蚓糞配比對墨西哥玉米生長及重金屬積累特性的影響

馮 萍，郭 丹，姚 武，賈秀英，朱維琴

（杭州師范大學生命與環(huán)境科學學院，浙江杭州 310036）

蚓糞配比對墨西哥玉米生長及重金屬積累特性的影響

馮 萍，郭 丹，姚 武，賈秀英，朱維琴

（杭州師范大學生命與環(huán)境科學學院，浙江杭州 310036）

采用盆栽法，研究了蚓糞配比對墨西哥玉米生長及Cu、Zn吸收積累特性的影響，結(jié)果表明，墨西哥玉米的莖葉及根系生長分別在蚓糞體積配比為50%和75%時相對最優(yōu)；蚓糞體積配比為50%或75%時有利于墨西哥玉米莖葉Cu含量的提高，而對莖葉Zn含量無明顯影響，但其根系Cu、Zn含量均隨蚓糞比例提高而上升；當蚓糞體積配比為50%時，墨西哥玉米莖葉對Cu、Zn的積累量均較高，而當蚓糞體積配比為75%時則更利于墨西哥玉米根系對Cu、Zn的積累.因此，50%蚓糞體積配比相對利于墨西哥玉米修復蚓糞中的Cu、Zn復合污染.

蚓糞；墨西哥玉米；Cu；Zn

0 引 言

蚓糞是一種黑色、均一、物理化學及生物特性俱佳、有自然泥土味的細碎類物質(zhì)，其主要由有機廢棄物經(jīng)蚯蚓腸道消化而成［1－3］，與原材料相比，其穩(wěn)定性增加，通水透氣性得到改善，養(yǎng)分有效性得到提高，因而被廣泛應用于生物有機肥料及溫室栽培基質(zhì).尚慶茂等［4］發(fā)現(xiàn)，蚯蚓糞與蛭石以3∶1（v∶v）的混合基質(zhì)可以促進西瓜幼苗生長發(fā)育.Atiyeh等［5］發(fā)現(xiàn)，40%蚯蚓糞添加量時萬壽菊生長和生產(chǎn)力都顯著高于對照.然而，當添加100%（體積比）蚯蚓糞時則不利于萬壽菊的生長，因此，適宜的蚓糞配比對植物生長具有重要意義.蚯蚓處理是畜糞資源化、無害化途徑之一，然而，由于富含Cu、Zn飼料添加劑的應用致使畜糞亦存在重金屬污染［6－7］，進而導致其蚓糞中亦含有大量的重金屬并急需去除.目前，高丹草［8］、多年生黑麥草［9］、紫花苜宿［10］等牧草被用于重金屬修復越來越受到關(guān)注，其中，墨西哥玉米適應性廣，抗逆性較強，無論是紅壤、黃壤和沙土性土壤都可栽培［11］，且修復過的墨西哥玉米可用于動物飼料［12］，為修復植物的后期處理提供了一個新渠道，然而迄今利用牧草修復重金屬污染蚓糞的文獻尚未見報道.因此，主要就蚓糞配比對墨西哥玉米生長及重金屬吸收、積累特性的影響進行研究，以期為蚓糞重金屬植物修復提供理論依據(jù).

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試土壤采自杭州下沙某農(nóng)場耕層土壤（0～20cm）.墨西哥玉米（EuchlaenaMexicanaSchrad，禾本科）種子購自北京鑫農(nóng)豐農(nóng)業(yè)技術(shù)研究所.蚓糞取自浙江省杭州市余杭區(qū)某養(yǎng)殖場的豬糞蚯蚓反應床（長10m，寬1m，深0.2m）所產(chǎn)生的腐殖質(zhì)類物質(zhì)，分別在蚯蚓反應床的上、中、下三層取樣，每層設(shè)置取樣點15個，將所取樣品混合均勻，置于密封的塑料桶內(nèi)，帶回實驗室備用，其基本理化性質(zhì)見表1.

表1 供試土壤和蚓糞的基本理化性質(zhì)Tab.1 Basic physical and chemical properties of selected soil and vermicompost

1.2 試驗設(shè)計與實施

試驗將蚓糞添加比例（V/V）按照0%、50%、66%、75%、83%、100%混合于土壤中作為植物生長底料，并分別用V0、V1、V2、V3、V4、V5表示，試驗共5個處理，每個處理重復3次，共計15盆.試驗采用上緣、底面直徑和高度分別為24、16、24cm的塑料花盆將基質(zhì)按上述配方進行混勻，調(diào)節(jié)含水量為田間持水量的70%，常溫下平衡7d后播入浸泡24h后（25℃，中間換水1－2次）的墨西哥玉米種子，每盆播種30粒.待植物出芽后間苗，每盆留生長一致的墨西哥玉米幼苗20株.植物生長過程中，記錄植物生長情況，植株生長40d后，采集植物地上部分及根系樣品，洗凈后烘干、磨碎后待測.

1.3 樣品分析

將烘干植物樣品在研缽中研碎，經(jīng)HNO3－HClO4法消煮，用美國S系列原子吸收分光光度計測定不同部位Cu、Zn的含量.

1.4 數(shù)據(jù)處理

重金屬積累量＝植物各部分生物量×植物體（根、莖、葉）內(nèi)重金屬含量；采用DPSS9.0中單因素方差分析法，用Ducan法進行多重比較.

2 結(jié)果與分析

2.1 墨西哥玉米生長狀況

表2 不同蚓糞配比對墨西哥玉米生物量影響Tab.2 Effect of the different vermicompost matrix on biomass of EuchlaenaMexicanaSchrad

植物生物量是反映植物生長的有效指標［13］.表2是不同處理下墨西哥玉米生長指標的變化.由表2可知，與V0處理相比，各蚓糞處理墨西哥玉米株高均呈下降趨勢，其大小順序為V0＞V1＞V2＞V4＞V3＞V5，且V0、V1、V2處理間差異未達顯著水平，但均顯著高于V3、V4和V5處理；墨西哥玉米的莖葉干物重大小順序為V1＞V3＞V2＞V4＞V0＞V5，其中，V1、V2、V3的莖葉干重較之V0處理分別增加了22.5%、13.6%、16.7%，且V1、V2、V3處理間無顯著差異.可見，隨著蚓糞配比增高，墨西哥玉米的株高及莖葉干物重均呈明顯下降趨勢，且均以蚓糞配比為50%時相對最高.而對墨西哥玉米根系干物重而言，則以V3處理顯著高于其他處理，達14.7mg·plant－1.可見，蚓糞配比差異會影響墨西哥玉米的生長，且墨西哥玉米莖葉生長以蚓糞配比為50%時相對最優(yōu)，而其根系生長以蚓糞配比為75%時相對有利.相關(guān)文獻也證明不同比例蚓糞復合基質(zhì)可以影響植物的生長，如尚慶茂等發(fā)現(xiàn)蚯蚓糞與蛭石3∶1（V∶V）時育苗效果最佳［5，14］.柏彥超等發(fā)現(xiàn)污泥蚓糞與蛭石6∶4（V∶V）時，辣椒幼苗地上部分鮮重、干重最大［15］.

2.2 墨西哥玉米中Cu、Zn含量變化

不同植物對Cu、Zn的吸收不同，有研究發(fā)現(xiàn)小犬蕨植物葉片吸收2 000mg·kg－1Zn仍能生長良好［16］；基質(zhì)配比對植物吸收重金屬也有影響，有研究表明不同配比畜禽糞便與化肥配施對烤煙不同部位銅、鋅含量的影響不同［17］.表3中Cu含量變化可見，與V0處理相比，各蚓糞處理墨西哥玉米莖葉中Cu含量均顯著升高，其大小順序為：V4＞V1＞V3＞V5＞V2＞V0，其中，V1、V3、V4處理較之V0處理分別增加了1194.1%、1176.5%和1247.1%，且V1、V3、V4處理間無顯著差異.表3亦可見，蚓糞配比提高有利于墨西哥玉米根系Cu的吸收，墨西哥玉米根系中Cu含量的大小順序為V5＞V4＞V3＞V1＞V2＞V0，各處理間差異均達顯著水平，其中，V5處理墨西哥玉米根系中Cu含量相對最高，較之V0處理增加了5217.5%.可見，蚓糞配比對墨西哥玉米莖葉及根系中Cu含量均有重要影響，當蚓糞配比（V/V）為50%或75%時有利于墨西哥玉米莖葉Cu含量的提高，這可能與50%或75%配比時墨西哥玉米根系長勢較好（根系干物重相對較高，見表1）促進了根系對Cu的吸收及向地上部分轉(zhuǎn)運有關(guān).

表3 不同蚓糞配比對墨西哥玉米莖葉和根系Cu和Zn含量影響Tab.3 Effect of different vermicompost matrix on contents of Cu and Zn in shoots and roots of the EuchlaenaMexicanaSchrad

由表3中Zn含量變化可見，與V0相比，V1、V2、V3、V4、V5各處理墨西哥玉米莖葉中Zn含量均顯著增加，其中，V1處理墨西哥玉米莖葉中Zn含量最大，較之V0處理增加了491.5%.隨蚓糞比例增加，墨西哥玉米根系中Zn含量亦顯著上升，各處理根系中Zn含量大小順序為V5＞V4＞V3＞V1＞V2＞V0，其中V5、V4處理的墨西哥玉米根部中Zn含量分別較之V0處理分別增加了860.8%和774.1%，且V5、V4之間差異未達顯著水平.可見，墨西哥玉米對蚓糞中Zn具有一定的吸收能力，蚓糞配比差異對墨西哥玉米的莖葉Zn含量無顯著影響，但蚓糞比例提高卻能促進根系對Zn的吸收.

2.3 墨西哥玉米中Cu、Zn積累量變化

由表4可見，墨西哥玉米莖葉中Cu積累量的大小順序為V1＞V3＞V4＞V2＞V5＞V0，各蚓糞處理墨西哥玉米莖葉Cu積累量均顯著高于V0處理，其中，V1、V3處理墨西哥玉米莖葉中Cu積累量較之V0處理分別增加了14.6倍和13.9倍，且V1、V3之間差異未達顯著水平；而V5處理墨西哥玉米莖葉中的Cu積累量相對較低，較之V0處理僅增加了10.3倍.墨西哥玉米根系中Cu積累量的大小順序為V3＞V5＞V4＞V1＞V2＞V0，且V0、V1、V2、V3、V4、V5間差異均達顯著水平，其中，V3、V5處理的墨西哥玉米根系中Cu積累量最高，較之V0處理分別增加了51.0倍和47.2倍.可見，不同蚓糞配比處理的墨西哥玉米對蚓糞中Cu均具有較強的積累能力，當蚓糞配比為50%或75%時，墨西哥玉米莖葉對Cu的積累量較高，這與蚓糞配比為50%或75%時墨西哥玉米莖葉Cu含量相對較高具有一致性；而當蚓糞配比為75%時，墨西哥玉米根系對Cu的積累量最高.

表4 不同蚓糞配比對墨西哥玉米莖葉和根系Cu和Zn積累量的影響Tab.4 Effect of different vermicompost matrix on accumulation of copper and zinc in shoots and roots of the Euchlaena MexicanaSchrad

另由表4中Zn積累量變化可見，墨西哥玉米莖葉中Zn的積累量大小順序為V1＞V2＞V3＞V4＞V5＞V0，其中V1處理墨西哥玉米莖葉中Zn積累量顯著高于其它處理，此后隨著蚓糞配比提高，墨西哥玉米莖葉Zn積累量呈下降趨勢，這可能與高蚓糞配比下墨西哥玉米莖葉生長受抑明顯有關(guān)（表2所示）.墨西哥玉米根系Zn的積累量大小順序則為V3＞V4＞V5＞V1＞V2＞V0，其中V3處理的墨西哥玉米根系Zn積累量較高，為269.7μg·pot－1，但V3與V4、V5處理間的差異不顯著.可見，當蚓糞配比為50%時，墨西哥玉米莖葉對Zn的積累量較高；而當蚓糞配比為75%時，墨西哥玉米根系對Zn的積累量最高.

3 結(jié) 論

（1）蚓糞配比差異會影響墨西哥玉米的莖葉及根系生長，其莖葉生長以蚓糞配比為50%時相對最優(yōu)，而其根系生長以蚓糞配比為75%時相對有利.

（2）蚓糞配比差異對墨西哥玉米莖葉Cu含量具有重要影響，但對其莖葉Zn含量無顯著影響，當蚓糞配比為50%或75%時有利于墨西哥玉米莖葉Cu含量的提高，蚓糞比例提高均能促進根系對Cu和Zn的吸收，且墨西哥玉米根系對Cu和Zn的吸收高于莖葉.

（3）當蚓糞配比為50%時，墨西哥玉米莖葉對Cu、Zn的積累量均較高；而當蚓糞配比為75%時則更利于墨西哥玉米根系對Cu、Zn的積累，且墨西哥玉米莖葉對Cu、Zn的積累量高于根系.基于重金屬復合污染蚓糞的植物修復出發(fā)，50%蚓糞配比（V/V）相對更為適宜.

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The Effects of Vermicompost Proportion to the Growth and Heavy Metal Accumulation ofEuchlaenaMexicanaSchrad

FENG Ping，GUO Dan，YAO Wu，JIA Xiu－ying，ZHU Wei－qin

（College of Life and Environmental Science，Hangzhou Normal University，Hangzhou 310036，China）

The paper researched on the effects of vermicompost proportion to the growth as well as Cu，Zn absorption and accumulation characteristics ofEuchlaenaMexicanaSchradwith pot experiment.The results show that the stems and leaves as well as roots develop optimally in the vermicompost with proportion respectively 50%and 75%.The vermicompost with proportion 50%or 75%is beneficial to the copper content of the stems and leaves ofEuchlaenaMexicanaSchrad，but has little influence on the zinc content，the copper and zinc content of roots increase along with the raise of vermicompost proportion.The copper and zinc accumulation of the stems and leaves are both high when the proportion is 50%，however，it is better for roots to accumulate the copper and zinc when the proportion is 75%.Therefore，the vermicompost proportion 50%is relatively conducive forEuchlaenaMexicanaSchradto repair the combined Cu，Zn pollution existed in vermicompost.

vermicompost；EuchlaenaMexicanaSchrad；Cu；Zn

X53

A

1674－232X（2012）05－0403－04

11.3969/j.issn.1674－232X.2012.05.004

2012－02－16

浙江省自然科學基金項目（Y306160）；杭州師范大學中青年培育基金項目（2010QN17）；杭州師范大學國家級一般項目培育基金（2011PYJJ12）.

朱維琴（1975—），女，副教授，博士，主要從事農(nóng)業(yè)廢棄物污染修復及資源化利用研究.E－mail：zhwq－2000＠tom.com