任秀娟,朱東海,吳海卿,吳大付

（1.河南科技學(xué)院,河南新鄉(xiāng)453003;2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)田灌溉研究所,河南新鄉(xiāng)453003）

我國耕地資源正在不斷削減,人民大眾面臨很大的糧食壓力,加之隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展,土壤的重金屬污染使糧食生產(chǎn)面臨更加嚴峻的挑戰(zhàn).近年來關(guān)于玉米鎘鉛污染的報道較多[1-6].湖南礦產(chǎn)資源比較豐富,礦業(yè)發(fā)達,礦產(chǎn)開發(fā)和金屬冶煉促進了當?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展,但礦區(qū)的開采和金屬冶煉產(chǎn)生大量廢水、廢渣和粉塵,嚴重污染了礦區(qū)周圍土壤[7-10].本文以湖南礦區(qū)鎘鉛鋅復(fù)合污染的土壤為桶栽基質(zhì),研究鉛單一污染對玉米干物質(zhì)產(chǎn)量的影響,以及鉛在玉米根系、莖葉、穗軸、籽粒中的分配規(guī)律.

1 材料與方法

1.1 試驗材料

玉米品種為農(nóng)樂168；外源鉛為Pb（CH3COO）2·3H2O（分析純）.

供試土壤采自湖南郴州礦區(qū)農(nóng)田0～20 cm耕作層,質(zhì)地為壤土,土壤基本性質(zhì)如下：有機質(zhì)10.74 g/kg,全氮1.69 g/kg,pH 6.23,全磷0.93 g/kg,全鉀0.45 g/kg,土壤全鋅含量85.32 mg/kg,全鎘含量0.86 mg/kg,全鉛含量9.69 mg/kg.

1.2 試驗處理與設(shè)計

桶栽試驗在中國農(nóng)田灌溉研究所新鄉(xiāng)站防雨棚內(nèi)進行,試驗設(shè)置Pb單一污染4個質(zhì)量分數(shù)梯度,分別為400、800、1200和1600 mg/kg,對照為9.69 mg/kg.每個處理重復(fù)4次.

栽培桶直徑為30 cm,深40 cm,桶底部密封,防止水分下滲.將盆栽大桶放入提前挖好的土坑內(nèi),大桶上平面高出地面5 cm,然后用土填實桶與周圍土壤的孔隙.污染土壤配置采用分批多次混勻的方式,根據(jù)處理要求將分別稱好的分析純醋酸鉛磨碎后混入1 kg過5 mm篩的風(fēng)干土中,接著把這1 kg混合土壤混入10 kg過5 mm篩的風(fēng)干土中,最后把11 kg的土壤混入到104 kg過5 mm篩的風(fēng)干土中,經(jīng)過多次混勻后再裝桶踏實,最后將桶內(nèi)土壤灌水至飽和狀態(tài),平衡1周后種植玉米.

1.3 栽培與樣品采集

2011年6 月每桶移栽4株玉米苗,底肥施用硫酸鉀3 g,磷酸二銨5 g,尿素6 g,灌水采用地下水,田間管理同一般大田.2011年9月20日玉米成熟后,將玉米整株挖出帶回實驗室,用自來水沖洗后再用純水沖洗,用不銹剪刀分為根（從根部密生不定根部位剪開）、莖葉、玉米穗3個部分,分別裝入紙質(zhì)樣品袋,在105℃的烘箱中殺青10 min,在70℃下烘干至恒重；玉米穗烘干后稱重,并分成穗軸和籽粒后分別稱重,并記錄數(shù)據(jù),從籽粒中選擇均勻的玉米籽粒100粒稱重.

1.4 測定方法

土壤有機質(zhì)：重鉻酸鉀容量法外加熱法；全氮：半微量開氏法；全磷：NaOH熔融鉬銻抗比色法；全鉀：NaOH熔融火焰光度法；pH值：m（土）∶m（水）為1∶2.5的水浸提電位法[11].

原始土壤及各樣品中鉛含量測定采用ICP-AES法,分析時采用內(nèi)插標樣進行質(zhì)量監(jiān)控[12-13].

1.5 數(shù)據(jù)處理

用SPSS19對處理間數(shù)據(jù)進行獨立t檢驗.

2 結(jié)果與分析

2.1 鉛脅迫對玉米干物質(zhì)產(chǎn)量的影響

不同處理玉米單株平均干物質(zhì)產(chǎn)量見表1.

表1 鉛脅迫對玉米單株平均干物產(chǎn)量的影響Tab.1 The impact of lead pollution on the maize average biological yieldg

由表1可知,隨土壤鉛含量的增加,玉米百粒重、穗軸重沒有明顯變化,玉米根干重、莖葉干重、果穗重量、生物產(chǎn)量、果穗籽粒重量逐漸降低.土壤鉛含量為400 mg/kg時,玉米根干重、莖葉干重、果穗重、生物產(chǎn)量、穗軸重、果穗籽粒重分別為對照的64%、87%、98%、89%、79%、101%；土壤鉛含量為1600 mg/kg時,上述指標分別為對照的57%、75%、84%、77%、74%、86%.其中玉米果穗重、生物產(chǎn)量與土壤鉛含量呈顯著負相關(guān),相關(guān)性方程為：

y=-0.0087x+90.085 R2=0.948**（y：果穗重g,x：土壤鉛含量mg/kg）

y=-0.0279x+191.27 R2=0.8917**（y：生物產(chǎn)量g,x：土壤鉛含量mg/kg）

2.2 鉛脅迫對玉米鉛吸收的影響

鉛脅迫對玉米鉛吸收的影響見表2.

表2 鉛在成熟期玉米體內(nèi)的分布特點Tab.2 Partition of lead in maize at ripening stagemg/kg

由表2可知,土壤鉛污染處理中,隨著土壤鉛含量的增加玉米根系、莖葉、穗軸、籽粒鉛含量呈顯著增加趨勢,鉛在玉米各器官的分配特點為根＞莖葉＞穗軸＞籽粒.鉛單一污染條件下土壤鉛含量為800 mg/kg時籽粒鉛含量已超過國家規(guī)定的糧食衛(wèi)生標準（≤0.2 mg/kg,GB2715—2005）.

3 小結(jié)

本研究表明,土壤鉛污染條件下,玉米果穗重、穗粒重、生物產(chǎn)量隨土壤鉛含量的增加而顯著降低,鉛污染對玉米穗軸重、百粒重無顯著影響.所有處理中,玉米各部位鉛分配規(guī)律為根系＞莖葉＞穗軸＞籽粒,玉米各部位對鉛的吸收隨土壤鉛含量的增加而顯著增加.

[1] 曹瑩,趙藝欣,劉洋,等.鉛鎘復(fù)合脅迫對不同耐性玉米衰老特性的影響[J].玉米科學(xué),2011,19（6）：70-73.

[2] 曹瑩,趙藝欣,劉玉蓮,等.不同玉米品種子粒中富集鎘、鉛特性的比較[J].玉米科學(xué),2011,19（3）：94-97.

[3] 李勇,黃占斌,王文萍,等.重金屬鉛鎘對玉米生長及土壤微生物的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2009,28（11）：2241-2245.

[4] 宇克莉,孟慶敏,鄒金華.鎘對玉米幼苗生長、葉綠素含量及細胞超微結(jié)構(gòu)的影響[J].華北農(nóng)學(xué)報,2010,25（3）：118-123.

[5] 曹瑩,黃瑞冬,王國驕,等.鉛和鎘復(fù)合脅迫對玉米吸收鉛特性及產(chǎn)量影響[J].玉米科學(xué),2007,15（3）：91-94.

[6] 劉云惠,魏顯有,王秀敏,等.土壤中鉛鎘的作物效應(yīng)研究[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,1999,22（1）：24-28.

[7] 黃銘洪,駱永明.礦區(qū)土地修復(fù)與生態(tài)恢復(fù)[J].土壤學(xué)報,2003,40（2）：161-169.

[8] Li J,Xie Z M,Xu J M,et al.Risk assessment of heavy metals contaminated soil in the vicinity of a lead/zincmine[J].Journal of Environmental Science,2005,17（6）：881-885.

[9] 廖曉勇,陳同斌,武斌,等.典型礦業(yè)城市的土壤重金屬分布特征與復(fù)合污染評價：以“鎳都”金昌市為例[J].地理研究,2006,25（5）：843-852.

[10] 李靜,俞天明,周潔,等.鉛鋅礦區(qū)及周邊土壤鉛、鋅、鎘、銅的污染健康風(fēng)險評價[J].環(huán)境科學(xué),2008,29（8）：2327-2330.

[11] 鮑士旦.土壤農(nóng)化分析[M].3版.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社,2005.

[12] 賴志輝,徐曉銘,管艷艷,等.微波消解ICP-AES法測定市售丹參中的微量元素[J].廣西大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版,2010,35（3）：497-501.

[13] 張磊,宋鳳斌.土壤施鋅對不同鎘濃度下玉米吸收積累鎘的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2005,24（6）：1054-1058.