摘 要：以廣西龍州縣弄崗國家級自然保護(hù)區(qū)周邊土壤為研究對象，通過添加質(zhì)量濃度為0、10、20 、60、100 mg/L的磷酸二氫鉀探究磷肥施用量對無脅迫鎘區(qū)（lt;0.6 mg/kg）、低鎘區(qū)（6.62～9.03 mg/kg）、中鎘區(qū)（12.03～15.72 mg/kg）和高鎘區(qū)（18.78～22.32 mg/kg）等4個(gè)不同程度鎘脅迫區(qū)土壤中鎘和磷形態(tài)的變化規(guī)律。結(jié)果表明：在高鎘土壤施用10 mg/L磷酸二氫鉀，降低了離子交換態(tài)（EX）和碳酸鹽態(tài)（CAR）的含量，增加了生物有效無機(jī)磷（NaHCO3-Pi）的含量。在中鎘土壤施用60 mg/L磷酸二氫鉀，增加了NaHCO3-Pi的含量，降低了鐵/鋁結(jié)合態(tài)磷（NaOH-Pi）、較穩(wěn)定有機(jī)磷（NaOH-Po）和鈣結(jié)合態(tài)磷（HCl-Pi）的含量。磷酸二氫鉀可以隨其質(zhì)量濃度的增加逐漸向較高活性態(tài)磷轉(zhuǎn)變，使高活性態(tài)鎘向低活性態(tài)鎘轉(zhuǎn)化，從而降低鎘的生物利用度。在利用磷鎘交互作用治理受污染土壤時(shí)，應(yīng)該考慮土壤鎘污染程度，研究結(jié)果對廣西高背景鎘土壤磷肥的合理使用具有一定意義。

關(guān)鍵詞：廣西土壤；鎘形態(tài)；磷形態(tài)；鎘磷交互作用；鎘磷形態(tài)轉(zhuǎn)化

中圖分類號：X53 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0" " 引言

鎘（Cd）是一種具有持久性和不可逆性的劇毒重金屬元素，在人體或植物中沒有生物學(xué)功能［1］。鎘在土壤中具有很強(qiáng)的遷移能力，易被植物根系吸收并運(yùn)輸?shù)降孛?，限制植物生長。鎘還可以通過食物鏈進(jìn)入人體，直接或間接威脅人的健康［2］。此外，不適當(dāng)?shù)纳a(chǎn)活動，包括采礦和濫用有毒重金屬的化肥或農(nóng)藥，導(dǎo)致大量農(nóng)田受鎘污染［3］。廣西是中國重要的糧食產(chǎn)地之一，優(yōu)產(chǎn)水稻和水果等，解決廣西土壤鎘污染問題，對提高糧食產(chǎn)量具有重要的意義。

磷（P）與鎘的交互作用普遍存在，根據(jù)其相互作用來降低鎘的有效性，進(jìn)而修復(fù)土壤鎘污染是目前的研究熱點(diǎn)之一［4］。鎘可以直接與磷相互作用，并被磷直接吸附，或通過磷酸根（PO[3-4]）間接吸附。磷還可以通過改善土壤特性間接影響鎘的有效性［5］。從磷肥中分離出來的陽離子或陰離子可以與鎘競爭土壤中的吸附位點(diǎn)，影響活性態(tài)下的鎘含量。然而，關(guān)于磷與鎘的交互作用以及磷是否能抑制作物對鎘的吸收，研究結(jié)果并不一致。例如，添加過磷酸鹽（SSP）降低了堿性土壤中鎘的流動性和萵苣中鎘的積累［6］；相反，添加磷酸氫鈉可以使水稻根系中鎘的質(zhì)量比從72.13 mg/kg提高到112.78 mg/kg，促進(jìn)水稻中鎘的積累；添加磷酸鹽提高了酸性土壤中鎘的積累和小麥中鎘的濃度［7］1。這些結(jié)果表明，磷與鎘之間的關(guān)系十分復(fù)雜，不同磷肥由于其組成和性質(zhì)不同，它們與鎘的相互作用也不同。此外，不同質(zhì)量含量的磷肥會影響作物對鎘的吸收、積累和鎘的存在形態(tài)。

不同形態(tài)的磷對植物的有效性也不同，植物需要的磷元素主要來源于土壤磷庫中的速效磷。磷肥是一種低成本修復(fù)材料，所以人們經(jīng)常通過施磷來提供作物生長過程中所必需的磷元素，磷與鎘的拮抗作用能減輕或減緩鎘對植物產(chǎn)生的毒性。由于受土壤理化性質(zhì)、鎘污染程度、磷肥種類及施磷水平等因素的影響，土壤中磷與鎘的交互作用比較復(fù)雜，包括協(xié)同作用和拮抗作用［8-9］。目前，針對施用磷肥調(diào)控土壤鎘有效性的研究多數(shù)是考慮土壤中鎘有效性的變化對植物和環(huán)境的危害，而對施磷后土壤植物系統(tǒng)中磷有效性及其形態(tài)的變化考慮較少。過量施磷可能會造成植物“磷中毒”和土壤磷流失，而利用磷肥調(diào)控土壤鎘有效性時(shí)需要兼顧鎘脅迫下磷形態(tài)在土壤植物系統(tǒng)中的化學(xué)行為。因此，需要全面考慮施磷調(diào)控土壤鎘有效性的可行性，為高背景鎘污染地區(qū)磷肥的科學(xué)管理提供一定的依據(jù)。

本文以廣西高鎘地區(qū)土壤植物系統(tǒng)為研究對象，通過添加不同濃度磷肥，研究鎘磷交互作用對龍州縣弄崗國家級自然保護(hù)區(qū)附近農(nóng)田土壤的鎘形態(tài)和磷形態(tài)的影響，為廣西高鎘地區(qū)磷肥管理提供依據(jù)，同時(shí)也為中國其他鎘污染地區(qū)合理利用磷肥調(diào)控土壤鎘有效性和作物吸收鎘提供借鑒。

1" " 材料與方法

1.1" "試驗(yàn)材料

試驗(yàn)土壤來自廣西龍州縣弄崗國家級自然保護(hù)區(qū)附近農(nóng)田（22°8′～22°44′N，106°33′～107°12′E）耕作層（0～20 cm）。土壤樣品置于室溫下風(fēng)干、均質(zhì)、研磨均勻混合，并通過2 mm的尼龍纖維篩選后保存待測。根據(jù)土壤樣品中鎘含量的不同，將土壤取樣區(qū)域分為4個(gè)：無脅迫鎘區(qū)（lt;0.6 mg/kg）、低鎘區(qū)（6.62～9.03 mg/kg）、中鎘區(qū)（12.03～15.72 mg/kg）和高鎘區(qū)（18.78～22.32 mg/kg）。其中，土壤的基本理化性質(zhì)如表1所示。

1.2" "試驗(yàn)設(shè)計(jì)

稱取表1中不同鎘污染區(qū)的2 g土壤樣品于50 mL離心管中，分別加入30 mL質(zhì)量濃度分別為0、10 、20、60和100 mg/L的磷酸二氫鉀，充分搖勻，并記為P0、P10、P20、P60和P100。試驗(yàn)共20個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)3次。

1.3" "測試方法

1.3.1" "土壤理化性質(zhì)測定

參照《土壤農(nóng)化分析》（第三版）的方法［10］進(jìn)行土壤基本理化性質(zhì)測定。采用電位法測定土壤的pH值土水質(zhì)量比為1∶2.5；有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法—外加熱法測定；有效磷采用碳酸氫鈉浸提鉬銻抗分光光度法測定?？傛k用鹽酸—硝酸消解—電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定；總磷采用鉬酸銨分光光度法測定。

1.3.2" "土壤磷形態(tài)的測定

土壤磷形態(tài)采用修正的Hedley磷素分級技術(shù)測定［11］，將土壤中磷形態(tài)分總磷（TP）、無機(jī)磷（Pi）和有機(jī)磷（Po）。細(xì)分為生物有效無機(jī)磷（NaHCO3-Pi）、易礦化有機(jī)磷（NaHCO3-Po）、鐵/鋁結(jié)合態(tài)磷（NaOH-Pi）、較穩(wěn)定有機(jī)磷（NaOH-Po）和鈣結(jié)合態(tài)磷（HCl-Pi）。有機(jī)磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)由相應(yīng)形態(tài)總磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)減去無機(jī)磷含量。

1.3.3" "土壤鎘形態(tài)的測定

土壤鎘形態(tài)采用Tessier鎘連續(xù)浸提—原子吸收分光光度法［12］測定，鎘分為5種形態(tài)：離子交換態(tài)（Exchangeable State，EX）、碳酸鹽態(tài) （Carbonate-Bound State，CAR）、鐵錳氧化態(tài)（Iron-Manganese Oxidation State，OX）、有機(jī)結(jié)合態(tài)（Organic Matter Binding State，OM）和殘?jiān)鼞B(tài)（Residual State，RES）。

1.4" "數(shù)據(jù)分析

利用Excel 2021和Oringin 2021軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析并畫圖。

2" "結(jié)果與分析

2.1" "不同鎘脅迫區(qū)磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)對土壤磷有效性及磷形態(tài)轉(zhuǎn)化的影響

2.1.1" "不同鎘脅迫區(qū)磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)對土壤有效磷的影響

在無脅迫鎘區(qū)、低鎘區(qū)和中鎘區(qū)，土壤中有效磷含量大體呈先升后降的趨勢，如圖1所示。在P60處有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到最高，當(dāng)磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高時(shí)有效磷增長速率較為緩慢。高質(zhì)量分?jǐn)?shù)鎘脅迫下，不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)磷處理對土壤中有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響不大。根據(jù)劉世亮等［13］的研究發(fā)現(xiàn)，其原因可是較高質(zhì)量分?jǐn)?shù)的磷鎘共存時(shí)，二者的交互作用會產(chǎn)生沉淀，即鎘離子與無機(jī)陰離子和磷酸根離子形成磷酸鎘絡(luò)合物，從而降低磷的有效性。隨著磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，在高質(zhì)量分?jǐn)?shù)和低質(zhì)量分?jǐn)?shù)鎘脅迫區(qū)內(nèi)的土壤中有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)均呈上升趨勢，即磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加能抑制鎘對植株的毒害作用。

在磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為P60和P100時(shí)，無脅迫鎘區(qū)的土壤有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降速率較快，中鎘區(qū)土壤有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降速率次之，此結(jié)果與劉芳等［14］的研究結(jié)果較為相似，原因是土壤對鎘進(jìn)行吸附后，土壤膠體表面的正電荷增加了對磷的吸附。當(dāng)磷鎘含量增加到較高范圍后，鎘與磷生成沉淀降低了磷的有效性，較高質(zhì)量分?jǐn)?shù)鎘對磷的抑制作用更明顯。

相對于低鎘區(qū)而言，在高鎘區(qū)下不利于土壤中有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，使高質(zhì)量分?jǐn)?shù)鎘對植株的毒害作用增強(qiáng)。同時(shí)對有效磷含量起到抑制作用，且施用較高質(zhì)量分?jǐn)?shù)的磷會使磷鎘交互作用增強(qiáng)，降低植株吸收利用土壤中營養(yǎng)物質(zhì)的能力。

2.1.2" "不同鎘脅迫區(qū)下磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)對土壤磷形態(tài)轉(zhuǎn)化的影響

不同鎘脅迫區(qū)下磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)處理對磷形態(tài)占比的影響如圖2所示。未施磷前，不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)鎘脅迫區(qū)的土壤中磷形態(tài)占比有所不同：在無脅迫鎘區(qū)，[ω]（NaOH-Pi） gt; [ω]（NaHCO3-Po） gt; [ω]（NaHCO3-Pi） gt; [ω]（NaOH-Po） gt; [ω]（HCl-Pi）；在低鎘區(qū)和高鎘區(qū)，[ω]（NaOH-Pi） gt; [ω]（NaHCO3-Po） gt; [ω]（NaHCO3-Pi） gt; [ω]（HCl-Pi） gt; [ω]（NaOH-Po）；在中鎘區(qū)，[ω]（NaOH-Pi） gt; [ω]（NaHCO3-Po） gt; [ω]（HCl-Pi） gt; [ω]（NaHCO3-Pi） gt; [ω]（NaOH-Po）。可見，不同鎘脅迫區(qū)在未施磷前的磷形態(tài)以NaOH-Pi和NaHCO3-Po為主。

在無脅迫鎘區(qū)，隨著磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，NaHCO3-Pi和HCl-Pi形態(tài)分布比呈現(xiàn)下降的趨勢。而NaOH-Pi、NaHCO3-Po和NaOH-Po形態(tài)占比先升后降，在P10處理下達(dá)到最大值，分別為51.67%、19.37%和9.12%。在無脅迫鎘區(qū)內(nèi)施加磷肥，適量的磷肥可增加磷形態(tài)的含量，過量的磷肥降低磷形態(tài)的含量，且各磷形態(tài)的含量不相同。在低鎘區(qū)，隨著磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，NaHCO3-Pi、NaOH-Pi和HCl-Pi形態(tài)占比呈現(xiàn)增加的趨勢，NaHCO3-Po形態(tài)占比呈下降的趨勢。NaOH-Pi形態(tài)占比呈先增后降的趨勢，在P60處理下達(dá)到最大值（7.46%）。在中鎘區(qū)，隨著磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，NaHCO3-Pi形態(tài)占比呈上升趨勢。NaOH-Pi占比先降后升，在P60處為拐點(diǎn)（43.11%）。NaHCO3-Po占比先升后降，P60處理下達(dá)到最大值（40.05%），而HCl-Pi占比整體呈現(xiàn)下降趨勢。在高鎘區(qū)，隨著磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，NaHCO3-Pi、NaOH-Pi、NaHCO3-Po和HCl-Pi的占比有升有降，趨勢不明顯。而NaOH-Pi占比先升后降，在P60處為拐點(diǎn)（11.44%）。與P0處理相比，在高鎘區(qū)，不同磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)處理下的磷形態(tài)有升有降，說明施磷對土壤的磷形態(tài)有較大的影響。以上結(jié)果表明，在不同鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)的土壤中施加不同濃度的磷肥對土壤磷形態(tài)的轉(zhuǎn)化有較大影響，磷肥的加入不僅影響了磷的形態(tài)，還影響了各種磷形態(tài)的含量，從而實(shí)現(xiàn)對鎘的相互作用。

2.2" "不同鎘脅迫區(qū)下磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)對土壤鎘的有效性及鎘形態(tài)轉(zhuǎn)化的影響

2.2.1" "不同鎘脅迫區(qū)下磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)對土壤有效鎘的影響

如圖3所示，筆者研究了不同鎘脅迫區(qū)下不同磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)對土壤有效鎘的影響。在無脅迫鎘區(qū)，隨施磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，土壤有效鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)基本不變。在低鎘區(qū)和中鎘區(qū)，鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨施磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增加，而后降低。但是，高鎘區(qū)與其他3個(gè)區(qū)不同，沒有規(guī)律，土壤有效鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)基本保持在2 mg/kg左右。這些結(jié)果表明，施磷對不同鎘脅迫區(qū)下的土壤有效鎘影響規(guī)律也不相同。原因是，磷鎘之間的交互作用非常復(fù)雜，不僅有協(xié)同作用，而且有拮抗作用。

2.2.2" "在不同鎘脅迫區(qū)下磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)對土壤鎘形態(tài)的影響

在不同鎘脅迫區(qū)下，磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)對土壤鎘形態(tài)分布的影響如圖4所示。在不同鎘脅迫區(qū)，不同磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)處理的鎘主要表現(xiàn)形式為RES。在無脅迫鎘區(qū)、低鎘區(qū)、中鎘區(qū)和高鎘區(qū)等4個(gè)不同鎘區(qū)域下，不同施磷量對鎘形態(tài)含量的影響均有不同。例如，在P0處理時(shí)，不同鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)下的鎘形態(tài)含量分布如下：在無脅迫鎘區(qū)， [ω]（RES） gt; [ω]（OX） gt; [ω]（OM） gt; [ω]（EX） gt; [ω]（CAR）；在低鎘區(qū)、中鎘區(qū)，[ω]（RES） gt; [ω]（OX） gt; [ω]（OM） gt; [ω]（CAR） gt; [ω]（EX）；在高鎘區(qū)，[ω]（RES）gt; [ω]（OM） gt; [ω]（OX） gt; [ω]（CAR） gt; [ω]（EX）。這些結(jié)果表明，在P0處理下RES的占比最大，達(dá)到52%以上。不同鎘脅迫區(qū)的鎘形態(tài)變化不同，說明土壤中的礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)等物質(zhì)也對土壤中的鎘具有一定的吸附固定效果，使土壤有自凈能力。同時(shí)，不同施磷量下，磷與鎘具有復(fù)雜的交互作用，也使得不同鎘脅迫區(qū)下施磷量對鎘形態(tài)含量變化有所影響。

與P0處理相比，較低施磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)對鎘形態(tài)含量的影響較小。在無脅迫鎘區(qū)和中鎘區(qū)，隨著施磷量的增加，EX含量沒有發(fā)生顯著的變化，說明在未受鎘脅迫和中度鎘脅迫的土壤中施磷，鎘的生物有效性沒有明顯的改變。但隨著施磷量的增加，鎘形態(tài)質(zhì)量分?jǐn)?shù)均有不同程度的變化，說明磷鎘交互作用在一定條件下發(fā)生了變化。同時(shí)，在不同的鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)下，施磷量的增加對RES的影響最為明顯?？傮w來說，在較低施磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)下對鎘形態(tài)含量的影響較小。

與P0相比，在無脅迫鎘區(qū)，CAR和OM質(zhì)量分?jǐn)?shù)在P100條件下增加。在低鎘區(qū)，EX、CAR、OM和RES質(zhì)量分?jǐn)?shù)在P60和P100條件下也增加。在中鎘區(qū)和高鎘區(qū)，CAR和OM質(zhì)量分?jǐn)?shù)在P60條件下均增加。此外，在無脅迫鎘區(qū)，隨著施磷量的增加，EX和RES含量基本不變，分別為2.36%和81.2%；OX和CAR質(zhì)量分?jǐn)?shù)有升有降；OM質(zhì)量分?jǐn)?shù)先降后升，在P60處為拐點(diǎn)（6.31%）。在低鎘區(qū)，隨著施磷量的增加，EX、CAR質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈增加趨勢；OX和OM質(zhì)量分?jǐn)?shù)先降后增，在P60處為拐點(diǎn)，分別為10.77%和10.71%；RES質(zhì)量分?jǐn)?shù)先增后降，在P60處為拐點(diǎn)（67.51%）。在中鎘區(qū)，隨著施磷量的增加，EX質(zhì)量分?jǐn)?shù)基本不變；CAR質(zhì)量分?jǐn)?shù)先降后升，在P60處為拐點(diǎn)（5.30%）；OX質(zhì)量分?jǐn)?shù)先升后降，在P20處為拐點(diǎn)（20.83%）；OM質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化無規(guī)律；RES質(zhì)量分?jǐn)?shù)先降后升，在P60處為拐點(diǎn)（59.23%）；在高鎘區(qū)，隨著施磷量的增加，EX和CAR質(zhì)量分?jǐn)?shù)先升后降，在P20處有拐點(diǎn)，分別為5.19%和5.59%；OX和OM質(zhì)量分?jǐn)?shù)先升后降，在P60處為拐點(diǎn)，分別為18.05%和19.19%；RES質(zhì)量分?jǐn)?shù)先降后升，在P60處為拐點(diǎn)（52.31%）。

這些結(jié)果表明，在不同鎘脅迫區(qū)施加磷肥，施磷量對鎘形態(tài)影響較大。這主要是由于磷鎘之間發(fā)生交互作用造成的。在受低鎘脅迫的土壤中，施磷會使土壤中極不穩(wěn)定的離子交換態(tài)鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高，提高鎘的生物有效性，此時(shí)施磷對鎘的有效性產(chǎn)生了協(xié)同作用。各磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)處理下EX質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高的原因可能是在低鎘脅迫區(qū)的土壤中，磷在土壤溶液中供磷量相對平衡。所以，隨著施磷量的增加，磷酸根離子不斷增多，與重金屬鎘離子競爭吸附點(diǎn)位時(shí)，磷酸根離子占據(jù)了主要優(yōu)勢，使鎘離子的選擇性變小。因此，土壤中的可交換態(tài)鎘離子吸附量減小，從而使鎘有效性增強(qiáng)。與低鎘區(qū)不同，高鎘區(qū)的EX質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨著施磷量的增加而降低，各磷濃度處理下EX含量降低比分別為6.00%（P10）、5.15%（P20）、4.08%（P60）和10.52%（P100）。說明在受高鎘污染的土壤中施磷，一定程度上穩(wěn)定了土壤中的鎘，使極易遷移轉(zhuǎn)化的EX質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低，抑制了鎘對動植物的毒害。此時(shí)，磷鎘交互作用表現(xiàn)為拮抗作用。

2.3" "相關(guān)性分析

在不同鎘脅迫區(qū)下不同施磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)處理后，土壤鎘形態(tài)與磷形態(tài)的相關(guān)性如圖5所示。各鎘形態(tài)之間存在顯著的正相關(guān)性（p≤0.05），沒有出現(xiàn)負(fù)相關(guān)現(xiàn)象。A-P與NaHCO3-Pi呈正相關(guān)，與各鎘形態(tài)呈負(fù)相關(guān)。原因可能是，隨著磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，NH4+與Cd2+競爭吸附位點(diǎn)，磷酸根增加了土壤顆粒表面的負(fù)的電荷，使Cd2+離子不斷以靜電吸附方式吸附在土壤顆粒周圍，從而降低了土壤中鎘的生物有效性［15］。NaOH-Pi與NaHCO3-Po、NaHCO3-Pi與NaOH-Po、NaOH-Pi與HCl-Pi分別存在顯著的正相關(guān)性（p≤0.05），其余磷形態(tài)之間均無顯著相關(guān)性。OM與NaHCO3-Po呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)（p≤0.05）。這些結(jié)果表明，不同鎘脅迫區(qū)的土壤中不同形態(tài)鎘磷之間也存在一定的相互影響與相互制約關(guān)系。

3" nbsp; 討論

根據(jù)前面的結(jié)果可知，在不同鎘脅迫區(qū)下施用不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的磷肥對土壤鎘形態(tài)與磷形態(tài)均有較大的影響。土壤中鎘形態(tài)調(diào)節(jié)著其遷移和轉(zhuǎn)化的特性和性質(zhì)，直接影響環(huán)境中鎘的毒性。EX具有最高的生物活性和毒性，可被動植物吸收或利用。除生物活性和毒性相對較小的RES之外，CAR、OX和OM組分中的鎘具有潛在的生物利用度，可以作為EX的補(bǔ)充來源［16］。在無鎘脅迫區(qū)P60處理下，EX質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低、其余組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，說明發(fā)生了相互轉(zhuǎn)化。土壤中除了鎘形態(tài)會發(fā)生變化，磷形態(tài)也會發(fā)生顯著變化。因此，在研究鎘在土壤中對植物的有害影響時(shí)，了解植物和土壤中磷和鎘的形態(tài)變化、毒理學(xué)影響和植物耐受性是很重要的。在土壤中施用磷肥，一方面，土壤會吸附磷酸鹽，并增加土壤表面的負(fù)電荷量，使得鎘離子可以在土壤顆粒周圍被吸收；另一方面，磷酸鹽會通過改變土壤理化性質(zhì)進(jìn)而影響根際微生物的類型和數(shù)量［17］。此外，磷在多種代謝過程中起著至關(guān)重要的作用，可以促進(jìn)植物生物量的生長。如Liu等［18］利用生物炭與高濃度磷肥組合不僅增加了牧草的生物量，還降低了鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)，確保牧草達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)。施用磷肥后，磷形態(tài)與鎘形態(tài)含量的分布各不相同，這是由于磷與鎘之間復(fù)雜的相互作用導(dǎo)致的。Meng等［7］6采用4種不同類型和4種濃度的磷肥，探討其對鎘污染環(huán)境下茄子中鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響。這些肥料中的PO[3-4]提高了土壤的負(fù)電荷，與土壤中Cd2+形成Cd3（PO4）2沉淀，進(jìn)而降低土壤中鎘的毒性。在Cd2+通過植物根系從土壤運(yùn)輸?shù)降孛娴倪^程中，在根細(xì)胞壁和囊泡中形成不溶性磷酸鹽沉淀，這些沉淀物阻礙了鎘向原生質(zhì)體和木質(zhì)部的運(yùn)輸，進(jìn)一步限制了鎘在植物組織中的運(yùn)動和降低了鎘濃度，減少植物中鎘積累，促進(jìn)了植物生長。

綜上所述，本研究結(jié)果表明，施用磷肥有效降低了鎘的毒害作用。鎘的毒性作用不僅取決于其總質(zhì)量分?jǐn)?shù)，還取決于其在土壤中的特定形態(tài)及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)［19］。Li等［20］施用40 mg/kg磷酸氫二鉀，顯著增加了鎘污染土壤中RES的比例。本研究在高鎘區(qū)P10處理下，EX和CAR質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低，OX、OM和RES質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加。在此條件下，NaHCO3-Pi和NaOH-Po質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，NaOH-Pi、NaHCO3-Po和HCl-Pi質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低。同時(shí)，在中鎘區(qū)P60處理下，NaHCO3-Pi和NaHCO3-Po質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，NaOH-Pi、NaOH-Po和HCl-Pi質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低，NaHCO3-Pi含量的增加意味著有效磷的活化，能夠吸附沉淀鎘。NaHCO3-Pi和NaHCO3-Po質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加時(shí)，EX和CAR質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低，其他形態(tài)質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，特別是RES質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，說明HCO3-離子與Cd2+發(fā)生沉淀。此外，表1中鎘區(qū)的pH值最高，pH值越高說明OH-多，就越容易和Cd2+發(fā)生沉淀，形成Cd（OH）2，從而RES質(zhì)量分?jǐn)?shù)比其他區(qū)域高。這與曾秀君等［21］的研究結(jié)果一致，他們用石灰提高了土壤pH值、緩解了土壤酸化、減少了鎘污染等相關(guān)問題。同時(shí)，加入磷酸二氫鉀可以產(chǎn)生3種酸性自由基（H2PO[-4]、HPO[2-4]和HPO[-4]），也可以作為金屬磷酸鹽輔助吸附鎘或產(chǎn)生沉淀，這也是鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)減少的原因［22］。施磷肥不僅促進(jìn)了土壤鎘形態(tài)轉(zhuǎn)換成一個(gè)活躍的狀態(tài)，使其更穩(wěn)定、毒性更少，而且還使其不容易被植物吸收。施磷還影響了磷形態(tài)的變化和有效磷的活化，能夠吸附沉淀鎘，進(jìn)一步減少鎘的毒性。

4" " 結(jié)論

在相同濃度鎘水平下，隨著磷質(zhì)量質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，土壤中有效磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)總體增加。當(dāng)土壤中磷和鎘的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加到一定范圍后，鎘將降低土壤中磷的有效性，有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈先上升（60 mg/L磷處理后有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到最大值）后下降的趨勢。在不同鎘脅迫區(qū)施加磷肥，由于磷與鎘的交互作用，不同磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)下的鎘形態(tài)和磷形態(tài)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)有所不同。在土壤中施磷，對鎘形態(tài)影響最大的是OX和OM質(zhì)量分?jǐn)?shù)，而EX和CAR質(zhì)量分?jǐn)?shù)沒有太明顯的變化，這與土壤中的鎘形態(tài)及其含量有關(guān)。施磷降低了土壤中EX和CAR質(zhì)量分?jǐn)?shù)，增加了OX、OM和RES質(zhì)量分?jǐn)?shù)，使土壤鎘轉(zhuǎn)變?yōu)椴豢衫脿顟B(tài)。在低鎘區(qū)中施磷，提高了土壤中鎘的有效性。但是在高鎘區(qū)的土壤中加入高質(zhì)量濃度的磷酸二氫鉀會使土壤中大量的鎘離子被固定在土壤膠體中，大幅抑制了鎘離子在植物體內(nèi)的遷移轉(zhuǎn)化和被吸收富集，降低土壤中鎘的生物有效性和可利用性。這也表明，在利用磷鎘交互作用治理受污染土壤時(shí)，應(yīng)該考慮土壤鎘污染的程度。

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［責(zé)任編輯：許春慧］

收稿日期：2024-07-02

基金項(xiàng)目：廣西自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“廣西高鎘農(nóng)田磷肥施用對玉米根際微生態(tài)效應(yīng)的影響機(jī)制研究”（2022GXNSFAA035613）；國家自然科學(xué)基金地區(qū)項(xiàng)目“北熱帶喀斯特植被不同演替階段生態(tài)系統(tǒng)磷素遷移轉(zhuǎn)化特征及影響機(jī)制研究”（42467008）

通信作者：王永壯，南寧師范大學(xué)副教授，電子郵箱為wangyongzhuang@nnnu.edu.cn。