兩種鈍化劑對污染土壤上生菜吸收重金屬和養(yǎng)分的影響

董眉良, 呂書記, 黃榮, 毛鵬, 張留全, 崔曉瑩, 李應(yīng)文,李泳興, 莊萍, 李志安*

(1. 中國科學(xué)院華南植物園, 廣州 510650; 2. 中國科學(xué)院大學(xué), 北京 100049；3. 廣東萬山土壤修復(fù)技術(shù)有限公司, 廣州 510060)

我國農(nóng)田土壤重金屬污染問題非常突出，2014年發(fā)布的《全國土壤污染狀況調(diào)查公報》顯示，我國耕地重金屬超標(biāo)率達(dá)19.7%，其中Cd點位超標(biāo)率達(dá)7.0%，污染農(nóng)田總面積約為2.00×107hm2[1]。土壤重金屬污染對糧食安全、公眾健康和生態(tài)環(huán)境都造成了巨大的危害[2-3]，成為我國面臨的重要社會問題。農(nóng)田重金屬污染治理難度極大，可用的技術(shù)不多，目前提出的植物修復(fù)、重金屬鈍化、淋洗清除、電動修復(fù)等方法，多數(shù)效果不理想[4-5]。相對而言，重金屬鈍化技術(shù)較具實用性與可推廣性，當(dāng)前已在實踐中得到應(yīng)用。

農(nóng)田重金屬原位鈍化具有成本低、見效快、技術(shù)簡單、邊生產(chǎn)邊修復(fù)等優(yōu)點[6-7]。但目前鈍化技術(shù)還不成熟，效果不穩(wěn)定，仍面臨大量需要解決的問題。由于重金屬鈍化沒有選擇性，在降低重金屬有效性的同時，也會抑制其他微量元素的供應(yīng)[8]，過高濃度的鈍化劑則會造成農(nóng)作物減產(chǎn)。目前報道的鈍化劑種類很多，其修復(fù)效果跟土壤性狀有關(guān)，尤其是不同土壤類型上，適用的鈍化劑也不同。在南方弱酸性土上, 硅灰石有出色表現(xiàn)，能有效抑制作物對重金屬Cd的吸收，而對作物產(chǎn)量沒有負(fù)面影響[9]。分子篩具有很強的離子交換能力和吸附能力[10]，分子篩的NH4+交換速率是土壤的34倍[11]，能有效吸附水中的重金屬,降低其移動性[12]，因此分子篩有鈍化土壤Cd的應(yīng)用潛力[13]。然而，2種鈍化劑的實際應(yīng)用仍需要大量的評估，包括在不同土壤性狀上的表現(xiàn)，對作物吸收養(yǎng)分的影響，以及對土壤耕作性狀的影響。

因此，本文利用4A分子篩和硅灰石為鈍化劑，以生菜(Lactuca sativa)進(jìn)行盆栽試驗，研究不同劑量的2種鈍化劑對廣東省韶關(guān)市曲江區(qū)馬壩鎮(zhèn)污染土壤的修復(fù)效果和對植物元素吸收的影響，為鈍化劑在粵北地區(qū)的推廣應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗土壤取自廣東省韶關(guān)市曲江區(qū)馬壩鎮(zhèn)Cd污染農(nóng)田，采用5點取樣法，對表層20 cm土壤進(jìn)行采樣。土壤pH為5.83，土壤陽離子交換量(cation exchange capacity, CEC)為3.9 cmol/kg，全氮、速效磷、速效鉀、有機質(zhì)含量分別為1.03、0.5、0.13和36.17 g/kg，總Cd、有效Cd、有效Pb、有效Zn、有效Cu、有效Mn含量分別為2.97、1.87、80.44、36.35、9.90和9.06 mg/kg。鈍化劑有4A分子篩和硅灰石, 4A分子篩(簡稱分子篩)是一種合成的硅鋁酸鹽，具有孔徑0.4 nm的微孔立方晶格，可以吸附臨界直徑小于4A (0.4 nm)的分子，分子篩由36.98% SiO2、28.84%Al2O3和15.84% Na2O構(gòu)成，顆粒直徑19μm，pH為11.8 (1%水溶液)。硅灰石是一種天然的單鏈硅酸鹽礦物，由45.18% SiO2、42.76% CaO和3.04% MgO構(gòu)成，硅灰石顆粒直徑約14μm，pH為8.43 (1%水溶液)。分子篩和硅灰石分別購自上海有新分子篩有限公司和江西盛泰化工有限公司。供試生菜(Lactuca sativa)種子購自高華種子有限公司。

1.2 試驗設(shè)計

在中國科學(xué)院華南植物園進(jìn)行盆栽試驗。每個塑料盆(290 mm×230 mm×115 mm)裝3.0 kg Cd污染土壤。設(shè)置9個處理: 按220、440、660、880 mg Si/kg濃度分別添加硅灰石和分子篩，即硅灰石0.95、1.9、2.85和3.8 g/kg，分子篩1.04、2.08、3.12和4.16 g/kg，以不加鈍化劑為對照，每處理設(shè)置4個重復(fù)。鈍化劑與土壤充分混合，保持土壤含水量約為70%，平衡30 d。以尿素、磷酸二氫銨、硫酸鉀為基肥, 養(yǎng)分含量分別為N 0.2 g/kg、P2O50.15 g/kg和K2O 0.2 g/kg。施肥后平衡3 d。穴盤育苗15 d后，每盆分別移栽3株生菜幼苗，生長31 d后收獲。

1.3 樣品分析

生菜收獲后用去離子水徹底沖洗，分為地上部和地下部，在70℃的烘箱中烘至恒定并稱量，然后粉碎并過0.5 mm篩，用于后續(xù)測定。生菜收獲后采集土壤樣品，風(fēng)干，分別過2和0.15 mm篩。為了測定Cd總量，土壤和植物樣品分別用HNO3-HFHCl (體積比6∶2∶3)和5 mL濃HNO3微波爐消解，用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP-OES, Optima 2000 DV, PE, USA)測定土壤和植物樣品中Cd含量。土壤pH采用pH計(Mettler Toledo FE-20K)測定(土∶水=1∶2.5)。采用三氯化六銨合鈷浸提-分光光度法測定土壤陽離子交換量(HJ 889-2017)。土壤Cd、Pb、Cu、Zn、Mn有效性采用DTPA浸提法(48 h內(nèi)測定)，土壤有效K、Ca、Mg和Na含量采用Mehlich-3溶液浸提[14]，用原子吸收光譜法(AAS, contrAA800, 德國耶拿)進(jìn)行測定，樣品均測試試劑空白。每批樣品的消化和提取均采用標(biāo)準(zhǔn)品大米樣品GBW(E)100357或土壤樣品GBW07437，樣品回收率控制在90%~110%。采用ICP多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液(GNM-M27195-2013)作為質(zhì)量控制(QC)標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)測定的金屬元素濃度，回收率控制在90%~110%。

1.4 鈍化劑Cd吸附能力等溫實驗

稱取硅灰石0.05 g于50 mL離心管中，加入濃度分別為0、2、5、10、20、40、150 mg/L的Cd溶液50 mL。稱取分子篩0.02 g于50 mL離心管中, 加入濃度分別為110、125、150、175、250、300 mg/L的Cd溶液50 mL。每處理設(shè)4個重復(fù)。于室溫下300 r/min震蕩4 h，恒溫平衡16 h，3 374×g離心5 min，收集上清液用原子吸收光譜法(AAS, contr-AA800, 德國耶拿)測定。用Langmuir等溫方程描述鈍化劑的Cd吸附能力，Q=(a×b×x1-c)/(1+b×x1-c),式中，Q為達(dá)到平衡時鈍化劑吸附Cd2+的含量(mg/g),x為溶液中Cd2+的初始濃度(mg/L), a、b和c分別是與吸附性能相關(guān)的常數(shù)。

1.5 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)均為4次重復(fù)的平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。采用單因素方差分析確定處理間的差異顯著性(P<0.05)，采用Tukey honestly顯著性差異檢驗法進(jìn)行多重比較。以皮爾遜相關(guān)系數(shù)來表示土壤化學(xué)性質(zhì)、土壤有效Cd含量和植物Cd含量之間的相關(guān)性(雙尾檢驗，置信區(qū)間為95%)。采用SPSS 19.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，使用Origin Pro軟件制圖。

2 結(jié)果和分析

2.1 鈍化劑對生菜生物量的影響

由圖1可知，2種鈍化劑在≤440 mg Si/kg時對生菜地上部生物量沒有顯著影響，但當(dāng)超過這一閥值時，不同鈍化劑產(chǎn)生了不同作用，硅灰石使生物量上升，660 mg Si/kg鈍化劑使生菜地上部生物量從3.98 g上升至4.47 g，比對照增加12%，進(jìn)一步增大施用量對生物量不產(chǎn)生顯著的影響。而分子篩超過660 mg Si/kg后，生菜地上部生物量持續(xù)下降，達(dá)到880 mg Si/kg時，比對照下降29%。2種鈍化劑處理的生菜地下部生物量接近并且變化趨勢一致，隨著鈍化劑用量的提高生物量有所下降,但與對照的差異不顯著，僅880 mg Si/kg的分子篩處理使生菜地下部生物量顯著低于對照。

圖1 鈍化劑對生菜生物量的影響。MS: 4A分子篩; WS: 硅灰石; AB: 地上部分; UN: 地下部分; n=4; 線上的不同字母表示差異顯著(P<0.05)。以下圖同。Fig. 1 Effect of amendment on biomass of lettuce. MS: 4A molecular sieve;WS: Wollastonite; AB: Aboveground; UN: Underground; n=4. Different letters above the same line indicate significant difference at 0.05 level. The same is following Figures.

2.2 鈍化處理對土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

鈍化處理均提高了土壤pH，且隨著鈍化劑添加量的增加而線性上升，最大用量時，pH上升了1個單位以上，接近中性(表1)。2種鈍化劑均顯著增大了土壤陽離子交換量(CEC)，但不同添加量的分子篩處理間，土壤CEC無顯著差異。而隨著硅灰石施加量的增加，土壤CEC持續(xù)增大，添加880 mg Si/kg時CEC達(dá)13.34 cmol+/kg，上升了34.8%。

分子篩明顯增加了土壤有效K含量，最大用量時提高了33.3%，硅灰石對土壤K的有效性無顯著影響。含Na材料分子篩使土壤有效Na含量顯著增大，并與添加量呈顯著線性相關(guān)，最大用量時土壤有效Na含量上升10倍以上，但硅灰石略微降低了土壤有效Na含量。除了添加660 mg Si/kg分子篩使土壤有效Ca含量略有增加外，其他分子篩處理均顯著降低了土壤有效Ca含量。含Ca材料硅灰石使土壤有效Ca含量顯著增加，并與添加量呈線性相關(guān)。分子篩和硅灰石使土壤有效Mg含量分別增大了3%~19%和17%~28%，但均顯著降低了土壤有效Mn含量，尤其是添加660 mg Si/kg鈍化劑時，降幅達(dá)50%。

表1 鈍化劑對土壤pH、CEC、有效K、Na、Ca、Mg、Mn含量的影響Table 1 Effects of amendment on soil pH, CEC, contents of available K, Na, Ca, Mg and Mn

圖2表明鈍化處理不一定意味著土壤重金屬有效性的下降。添加硅灰石使土壤有效Cd含量增大了6%~11%，即使是最大施用量，也沒有使有效Cd含量下降，仍高于對照。添加220 mg Si/kg分子篩也使土壤有效Cd含量增加了6%，而添加440 mg Si/kg分子篩時，有效Cd含量與對照相當(dāng)，只有當(dāng)添加660 mg Si/kg分子篩后有效Cd含量才明顯下降，添加880 mg Si/kg分子篩時土壤有效Cd含量降低了8%。添加220 mg Si/kg硅灰石增加了土壤有效Pb含量，且隨添加量增大略有下降；分子篩則對土壤Pb有效性無顯著影響。2種鈍化劑對土壤有效Cu含量的作用相反，硅灰石顯著增加了土壤有效Cu含量，增幅達(dá)37%~55%；分子篩則顯著降低，降幅達(dá)59%~65%。鈍化處理顯著抑制了土壤Zn的有效性，硅灰石和分子篩均使土壤有效Zn含量降低90%以上。

2.3 鈍化處理對生菜元素含量的影響

分子篩對生菜地上部和地下部不同元素的影響不同(表2)。施用分子篩對生菜地上部K含量無顯著影響，但顯著降低地下部K含量。分子篩降低生菜地上部Ca、Mg、Mn含量，Mn含量的降幅尤其明顯，最大降幅達(dá)57%；也降低了生菜地下部Mg、Mn含量，其中Mn含量最大降幅達(dá)45%，但提高了生菜地下部Ca含量。

表2 鈍化劑對生菜元素含量的影響Table 2 Effects of amendment on element contents of lettuce

圖2 鈍化劑對土壤有效態(tài)Cd、Pb、Cu、Zn含量的影響Fig. 2 Effect of amendment on concentrations of available Cd, Pb, Cu and Zn

硅灰石對生菜地上部K、Ca、Mg含量無顯著影響，而且不同添加劑量間也無顯著差異，但顯著降低了Mn含量，最大降幅達(dá)60%。施加硅灰石對生菜地下部元素含量的影響與地上部略有不同，在較低添加劑量時對K含量有提升作用。硅灰石明顯提升生菜地下部Ca含量，并隨著使用量的上升而升高。硅灰石對地下部Mg含量無顯著影響，但顯著降低了地下部的Mn含量，Mn含量與添加劑量呈線性負(fù)相關(guān)，最大降幅達(dá)46%。

從圖3可見，生菜地上和地下部分的Cd含量隨著鈍化劑施加量的提高呈線性下降，但在低劑量時(220 mg Si/kg)沒有顯示鈍化效果，甚至提高了地下部的Cd含量，分子篩與硅灰石分別提高了9%和16%。從地上部看，添加劑量為660 mg Si/kg時, 分子篩鈍化效果未進(jìn)一步提高，生菜地上部的Cd含量下降了33%；但增加硅灰石用量使生菜地上部Cd含量進(jìn)一步下降，添加880 mg Si/kg時降幅達(dá)61%。

2種鈍化劑對生菜地上部的Pb含量無顯著影響,也沒有劑量效應(yīng)，Pb含量約穩(wěn)定在3 mg/kg水平。生菜地下部的Pb含量隨鈍化劑添加量的增加而下降，660 mg Si/kg分子篩使Pb含量降低了35%；880 mg Si/kg硅灰石則顯著下降了51%。例外的是，220 mg Si/kg硅灰石處理反而增加生菜地下的Pb含量。

鈍化劑對生菜地上部Cu含量無明顯影響，也不呈現(xiàn)劑量效應(yīng)，分子篩使生菜地上部Cu含量略有上升。但2種鈍化劑均提高了生菜地下部分的Cu含量，分子篩使地下部Cu含量顯著升高了18%~41%; 硅灰石提高地下部分Cu含量的效應(yīng)未達(dá)顯著差異。生菜地上和地下部的Zn含量隨著鈍化劑施加量的增大而顯著降低，分子篩和硅灰石分別降低了地上部分Zn含量7%~48%和6%~55%；降低了地下部分13%~61%和7%~60%。

圖3 鈍化劑對生菜Cd、Pb、Cu、Zn含量的影響Fig. 3 Effect of amendment on the concentrations of Cd, Pb, Cu, Zn of lettuce

2.4 相關(guān)分析

從表3可見，土壤pH與生菜地上部Cd含量(r=-0.759)、地下部Cd含量(r=-0.825)和土壤有效Cd含量(r=-0.423)表現(xiàn)出極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；土壤有效Pb含量與生菜地上部Cd含量(r=0.395)、地下部Cd含量(r=0.419)和土壤有效Cd含量(r=0.568)存在顯著正相關(guān)關(guān)系；土壤有效Cu含量與土壤有效Cd含量(r=0.675)、有效Ca含量(r=0.649)表現(xiàn)出極顯著正相關(guān)關(guān)系；土壤有效Zn含量與生菜地上部Cd含量(r=0.467)存在顯著正相關(guān)關(guān)系，土壤有效Ca則與生菜地上部Cd含量(r=-0.541)極顯著負(fù)相關(guān)。

2.5 等溫吸附試驗

Langmuir方程很好地擬合了分子篩和硅灰石的等溫吸附曲線，擬合優(yōu)度R2分別為0.946 (n=6)和0.972 (n=8)，分子篩對Cd的飽和吸附量為263.5 mg/g,硅灰石對Cd的飽和吸附量為0.43 mg/g (圖4)，分子篩的Cd吸附能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于硅灰石。

圖4 4A分子篩(MS)和硅灰石(WS)的吸附等溫曲線Fig. 4 Adsorption isotherm of 4A molecular sieve (MS) and wollastonite (WS)

3 結(jié)論和討論

2種鈍化劑對作物產(chǎn)量的影響不同，在較低劑量時，二者對生菜地上部生物量影響不大，只有小幅變化。但當(dāng)硅灰石用量達(dá)到660 mg Si/kg時，生菜顯著增產(chǎn)，升幅達(dá)12%，這與Lu等[15]的研究結(jié)果一致；而同等添加量的分子篩則導(dǎo)致大幅減產(chǎn),降幅達(dá)29%，這種變化足以影響農(nóng)民對鈍化治理技術(shù)的意愿和選擇，硅灰石在降低重金屬的同時，還具有增產(chǎn)效應(yīng)，為其實際應(yīng)用提供了極其重要的性狀優(yōu)勢。

pH被認(rèn)為是影響土壤重金屬有效性的關(guān)鍵因素[16-17]，添加鈍化劑明顯提升了土壤pH，且隨添加量呈線性上升。但從土壤有效態(tài)Cd、Pb、Cu和Zn含量的變化趨勢看，pH與重金屬有效性間無顯著相關(guān)性。硅灰石處理的土壤有效Cd含量均高于對照，即使是pH上升1個單位的最大使用量，有效Cd含量仍高于對照。施加分子篩提高了土壤pH，減少了有效Cd含量，有效Cd含量與pH呈負(fù)相關(guān)。有效態(tài)Pb、Cu、Zn含量的變化與pH也沒有顯著相關(guān)性，尤其是Cu元素，2種鈍化劑均使土壤pH上升，但分子篩使有效Cu含量顯著下降，而硅灰石使有效Cu含量顯著上升，這說明，小幅度的pH變化與重金屬有效性間無顯著相關(guān)關(guān)系，此時，pH不是重金屬有效性變化的主導(dǎo)因素。預(yù)期土壤pH大幅度變化時，與重金屬有效性的負(fù)相關(guān)關(guān)系成立，即在土壤pH較低，酸性較強時，重金屬有效性高，而pH上升至土壤為堿性時，重金屬有效性會大幅下降[18]。本研究中，土壤pH與營養(yǎng)元素K、Na、Ca、Mg的有效性間也沒有顯著相關(guān)性，唯有Zn、Mn元素與pH呈顯著負(fù)相關(guān)，2種鈍化劑均有相同的效果。

鈍化劑對植物吸收營養(yǎng)元素有顯著影響[19]。本試驗結(jié)果表明，2種鈍化劑對生菜K含量無顯著影響，高劑量的分子篩使土壤有效K含量大幅上升,但顯著降低了地下部K含量，生菜對K的吸收與土壤有效K含量無顯著相關(guān)性。分子篩使生菜對Ca吸收有抑制作用，主要表現(xiàn)在地上部Ca含量上，而硅灰石有一定的促進(jìn)作用，這與2種鈍化材料對土壤有效Ca的作用效果有關(guān)，分子篩降低了土壤Ca有效性，而硅灰石大幅提高了土壤Ca有效性, 最大劑量時提高3倍多。分子篩顯著提高了土壤有效Mg含量，但卻降低了生菜的Mg含量；硅灰石使土壤Mg有效性上升，同時使生菜Mg含量升高。Mn元素的變化最為確定，2種鈍化劑均導(dǎo)致土壤有效Mn含量的下降，生菜的Mn含量也同步下降, 二者存在極顯著的相關(guān)性，這與我們之前的研究結(jié)果一致[20]。因而，鈍化材料對土壤與作物體內(nèi)不同元素的影響表現(xiàn)不同，顯示出作物吸收營養(yǎng)元素的復(fù)雜性，元素的土壤有效性不一定能反映元素的供應(yīng)水平，如提高土壤有效K、Mg含量，作物體內(nèi)K、Mg含量反而下降。因而，鈍化材料的使用會影響作物對養(yǎng)分元素的吸收，這種影響不能以土壤中相應(yīng)元素的有效態(tài)水平來評估。在K、Ca、Mg和Mn這4種元素中，Mn必然會因鈍化而影響供應(yīng)，是鈍化處置過程確定需要進(jìn)行補充的元素。

以往的研究中，鈍化意味著土壤有效態(tài)重金屬含量的減少和重金屬移動性的降低[21-22]。本試驗中，2種鈍化劑均降低了土壤Zn的有效性，分子篩降低了土壤Cd和Cu的有效性也支持這一結(jié)論。與此相反，本研究中硅灰石增大了土壤有效態(tài)Cd和Cu含量，添加220 mg Si/kg的2種鈍化劑均增大土壤有效Pb含量。這可能是由于施加分子篩和硅灰石引入了交換性陽離子Na+和Ca2+，與Cd和Pb競爭土壤中的吸附位點[23-24]，增大了土壤有效態(tài)Cd、Pb含量，提高了Cd和Pb的移動性[25-26]。同樣地，來自硅灰石的大量Ca2+與土壤中的Cu發(fā)生了競爭吸附和離子交換[27]，增大了土壤溶液中的Cu含量，提高了其有效性。土壤有效Ca含量與土壤有效Cu含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)也支持了這一結(jié)論。

2種鈍化劑未顯著降低，甚至增加了土壤中Cd的有效性，但抑制了生菜對Cd的吸收，這說明除了降低土壤有效Cd含量，分子篩和硅灰石還存在其他減少植物Cd吸收的機制。根據(jù)等溫吸附試驗的結(jié)果，分子篩具有極強的吸附能力，飽和Cd吸附量達(dá)到263 mg/kg，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于硅灰石的0.43 mg/kg,但兩者對生菜Cd吸收的抑制作用相差不大。因而，2種鈍化劑抑制作物吸收重金屬的機理可能是不同的。施加硅灰石引入大量交換性強的Ca2+，與Cd競爭植物根表面的吸附位點和吸收通道[28]，從而抑制了植物對Cd的吸收[29-30]。生菜地上部Cd含量與土壤有效Ca含量存在極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.01)也支持這一結(jié)論。而分子篩則因其強大的吸附能力，通過有效吸附土壤Cd，降低其移動性，從而降低作物對Cd的吸收。此外，由于分子篩特殊的微孔結(jié)構(gòu)，在自然條件下，通過離子交換進(jìn)入到分子篩微孔中的Cd比因吸附或沉淀等作用而鈍化的Cd更穩(wěn)定。鈍化對生菜地上部Pb含量無顯著作用, 本研究中，生菜地上部Cd、Pb含量分別為0.37~1.1和0.07~0.14 mg/kg FW，而Pb含量≤0.3 mg/kg, 滿足安全食用標(biāo)準(zhǔn)(GB 2762-2017)，但Cd含量均高于安全食用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的0.2 mg/kg，說明鈍化劑抑制生菜Cd積累的作用有限。在實際生產(chǎn)中，該地區(qū)應(yīng)避免種植葉菜類等Cd富集能力較強的作物。

鈍化材料降低了土壤Zn的供應(yīng)而使生菜Zn含量明顯下降[20]，但生菜Zn含量下降與土壤Zn有效性變化特征不對等，鈍化劑抑制Zn吸收可能一定程度上通過Ca-Zn競爭而實現(xiàn)[31]，生菜Zn含量與土壤有效Ca含量成極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(r=-0.398,P<0.0.1)也支持這一結(jié)論。作物Cu含量因鈍化劑的施用而上升，這種變化與土壤有效Cu含量的變化無顯著相關(guān)性，說明作物對一些微量養(yǎng)分元素的吸收有著極其復(fù)雜機理，還有待深入研究。

分子篩會導(dǎo)致作物減產(chǎn)，而硅灰石可使作物增產(chǎn)，這主要是由于鈍化劑改變土壤養(yǎng)分供應(yīng)并影響作物對養(yǎng)分的吸收水平[32]。2種鈍化劑使土壤pH逐步上升，有限幅度的pH變化(5.4~6.66)對土壤重金屬與養(yǎng)分元素有效性不產(chǎn)生確定性影響。分子篩降低土壤Mn、Zn、Cu和Ca供應(yīng)，增加K和Mg供應(yīng)，降低生菜Ca、Mg、Mn和Zn含量，小幅增加了Cu含量；硅灰石降低土壤Mn、Zn供應(yīng)，增加Ca、Mg和Cu供應(yīng)，降低生菜Mn、Zn含量, 小幅增加Ca、Cu含量，Mg含量不隨硅灰石的使用而變化。因而，鈍化劑導(dǎo)致土壤養(yǎng)分元素的有效性變化，與作物吸收相應(yīng)的養(yǎng)分元素并不直接相關(guān)。

在低用量時(220 mg Si/kg)，鈍化劑使土壤Cd、Pb的有效性上升，硅灰石沒有降低土壤中Cd的有效性，反而明顯上升，而分子篩在高劑量時(>660 mg Si/kg)明顯降低Cd、Pb有效性。因而,在低用量時，2種鈍化劑沒有表現(xiàn)出抑制作物吸收重金屬的效應(yīng)，在達(dá)到660 mg Si/kg后，顯著抑制作物對Cd、Pb吸收。硅灰石抑制作物對Cd的吸收是通過Ca-Cd競爭，而非通過降低土壤的Cd有效性而起作用。綜合來看，作為一種低成本材料，硅灰石在大面積Cd污染土壤的修復(fù)中有巨大的應(yīng)用前景。