羅沐欣鍵，瞿 飛，柴冠群，趙 歡，劉桂華，范成五

（1 貴州省農(nóng)業(yè)科學院土壤肥料研究所，貴州貴陽 550092；2 貴州省農(nóng)業(yè)科學院園藝研究所 550092）

隨著社會的迅速發(fā)展，我國正面臨較為嚴重的環(huán)境污染問題。工業(yè)廢料廢水亂排、不合規(guī)農(nóng)藥使用、采礦及冶煉業(yè)生產(chǎn)活動都是造成土壤重金屬污染的直接原因。據(jù)農(nóng)業(yè)部調(diào)查結果顯示，我國24 個經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)的320 個重點污染區(qū)域中，有60.6 萬hm2農(nóng)田生產(chǎn)的農(nóng)產(chǎn)品污染物含量超標，約占調(diào)查總面積的20%[1]。宋春然等[2]通過對貴州省農(nóng)業(yè)土壤進行檢測，發(fā)現(xiàn)其主要存在Cd 和Hg 污染。Cd 具有毒性強、易累積、難分解等特點，能在作物中累積，然后通過食物鏈的富集作用進入人體。過量的Cd 會對人體肝腎造成巨大損傷，并破壞人體神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)和骨骼系統(tǒng)[3-4]。2019年我國蔬菜種植面積已超過0.2 億hm2，對應的食品安全問題不容小覷。

大量研究指出，重金屬的污染風險取決于其在土壤中的賦存形態(tài)[5]。酸溶態(tài)是重金屬活性最強的形態(tài)，常被稱為有效態(tài)。因此，在探究鈍化材料的鈍化效果時，應考慮其對重金屬酸溶態(tài)（下稱有效態(tài)）的影響。對重金屬污染耕地，常見的安全利用措施有原位鈍化、品種替代和種植結構調(diào)整等。本研究通過探究復合鈍化材料對蔬菜栽植土壤中重金屬Cd 的鈍化效果，以求為全國Cd 污染耕地修復及安全工作提供參考方案。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

1.1.1 供試土壤。采集深度為0～20cm 的貴州省普定縣農(nóng)用地黃壤，研磨后過10、100 目篩保存?zhèn)溆谩?/p>

1.1.2 供試材料。海泡石、生石灰、茶樹廢枝生物炭，磨細后過100 目篩保存?zhèn)溆谩?/p>

1.1.3 供試作物。白菜、青菜、生菜。

1.2 試驗設計

試驗為盆栽試驗，在貴州省農(nóng)業(yè)科學院大棚內(nèi)進行。稱取過篩供試土壤裝入盆缽（口徑30cm、高21cm），每盆裝土2kg 并施入N、P、K 肥作底肥（N 為180mg/kg，以NH4H2PO4和尿素的形式加入，P 和K 分別為100mg/kg 和150mg/kg，以NH4H2PO4和KCl 的形式加入）。試驗盆添加比例為1.5∶1.5∶7 的海泡石、生石灰、茶樹廢枝生物炭復合鈍化材料（1kg 土施加鈍化材料6.7g），共12 盆。同時設置空白對照組6 盆。充分混勻，在自然狀態(tài)下老化1 個月，通過加水和翻土保持土壤含水率為60%。同時進行3 種蔬菜（白菜、生菜、青菜）的育苗，1 個月后移栽。采收時間和方法如表1所示。

表1 不同時間采收作物盆數(shù) 單位：盆

1.3 樣品采集與制樣

1.3.1 植株樣品。植物樣按地上、地下部分分開，先用自來水沖洗，再用去離子水洗凈。稱完鮮重后放入烘箱中在105℃條件下殺青30min，再調(diào)至80℃烘干至恒重，取出后稱取地上部分和地下部分干重。待研磨后過100 目尼龍篩，裝入自封袋中保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2 土壤樣品。植株樣收取完成后，采集各植株所在盆栽的土壤，于室內(nèi)自然風干，過10 目與100 目篩后保存?zhèn)溆谩?/p>

1.4 分析方法

試驗使用原子吸收石墨爐檢測植株、土壤Cd 全量及土壤有效態(tài)Cd 含量，用pH 測量儀測取土壤pH數(shù)據(jù)。植株消解方法參考GB/T 5009.15-2003，土壤消解方法參考GB/T 17141-1997，有效態(tài)提取方法參考BCR 四步逐級提取法。

1.5 質(zhì)量控制

為確保實驗方法的可靠性和數(shù)據(jù)結果的準確性，每個樣品設置1 個平行樣，同時設置空白樣及加標樣，并保證測定回收率為80%～120%。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用Excel 2010、SPSS 20 進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，用Origin9.0 進行繪圖。

2 結果與討論

2.1 復合鈍化材料對植株農(nóng)藝性狀和土壤pH 的影響

2.1.1 復合鈍化材料對植株農(nóng)藝性狀的影響。由表2 可知，在15d 時，空白條件下青菜株高為12cm，生物量為1.4g；鈍化材料作用下青菜株高7.5cm，生物量增至2.2g。而鈍化材料作用下白菜、生菜的株高及生物量與空白相比無明顯差異，說明加入的鈍化材料在15d 時僅對青菜的株高和生物量影響顯著。在30d 時，施用鈍化材料的試驗盆中青菜、白菜及生菜的生物量較空白對照組均有提高，增幅分別為29.3%、27.2%和24.1%，推測該復合鈍化材料為3 類蔬菜生長發(fā)育提供了所需營養(yǎng)。

表2 復合鈍化材料對三類蔬菜株高及生物量的影響

2.1.2 復合鈍化材料對土壤pH 值的影響。pH 值影響著重金屬在土壤中的賦存形態(tài)，同時影響了土壤顆粒表面性質(zhì)和土壤對重金屬的吸附能力[6]。由表3 可知，加入復合鈍化材料之后，土壤pH 值均高于未加復合鈍化材料的空白情況（CK）。可見，此復合鈍化材料能有效提高土壤pH 值。

表3 復合鈍化材料對土壤pH 值的影響

2.2 復合鈍化材料對土壤有效態(tài)Cd 含量和植株Cd含量的影響

2.2.1 復合鈍化材料對土壤有效態(tài)Cd 含量影響。如圖1 所示，施用鈍化材料對青菜及生菜栽植土壤有效態(tài)Cd 含量的影響較為顯著。對青菜栽植土壤而言，施用鈍化材料后的第15d，土壤有效態(tài)Cd含 量 由 575μg/kg降至537μg/kg，降幅為6.6%；施用鈍化材料后的第30d，土壤有效態(tài)Cd 含量 由511μg/kg 降至490μg/kg，降幅為4.1%。對生菜栽植土壤而言，施用鈍化材料后的第15d，土壤有效態(tài)Cd 含量由557μg/kg 降至533μg/kg，降幅為4.3%；施用鈍化材料后的第30d，土壤有效態(tài)Cd 含量由588μg/kg 降至544μg/kg，降幅為7.5%。

圖1 復合鈍化材料對土壤有效態(tài)Cd的影響

表4 不同時期蔬菜栽植土壤中有效態(tài)Cd 含量 單位：μg/kg

CK 處理下第15d 白菜栽植土壤的有效態(tài)Cd 含量（460μg/kg）遠低于施加鈍化材料的處理（554μg/kg），而在30d 時施用鈍化材料土壤的有效態(tài)Cd 含量為523μg/kg，較CK 情況（528μg/kg）更低。說明該鈍化材料對白菜栽植土壤Cd 的鈍化效果具有延時性，也暗示鈍化材料對不同類別土壤的鈍化效果不一致，針對性強。

2.2.2 復合鈍化材料對植株Cd 含量的影響。如圖2 所示，此鈍化材料在青菜生長過程中一直起著抑制植株吸收累積Cd 的作用。在第15d 時，施加鈍化材料促使青菜Cd 含量從83μg/kg 降至78μg/kg；第30d時，施加鈍化材料促使青菜Cd 含量從52μg/kg 降至30μg/kg?？梢钥闯?，隨著鈍化材料施用時間的增加，青菜體內(nèi)Cd 含量的降幅從6.0%增至42.3%，說明該復合鈍化材料抑制青菜吸收累積Cd 的效果可隨時長的增加而提升。

圖2 復合鈍化材料對植株Cd 含量的影響

表5 不同時期各植株Cd 含量（鮮重） 單位：μg/kg

3 結論

本次研究通過試驗探究了海泡石、生石灰以及茶樹廢枝生物炭組成的復合鈍化劑在3 類蔬菜生長過程中對其農(nóng)藝性狀、栽植土壤Cd 有效態(tài)以及植株Cd 吸收量的影響，得出結論如下：①海泡石、生石灰及茶樹廢枝生物炭組成的復合鈍化材料在一定程度上能促進植株的生長，提高植株的生物量。②與空白水平相比，施用此復合鈍化材料可顯著提高土壤pH 值。③3 類蔬菜對Cd 的吸收量及其栽植土壤有效態(tài)Cd 含量在此鈍化材料作用下表現(xiàn)出不一樣的響應特性。青菜受該鈍化材料影響最大，隨鈍化時長的增加，其體內(nèi)Cd 含量進一步降低。