有机肥对镉污染土壤修复效应的影响*

李 丹，李俊华*，蒙佩佩，何 婷

（新疆生产建设兵团绿洲生态农业重点实验室/石河子大学农学院，新疆 石河子 832000）

有机肥对镉污染土壤修复效应的影响*

李 丹，李俊华*，蒙佩佩，何 婷

（新疆生产建设兵团绿洲生态农业重点实验室/石河子大学农学院，新疆 石河子 832000）

本试验以小白菜与油菜为指示植物，采用盆栽模拟试验，研究有机肥修复镉污染土壤的效应。结果表明，在镉污染土壤中，小白菜和油菜的生物量显著低于对照。单施有机肥可增加两种蔬菜的生物量。土壤中添加高量的镉显著促进了小白菜和油菜对镉的总吸收量，分别比对照增加了50.3%和192.0%。适量的有机肥可以提高这两种植物在污染土壤中吸收总镉的含量。小白菜对土壤镉有超富集作用，油菜只对低污染土壤中的镉有超富集作用。

有机肥；小白菜；油菜；镉含量

近年来，由于化肥、农药的大量使用以及污水灌溉导致我国的农田土壤重金属污染现象日趋严重。我国许多地区的土壤都受到了不同程度的污染，许多地方粮食、蔬菜等食物中Cd、Cr、As、Pb、Cu等重金属离子都超出国家标准[1]。镉是一种毒性很强的元素，土壤中的镉会在土壤→植物→人体系统中迁移，对人类造成极大的危害。

近年来，有机肥对重金属污染土壤的修复已成为热点，利用有机肥对重金属土壤修复的方法具有不破坏土壤结构、操作简单、成本低廉等优势。有关研究表明，有机肥不仅能补充土壤所需要的各种营养元素，改善土质，提高作物品质与产量，而且能够影响土壤重金属形态和植物对重金属的吸收[2-3]。徐明岗[4]研究肥料对重金属的影响得出，氮肥可通过改变土壤pH值来影响重金属的活性和植物的吸收。黄启飞[5]在研究Cr污染土壤的修复效应时得出，垃圾堆肥通过改变有机质含量、Eh、pH等理化因子来实现土壤修复。

本研究以新疆石灰性镉污染土壤为例，小白菜与油菜为指示植物，探讨有机肥对小白菜与油菜生长及其对镉吸收量的影响，为深入研究有机肥在不同镉污染的土壤上修复技术提供科学依据，对西北地区农田土壤的保护具有一定的意义。

1 材料与方法

1.1 试供材料

本试验于2013年9月到2014年1月在石河子大学农学院试验站温室和网室内进行。采用盆栽试验，以小白菜和油菜为指示植物，连续种植两季。有机肥为猪粪和鸡粪按1∶1混合，其基础养分为：有机质43.5%，pH值8.26，速效磷0.46 g/kg，速效钾15.03 g/kg，镉本底含量为0.39 mg/kg。

1.2 试验设计

外源镉以CdCl2溶液的形式添加到土壤中，使镉含量分别为2.64 mg/kg和3.88 mg/kg。有机肥施用量分别为0、15、35 g/kg，施入3种镉污染不同的土壤中 （见表2）。试验共设CK、T1～T6共7个处理，每个处理重复5次，每个盆称6 kg过2 mm筛的土壤，加入相应的有机肥混合，再保留1 kg用于播种（点播小白菜和油菜）后覆土，浇水1 500 mL，待水土稳定2 d后，将小白菜和油菜种子均匀的撒施在土表并覆盖少量土，待植株生物量达到最大 （种植45 d后）时，分别采集油菜和小白菜样品；用不锈钢剪刀从植株露出土表面处剪下，为植株地上部分样品，带回实验室用蒸馏水冲洗，擦干，用电子天平称量每盆植株的鲜重。植株鲜样于105℃杀青30 min后在75℃烘72 h后称重，用不锈钢粉碎机粉碎。

表1 试验设计

1.3 测定项目

称取小白菜和油菜3.5g，加入5mLHNO3和2 mL H2O2，用CEM-Mas5微波消减仪消减，挥酸后转移并定容至25 mL，溶液过滤后用石墨原子吸收法测定镉含量，整个过程采用标准样品与空白分析进行质量控制。

表2 不同处理小白菜与油菜的富集系数

2 结果分析

2.1 有机肥对两季小白菜和油菜生物量的影响

小白菜与油菜在各处理中生长规律基本一致（图1），油菜在各处理中与小白菜的生物量相差不大。在T4处理中，小白菜和油菜生物量分别比对照高99.1%和141.2%。单施高含量有机肥对两种植物的生物量积累均有显著的促进作用。总体而言，小白菜和油菜生物量平均比对照增加了 71.2%和99.9%，说明在镉污染土壤上添加有机肥能显著促进两种蔬菜的生物量积累。

图1 有机肥对小白菜和油菜地上部分生物量的影响

图2 有机肥对小白菜和油菜吸收镉总量的影响

2.2 有机肥对两季小白菜和油菜镉吸收量的影响

有机肥对小白菜和油菜的镉吸收量的影响如图2所示，表明有机肥能明显促进这两种蔬菜对污染土壤中镉的吸收，但油菜在各个处理中对镉的总吸收量均小于小白菜。总体而言，施用有机肥显著提高了小白菜和油菜的镉的总吸收量，试验数据显示，小白菜和油菜对镉的平均总吸收量分别比对照高314.7%和227.1%，说明适量的有机肥可以促进这两种蔬菜对污染土壤中镉的吸收。

2.3 有机肥对小白菜与油菜富集系数的影响

由表2可以看出，小白菜在各处理中对镉的富集系数均高于油菜，且在各处理中，富集系数均大于1，说明小白菜对高污染和低污染土壤中的镉均有超富集作用。油菜在高污染土壤中对镉的富集系数小于1，在低污染土壤中对镉富集系数大于1，说明油菜只对低污染土壤中的镉具有超富集作用。而施用有机肥能显著提高两种蔬菜对镉的富集作用。

3 小结

（1）有机肥不仅可以促进作物生长，还可以促进小白菜和油菜对镉的吸收，小白菜对镉的吸收量在各个处理下均大于油菜。（2）小白菜在各处理中对镉的富集系数均大于1，说明小白菜对高污染和低污染土壤中的镉均有超富集作用；而油菜对低污染土壤中的镉有超富集作用，但对高度污染土壤中的镉没有超富集作用。

[1]周启星，宋玉芳.污染土壤修复原理与方法 [M].北京：科学出版社，2004.

[2]吴清清，马军伟，姜丽娜，等.鸡粪和垃圾有机肥对苋菜生长及土壤重金属积累的影响[J].农业环境科学学报，2008，29（7）：1302-1309.

[3]李东坡，武志杰，陈利军.有机农业施肥方式对微生物活性的影响研究[J].中国生态农业学报，2005，13（2）：99-101.

[4]徐明岗，刘平，宋正国，等.施肥对污染土壤中重金属行为影响的研究进展[J].农业环境科学学报，2006，25（增刊）：328-333．

[5]黄启飞，高定.城市城市垃圾堆肥对Cr污染的修复效应[J].应用生态学报，2002，13（2）：167-170.

2015—05—15

石河子大学高层次人才项目（RCZX201132）；国家自然科学基金项目（31360501）；和国家科技支撑计划项目（2012BAD42B02-3）

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：李俊华（1972-），男，陕西汉中人，教授，从事新型肥料与现代施肥技术研究，E-mail：ljh630703@163.com。