李浩,張敏碩,郭艷杰,2,李博文,2,王小敏,2

(1河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,河北 保定 071000;2河北省農(nóng)田生態(tài)環(huán)境重點實驗室,河北 保定 071000)

近些年,設(shè)施農(nóng)業(yè)迅速發(fā)展,農(nóng)藥和化肥的不合理使用導(dǎo)致Cd、Pb等有害重金屬進入土壤,使得設(shè)施土壤中重金屬不斷累積甚至超標(biāo)。設(shè)施土壤的Cd污染修復(fù)是一個急需解決的問題,且污染主要以中輕度為主[1]。

鈍化修復(fù)技術(shù)是一項化學(xué)修復(fù)技術(shù),是指通過向重金屬污染的土壤中加入鈍化劑,使得土壤中的重金屬由碳酸結(jié)合態(tài)、可交換態(tài)向殘渣態(tài)、有機結(jié)合態(tài)轉(zhuǎn)化[2]。常見的鈍化劑有沸石、含磷材料、生物炭,對骨炭粉和納米腐殖質(zhì)的研究也較多。骨炭粉含有大量含磷化合物,添加骨炭粉不僅能形成磷酸-Cd類化合物,還可通過表面內(nèi)層絡(luò)合、陽離子交換、間接外層絡(luò)合等強化吸附、固定土壤中的Cd,使土壤中Cd的生物有效性降低[3]。在土壤中添加骨粉可提高土壤的pH值、CEC及有效磷含量,顯著降低土壤中Cd的生物有效性[4]。生物炭是動植物殘體在缺氧或低氧環(huán)境下,經(jīng)高溫分解形成的,具有原材料來源廣、成本低、對生態(tài)環(huán)境影響小、可大面積推廣等優(yōu)勢。生物炭結(jié)合重金屬離子能力強,比表面積大,因此能夠更好的固定Cd離子,使土壤中的有效態(tài)Cd含量降低。腐殖質(zhì)不僅可以改變土壤Cd的含量和狀態(tài),而且還可以改善土壤的理化性質(zhì),有助于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。腐殖質(zhì)的酸-堿兩性和親水-疏水兩性是腐殖質(zhì)可安全用于重金屬污染土壤修復(fù)的科學(xué)基礎(chǔ)[5]。小白菜作為一種葉菜類作物,又是常見的設(shè)施作物之一,其莖葉富集Cd的能力大于根[6]。當(dāng)前研究大多關(guān)注生物炭單施或者與其他鈍化劑混合配施修復(fù)重金屬污染,生物炭與含磷材料及腐殖質(zhì)混合施用的研究較少,其組配鈍化劑對設(shè)施土壤污染鎘的鈍化效果和對植株富集Cd的影響尚不清楚。

因此,本試驗通過在外源添加污染Cd的設(shè)施土壤上種植小白菜,將生物炭、骨炭粉、納米腐殖質(zhì)按2種總添加量、3種比例混合施用于土壤中。對土壤pH、有效態(tài)Cd、Cd的賦存形態(tài)、有效磷含量和土壤酶活性以及小白菜地上部和根部的Cd含量進行測定分析,以比較生物炭、骨炭粉、納米腐殖質(zhì)混合施用時,不同總添加量及不同比例下的鈍化效果,從而篩選出組配鈍化劑適宜的添加量和比例。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試土壤:河北省保定市定興縣賢寓鎮(zhèn)龍華村華農(nóng)蔬菜合作社某溫室(E 115°34′,N 39°10′)(棚齡10年,茄子-番茄輪作)的耕層0～30 cm土壤,前茬作物為茄子。供試土壤帶回實驗室自然風(fēng)干,剔除生物殘骸、碎石等,過2 mm篩,保存?zhèn)溆谩?/p>

污染土制備:添加外源Cd之前,測得土壤全Cd含量為0.18 mg/kg,稱取73.137 mg的Cd Cl2·2.5H2O,采用逐級加土法與30 kg過篩后的土壤混勻。用噴壺向土壤均勻噴施去離子水(5 L),置于通風(fēng)干燥處,干濕交替3～4次,平衡90 d后備用,測得土壤全鎘含量為1.32 mg/kg,達(dá)中度污染水平[7]。供試土壤質(zhì)地為砂壤,pH為7.18,全Cd含量為1.32 mg/kg,全氮為1.17 g/kg,有機質(zhì)為27.44 g/kg,有效磷為340.20 mg/kg,速效鉀為185.23 mg/kg,容重為1.3 g/cm3,田間持水量為21.98%。

供試材料:生物炭、骨炭粉和納米腐殖質(zhì)。生物炭(杏核殼):購自河北承德華凈活性炭有限公司;骨炭粉(純牛骨粉):購自青島立洲化工有限公司;納米腐殖質(zhì)(胡敏酸):購自山東創(chuàng)新腐植酸有限公司。生物炭、骨炭粉、納米腐殖質(zhì)的pH分別為9.71、8.07、3.60;有效磷含量分別為255.01、734.70、134.42 mg/kg。

供試小白菜品種:正旺達(dá)88。

1.2 試驗方法與試驗設(shè)計

于2021年9月在河北農(nóng)業(yè)大學(xué)西校區(qū)人工氣候室開展小白菜盆栽試驗,將3種鈍化劑骨炭粉、生物炭、納米腐殖質(zhì)按3種比例進行組合,分別為1∶2∶2(P1)、1∶5∶2(P2)、1∶5∶5(P3),每種比例設(shè)置2%和5% 2種總添加量,試驗共設(shè)7個處理,每個處理3次重復(fù)。各處理為:(1)不添加鈍化材料的對照(CK);(2)添加2%的P1(2P1);(3)添加2%的P2(2P2);(4)添加2%的P3(2P3);(5)添加5%的P1(5P1);(6)添加5%的P2(5P2);(7)添加5%的P3(5P3)。

試驗稱取500 g污染土,按照處理方案加入對應(yīng)量的鈍化劑,同時施入尿素(含N46%)0.44 g/kg,過磷酸鈣(含P16%)0.94 g/kg,硫酸鉀(含K52%)0.38 g/kg,作為基肥,并與土壤混合均勻,再置于塑料盆中(深15 cm,直徑10 cm),施加65 mL超純水(通過土壤田間持水量和含水率計算得出),使土壤濕潤均勻,陳化10 d。將消毒后的小白菜種子按每盆5粒播種于盆中,種子發(fā)芽1周后,每盆選取長勢均勻的3株定苗。試驗采用隨機區(qū)組排列,每周調(diào)換盆栽位置,保證葉菜生長環(huán)境一致。

1.3 樣品的采集與測定

于50 d后小白菜成熟時,采集土壤樣品,使土樣自然風(fēng)干,過1 mm篩,保存?zhèn)溆?。將采集的植物樣品先用自來水沖洗泥土和灰塵,依次用蒸餾水和去離子水洗凈,并用吸水紙擦干植株表面多余的水分,用剪刀在地上部與根系連接處剪斷,放入大號信封中,在烘箱中105 ℃殺青30 min,再70 ℃烘干至恒重。將干樣粉碎至0.150 mm以下,混勻保存?zhèn)溆谩?/p>

pH采用土水比1∶2.5電位法測定。土壤有效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗分光光度法測定。土壤Cd形態(tài)分級提取采用改進BCR等連續(xù)提取方法[8]。土壤有效Cd的測定采用DTPA浸提-電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS),以國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07442進行準(zhǔn)確度和精密度控制,Cd回收率為80%～90%[9]。土壤脲酶活性采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法;過氧化氫酶采用高錳酸鉀滴定法;酸性磷酸酶、堿性磷酸酶活性采用對硝基苯磷酸二鈉比色法[10]。植物地上部和根部Cd全量采用優(yōu)級純硝酸消煮,消解液中Cd含量采用ICP-MS進行測定,以國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW10048進行準(zhǔn)確度和精密度控制,Cd回收率為80%～90%。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用Microsoft Excel 2016軟件進行數(shù)據(jù)處理和圖表繪制,采用SPSS 25.0軟件進行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同配施比例及總添加量鈍化劑處理對土壤pH值的影響

土壤pH值是影響土壤Cd活性的一個重要指標(biāo),pH越高,土壤重金屬活性越低。不同鈍化劑處理對土壤pH值的影響,見表1。

表1 不同鈍化劑處理對土壤pH值的影響

由表1可知,6個處理中,骨炭粉、生物炭、納米腐殖質(zhì)在總添加量為2%,比例為1∶5∶2,以及總添加量為5%,比例為1∶2∶2和1∶5∶2時,與對照相比有顯著性差異,分別上升0.24、0.20、0.34個單位,是由于處理與對照相比添加了生物炭,并且添加量和比例較大,生物炭是一種堿性鈍化劑,添加后可使土壤pH升高。在總添加量相同時,配施比例不同的處理間差異不顯著,在配施比例相同時,總添加量不同的處理間也未達(dá)到顯著差異水平,其中5P2比2P1處理的pH值顯著性升高了0.23個單位,主要由于2個處理間生物炭的添加量和所占比例相差較大。

2.2 不同配施比例及總添加量鈍化劑處理對土壤有效態(tài)Cd含量的影響

土壤有效態(tài)Cd含量可以代表植物對Cd的吸收難易程度,降低土壤有效態(tài)Cd含量有利于抑制植物吸收Cd。不同鈍化劑處理對土壤有效態(tài)Cd含量的影響,見表2。

表2 不同鈍化劑處理對土壤有效態(tài)Cd含量的影響

由表2可知,與對照相比,除處理2P1外,處理2P2、2P3、5P1、5P2、5P3有效態(tài)Cd的含量分別顯著降低了12.72%、7.56%、10.93%、15.73%、7.49%,其中處理5P2的效果最佳,并且比5P3顯著降低了8.91%。

3種鈍化劑在同種比例下,總添加量不同時各處理的有效態(tài)Cd含量無顯著性差異;總添加量為2%時,不同比例下各處理含量無顯著性差異;總添加量為5%時,處理5P2和5P3的有效態(tài)Cd含量存在顯著性差異。說明添加組配鈍化劑可有效降低土壤有效態(tài)Cd含量,適當(dāng)增加鈍化劑總添加量,提高生物炭所占比例后,鈍化效果更加明顯。

2.3 不同配施比例及總添加量鈍化劑處理對土壤中Cd賦存形態(tài)的影響

不同鈍化劑處理對土壤Cd賦存形態(tài)的影響,見圖1。

圖1 不同鈍化劑處理對土壤Cd賦存形態(tài)的影響

由圖1可知,組配鈍化劑添加過后,除可還原態(tài)外,各形態(tài)的Cd與對照相比均有顯著變化,土壤中約80%的Cd形態(tài)主要以可還原態(tài)和殘渣態(tài)存在,而酸可提取態(tài)和可氧化態(tài)占比較小。

2P1、2P2、2P3、5P1、5P2、5P3處理的土壤酸可提取態(tài)含量顯著低于對照,分別占總量的14.60%、13.11%、14.95%、11.07%、11.39%、12.38%,對照占比19.24%,各處理間無顯著差異。

與對照相比,各處理的土壤可還原態(tài)含量無顯著性差異;同樣組配比例下,比例為1∶5∶2的2P2處理的土壤可還原態(tài)含量顯著低于5P2處理;而同樣鈍化劑總添加量下,總添加量為2%時,2P1、2P2處理土壤可還原態(tài)含量顯著低于2P3處理,分別占總量的34.89%、35.90%;對照和各處理的含量占總量的34.89%～43.99%。

土壤可氧化態(tài)占比最低,為1.10%～4.45%,2P1、5P1、5P2、5P3處理的土壤可氧化態(tài)含量明顯低于對照,分別占總量的2.49%、1.10%、1.24%、1.53%;同樣配施比例下,總添加量為5%的處理土壤可氧化態(tài)含量明顯低于2%的處理,即5P1<2P1,5P2<2P2,5P3<2P3;而總添加量相同時,不同配施比例的處理間土壤可氧化態(tài)含量無明顯差異。

土壤殘渣態(tài)占比較大,占總量的37.84%～50.02%,與對照相比,5P1處理殘渣態(tài)含量顯著升高;總添加量為2%時,2P1處理的殘渣態(tài)含量顯著高于2P3處理,占總量的48.02%;同樣配施比例下,各處理間殘渣態(tài)含量無明顯差異。

2.4 不同配施比例及總添加量鈍化劑處理對小白菜根部和地上部Cd含量的影響

不同鈍化劑處理對小白菜根部和地上部Cd含量的影響,見表3。

表3 不同鈍化劑處理對小白菜根部和地上部Cd含量的影響

由表3可知,從小白菜地上部Cd含量來看,當(dāng)組配鈍化劑總添加量為5%時,與對照相比,配施比例為1∶5∶2的處理Cd含量顯著降低,降低了14.67%,各處理間無顯著差異;總添加量為2%時,與對照相比,各處理無顯著差異。

從小白菜根部Cd含量來看,組配鈍化劑總添加量為2%時,與對照相比,配施比例為1∶5∶2的處理Cd含量顯著降低,降低了14.47%,各處理間無顯著差異;總添加量為5%時,與對照相比,各處理無顯著差異。說明添加組配鈍化劑在一定程度上可降低小白菜Cd含量,配施比例為1∶5∶2時,會在短期內(nèi)降低小白菜植株Cd含量。

2.5 不同配施比例及總添加量鈍化劑處理對土壤有效磷含量的影響

有效磷作為其可被植物吸收的部分,是土壤磷素供應(yīng)水平高低的直接指標(biāo)。不同鈍化劑處理對土壤有效磷含量的影響,見表4。

表4 不同鈍化劑處理對土壤有效磷含量的影響

由表4可知,在2%的鈍化劑總添加量下,與對照相比,2P1、2P2、2P3處理均有顯著升高,分別升高了18.50%、23.73%、10.05%,骨炭粉本身是一種含磷物質(zhì),加入后可以增加土壤中磷的總量,而生物炭的加入又可以提高土壤中有效磷含量;2P2的土壤有效磷含量比2P3顯著升高了12.43%,2P3處理加入的腐殖質(zhì)較多,土壤中有效磷的轉(zhuǎn)化受到了更大的抑制作用。

在5%的鈍化劑總添加量下,與對照相比,5P2處理的有效磷含量存在顯著性差異,升高了15.28%,其他處理無明顯差異。

相同配施比例下,鈍化劑配施比例為1∶5∶2時,5P1處理的有效磷含量比2P1處理降低了8.82%,隨著總添加量的增加,腐殖質(zhì)增加,其對有效磷轉(zhuǎn)化的抑制作用大于生物炭對有效磷轉(zhuǎn)化的促進作用。

2.6 不同配施比例及總添加量鈍化劑處理對土壤酶活性的影響

土壤中微生物會與其分泌出的土壤酶共同參與土壤能量代謝和物質(zhì)循環(huán)的過程,二者密切聯(lián)系,土壤酶活性通?？梢苑从惩寥乐形⑸锏幕盍?在土壤受到重金屬污染時起到指示作用[11-12]。研究表明土壤受到重金屬污染,其可能促進酶活性,也可能抑制酶活性。隨著Cd濃度的增加,脲酶和過氧化氫酶活性降低,酸性磷酸酶活性升高[13]。因此,對土壤過氧化氫酶、脲酶、堿性磷酸酶、酸性磷酸酶進行測定。不同鈍化劑處理對土壤酶活性的影響,見表5。

表5 不同鈍化劑處理對土壤酶活性的影響

由表5可知,加入組配鈍化劑可顯著提高土壤過氧化氫酶活性。各處理與對照相比分別顯著升高21.25%、23.21%、27.98%、29.94%、52.98%、32.92%;5P2處理過氧化氫酶活性最高,與2P2、5P1、5P3處理相比,分別顯著升高24.15%、17.73%、15.09%。鈍化劑總添加量為5%時,5P2處理酶活性明顯高于5P3處理;同樣配施比例下,只有比例為1∶5∶2時,總添加量為5%的處理(5P2)酶活性顯著高于總添加量為2%的處理(2P2)。說明適當(dāng)增加鈍化劑總的添加量以及提高生物炭所占比例,會使土壤過氧化氫酶活性有所提高。

與對照相比,除5P3處理外,2P1、2P2、2P3、5P1、5P2處理的土壤脲酶活性顯著提高,分別升高52.91%、57.75%、47.11%、60.65%、67.75%,各處理之間無顯著性差異,說明添加組配鈍化劑會提高土壤的脲酶活性。

5P2處理土壤的堿性磷酸酶活性相比2P2、5P1處理分別升高35.97%、65.04%;鈍化劑總添加量為5%時,配施比例為1∶5∶2的處理酶活性明顯高于1∶2∶2的處理。說明適當(dāng)增加鈍化劑總添加量以及提高生物炭所占比例,會使土壤堿性磷酸酶活性有所提高。與對照相比,5P2、5P3的酸性磷酸酶活性分別降低了27.11%、25.17%;鈍化劑配施比例為1∶2∶2時,5P1比2P1的酶活性顯著降低了25.21%;配施比例為1∶5∶2時,5P2處理酶活性比2P2處理顯著降低了29.07%。說明隨著鈍化劑總添加量的增加和生物炭所占比例的提高,土壤的酸性磷酸酶活性會有所降低。

2.7 土壤pH、有效態(tài)Cd與土壤酶活性、有效磷含量及植株Cd含量的相關(guān)性分析

為探討土壤pH、有效態(tài)Cd與土壤酶活性、有效磷含量及植株Cd含量的關(guān)系,進行了相關(guān)性分析,見表6。

表6 土壤pH、有效態(tài)Cd與土壤酶活性、有效磷含量及植株Cd含量的相關(guān)性分析

由表6可知,土壤的pH值與土壤有效態(tài)Cd的含量呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,土壤pH值與土壤有效磷含量、過氧化氫酶活性、脲酶活性之間相關(guān)性均達(dá)到極顯著;土壤有效態(tài)Cd含量與小白菜地上部Cd含量之間相關(guān)性為顯著,土壤有效態(tài)Cd含量與土壤有效磷含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,土壤有效態(tài)Cd含量與過氧化氫酶活性呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。這表明,土壤pH的提高會降低土壤有效態(tài)Cd含量,較好地降低土壤Cd的生物有效性,提高土壤有效磷含量、過氧化氫酶及脲酶活性;土壤有效態(tài)Cd含量升高會使小白菜地上部Cd含量升高,同時使土壤有效磷含量及過氧化氫酶活性降低。

3 討論

本研究結(jié)果表明,在Cd污染土壤中施加復(fù)配鈍化劑,骨炭粉、生物炭、納米腐殖質(zhì)配施比例為1∶5∶2,總添加量為2%、5%時效果最好。從土壤pH值的變化來看,添加組配鈍化劑后,土壤pH值均顯著升高,其中骨炭粉、生物炭和納米腐殖質(zhì)配施比例為1∶5∶2的土壤pH升高最為明顯,說明生物炭占比高,可以有效提高土壤pH。配施比例為1∶5∶2的土壤有效態(tài)的Cd含量顯著降低,尤其總添加量為5%時,比對照顯著降低15.73%。土壤pH值升高會增加土壤對陽離子的吸附量,降低Cd的有效性,從而使植株中Cd的累積量降低[14]。

從土壤有效態(tài)Cd含量的變化來看,2P2、2P3、5P1、5P2、5P3處理的有效態(tài)Cd含量比對照均顯著降低,說明添加組配鈍化劑可有效降低土壤有效態(tài)Cd含量。李翔對Cd污染稻麥輪作土壤研究發(fā)現(xiàn),施用組配鈍化劑后,麥季土壤中pH也會增加,土壤Cd有效性降低,與本研究結(jié)果一致[15]。組配鈍化劑總添加量為5%時,5P2和5P3處理的有效態(tài)Cd含量存在顯著性差異,說明提高生物炭所占比例后,鈍化效果更加明顯。韓熙研究生物炭、漢白玉、粉煤灰混施對Cd污染土壤修復(fù)效果發(fā)現(xiàn),不同復(fù)配處理下,土壤有效態(tài)Cd含量降幅為10.52%～25.63%,pH值顯著升高0.27～0.52個單位,與本試驗所得結(jié)果及規(guī)律相似[16]。

從Cd的賦存形態(tài)分析來看,除可還原態(tài)外,各處理的各形態(tài)Cd與對照相比均有顯著變化,土壤中Cd的形態(tài)主要以可還原態(tài)和殘渣態(tài)存在,酸可提取態(tài)和可氧化態(tài)占比較小。各處理的土壤酸可提取態(tài)含量顯著低于對照,說明添加組配鈍化劑可有效降低土壤Cd的酸可提取態(tài)含量。土壤可氧化態(tài)占比最低,總添加量相同時,不同配施比例的處理間土壤可氧化態(tài)含量無明顯差異。土壤中Cd的賦存形態(tài)由弱酸提取態(tài)轉(zhuǎn)化為更穩(wěn)定的可氧化態(tài)和殘渣態(tài)。趙慶元等利用磷酸鹽、腐殖酸與粉煤灰組配鈍化Pb、Cd污染土壤,研究發(fā)現(xiàn)此組配鈍化劑可促進Cd由活性較高的弱酸提取態(tài)轉(zhuǎn)化為活性較低的殘渣態(tài),從而使Cd的遷移能力降低[17]。

從小白菜的Cd含量變化來看,加入復(fù)配鈍化劑后,小白菜Cd含量顯著降低。與對照相比,5P2處理小白菜地上部Cd含量顯著降低了14.67%,2P1處理小白菜根部Cd含量顯著降低了14.47%。說明添加組配鈍化劑會降低小白菜植株Cd含量,配施比例為1∶5∶2時,降幅最大。結(jié)果表明,施用組配鈍化劑可有效降低小白菜地上部對Cd的吸收和富集,根部Cd含量低于地上部Cd含量,Cd在蔬菜的不同部位含量存在差異,小白菜是一種葉菜類作物,其葉富集Cd的能力大于根[6,18]。

從土壤有效磷含量的變化來看,在2%的總添加量下,2P1、2P2、2P3處理與對照相比土壤有效磷含量均顯著升高,骨炭粉中本身是一種含磷物質(zhì),加入后可以增加土壤中磷的總量,而生物炭的加入又可以提高土壤中有效磷含量;2P2處理的有效磷含量比2P3處理顯著升高了12.43%,原因可能是由于2P3處理加入的腐殖質(zhì)較多,會抑制土壤中有效磷的轉(zhuǎn)化[19]。

從土壤酶活性的變化來看,重金屬污染會對土壤酶產(chǎn)生激活或抑制作用,過氧化氫酶含量過高或者過低均不利于植物的生長,加入組配鈍化劑可顯著提高土壤過氧化氫酶活性,與對照相比,各處理過氧化氫酶活性均顯著升高,5P2處理活性最高,可有效緩解Cd對土壤酶活性的毒害作用[20-21]。鈍化劑總添加量為5%時,配施比例為1∶5∶2處理的酶活性明顯高于其他2種比例;配施比例為1∶5∶2時,總添加量為5%處理的酶活性顯著高于2%,說明適當(dāng)增加鈍化劑總的添加量以及提高生物炭所占比例,會使土壤過氧化氫酶活性有所提高,有效態(tài)Cd含量降低會對過氧化氫酶活性產(chǎn)生促進作用,二者呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。土壤的脲酶活性均顯著升高,可能由于施加生物炭,使脲酶活性升高,周振峰等研究不同添加量的花生殼生物炭對土壤酶活性的影響發(fā)現(xiàn),增加生物炭的添加量,脲酶活性會顯著升高,與本試驗結(jié)果一致[22]。在5P2處理下,堿性磷酸酶活性達(dá)到最高,比2P2處理顯著升高35.97%,說明適當(dāng)增加鈍化劑總添加量以及提高生物炭所占比例,會使土壤堿性磷酸酶活性有所提高。與對照相比,5P2、5P3處理的土壤酸性磷酸酶活性顯著降低,說明隨著鈍化劑總添加量的增加和生物炭所占比例的提高,土壤的酸性磷酸酶活性會有所降低。

從Cd有效性與土壤和植物相關(guān)指標(biāo)的相關(guān)性分析來看,土壤pH的提高會降低土壤的有效態(tài)Cd含量,較好地降低土壤Cd的生物有效性,提高土壤有效磷含量、過氧化氫酶及脲酶活性,結(jié)果與孫約兵和王林等的研究一致[23-24];土壤有效態(tài)Cd含量升高會使小白菜地上部Cd含量升高,同時使土壤有效磷含量及過氧化氫酶活性降低,有效態(tài)Cd含量降低會使小白菜地上部Cd含量降低,此結(jié)果與王玉婷等的研究相同[25]。

4 結(jié)論

以Cd污染設(shè)施土壤為研究對象,將骨炭粉、生物炭、納米腐殖質(zhì)按不同總添加量及組配比例進行復(fù)配,通過盆栽模擬試驗,研究其對Cd污染土壤的鈍化效果及對小白菜富集Cd的影響。主要研究成果如下。

(1)當(dāng)骨炭粉、生物炭和納米腐殖質(zhì)總添加量為2%、5%,配施比例為1∶5∶2時,鈍化效果最為顯著。土壤有效態(tài)Cd含量顯著降低了12.72%～15.73%,更易使Cd形態(tài)從弱酸提取態(tài)轉(zhuǎn)化為可還原態(tài)、可氧化態(tài)和殘渣態(tài),土壤pH值顯著升高0.22～0.34個單位,土壤有效磷含量顯著增長15.28%～23.73%,土壤過氧化氫酶、脲酶活性分別顯著升高了23.21%～52.98%、57.75%～67.75%。添加量為5%時,小白菜地上部Cd含量顯著降低14.67%;總添加量為2%時,小白菜根部Cd含量顯著降低14.47%。

(2)其他處理也表現(xiàn)出了一定的鈍化效果,總添加量為5%,配施比例為1∶2∶2時,土壤的有效態(tài)Cd含量顯著降低10.93%,土壤pH值顯著升高0.20個單位,土壤Cd的弱酸提取態(tài)占比顯著降低,土壤過氧化氫酶、脲酶的活性分別升高29.94%、60.65%?？偺砑恿繛?%、5%,配施比例為1∶5∶5時,土壤有效態(tài)Cd含量顯著降低了7.49%～7.56%。

(3)通過相關(guān)性分析得出,土壤pH值升高會降低土壤有效態(tài)Cd含量,提高土壤有效磷含量、過氧化氫酶及脲酶活性;土壤有效態(tài)Cd含量升高會使小白菜地上部Cd含量升高,同時使土壤有效磷含量及過氧化氫酶活性降低,有效態(tài)Cd含量降低會使小白菜地上部Cd含量降低。

綜上所述,骨炭粉、生物炭、納米腐殖質(zhì)復(fù)配施于Cd污染設(shè)施土壤時,在總添加量為2%、5%,配施比例為1∶5∶2下的鈍化效果最好;從節(jié)省經(jīng)濟成本的角度上來說,本研究推薦2%總添加量。