楊文葉，余中娟，袁杭杰，李丹

(1.杭州市植保土肥服務(wù)總站，浙江 杭州 310020； 2.淳安縣里商鄉(xiāng)政府，浙江 淳安 311700)

近年來(lái)，隨著工業(yè)化、城市化和交通運(yùn)輸業(yè)等的發(fā)展，土壤環(huán)境受到日益嚴(yán)重的重金屬污染[1]。重金屬在土壤中遷移性差，不易被微生物降解，滯留時(shí)間長(zhǎng)，還會(huì)影響農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，并易通過(guò)食物鏈影響人體健康，甚至通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)影響整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)安全[2]。重金屬污染土壤的修復(fù)治理和安全利用已成為相關(guān)研究的熱點(diǎn)。

菜薹為十字花科蕓薹屬蕓薹種白菜亞種的一個(gè)變種，起源于廣東[3]，是我國(guó)南方的特產(chǎn)蔬菜之一，一年四季均可播種，現(xiàn)世界各地均有引種栽培。菜薹品質(zhì)柔嫩，味甘苦，營(yíng)養(yǎng)豐富。

凹凸棒石又稱坡縷石或坡縷縞石，是一種具鏈層狀結(jié)構(gòu)的含水富鎂鋁硅酸鹽黏土礦物，具有陽(yáng)離子可交換性、吸水性、吸附脫色性和大的比表面積。腐殖酸是動(dòng)植物遺骸(主要是植物遺骸)經(jīng)過(guò)微生物的分解和轉(zhuǎn)化，以及地球化學(xué)的一系列過(guò)程形成和積累起來(lái)的一類有機(jī)物質(zhì)。腐殖酸大分子的基本結(jié)構(gòu)是芳環(huán)和脂環(huán)，環(huán)上連有羧基、羥基、羰基、醌基、甲氧基等官能團(tuán)。研究表明，施用凹凸棒石和腐殖酸能調(diào)節(jié)并保持土壤肥力，促進(jìn)植物生長(zhǎng)[4]。但有關(guān)凹凸棒石作為重金屬原位鈍化外源修復(fù)劑的研究還較少見(jiàn)報(bào)道。為此，特開(kāi)展試驗(yàn)研究凹凸棒石和腐殖酸作為外源修復(fù)劑原位鈍化土壤重金屬鎘的效果，并分析其對(duì)菜薹生長(zhǎng)的影響，以期為重金屬污染土壤的治理和安全利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

杭州市位于中國(guó)東南沿海，浙江省北部，錢塘江下游，京杭大運(yùn)河南端，地理坐標(biāo)為118°21′～120°30′E、29°11′～30°33′N，屬亞熱帶季風(fēng)性氣候，溫和濕潤(rùn)。杭州市富陽(yáng)區(qū)常安鎮(zhèn)東風(fēng)村部分土壤前幾年受小型鍍鋅廠污水污染，重金屬鎘超標(biāo)。經(jīng)檢測(cè)，灌溉水中含鎘0.31 μg·L-1，符合GB 5084—2005要求(≤5 μg·L-1)。凹凸棒石中總鎘含量0.12 mg·kg-1，腐殖酸中總鎘含量0.34 mg·kg-1，符合NY 525-2012標(biāo)準(zhǔn)(≤3 mg·kg-1)。

1.2 處理設(shè)計(jì)

開(kāi)展小區(qū)試驗(yàn)，每小區(qū)面積1.5 m2。試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)處理：M0(對(duì)照)，不加腐殖酸和凹凸棒石；M1，每小區(qū)加1 000 g腐殖酸；M2，每小區(qū)加1 000 g凹凸棒石；M3，每小區(qū)同時(shí)加750 g腐殖酸和750 g凹凸棒石。各處理隨機(jī)排列，每個(gè)處理重復(fù)2次。

試驗(yàn)處理：按相應(yīng)處理加入腐殖酸、凹凸棒石，均勻撒施在土壤表面后，每個(gè)小區(qū)加復(fù)合肥(N 15%，P2O515%，K2O 15%)110 g(折每667 m250 kg)，將土翻耕。

選用常豐臘菜薹一代種子。播種前把種子放在陽(yáng)光充足的地方晾曬3～4 h，然后放在50 ℃溫水中浸種20～30 min，再在20～30 ℃水里浸種2～3 h，晾干后直接撒播，間隔13 cm×15 cm，不覆土，直接澆水澆透，各小區(qū)相同。在幼苗具3片真葉時(shí)結(jié)合間苗追一次肥(每小區(qū)追尿素12 g，折每667 m25 kg，尿素含N 46%)，之后每隔7 d可追施一次速效性肥料，一般每667 m2可用尿素5 kg和復(fù)合肥10 kg混合施用。及時(shí)澆水，保持土壤基本濕潤(rùn)。

1.3 樣品采集與檢測(cè)

土壤樣品分別于種植菜薹前、后采集，按照隨機(jī)、等量和多點(diǎn)混合的原則，決定采樣點(diǎn)的數(shù)量和分布。土壤樣品以0～25 cm的表層混合土樣為主，將各采樣點(diǎn)的土樣混合均勻，用四分法棄取至各混合土樣保留1 kg左右。土樣經(jīng)風(fēng)干、磨碎、過(guò)篩，備用。

當(dāng)菜薹長(zhǎng)至最高的葉片先端相等時(shí)，花蕾初開(kāi)，即到采收期。各小區(qū)測(cè)產(chǎn)，并分別采集菜薹植株樣品，用去離子水洗滌、擦拭干凈。菜薹植株樣地上部分約1 kg。

土樣檢測(cè)pH值，及有機(jī)質(zhì)、有效態(tài)鎘、總鎘含量；菜薹檢測(cè)全鎘含量。土壤樣品的分析化驗(yàn)均嚴(yán)格按照《土壤分析技術(shù)規(guī)范》第2版的要求執(zhí)行。其中，土壤pH值采用pH計(jì)電位法測(cè)定；有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法—外加熱法測(cè)定；有效鎘含量采用原子吸收法測(cè)定；總鎘含量采用電感耦合等離子體-質(zhì)譜(ICP-MS)法測(cè)定；植株鎘含量采用ICP-MS法測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

如表1所示，試驗(yàn)后各處理的土壤有效鎘含量均比試驗(yàn)前降低了60%，各處理降幅相差不大；但各處理對(duì)土壤總鎘含量的影響不一，試驗(yàn)前后變幅在-9.3%～0.6%，其中單獨(dú)加凹凸棒石的處理(M2)試驗(yàn)前后土壤總鎘含量基本沒(méi)有變化，而單獨(dú)加腐殖酸的處理(M1)試驗(yàn)后土壤總鎘含量下降最多，說(shuō)明就降低土壤總鎘含量來(lái)說(shuō)，單獨(dú)加腐殖酸的處理更加合適。對(duì)照處理試驗(yàn)后土壤有機(jī)質(zhì)含量下降7.9%，單獨(dú)加凹凸棒石的處理試驗(yàn)后土壤有機(jī)質(zhì)含量下降4.8%，而加腐殖酸的處理(M1、M3)試驗(yàn)后土壤有機(jī)質(zhì)含量均增加，且以單獨(dú)加腐殖酸的處理試驗(yàn)后土壤有機(jī)質(zhì)含量增幅最大(6.9%)。從土壤pH值來(lái)看，各處理試驗(yàn)后均有所下降，而且全部是從堿性趨向中性變化，處理間變幅差異不大。

表1 不同處理對(duì)土壤pH值，及有機(jī)質(zhì)、有效鎘和總鎘含量的影響

如表2所示，各處理的菜薹植株中都能檢出Cd，從含量上來(lái)看，以同時(shí)加腐殖酸和凹凸棒石處理的植株Cd含量相對(duì)最低，符合GB 2762—2017《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》對(duì)葉菜類蔬菜Cd含量不超過(guò)0.2 mg·kg-1的限量要求，而其他處理的植株Cd含量相差不大，且均超出限量要求。從菜薹產(chǎn)量來(lái)看，對(duì)照處理的產(chǎn)量最低，同時(shí)加腐殖酸和凹凸棒石的處理產(chǎn)量最高。

表2 不同處理對(duì)菜薹鎘含量和產(chǎn)量的影響

3 小結(jié)與討論

本研究用小區(qū)試驗(yàn)探索凹凸棒石和腐殖酸作為外源修復(fù)劑原位鈍化土壤重金屬鎘的效果，并分析其對(duì)菜薹生長(zhǎng)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)后，各處理的土壤有效鎘含量比試驗(yàn)前降低約60%，各處理相差不多。從總鎘含量來(lái)看，單獨(dú)加腐殖酸的處理降低最多，其次是同時(shí)加腐殖酸和凹凸棒石的處理。試驗(yàn)后各處理土壤有機(jī)質(zhì)含量變化不一，單獨(dú)加腐殖酸的處理對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量提高最多，其次是同時(shí)加腐殖酸和凹凸棒石的處理。從土壤pH值來(lái)看，各處理試驗(yàn)后都是從堿性趨向中性變化，但變化幅度不大。各處理的菜薹植株中鎘含量略有差異，但只有同時(shí)加腐殖酸和凹凸棒石處理的符合國(guó)標(biāo)限量要求，從食品安全的角度來(lái)講，說(shuō)明該處理對(duì)土壤鎘的鈍化效果最好。從菜薹產(chǎn)量來(lái)看，對(duì)照處理產(chǎn)量最低，同時(shí)加腐殖酸和凹凸棒石的處理產(chǎn)量最高。綜合以上因素，本處理以同時(shí)加腐殖酸和凹凸棒石的處理效果最佳。

凹凸棒石是一種層鏈狀結(jié)構(gòu)的鎂鋁硅酸鹽黏土礦物，查閱相關(guān)文獻(xiàn)可知，不同種類重金屬離子在黏土礦物表面的吸附-解吸行為各不相同，在其他重金屬存在下，黏土礦物對(duì)某種重金屬的吸附會(huì)產(chǎn)生不同程度的下降[5]。結(jié)果表明，腐殖酸能夠強(qiáng)化黏土礦物對(duì)重金屬離子的吸附[6-8]。另外，腐殖酸作為一類有機(jī)物質(zhì)，施用后可以提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，也可以提高作物產(chǎn)量。因此，在本試驗(yàn)條件下，同時(shí)加腐殖酸和凹凸棒石的處理對(duì)鈍化土壤Cd、保障菜薹安全生產(chǎn)的效果最佳。