法之一。物理、化學修復技術雖然鈍化效果較好，但耗資巨大，只適用于小面積的土壤修復，不適宜大面積推廣應用。而金屬鈍化劑由于能夠與重金屬發(fā)生多種反應，是現階段土壤修復的主要方式之一[3]。目前，市場流通的鈍化劑可分為無機類、有機物料及新型復合材料等類[4]

原位鈍化修復技術目前被廣泛用于農田土壤重金屬污染的治理與調控，適用于農田中輕度鎘污染的修復。土壤酶參與土壤中的多種生化活動，在養(yǎng)分循環(huán)、能量代謝和土壤肥力表征等方面發(fā)揮著重要作用[5]。土壤酶易受土壤環(huán)境因子的影響，因此被認為是土壤質量監(jiān)測的有效生物指標[]，也被廣泛用于評價污染土壤修復后的土壤質量恢復狀況[7]

當前，已有部分研究人員應用鈍化劑消減中藥材如川芎種植地塊的重金屬[8]。但是，鮮見使用鈍化劑處理百合種植地塊消減重金屬污染。因此，本試驗擬采用2種成熟的鈍化劑產品和1種當地市場的有機肥，來探索鈍化劑對輕度百合種植鎘污染地塊的修復效果以及對土壤酶活性的影響，以便為效果顯著的鈍化劑推廣積累前期的基礎，并為農田土壤重金屬鎘污染的修復以及百合的安全生產提供技術支撐。

1材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗區(qū)位于湖南省龍山縣湘西土家族苗族自治州（N：29.404968，S：109.46790），海拔 400～ 1100m ，年均氣溫 15.80^°C ，年降雨量1308.10mm 。采用五點采樣法，采集 0～30cm 土壤樣品，混合均勻后自然風干并磨細，過 1mm 篩備用。土壤理化性質通過常規(guī)方法進行測定[8]，測定結果如下：

總鎘含量為 0.31mg/kg ，有機質含量為23.80g/kg，pH6.28 ，全氮含量為 1.32g/kg ，全磷含量為

0.87g/kg ，全鉀含量為 20.40g/kg ，堿解氮含量為86.00mg/kg ，有效磷含量為 35.00mg/kg ，速效鉀含量為 86.00mg/kg 。試驗區(qū)為同一塊土地，按試驗設計進行整地作畦。

1.2 試驗設計

試驗分為4個處理；其中，2個處理為分別用兩家公司的鈍化劑處理，1個為有機肥處理以及空白對照。兩家公司分別是鐵人有限公司、廣州康多多有限公司。鐵人有限公司的鈍化劑產品是億土康。廣州康多多公司的鈍化劑產品是自然美、自然精華、腐毒凈和新地寶。百合種植地塊每畦的長度是 15m ，寬是 1.5m 。處理1是：鐵人有限公司的億土康，重復兩廂，共使用億土康50kg ，每廂 25kg 。撒施，然后旋入地里。處理2是：廣州康多多有限公司，重復4廂，共使用自然美12kg 、自然精華 12kg 、腐毒凈 2kg 、新地寶 12kg 。其中，自然美和自然精華是噴施，腐毒凈和新地寶是撒施。處理3是：有機肥處理，重復兩廂，共使用有機肥 40kg 。撒施地表，然后旋入翻土。處理4（空白對照）：按照當地百合種植方法，重復4廂，不撒施鈍化劑與有機肥。百合栽種前去除表層5cm土壤后，取 5～30cm 土壤測定理化性質。百合成熟期進行無傷采挖，測定其鱗莖中有效鎘含量，同時采集不同處理的土樣測定土壤中有效鎘含量及 pH 。

1.3 檢測方法

1.3.1土壤中有效鎘含量檢測土壤有效態(tài)鎘的測定參照二乙烯三胺五乙酸浸提-電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（HJ804－2016《土壤中8種有效態(tài)元素的測定》）。

1.3.2百合中鎘含量檢測百合中鎘含量的測定參照2020年版《中國藥典》，四部通則，0412。

1.3.3百合中鎘污染評價標準《藥用植物及制劑外經貿綠色行業(yè)標準》（WM/T2-2004）。《中華人民共和國藥典》（簡稱《中國藥典》2020年版）。

1.3.4土壤酶活性檢測采用靛酚藍比色法測定土壤脲酶活性，采用3，5-二硝基水楊酸比色法測定土壤蔗糖酶活性，采用磷酸苯二鈉法測定土壤酸性磷酸酶活性」。

1.3.5儀器XSERIES2電感耦合等離子體質譜儀（美國賽默飛世爾科技有限公司）；iCAPPRO電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，（美國賽默飛世爾科技有限公司）；MDS-6G型號微波消解儀（中國

SINEO公司）;UPT-I-20T型優(yōu)普系列超純水器（成都超純科技有限公司）。

1.4 數據分析

1.4.1鎘富集系數的計算富集系數 Σ=Σ 鎘百合鱗莖/鎘土壤

1.4.2土壤酶抑制率的計算

土壤酶抑制率 Σ=Σ （1-處理酶活性/對照酶活性） ×100% （2）

2 結果與分析

2.1龍山縣及附近地市百合樣品中鎘含量

在開展龍山縣百合種植地塊輕度鎘污染消減試驗之前，對于來自龍山縣以及龍山縣附近縣市的6份百合樣品依照2020年藥典標準進行檢測，結果如表1所示。可以看出6份百合樣品中鎘含量均超過《藥用植物及制劑外經貿綠色行業(yè)標準》（WM/T2-2004）中鎘的含量標準 0.3mg/kg 。此外，5份百合樣品含量超過《中國藥典》2020年版鎘的含量標準 1.0mg/kg 。因此，有必要在龍山縣輕度鎘污染地塊開展鎘的消減試驗。

2.2 不同鈍化劑處理后土壤有效鎘含量及pH值

不同處理土壤的有效態(tài)鎘含量及土壤 pH 值的變化如表2所示，可以看出土壤有效鎘含量從小到大依次為：鐵人 （0.105mg/kg） ） lt; 空白對照中 0.110mg/kg ） lt; 康多多 （0.126mg/kg ） lt; 有機肥（0.127mg/kg） 。其中鐵人處理的土壤有效鎘含量降低 4.54% ，而康多多處理的土壤有效鎘含量提升 14.55% ，有機肥處理土壤有效鎘含量提升 15.45% 。

4個不同的處理中，土壤pH值從大到小為：鐵人 （7.10）gt; 空白對照（5.67） gt; 有機肥（5.66）gt; 康多多（5.60）。可以看出，4個不同的處理后，鐵人處理的土壤 pH 值提升很大，提升率達到25.22% ，而康康多和有機肥處理的土壤 pH 值則有極輕微的下降，降幅分別為 1.23% 和 0.17% 。

2.3不同鈍化劑處理后百合鎘含量及富集系數

不同鈍化劑處理后百合鎘含量及富集系數見表3，可以看出鮮百合中鎘含量從小到大依次為：鐵人 （0.16mg/kg） lt; 康多多 （0.19mg/kg）lt; 有機肥 （0.24mg/kg） ） ∠? 空白對照 （0.25mg/kg ）。富集系數從小到大依次為：鐵人 （49.79%）lt; 康多多 （61.10% ） lt; 有機肥（ 76.28% ） lt; 空白對照0 77.79% ）。降鎘率從大到小依次為：鐵人（36. 00% ） gt; 康多多（24. 00% ） gt; 有機肥（4.00% ）。

從鮮百合中鎘含量和降鎘率來看，修復效果最佳的鈍化劑是佛身鐵人公司出產的億土康，其次是康多多。有機肥處理與空白對照間無顯著差異。鮮百合中鎘含量不但受土壤有效鎘含量的影響，而且受土壤 pH 值的影響。同樣，鮮百合的富集系數也受到土壤有效鎘含量的影響及土壤pH值的影響。

2.4不同鈍化劑處理下土壤脲酶、酸性磷酸酶及蔗糖酶活性的變化

從表4可看出，三種土壤酶中蔗糖酶的酶活性最大 （102.10～325.65μg/g?h） ，酸性磷酸酶次之0 48.30～77.69upμg/g?h） ，脲酶活性最小（ 7.46～ 13.92μg/g?h? 。對于脲酶，酶活性從大到小依次為康多多（ 有機肥（8.86μg/g?h）gt; 鐵人 （7.46μg/g?h）gt; 對照（7.05 。對于酸性磷酸酶來講，酶活性從大到小依次為有機肥 （77.69μg/g?h）gt; 康多多（73.32 鐵人 （59.77μg/g?h）gt; 對照（48.30μg/g?h） 。對于蔗糖酶，酶活性從大到小依次為鐵人（ 康多多（290.43μg/g?h）gt; 有機肥 （287.78μg/g?h）gt; gt; 對照 （102.10μg/g?h） 。

注：同行數據后不同小寫字母表示處理間差異顯著（ p lt;0.05 。

對于脲酶來講，鐵人處理對土壤脲酶活性無顯著影響；康多多和有機肥處理顯著激活了土壤脲酶的活性，激活率分別達到 97.35% 、25. 55% （表5）。

對于酸性磷酸酶來講，鐵人、康多多和有機肥處理均對酸性磷酸酶的活性有激活作用，激活率分別達到 23.75% ， 51.82% ， 60.85% （表5）。

對于蔗糖酶來講，鐵人、康多多和有機肥處理均對蔗糖酶的活性有激活作用，激活率分別達到 218.96% ， 184.47% ， 181.86% （表5）。

3討論

當前，鎘污染農田消減有兩條途徑：一是通過化學淋洗等技術將土壤中鎘含量降低至國家限量標準以下，這種技術成本較高，很難進行大面積推廣。另一種則是通過降低土壤中鎘有效態(tài)含量及阻隔中藥材組織內的鎘轉運能力，從而較大幅降低中藥材組織中的鎘含量；該技術成本相對較低，可以進行大面積推廣[10] C

3.1鈍化劑對土壤有效鎘含量及 ΔpH 值的影響

鈍化劑施人鎘污染農田后通過與土壤中的鎘發(fā)生吸附、絡合、沉淀、氧化還原、離子交換等一系列物理、化學反應，改變鎘在農田中存在的形態(tài)，使活潑的有效態(tài)鎘向穩(wěn)定形態(tài)轉化，降低鎘在農田土壤中的生物有效性和遷移性，從而減少農作物根系對鎘的吸收[11，12]

土壤鈍化劑能夠有效調節(jié)土壤的理化性質，提升酸性土壤的 pH 值，而土壤 pH 值影響土壤中一系列化學反應，影響鎘的形態(tài)變化、轉化、遷移與生物有效性。施入一定量的鈍化劑后，土壤的 pH 值升高，土壤表面負電荷也隨之增加，并產生大量對鎘吸附的點位，土壤對鎘的專性吸附增強，使鎘形成穩(wěn)定性較強的狀態(tài)，不易被植物吸收[13]。 pH 值升高還有利于土壤中鎘離子與-OH相結合形成氫氧化鎘沉淀[14]，進而降低土壤有效鎘的含量，并降低鎘在土壤環(huán)境中的遷移能力。

有研究表明，土壤pH值與川芎根莖鎘含量呈極顯著負相關，堿性土壤中根莖的鎘含量低于酸性土壤[15]中根莖的鎘含量。多數學者認為，pH值是鎘在川芎根莖中積累最直接的影響因素，它使土壤中可交換態(tài)鎘含量百分比發(fā)生改變，從而影響川芎根莖對鎘的吸收。徐琴等[16]將 pH 值為5.71和7.11的川芎種植王壤進行對比，后者土壤中鎘離子態(tài)（屬于可交換態(tài)類別）含量所占比例比前者低53.60% ，其他形態(tài)鎘含量所占比例均高于前者，川芎中鎘含量比前者低 85.70% 。李青苗等[17]發(fā)現，川芎鎘含量與土壤 pH 值呈負相關，與鎘可交換態(tài)比例呈正相關，當 pH 值為7.6時，川芎中鎘含量最低，為 0.30mg/kg ，鎘離子態(tài)比例為 24.13% 。

在本研究中，鮮百合鱗莖中鎘含量與富集系數呈現很強的正相關關系（ Y=0. 0032X ， R²= 0.9998）。鮮百合鱗莖中鎘含量與不同處理的降鎘率呈現很強的負相關關系（ Y=-0.0025X+ 0.25，R²=1.00） 。在表2和表3中，不同處理土壤有效鎘含量和有效鎘升降率與鮮百合鱗莖中鎘含量沒有相關關系。同樣，不同處理土壤 pH 值和pH 值升降率與鮮百合鱗莖中鎘含量也沒有相關關系。但是，在鐵人的處理中，百合鱗莖中鎘含量顯著低于康多多、有機肥處理以及空白對照，且鐵人處理后的土壤 pH 值顯著高于其他兩個處理及空白對照。因此， pH 值是影響土壤中鎘形態(tài)變化的重要因素，也是決定土壤中鎘有效態(tài)含量的重要因素。

3.2有機肥對土壤及中藥材鎘含量的影響

有機物對植物鎘吸收的調控機理復雜，有抑制也有促進作用，施有機肥對稻米的降鎘機理還有待深入研究[18]。王慧的試驗結果表明，在潰壩區(qū)土壤低鎘污染情況下，通過增施有機肥可以很好地增加小飛蓬對土壤中鎘的去除效果。這說明，有機肥可以促進植物對于鎘的吸收[19]

薛毅的研究結果表明，有機肥對于不同水稻不同部位的鎘吸收結果不同。有機肥可以降低水稻糙米鎘的吸收，但是提高了稻草中的鎘含量。2015年施有機肥降低糙米鎘含量 38% ，施用土壤調理劑效果不明顯，但施有機肥和土壤調理劑提高了稻草中的鎘含量，分別為 18% 和 64% 。2016年施用有機肥和土壤調理劑分別降低糙米鎘含量 12% 和38%^[20] 。在本研究中，有機肥處理下百合鱗莖中鎘含量 （0.24mg/kg） 相較于空白對照鱗莖鎘含量0 （0.25mg/kg） 幾乎相同；因此，可以認為單獨施用有機肥對于百合鱗莖中鎘含量的消減沒有作用。在本試驗開展前，在龍山縣當地與龍山百合的種植戶進行溝通交流調研時發(fā)現，多個百合種植戶認為使用有機肥處理輕度鎘污染地塊種植百合，產出品不會出現鎘超標現象。而通過試驗發(fā)現，采用有機肥處理輕度鎘污染百合種植地塊可以降低百合鱗莖中鎘含量的這種說法是不科學的。

3.3百合富集系數的影響因素

中藥材的重金屬富集系數是影響和決定中藥材組織內重金屬含量的重要因素，也是種植地塊避免中藥材重金屬含量超標的重要選地參考依據。據魏俊嶺的文獻報道，鎘在不同中藥材體內的富集系數介于 0.38～1.51 ，平均富集系數為 0.74^[21] 而在袁志鷹的報道中[22]，百合鎘污染的富集系數變化范圍較大，為 0.42～2.44 。在本研究中，3個處理以及空白對照鎘的富集系數為0.49、0.61、0.76和0.78，位于魏俊嶺和袁志鷹兩位研究人員所報道的富集系數范圍之內。在本研究中，在同一地塊、同一栽培品種下，不同處理的百合鎘富集系數有比較大的差異，說明不同的鈍化劑對于百合鎘污染的富集系數有較大程度的影響。鐵人鈍化劑可以較大幅度地降低百合的鎘污染富集系數，而有機肥對于百合的鎘污染富集系數基本沒有影響。

3.4不同鈍化劑處理對土壤酶活性的影響

土壤酶活性對外界污染物的響應十分靈敏，能反映土壤可維持其生化過程潛力的大小，且與土壤肥力、土壤質地等土壤性質密切相關，因此被作為評價土壤質量的良好生化指標，同時也被廣泛用于表征土壤修復效果的重要指標[23]。經過不同鈍化劑及有機肥處理后，土壤脲酶、酸性磷酸酶和蔗糖酶活性均有不同程度的升高。其中，在康多多和有機肥處理下，土壤酸性磷酸酶和脲酶活性較高，在鐵人和有機肥處理下，蔗糖酶活性更高。王壤蔗糖酶、脲酶和磷酸酶是土壤中幾種重要的酶，其與王壤碳、氮、磷的轉化過程密切相關。研究發(fā)現，土壤蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性主要受土壤有機質、pH等土壤性質以及外界環(huán)境因子的影響[24]。有研究表明，白菜種植土壤中，鎘的含量與土壤蔗糖酶、脲酶活性均呈顯著負相關，而添加鈍化劑后，兩種土壤酶活性均有所提高[25]，這與本試驗的結果一致。

4結論

鐵人鈍化劑處理顯著提高了土壤pH值（升高幅度達 25.22% ），降低了土壤有效鎘含量（降低幅度為 4.54% ）和鮮百合鱗莖中鎘的含量（降低幅度為 36.00% ），并提高了土壤酸性磷酸酶（升高幅度達 23.75% ）和蔗糖酶的酶活性（升高幅度達 218.96% ），是一種降鎘效果優(yōu)異的鈍化劑產品，值得大規(guī)模推廣應用。

致謝：感謝上海鑒甄檢測公司在鮮百合鱗莖中鎘含量檢測給與的技術支持，也感謝甘肅省有色金屬地質勘查局蘭州礦產勘查院中心實驗室在土壤中總鎘、有效鎘檢測中給與的技術支持。同時，也感謝鐵人公司及廣州康多多公司提供的鎘污染消減鈍化劑產品。

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