磷肥類型及其對(duì)土壤植物磷鎘交互作用的影響

王永壯，彭文鳳3，陳榮英3，鐘 韻3，鐘振璇3，農(nóng)月丹3，羅劍巧3，張新英

(1.南寧師范學(xué)院 北部灣環(huán)境演變與資源利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 南寧530001；2.南寧師范學(xué)院 廣西地表過程與智能模擬重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 南寧 530001；3.南寧師范學(xué)院 環(huán)境與生命科學(xué)學(xué)院，廣西 南寧 530001)

0 引 言

隨著人們對(duì)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)的不斷提高，土壤鎘污染對(duì)人類健康的危害越來越受到人們關(guān)注[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國受砷、鎘、汞及鉛等重金屬污染的耕地面積達(dá)2 000萬hm2，受污染糧食也多達(dá)1 200萬t，且多集中于經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū)[2-3]。在造成土壤污染的諸多重金屬中，鎘的毒性較強(qiáng)，被認(rèn)為是對(duì)人類最具威脅的主要有毒重金屬之一。農(nóng)田土壤鎘污染，不僅嚴(yán)重威脅生態(tài)環(huán)境與食品安全，而且鎘還能夠通過食物鏈進(jìn)入人體，并對(duì)人體健康造成毒害[4]，因此，鎘污染越來越受到重視，鎘污染的治理也備受關(guān)注。

土壤鎘污染的治理方法很多，通常采用的人工治理措施有物理、化學(xué)和生物修復(fù)技術(shù)，如客土法、填埋法、電動(dòng)修復(fù)法、化學(xué)淋溶法及植物修復(fù)法等，但這些方法易破壞土壤的生態(tài)功能，且實(shí)際應(yīng)用過程中工程量大，費(fèi)用昂貴。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，經(jīng)常通過施用磷肥來滿足作物生長過程所必需的大量磷元素，同時(shí)磷對(duì)土壤中鎘的活性及作物吸收累積鎘有一定的影響。近些年來，研究者對(duì)施用磷肥調(diào)控植物吸收累積鎘產(chǎn)生了濃厚的興趣，特別是在植物修復(fù)鎘污染土壤領(lǐng)域內(nèi)[5-7]。磷肥可以作為一種低成本的修復(fù)材料，廣泛應(yīng)用于調(diào)控土壤鎘的有效性。盡管關(guān)于鎘磷交互作用的研究較多，但對(duì)于磷肥能否降低土壤鎘有效性進(jìn)而抑制作物對(duì)鎘的吸收，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影響較大，研究結(jié)果尚不一致[8-9]。鎘與磷的交互作用，在多種作物上既表現(xiàn)出協(xié)同作用又表現(xiàn)出拮抗作用[10-14]。本文從磷肥種類、施磷水平及作用機(jī)理等方面，對(duì)鎘、磷在土壤-植物系統(tǒng)中交互作用的研究現(xiàn)狀和存在問題進(jìn)行了分析，并展望了未來發(fā)展方向，以期為充分利用鎘磷間交互作用特性在改善作物磷素營養(yǎng)狀況的同時(shí)，降低土壤鎘有效性和作物吸收鎘的水平提供參考。

1 土壤鎘污染與磷肥

雖然磷肥具有調(diào)控土壤鎘有效性和植物吸收鎘的能力，但磷肥也普遍被認(rèn)為是土壤鎘污染的一個(gè)重要來源[15-16]。環(huán)保部和國土資源部2014年發(fā)布的《全國土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》指出，土壤重金屬污染中以鎘的點(diǎn)位超標(biāo)率最高(7%)。土壤鎘污染的主要原因來自施肥[17]，而磷肥是主要的含鎘肥料。盡管磷肥在增加作物產(chǎn)量和提高品質(zhì)方面具有不可替代的作用，但其在補(bǔ)充作物生長所需磷素的同時(shí)，不可避免地將鎘帶入到土壤中。世界上每年因施用磷肥而帶入到土壤中的鎘約66萬kg，磷肥占54%～58%[18]。

目前我國常見磷肥中全鎘含量范圍為痕量～10.55 mg·kg-1，有效態(tài)鎘為痕量～ 1.61 mg·kg-1 [19-26]，不同類型磷肥中鎘含量雖差異較大，但絕大多數(shù)(>99%)未超過肥料中鎘限量標(biāo)準(zhǔn)值(10 mg·kg-1)，符合我國《肥料中砷、鎘、鉛、鉻、汞生態(tài)指標(biāo)》(GB/T 23349-2009)相關(guān)規(guī)定。調(diào)查表明，我國市售肥料產(chǎn)品中鎘含量0～3 mg·kg-1的產(chǎn)品占總量的50.5%，磷肥、復(fù)混肥和有機(jī)肥產(chǎn)品中，鎘含量低于5 mg·kg-1，占總量的93.4%[19]。從不同類型間比較來看[27-29]，磷肥樣品中平均鎘含量順序?yàn)橛袡C(jī)肥(2.94 mg·kg-1)>復(fù)混合肥(0.98 mg·kg-1)﹥過磷酸鈣(0.23 mg·kg-1)。

當(dāng)前，有些學(xué)者將農(nóng)產(chǎn)品鎘污染問題與磷肥鎘含量等同起來，認(rèn)為長期施用磷肥造成土壤鎘含量超標(biāo)幾倍至幾百倍，提出未來不能再用磷肥的觀點(diǎn)[10]。但根據(jù)當(dāng)前我國磷肥資源、施用量及施用情況，施用磷肥基本上是安全的，還不致引起土壤和農(nóng)作物鎘污染[30-35]。周南華[36]對(duì)四川省150多個(gè)縣300多個(gè)農(nóng)產(chǎn)品基地的產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測表明，磷肥施用30多年的成都市、綿陽市、德陽市、內(nèi)江市和眉山市等地土壤中，鎘含量超標(biāo)的樣品很少，說明長期施用磷肥，帶入土壤的鎘不會(huì)引起環(huán)境污染問題，且農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問題中的鎘污染問題，并非由施用磷肥所造成。魯如坤等[20]計(jì)算表明，每年隨磷肥帶入土壤的鎘最多為0.336 g·hm-2，遠(yuǎn)景值為0.7 g·hm-2(按遠(yuǎn)景施磷量800萬t·a-1)，與最低絕對(duì)環(huán)境容量(0.73 kg·hm-2)相比相差1 000倍以上，按目前及遠(yuǎn)景磷肥用量，施用1 000年才能達(dá)到土壤最大負(fù)荷量。不論從絕對(duì)環(huán)境容量，還是從年環(huán)境容量來看，我國目前施磷水平條件下，國產(chǎn)磷肥長期施用所帶入土壤的鎘均不會(huì)造成環(huán)境問題。

盡管絕大多數(shù)磷肥中鎘含量能夠達(dá)到國家相應(yīng)的限量標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)土壤環(huán)境和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量不會(huì)產(chǎn)生明顯危害，但由鎘磷間交互作用以及生物對(duì)鎘的富集作用產(chǎn)生的累積效應(yīng)，應(yīng)當(dāng)引起重視。目前，針對(duì)磷肥施用對(duì)土壤鎘有效性和植物吸收鎘影響的研究中，多數(shù)認(rèn)為施用低鎘磷肥(Cd<1 g·hm-2)可以顯著降低鎘在土壤中的有效性和其在作物體內(nèi)的累積[15,37-39]。由于鎘磷交互作用的復(fù)雜性，也有研究發(fā)現(xiàn)，施用磷肥不僅不能降低土壤鎘的活性，反而會(huì)促進(jìn)植物對(duì)鎘的吸收累積。如溫室土培盆栽油菜的研究表明，在高鎘處理情況下，油菜吸收鎘的水平隨施磷量增加而增加[40]。Maier等[41]也指出，施用磷肥不僅提高了土壤中鎘的活性，還增加了土體內(nèi)鎘的吸收量，這些研究說明除磷肥本身鎘含量對(duì)土壤環(huán)境和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量存在潛在威脅外，磷鎘交互作用可能減緩或加劇土壤鎘污染危害，應(yīng)繼續(xù)深入研究。另一方面，我國磷肥產(chǎn)量從1961年的12.2萬t增加到2016年的2 470萬t(P2O5)；同時(shí)磷肥每年的農(nóng)業(yè)施用量也從1982年的130萬t 增加到2016年的1 600萬t[42-45]，已遠(yuǎn)超魯如坤等[20]1992年估算的遠(yuǎn)景值(P2O5800萬t)，還呈持續(xù)增加的趨勢。因此，未來應(yīng)繼續(xù)深入研究和探討施用磷肥與土壤鎘間的交互作用，控制土壤鎘有效性，最終降低鎘對(duì)作物和人類健康的危害。

2 磷肥類型與土壤鎘有效性

磷肥施入土壤后，在土壤-作物系統(tǒng)中的化學(xué)行為較復(fù)雜，對(duì)土壤和農(nóng)產(chǎn)品中鎘的影響也存在不同的觀點(diǎn)。如陳苗苗等[8]在鎘污染的紅壤和褐土上，施用不同類型磷肥(磷酸二氫銨、磷酸二氫鉀及磷酸二氫鈣)后，種植小油菜的培養(yǎng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，3種磷肥使紅壤鎘有效性提高了17.0%～123%，作用效果為磷酸二氫鈣>磷酸二氫鉀>磷酸二氫銨，僅磷酸二氫銨使褐土鎘有效性降低了2.4%～13.4%。宮春艷等[13]采用等溫吸附法，對(duì)褐土磷吸附后鎘吸附特征的研究也表明，當(dāng)褐土磷吸附量大于70 mg·g-1時(shí)，鎘吸附量比對(duì)照提高6%。劉芳等[46]在褐土接近自然狀態(tài)下對(duì)磷鎘進(jìn)行吸附的研究也表明，褐土對(duì)鎘的吸附量隨著磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增加。室內(nèi)模擬培養(yǎng)條件下，利用鈣鎂磷肥調(diào)控堿性土壤鎘有效性的研究表明，鈣鎂磷肥對(duì)堿性土壤鎘具有一定的鈍化效果，最大降低量為0.36 mg·kg-1[21]。陳青云等[47]對(duì)黃棕壤和潮土添加5種磷肥進(jìn)行室內(nèi)培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)，磷酸氫鈣和磷酸三鈣可使兩種土壤有效態(tài)鎘含量顯著降低，但磷酸氫二銨、磷酸二氫銨和過磷酸鈣使兩種土壤有效態(tài)鎘和速效磷含量顯著增加，而pH值均顯著降低，且磷酸氫二銨、磷酸二氫銨、過磷酸鈣和磷酸三鈣不同磷水平下，土壤pH值與有效態(tài)鎘含量呈顯著負(fù)線性關(guān)系，說明4種磷源主要是通過改變土壤pH值來影響土壤鎘有效性。王朋超等[48]采用盆栽試驗(yàn)，研究了過磷酸鈣和鈣鎂磷肥對(duì)紅壤pH值和鎘有效性的影響，結(jié)果表明，施用過磷酸鈣和鈣鎂磷肥使紅壤HCl提取態(tài)鎘含量降低了0.9%～43.9%，鈣鎂磷肥處理下，毒性淋溶提取法(TCLP)提取態(tài)鎘含量降低了33.0%～43.0%，表明這兩種磷肥均能降低紅壤鎘生物有效性。周軼群等[49]采用TCLP，評(píng)價(jià)了磷酸氫二銨、磷酸二氫鉀、過磷酸鈣和磷酸三鈣對(duì)污染土壤中鎘的鈍化效果，結(jié)果表明，4種磷肥均顯著降低了土壤中TCLP提取態(tài)鎘含量，鈍化效果依次為：磷酸二氫鉀>磷酸氫二銨>過磷酸鈣>磷酸三鈣。磷肥化學(xué)性質(zhì)的差異可能是影響其效果的主要原因，選擇堿性含鈣磷肥鈍化土壤鎘和控制污染農(nóng)田中作物吸收累積鎘更有效[50]。

上述研究表明，磷肥對(duì)土壤鎘有效性的影響過程較為復(fù)雜，與磷肥類型、施用量和土壤類型等因素相關(guān)，是多種效應(yīng)綜合作用的結(jié)果。因此，選擇合適的磷肥類型，通過降低土壤鎘有效性可減少農(nóng)產(chǎn)品中鎘的積累，是合理利用和改良鎘污染土壤的良好途徑，具有較好的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。目前，關(guān)于磷肥施用對(duì)農(nóng)田土壤鎘污染修復(fù)效應(yīng)及對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量影響的研究仍較少，因此，加強(qiáng)不同種類磷肥對(duì)農(nóng)田土壤鎘有效性及作物吸收鎘的研究，對(duì)于指導(dǎo)鎘污染農(nóng)田生產(chǎn)中科學(xué)合理施用磷肥具有重要指導(dǎo)意義。

3 磷肥類型影響土壤鎘有效性機(jī)制

磷肥化學(xué)性質(zhì)的差異及其對(duì)土壤理化性質(zhì)的改變，可能是影響磷肥對(duì)土壤中鎘有效性調(diào)控效果的主要原因[15,37,38-39]。磷肥種類不同，其化學(xué)成分也不同。一般認(rèn)為，施用鈣鎂磷肥、過磷酸鈣或磷酸氫鈣等含鈣磷肥后，可顯著提高土壤中交換性鈣的含量，鈣與鎘間較強(qiáng)的競爭效應(yīng)會(huì)影響土壤鎘的生物有效性。此外，過磷酸鈣還含有一定量的硫酸鈣等含硫化合物，在還原條件下與鎘發(fā)生共沉淀而降低土壤鎘有效性[51]。磷酸氫鈣和磷酸二氫鉀為強(qiáng)堿弱酸鹽，施用后在土壤溶液中主要以H2PO4-形態(tài)存在，H2PO4-能解吸吸附在土壤膠體上的OH-，引起土壤pH增加[52]，進(jìn)而影響土壤中鎘的有效性。磷酸氫二銨和磷酸二氫銨進(jìn)入土壤后會(huì)發(fā)生水解，產(chǎn)生的NH4+能與鎘離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，從而增加土壤溶液中水溶態(tài)鎘的含量[53]。

除磷肥本身化學(xué)性質(zhì)之外，施入磷肥后土壤pH值的改變，也是影響土壤鎘有效性的重要因素之一。磷肥在土壤中的溶解過程會(huì)引起局部土壤酸化，增加鎘的溶解度及活性，能提高土壤pH值的磷肥能夠較好地降低鎘有效性[54]。土壤施用磷酸氫鈣和磷酸二氫鉀后，隨pH升高，其膠體負(fù)電荷增加而H+競爭作用減弱，有機(jī)質(zhì)、鐵錳氧化物等吸附鎘主要載體與土壤鎘結(jié)合更牢固[55-56]。與磷酸氫鈣和磷酸二氫鉀不同的是，施入過磷酸鈣、磷酸氫二銨和磷酸二氫銨，會(huì)降低土壤pH值，原因在于NH4+-N在土壤中發(fā)生硝化作用[57-58]，pH降低使土壤中可溶性和交換性鎘形態(tài)的比例升高，進(jìn)而提高了鎘對(duì)作物的有效性[59-61]。除改變土壤pH外，施用磷肥后其伴隨陽離子對(duì)土壤吸附點(diǎn)位的競爭作用及其與土壤顆粒表面鎘離子的交換作用，都會(huì)影響土壤中有效態(tài)鎘的含量；另外，磷肥溶解后產(chǎn)生的陰離子與重金屬鎘離子也會(huì)發(fā)生絡(luò)合作用，提高了土壤溶液中鎘離子的濃度[55,62-67]。因此，磷肥對(duì)土壤鎘有效性的影響是由pH值、伴隨陽離子的競爭作用、離子交換作用、絡(luò)合及沉淀等多種效應(yīng)綜合作用的結(jié)果。施磷水平的增加或降低，會(huì)增強(qiáng)或減弱這種結(jié)果[68]。Hong等[59]研究表明，只有當(dāng)磷酸鹽超過400 mg·kg-1時(shí)，磷肥的增施才能使土壤有效鎘的濃度降低。當(dāng)磷肥施用量在75～600 kg·hm-2(以P2O5計(jì))范圍內(nèi)時(shí)，隨著施磷量的增加，土壤有效鎘的質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降[69]。黃化剛等[70]研究也表明，增加施磷量可以降低土壤鎘有效性從而抑制鎘在植物體內(nèi)的積累，原因在于增加磷肥施用水平能提高土壤表面對(duì)磷酸根離子的吸附，引起土壤表面負(fù)電荷增加，從而增強(qiáng)了土壤對(duì)鎘離子的吸附能力，降低土壤鎘活性和有效性[46,71-72]。

4 磷肥類型與土壤鎘形態(tài)

土壤中鎘能否被植物所吸收，不但與其總量有關(guān)，還取決于鎘的植物有效性。而土壤中鎘的植物有效性是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的過程，主要受鎘的存在形態(tài)及各形態(tài)所占比例影響[73]。土壤中各形態(tài)鎘的生物有效性高低順序?yàn)椋航粨Q態(tài)>碳酸鹽結(jié)合態(tài)>有機(jī)結(jié)合態(tài)>鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)>殘?jiān)鼞B(tài)[74]，其中，交換態(tài)屬于作物可利用態(tài)，移動(dòng)性較大，最易被作物吸收利用。碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)和有機(jī)結(jié)合態(tài)屬于潛在利用態(tài)，在特定條件下可轉(zhuǎn)變?yōu)榻粨Q態(tài)被作物所吸收。殘?jiān)鼞B(tài)在土壤中極其穩(wěn)定，屬于不可利用態(tài)，對(duì)鎘的遷移和生物可利用性貢獻(xiàn)很小。

結(jié)合土壤鎘形態(tài)分析方法，通過對(duì)比磷肥施用前后土壤中各形態(tài)鎘含量的變化，能幫助我們更好地理解磷肥對(duì)土壤鎘的調(diào)控機(jī)理。如周佚群等[49]通過室內(nèi)培養(yǎng)試驗(yàn)研究表明，不同類型磷肥處理(磷酸氫二銨、磷酸二氫鉀、過磷酸鈣和磷酸三鈣)對(duì)土壤鎘生物有效性的降低是通過減少交換態(tài)鎘含量(16.6%～39.1%)而增加碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)和有機(jī)結(jié)合態(tài)鎘的含量。鈣鎂磷肥施用能提高土壤pH，促使鎘形成氫氧化物沉淀，同時(shí)帶入的磷酸根和碳酸根離子能促進(jìn)交換態(tài)鎘轉(zhuǎn)變成碳酸鹽結(jié)合態(tài)鎘，鈣鎂磷肥中的Ca2+還與Cd2+產(chǎn)生共沉淀作用，降低土壤中鎘的有效性[75-76]。在鎘污染程度相同(3.0 mg·kg-1)的堿性和酸性土壤添加鈣鎂磷肥后也發(fā)現(xiàn)，鈣鎂磷肥均可降低兩類土壤中交換態(tài)鎘、碳酸鹽結(jié)合態(tài)鎘和鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)鎘，對(duì)土壤中鎘均呈現(xiàn)出明顯的鈍化調(diào)控作用[21]。王秀麗等[77]通過室內(nèi)模擬外源鎘污染土壤并添加磷酸二氫鉀、磷酸氫二銨和沸石對(duì)污染土壤鎘形態(tài)變化進(jìn)行研究，結(jié)果表明，施用不同類型磷肥后，土壤交換態(tài)鎘含量出現(xiàn)不同程度降低，而碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)。有機(jī)結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)鎘的含量均有所增加。磷肥對(duì)土壤鎘的調(diào)控主要是促進(jìn)了土壤中鎘不同形態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)化，而磷肥類型和土壤類型差異是鎘形態(tài)轉(zhuǎn)化存在較大差異的主要原因，針對(duì)特定磷肥類型對(duì)土壤鎘有效性的調(diào)控效果及其作用機(jī)制仍需進(jìn)一步系統(tǒng)的研究。

針對(duì)磷鎘交互作用的研究，目前大多采用室內(nèi)添加外源鎘模擬土壤不同程度鎘污染，一方面，由于鎘進(jìn)入土壤后在不同形態(tài)間的分配與轉(zhuǎn)化特征隨時(shí)間變化而變化，因此，室內(nèi)模擬研究可能會(huì)導(dǎo)致污染土壤中交換態(tài)鎘與碳酸鹽結(jié)合態(tài)鎘所占比率較高，不能完全代表實(shí)際污染土壤中鎘的存在形態(tài)；另一方面，模擬試驗(yàn)對(duì)土壤水分、溫度和時(shí)間進(jìn)行嚴(yán)格控制，將磷肥在土壤中的遷移、淋失及其它影響肥料對(duì)土壤鎘有效性的不確定因素降低，雖能模擬磷肥對(duì)土壤中重金屬行為的影響，但與田間實(shí)際情況存在較大差異。因此，未來研究應(yīng)考慮在鎘污染地區(qū)利用不同類型磷肥對(duì)土壤鎘有效性及作物吸收鎘進(jìn)行田間原位試驗(yàn)研究，對(duì)利用磷肥調(diào)控土壤-植物系統(tǒng)鎘化學(xué)行為及研究磷鎘交互作用機(jī)制更具現(xiàn)實(shí)意義。

5 磷肥類型與植物鎘積累

施用磷肥調(diào)控植物吸收和積累鎘，有助于解決重金屬鎘超富集地區(qū)植物生長緩慢，生物量低的問題[78-79]。但目前關(guān)于施用磷肥對(duì)植物吸收鎘的影響結(jié)論尚不一致，一些研究者發(fā)現(xiàn)，施加磷肥可顯著降低植物各部位對(duì)鎘的吸收[80]，但也有研究者報(bào)道，施加磷肥反而提高了植物對(duì)鎘的吸收水平[5,81]。如施用鈣鎂磷肥可顯著降低廣西典型赤紅壤中鎘的有效性，進(jìn)而降低鎘在玉米體內(nèi)的吸收積累[69,82]。有機(jī)肥配施磷鉀肥或者有機(jī)-無機(jī)肥配施，可以抑制白菜對(duì)重金屬鎘的吸收[83]。在水稻土中，添加鈣鎂磷肥后也能降低水稻各部位鎘的含量，原因在于施用鈣鎂磷肥能減少鎘向水稻地上部位的遷移，尤其是向籽實(shí)的遷移，使鎘主要累積在植株根部和土壤中[84]，這與王民炎以玉米為研究對(duì)象的結(jié)論相似[85]。另外，鈣鎂磷肥呈弱堿性，能提高土壤pH值，固定土壤中鎘離子，減少植物對(duì)鎘的吸收[86]。在鎘污染水稻土中，隨鈣鎂磷肥施用量的增加，水稻植株各部位鎘的累積量顯著降低，且大量施用后可使數(shù)季水稻鎘的吸收量顯著降低，原因也在于添加鈣鎂磷肥提高了土壤pH值，從而使土壤交換態(tài)鎘降低而其他較穩(wěn)定態(tài)鎘增加[87]。王朋超等[48]采用盆栽試驗(yàn)研究了普鈣和鈣鎂磷肥對(duì)油菜鎘含量的影響，結(jié)果表明，施加普鈣和鈣鎂磷肥后油菜地上部鎘含量分別降低達(dá)54.3%～86.7%和74.4%～79.6%，當(dāng)普鈣和鈣鎂磷肥施用量達(dá)到1.5 g·kg-1時(shí)，油菜地上部鎘含量降低至0.18 mg·kg-1和0.10 mg·kg-1，符合國家食品安全標(biāo)準(zhǔn)《食品中污染物限量》(GB 2762-2012)規(guī)定的葉菜蔬菜中鎘的最大限量值。這與劉昭兵等[1]利用不同磷肥降低污染潮泥田中水稻吸收鎘的研究結(jié)果類似: 在0.10 g·kg-1磷劑量水平下，鈣鎂磷肥和過磷酸鈣顯著降低了水稻對(duì)鎘的吸收累積，當(dāng)施磷量為0.20 g·kg-1時(shí)，不同類型磷肥(鈣鎂磷肥、過磷酸鈣、磷酸二氫銨、磷酸二氫鉀和磷酸氫鈣)均顯著降低了水稻莖、葉中鎘含量(降幅為24.9%～50.8%)，鈣鎂磷肥和過磷酸鈣處理下糙米鎘含量接近國家糧食衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB 2715-2005)。

葛躍等[88]采用營養(yǎng)液培養(yǎng)試驗(yàn)，研究了在不同濃度鎘(50 umol·L-1、100 umol·L-1和150 umol·L-1)脅迫下，葉面噴施0.4%磷肥對(duì)蓖麻鎘積累的影響。結(jié)果表明，葉面施磷使根系中鎘含量提高了25.0%～59.6%，顯著提高了地下部對(duì)鎘的積累量，莖、葉中鎘含量無顯著變化。溫室土培盆栽油菜的研究也表明，在高鎘處理的情況下，油菜吸收鎘的水平隨施磷量的增加而增加[40]。呂亞敏等[22]通過茶樹盆栽試驗(yàn)研究表明，施用鈣鎂磷肥可顯著降低茶樹各部位對(duì)鎘的吸收累積量，而過磷酸鈣和磷酸二氫鉀則使茶樹對(duì)鎘的吸收累積量增加，且隨著茶樹培養(yǎng)時(shí)期的延長，土壤pH值和有效態(tài)鎘含量基本呈下降趨勢，根系吸收鎘的量逐步升高，而莖和葉中鎘的含量有所降低。這與陳青云等[89]采用盆栽試驗(yàn)研究4種不同磷肥(過磷酸鈣、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨和磷酸氫鈣)對(duì)葉菜類蔬菜吸收累積鎘量及土壤鎘生物有效性的結(jié)果類似。上述研究表明，磷肥對(duì)作物吸收鎘的調(diào)控效果主要受磷肥類型、施磷水平和作物類型等因素的影響，而相關(guān)機(jī)制主要通過磷肥進(jìn)入土壤后鎘有效性的變化間接推測，關(guān)于磷肥對(duì)作物體內(nèi)鎘的遷移能力和生理毒性的直接影響鮮有報(bào)道，仍需進(jìn)一步探明。

6 未來研究與展望

磷肥可以作為一種低成本修復(fù)材料，應(yīng)用于土壤鎘有效性與植物吸收鎘調(diào)控中。然而，磷肥對(duì)土壤鎘有效性的影響過程與磷肥類型、施用量和土壤類型等因素相關(guān)，是多種效應(yīng)綜合作用的結(jié)果。因此，關(guān)于不同類型磷肥對(duì)特定類型土壤鎘有效性的調(diào)控效果及其作用機(jī)制，仍需進(jìn)一步系統(tǒng)的研究。結(jié)合當(dāng)前利用磷肥調(diào)控農(nóng)田土壤鎘污染研究現(xiàn)狀、存在問題及發(fā)展趨勢，今后需要重點(diǎn)探討的研究方向?yàn)椋?/p>

(1)關(guān)注不同類型磷肥與特定類型土壤鎘交互作用的田間試驗(yàn)研究，在鎘污染地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中施用磷肥調(diào)控土壤鎘的生物有效性。添加外源鎘模擬土壤鎘污染的試驗(yàn)條件下，鎘進(jìn)入土壤后隨時(shí)間在不同鎘形態(tài)間分配與轉(zhuǎn)化，可能使污染土壤中交換態(tài)鎘與碳酸鹽結(jié)合態(tài)鎘所占比率偏高，不能完全代表實(shí)際污染土壤中鎘的存在形態(tài)。因此，需重點(diǎn)關(guān)注不同類型磷肥對(duì)特定類型土壤鎘有效性調(diào)控的田間試驗(yàn)效應(yīng)。

(2) 進(jìn)一步探索不同類型磷肥對(duì)土壤-植物系統(tǒng)鎘的調(diào)控機(jī)制。土壤鎘分級(jí)法雖對(duì)磷肥調(diào)控土壤鎘有效性和植物吸收鎘的機(jī)制有較大促進(jìn)作用，但仍缺乏調(diào)控過程中鎘形態(tài)轉(zhuǎn)化的直接研究。因此，有必要結(jié)合更先進(jìn)的研究手段，如可見光與近紅外光譜法，進(jìn)一步探究磷肥對(duì)土壤鎘有效性與植物吸收鎘調(diào)控的內(nèi)在機(jī)理，探明磷肥調(diào)控土壤-植物系統(tǒng)鎘的轉(zhuǎn)化規(guī)律。

(3) 關(guān)注施用磷肥調(diào)控土壤-植物系統(tǒng)鎘化學(xué)行為可能帶來的磷淋失風(fēng)險(xiǎn)問題。單從降低土壤鎘有效性與植物吸收鎘的角度來講，增施磷肥可提高磷肥對(duì)鎘的調(diào)控效果，當(dāng)施磷量過高時(shí)會(huì)造成土壤中有效磷的急劇增加。土壤發(fā)生磷淋失和徑流損失的機(jī)率明顯增加，過量磷肥還可能影響植物對(duì)土壤中磷的吸收，造成植物“磷中毒”。因此，鎘脅迫條件下，通過施用磷肥來調(diào)控土壤鎘的有效性和植物吸收鎘的水平，還必須充分考慮施用磷肥后對(duì)植物吸收磷的影響和磷在土壤中的殘留及其可能帶來的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。