4种改良剂对油菜生物量及吸收镉、铊浓度的影响

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2016.10.039

摘要：连续盆栽3季油菜，研究海泡石、钙镁磷肥、石灰、腐殖酸对油菜生物量的影响及降低油菜镉、铊浓度的效果。结果表明，海泡石、钙镁磷肥、腐殖酸、石灰的施入提高油菜生物量的效果第2季比第1季、第3季好。4种改良剂对油菜生物量的影响顺序依次为海泡石>腐殖酸>石灰>钙镁磷肥；第2季海泡石降低油菜镉浓度效果最好，第3季以腐殖酸效果最好。降低油菜铊浓度效果，第1季以钙镁磷肥、石灰最佳，第2季以海泡石效果最佳，第3季以腐殖酸效果最佳。虽然4种改良剂抑制土壤镉、铊进入油菜的效果不同，但均有降低油菜中镉、铊浓度的效果。应用时可根据改良剂特点适时施入土壤，充分发挥改良剂吸附、固定镉、铊的作用。

关键词：改良剂；镉；铊；油菜；生物量

中图分类号： S156.2文献标志码： A文章编号：1002-1302（2016）10-0154-04

收稿日期：2015-08-22

基金项目：广西壮族自治区贺州市科学研究与技术开发计划（编号：贺科转1408035）。

作者简介：胡月芳（1977—），女，广西贺州人，硕士，副教授，主要从事分析化学教学与研究。E-mail：huyuefang@126.com。广西是有色金属之乡，多种金属矿产资源居全国首位，采矿业迅猛发展的同时也导致矿区周边土壤存在严重的重金属污染。贺州市具有锰矿、稀土、钨矿等资源，共生镉、铊等金属。长期以来，当地矿企环保设施达不到要求，在选矿、洗矿过程中造成未经任何处理的废水外溢，给江河、土壤带来严重的镉、铊重金属污染，严重影响贺州地区农业生产和人民健康安全。目前，土壤重金属污染处理一直是国内外研究焦点[1-3]，推广有效的土壤重金属污染治理技术已迫在眉睫。

目前，改良剂法、工程技术法、生物修复法是修复重金属污染土壤的主要方法[4-6]。其中，改良剂法因为采用抑制剂、吸附剂及络合剂等，能有效降低重金属的生物有效性及其在植物体内的累积，减轻对生态环境的危害而成为最常用的方法[7-12]。而对一些改良剂在土壤污染治理方面进行研究也有些报道[13-14]，上述研究是针对已污染土壤，对重金属在土壤中达到一定浓度的土壤进行防治性研究未见报道。

有研究表明，油菜对重金属镉、铊有很好的富集作用[15]。本研究选用广西贺州市马尾河附近农田土壤为研究对象，考察海泡石、钙镁磷肥、腐殖酸、石灰4种改良剂对油菜生物量及油菜中镉、铊浓度的影响，以期能推出一种环境友好，具有较好发展前景的绿色修复重金属污染土壤技术，为镉、铊重金属污染农田修复提供理论依据和技术支持，有望污染土壤回复生态，保持土壤资源的可持续发展。

1材料与方法

1.1供试材料

土壤样品采自广西省贺州市马尾河附近农田土壤，在深度0～20 cm处采样，土样风干后过3.35 mm筛，充分拌匀后备用。供试作物为油菜，所用4种改良剂均为市售。土壤样品、4种改良剂基本性质见表1。

1.2改良剂盆栽油菜试验

试验在广西贺州学院化学与生物工程学院实验中心温室内进行。改良剂过3.35 mm筛后，每1 kg土壤分别添加0、5.0、10.0、15.0 g的海泡石、钙镁磷肥、石灰（分别表示对照、处理1、处理2、处理3）；每1 kg土壤分别添加0、1.5、3.0、4.5 g 的腐殖酸（分别表示对照、处理1、处理2、处理3）。每个处理重复5次。供试作物为油菜，采用下、上口内径分别为15、20 cm，高15 cm的塑料桶作培养钵，每盆装入过筛的风干土 2 kg；并施加0.45 g尿素、0.25 g KH2PO4作底肥。根据试验方案将改良剂施入到土壤后混匀装盆，加去离子水，使土壤水分达到田间持水量的75%，油菜种子在土壤平衡（温室）1周后播种。待油菜出苗后定苗，每盆选5棵长势均匀的用于分析，连续种植3季。油菜生长期间，为了保持土样湿润，不定期地添加去离子水。试验期间以相同方案管理各处理，为了使阳光均匀地照在每盆油菜上，经常调换盆的位置。第1季油菜自2014年8月1日播种，至10月1日结束；第2季自2014年11月1日播种，至2015年1月1日结束；第3季自2015年2月1日播种，至4月1日结束。结束时取其地上部作为油菜样品，取少量土作为样品用于分析。

1.3测试方法

采用HNO3-HClO4体系将清洗干净且经90 ℃杀青的地上部分油菜进行消化，定容，用原子吸收分光光度法测定镉、铊浓度。土壤理化性质采用常规方法测定。

1.4数据处理

采用Excel软件、SPSS 11.5软件进行图表制作和数据分析。

2结果与分析

2.1改良剂对油菜生物量的影响

2.1.1海泡石对油菜生物量的影响从图1可以看出，当海泡石用量为5.0 g/kg时，油菜生物量在第1季、第3季分别比对照下降7.5%、5.8%，其他处理均比对照高；用量为 10.0 g/kg 时，第2季、第3季油菜生物量最高，分别比对照增加 92.1%、18.8%；当海泡石用量为15.0 g/kg时，第1季油菜生物量高达222 g/盆，比对照增加30.6%。方差分析结果表明，3季不同海泡石用量处理的生物量差异不显著。

2.1.2钙镁磷肥、石灰对油菜生物量的影响从图2、图3可以看出，当钙镁磷肥、石灰用量为5.0 g/kg时，第3季油菜的生物量最高，分别比对照增加31.5%、32.1%，但增产效果均不明显；在第1季中，油菜生物量与对照相比分别下降 26.7%、25.1%。钙镁磷肥、石灰用量为10.0 g/kg时，第1季分别比对照增加5.2%、5.4%；第2季油菜的生物量分别比对照高33.3%、33.9%，且第2季3个处理油菜的生物量均有增加；而第3季的油菜生物量比对照分别下降19.5%、18.4%。当钙镁磷肥、石灰用量为15.0 g/kg时，在第1季，油菜生物量与对照相比分别下降6.5%、6.1%；第3季油菜生物量与对照相比分别下降16.4%、16.1%。方差分析结果表明，3季不同钙镁磷肥、石灰用量处理的生物量差异均不显著。

2.1.3腐殖酸对油菜生物量的影响从图4可以看出，当腐殖酸用量为1.5 g/kg时，第3季油菜生物量最高，比对照增

加6.9%，第1季油菜生物量比对照下降12.0%。当腐殖酸用量为3.0 g/kg时，第1季、第2季油菜的生物量高达 2.31、085 g/盆，比对照增加35.6%、70.8%；当腐殖酸用量为 4.5 g/kg 时，油菜生物量除了第1季稍有增加之外，第1季、第3季变化不大。方差分析结果表明，3季不同腐殖酸用量处理的生物量差异均不显著。

2.2施用改良剂对油菜吸收镉和铊的影响

2.2.1施用改良剂对油菜吸收镉的影响

2.2.1.1海泡石对油菜吸收镉的影响从图5可以看出，在第1季中，海泡石不能降低油菜中镉浓度，而在第2季中能降低油菜中镉浓度。当海泡石用量为15.0 g/kg时，第2季、第3季油菜中镉浓度最低，分别为2.87、2.66 mg/kg，分别比对照降低了28.3%、26.2%，与对照间差异不明显，但是生物量高于对照。方差分析结果表明，3季不同海泡石用量处理的油菜镉浓度差异均不显著。

2.2.1.2钙镁磷肥对油菜吸收镉的影响从图6可以看出，钙镁磷肥的施入未能使油菜镉浓度明显降低。钙镁磷肥用量为5.0 g/kg时，第1季油菜中镉浓度比对照降低了6.2%，达到最低浓度；钙镁磷肥用量为 10.0 g/kg 时，第3季油菜中镉比对照降低14.3%，浓度达到最低，但处理间差异不明显，同时油菜的生物量也最低。钙镁磷肥用量为15.0 g/kg时，第2季油菜中镉浓度最低，比对照降低了44%；第2季处理2、第3季处理3油菜吸收镉明显高于对照，不符合土壤镉污染修复的要求。结果表明，在0～10 g/kg 范围内可选择出最佳钙镁磷肥用量。方差分析结果表明，3季不同钙镁磷肥用量处理的油菜镉浓度差异均不显著。

2.2.1.3石灰对油菜吸收镉的影响从图7可以看出，石灰用量为5.0 g/kg，第1季油菜中镉浓度比对照降低了 5.1%，达到2.85 mg/kg；石灰用量为10.0 g/kg时，第3季油菜中镉比对照降低15.1%，达到3.1 mg/kg，但差异不明显，同时，油菜的生物量也较低。石灰用量为15.0 g/kg时，第2季油菜中镉最低浓度，为3.85 mg/kg，比对照下降了4.1%。石灰的施入也未能使油菜镉浓度明显降低。方差分析结果表明，3季不同石灰用量处理的油菜镉浓度差异均不显著。

2.2.1.4腐殖酸对油菜吸收镉的影响从图8可以看出，腐殖酸施入土壤后，第1季油菜镉浓度均未降低；当腐殖酸用量为1.5 g/kg时，第2季油菜镉浓度比对照降低3.95%，达到最低。第3季中腐殖酸可降低油菜镉浓度；腐殖酸用量为45 g/kg时，油菜镉浓度比对照降低22.3%，为最低浓度，与对照间差异不明显。方差分析结果表明，3季不同腐殖酸用量处理的油菜镉浓度差异均不显著。

2.2.2施用改良剂对油菜吸收铊的影响

2.2.2.1海泡石对油菜吸收铊的影响从图9可以看出，当海泡石用量为10.0 g/kg时，第1季油菜中铊浓度最低，比对照降低5.5%；第2季海泡石可明显降低3个处理油菜中铊浓度，与油菜生物量增加结果一致；第3季海泡石未明显降低油菜中铊浓度，当海泡石用量为15.0 g/kg时，油菜中铊浓度比对照降低34.6%，达到最低，但差异不明显。方差分析结果表明，第1季、第2季不同海泡石用量处理间油菜铊浓度差异显著，第3季不同海泡石用量处理间油菜铊浓度差异不显著。

2.2.2.2钙镁磷肥对油菜吸收铊的影响从图10可以看出，钙镁磷肥的施入使油菜中铊浓度有不同的改变。第2季3个处理油菜中铊浓度均低于对照，当钙镁磷肥用量为 15.0 g/kg 时，油菜中铊浓度比对照降低67%，明显低于对照；当钙镁磷肥用量为5.0 g/kg时，第3季油菜中铊浓度比对照降低16.5%，达到最低，但与对照差异不明显，生物量与铊浓度相对应。方差分析结果表明，第1季不同钙镁磷肥用量处理间油菜铊浓度差异不显著，而第2季、第3季不同钙镁磷肥用量处理间油菜铊浓度差异显著。

2.2.2.3石灰对油菜吸收铊的影响从图11可以看出，当石灰用量为5.0 g/kg时，第3季油菜中铊浓度比对照降低145%，达到最低，但与对照差异不明显。在第2季3个处理油菜中铊浓度均低于对照，当石灰用量为15.0 g/kg时，油菜中铊浓度明显低于对照，比对照降低69%。方差分析结果，

第1季不同石灰用量处理间油菜铊浓度的差异不显著，而第2季、第3季不同石灰用量处理间油菜铊浓度差异显著。

2.2.2.4腐殖酸对油菜吸收铊的影响从图12可以看出，在第1季腐殖酸不能明显降低油菜中铊浓度，当腐殖酸用量为4.5 g/kg时，油菜中铊浓度比对照降低43.2%，为 057 mg/kg。在第2季当腐殖酸用量为3.0 g/kg时，油菜中铊浓度明显低于对照，比对照降低43.0%；当腐殖酸用量为 4.5 g/kg 时，铊浓度也明显低于对照，降低了45.2%，本结果与此浓度的生物量高于对照的生物量结果一致。第3季3种处理油菜铊浓度均明显降低，且当腐殖酸用量为3.0 g/kg时，油菜中铊浓度最低，比对照降低51.3%，为0.34 mg/kg。方差分析结果表明，第1季、第2季不同腐殖酸用量处理间油菜铊浓度的差异均不显著，第3季不同腐殖酸用量处理间油菜铊浓度差异显著。

3结论

4种改良剂对油菜生物量影响程度不一，表现为海泡石>腐殖酸>石灰>钙镁磷肥，第2季>第1季、第3季。

海泡石抑制镉浓度效果为第2季>第3季>第1季；钙镁磷肥、石灰、腐殖酸抑制镉浓度效果为第3季 >第2季>第1季；从3季总体改良效果来看，第1季、第2季以海泡石效果较好，第3季以腐殖酸效果较好。

钙镁磷肥、石灰降低铊浓度效果为第2季>第1季>第3季；海泡石、腐殖酸抑制铊浓度效果为第2季>第3季>第1季；从3季总体改良效果看，第1季以钙镁磷肥、石灰效果最佳，第2季以海泡石效果最佳，第3季以腐殖酸效果最佳。当腐殖酸用量为4.5 g/kg时，3季的改良效果均较理想。

4种改良剂抑制土壤镉、铊进入油菜的效果不同，但均有降低油菜中镉、铊浓度的效果。在治理镉、铊污染土壤时，应根据改良剂特点适时施入土壤中，以充分发挥其吸附、固定镉、铊的作用，将镉、铊对农作物的危害降到最低。

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