修復(fù)劑對鎘污染鹽漬化土壤植物修復(fù)效率的影響*

王亞男，許 靜，郝利君，刁風(fēng)偉，張璟霞，丁勝利，史中奇，賈冰冰，郭 偉

（內(nèi)蒙古大學(xué)生態(tài)與環(huán)境學(xué)院，蒙古高原生態(tài)學(xué)與資源利用教育部重點實驗室，內(nèi)蒙古自治區(qū)環(huán)境污染控制與廢物資源化重點實驗室，呼和浩特010021）

近年來，隨著人類活動加劇和農(nóng)用化學(xué)品的大量使用，導(dǎo)致包括中國在內(nèi)的世界部分干旱半干旱地區(qū)土壤和沿海及河口灘涂土壤受到重金屬污染和鹽漬化的“雙重”影響，使得重金屬污染鹽漬化土壤成為世界性的環(huán)境問題[1]。與重金屬污染非鹽漬化土壤相比，鹽漬化土壤中的鹽分可增加重金屬的遷移性和生物有效性，從而顯著改變重金屬污染鹽漬化土壤可導(dǎo)致的環(huán)境與健康風(fēng)險[2]。但是，由于重金屬污染鹽漬化土壤的復(fù)雜性及相關(guān)修復(fù)技術(shù)缺少針對性，使得修復(fù)效果十分有限。目前，國內(nèi)外學(xué)者逐漸開展了利用鹽生植物修復(fù)重金屬污染鹽漬化土壤的研究[2]。在鹽漬化土壤環(huán)境下，鹽生植物與甜土植物相比具有較高的生物量和富集鹽分的能力[3]，同時也具有較強(qiáng)重金屬耐受性或積累重金屬的能力[4]。土壤鹽分可影響鹽生植物對重金屬的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)及耐受性[5]。因此，挖掘并使用鹽生植物治理重金屬污染鹽漬化土壤，具有較好的環(huán)境效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效益。

為了提高土壤的修復(fù)效率，通過外源添加土壤修復(fù)劑強(qiáng)化植物修復(fù)效果的研究也逐漸開展起來[6]。乙二胺四乙酸（EDTA）是一種有效的二價金屬離子螯合劑，能增加土壤重金屬的移動性，可顯著提高重金屬污染土壤的植物修復(fù)效率[7]。生物質(zhì)炭是一種來源廣泛的土壤改良劑，一方面在鹽漬化或重金屬污染土壤環(huán)境中生物質(zhì)炭可改善土壤理化性質(zhì)和植物營養(yǎng)狀況[8]，提高植物對逆境脅迫的抗性[9]，可加速土壤中鹽分的浸出，對于改良鹽漬化土壤具有巨大的潛力[10]；另一方面生物質(zhì)炭具有巨大的比表面積，可固持和吸附土壤中的重金屬并降低其有效態(tài)含量，從而減輕重金屬對植物的毒害作用[11]。目前，國內(nèi)外有關(guān)利用EDTA 和生物質(zhì)炭促進(jìn)鹽地堿蓬修復(fù)重金屬污染鹽漬化土壤的研究尚較少[2]，并且二者對重金屬污染鹽漬化土壤修復(fù)的作用機(jī)理也不盡相同，其相關(guān)研究對于強(qiáng)化重金屬污染鹽漬化土壤的植物修復(fù)效率具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價值。

本研究采用盆栽試驗法，模擬重金屬鎘（Cd）污染NaCl 型鹽漬化土壤，研究施加EDTA 和生物質(zhì)炭兩種修復(fù)劑對重金屬污染鹽漬化土壤中鹽地堿蓬生長、離子平衡、鹽分離子和重金屬鎘吸收、積累的影響，探討修復(fù)劑的施加對鹽地堿蓬修復(fù)Cd污染NaCl 型鹽漬化土壤的影響，旨在為重金屬污染鹽漬化土壤的修復(fù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試植物為鹽地堿蓬（Suaeda salsa），種子采于內(nèi)蒙古錫林郭勒盟蘇尼特右旗。播種前，挑選大小均一飽滿的種子，用10%H2O2消毒10 min。供試修復(fù)劑EDTA（分析純，天津市永大化學(xué)試劑開發(fā)中心）購于鑫業(yè)鴻程試劑耗材公司；生物質(zhì)炭購于江蘇省溧陽市德勝活性炭廠，由水稻秸稈燒制。生物質(zhì)炭的技術(shù)指標(biāo)：外觀為粉末狀，粒度為150～200 目，pH 為10.57，比表面積大于400 m2·g–1，鐵鹽小于0.1%，堆積比重低于450 mg·L–1，水分低于10%，總碳538.2 g·kg–1，氮13.8 g·kg–1，磷3.0 g·kg–1，鉀23.4 g·kg–1，制作溫度高于500℃，燒制時間約為4 h。供試土壤采自呼和浩特市苗圃區(qū)（40°48′N，111°43′E），采樣深度為0～20 cm，自然風(fēng)干過2 mm土壤篩，理化性質(zhì)見表 1，重金屬 Cd 濃度為0.084 mg·kg–1，水溶性鹽含量為0.25 g·kg–1。通過向采集的無污染非鹽漬化土壤（Cd0S0：0 mg·kg–1Cd，0 g·kg–1NaCl）中 施 加 氯 化 鈉（NaCl）和 氯 化 鎘（CdCl2）溶液模擬NaCl 型鹽漬化土壤（Cd0S4：0 mg·kg–1Cd，4 g·kg–1NaCl）、重金屬Cd 污染土壤（Cd3S0：3 mg·kg–1Cd，0 g·kg–1NaCl）和重金屬Cd污染NaCl 型鹽漬化土壤（Cd3S4：3 mg·kg–1Cd，4 g·kg–1NaCl）。將土壤混合均勻后裝在圓形花盆中，在室溫保持80%田間持水量老化四周后使用。

1.2 試驗設(shè)計

盆栽試驗在內(nèi)蒙古大學(xué)玻璃溫室內(nèi)完成。試驗設(shè)置4 種不同類型的土壤基質(zhì)，分別為無污染非鹽漬化土壤（Cd0S0）、NaCl 型鹽漬化土壤（Cd0S4）、重金屬Cd 污染土壤（Cd3S0）和重金屬Cd 污染NaCl型鹽漬化土壤（Cd3S4）；每種土壤基質(zhì)設(shè)置對照和施加兩種修復(fù)劑處理，分別為不添加修復(fù)劑對照處理（CK）、添加EDTA（4 mmol·kg–1）、生物質(zhì)炭（BC，15 g·kg–1）處理。每個處理設(shè)置4 個重復(fù)，共計48盆，隨機(jī)排列。培養(yǎng)容器為圓形塑料花盆（上口徑16.5 cm×下口徑10.5 cm×高度13 cm），內(nèi)襯滅菌塑料自封袋，每盆裝老化四周后的土壤2 kg，種植前將生物質(zhì)炭與土壤均勻混合。每盆播種消毒后的鹽地堿蓬種子100 顆，生長10 d 后間苗，保留4 株長勢相近的植株。在植物收獲前一周以溶液的形式分2 次添加EDTA 至設(shè)置濃度[12]。試驗期間自然采光，采用稱重法澆水以維持植物生長期土壤基質(zhì)含水量為田間最大持水量的100%。出苗之日起，生長75 d 后收獲鹽地堿蓬植物樣品。

表1 供試土壤基本理化性質(zhì)Table1 Physico-chemical properties of the soil

1.3 樣品制備與分析

自莖基部將鹽地堿蓬地上部剪下，用蒸餾水反復(fù)多次沖洗莖葉和根系，70℃烘干后稱重。粉碎植物樣品，稱取0.5 g 加入5 mL 超凈高純HNO3（BV-Ⅲ）在120℃開放式消煮96 h。利用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ ICP-OES， Optima 7000DV，PerkinElmer，美國）測定消煮液中磷（P）、鉀（K）、鈣（Ca）、鎂（Mg）和鈉（Na）濃度，電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS，DRCE，PerkinElmer，美國）測定消煮液中重金屬Cd 濃度。采用納氏試劑比色法測定土壤有效氮含量，混合溶液提取-電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定有效磷和速效鉀含量[13]?？商崛B(tài)鎘的測定：在離心管中稱取2.5 g 風(fēng)干土，加入25 mL 乙酸銨-EDTA 萃取液（0.5 mol·L–1CH3COONH4，0.5 mol·L–1CH3COOH，0.02 mol·L–1Na2EDTA，pH 4.65），室溫振蕩1 h后離心，上清液過0.45 μm 濾膜，ICP-MS 測定可提取態(tài)Cd 濃度。

1.4 數(shù)據(jù)分析

使用Excel 2013 計算所有數(shù)據(jù)的平均值及標(biāo)準(zhǔn)誤差，使用SPSS 24.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，使用Origin 2017 函數(shù)繪圖軟件制圖。鄧肯新復(fù)極差檢驗法（Duncan’s test）檢驗各處理平均值之間的差異顯著性（P＜0.05），采用多因素方差分析鹽分、重金屬和修復(fù)劑的作用及三者交互作用對相關(guān)測定指標(biāo)的影響。應(yīng)用皮爾森相關(guān)分析（Pearson correlation analysis），研究植物地上部和根部Cd 濃度與土壤環(huán)境因子（土壤電導(dǎo)率EC、pH、有效氮、有效磷、速效鉀、可提取態(tài)Cd 濃度）的關(guān)系。

2 結(jié) 果

2.1 修復(fù)劑對鎘污染鹽漬化土壤有效養(yǎng)分和可提取態(tài)鎘濃度的影響

施加兩種修復(fù)劑對鎘污染鹽漬化土壤有效氮、磷、鉀和可提取態(tài)鎘濃度的影響，如表2 所示。與CK 相比，施加生物質(zhì)炭使得Cd0S0、Cd0S4、Cd3S0和Cd3S4 處理土壤有效磷濃度顯著增加了67.1%～188.9%；施加生物質(zhì)炭處理時，Cd3S4 與Cd0S0、Cd0S4、Cd3S0 處理相比顯著增加了土壤有效磷濃度（P＜0.05）。與CK 相比，施加生物質(zhì)炭使得Cd0S0、Cd0S4、Cd3S0 和Cd3S4 處理土壤速效鉀濃度分別顯著增加了33.7%～98.2%（P＜0.05）；施加生物質(zhì)炭處理時，Cd3S4 與Cd0S0、Cd0S4、Cd3S0 處理相比顯著增加了土壤速效鉀濃度（P＜0.05）。與CK 相比，施加EDTA 使得Cd3S0 處理可提取態(tài)Cd 濃度顯著增加了20.8%；在對照CK 組，Cd3S4 與Cd3S0相比，NaCl 處理使得可提取態(tài)Cd 濃度顯著增加了41.7%（P＜0.05）。

2.2 修復(fù)劑對鎘污染鹽漬化土壤中鹽地堿蓬生長的影響

施加兩種修復(fù)劑對鎘污染鹽漬化土壤中鹽地堿蓬生長的影響，如表3 所示。無論是否施加修復(fù)劑，Cd0S4 與Cd0S0 相比，NaCl 處理均使得鹽地堿蓬地上部干物質(zhì)量和總干物質(zhì)量分別顯著增加了115.5%～341.7%和 66.6%～327.7%（P＜0.05）；Cd3S4 與Cd0S4 相比，鎘脅迫均使得鹽地堿蓬地上干物質(zhì)量和總干物質(zhì)量分別顯著降低了 62.8%～84.4%和66.6%～86.0%（P＜0.05）。與CK 相比，僅施加生物質(zhì)炭使得Cd3S0 處理鹽地堿蓬根部干物質(zhì)量和總干物質(zhì)量分別顯著增加了 1133%和328.6%（P＜0.05）。

2.3 修復(fù)劑對鎘污染鹽漬化土壤中鹽地堿蓬離子平衡的影響

施加兩種修復(fù)劑對鎘污染鹽漬化土壤中鹽地堿蓬植株離子平衡的影響，如表4 所示。無論是否施加修復(fù)劑，與Cd0S0 或Cd3S0 相比，Cd0S4 處理鹽地堿蓬地上部 K+/Na+、Ca2+/Na+、P/Na+和根部K+/Na+、Ca2+/Na+均顯著降低（P＜0.05）；不施加修復(fù)劑CK 和施加EDTA 處理組，與Cd0S0 或Cd3S0相比，Cd3S4 處理鹽地堿蓬地上部K+/Na+、Ca2+/Na+、P/Na+和根部K+/Na+、Ca2+/Na+均顯著降低（P＜0.05）；施加生物質(zhì)炭時，Cd3S4 與Cd0S0 或Cd3S0 處理相比，鹽地堿蓬地上部和根部K+/Na+、Ca2+/Na+、P/Na+均顯著降低（P＜0.05）。與CK 相比，施加EDTA 顯著增加Cd0S0 處理鹽地堿蓬根部Ca2+/Na+，施加生物質(zhì)炭顯著增加Cd0S0 處理鹽地堿蓬地上部和根部K+/Na+、P/Na+；施加EDTA 使得Cd3S0 處理鹽地堿蓬地上部K+/Na+、Ca2+/Na+顯著下降（P＜0.05），施加生物質(zhì)炭使得 Cd3S0 處理鹽地堿蓬地上部Ca2+/Na+顯著降低（P＜0.05），地上部P/Na+及根部K+/Na+、P/Na+均顯著增加（P＜0.05）。

表2 兩種修復(fù)劑處理下鎘污染鹽漬化土壤有效氮、磷、鉀和可提取態(tài)鎘含量Table2 Effects of the two remediation agents on available N，P and K and extractable Cd in Cd-polluted salinized soil

2.4 修復(fù)劑對鎘污染鹽漬化土壤中鹽地堿蓬吸收積累鈉的影響

施加兩種修復(fù)劑對鎘污染鹽漬化土壤中鹽地堿蓬吸收積累鈉的影響，如圖1 所示。無論是否施加修復(fù)劑，Cd3S0 與Cd0S0 相比，鹽地堿蓬地上部和根部Na+濃度、含量均無顯著性差異（P＞0.05）。施加EDTA 和生物質(zhì)炭時，Cd3S4 與Cd0S4 相比，Cd脅迫使鹽地堿蓬地上部 Na+濃度分別顯著增加了32.5%和83.3%（P＜0.05）；不施加修復(fù)劑CK 和施加生物質(zhì)炭處理組，Cd3S4 與Cd0S4 相比，Cd 脅迫使鹽地堿蓬根部Na+濃度分別顯著增加了39.6%和94.5%（P＜0.05）；無論是否施加修復(fù)劑，Cd3S4 與Cd0S4 相比，Cd 脅迫使鹽地堿蓬地上部和根部Na+含量分別顯著降低了21.3%～83.0%和64.6%～90.9%（P＜0.05）。與CK 相比，施加EDTA 和生物質(zhì)炭使Cd3S4 處理鹽地堿蓬地上部Na+濃度分別顯著增加

了38.6%和56.0%，地上部Na+含量分別顯著增加了199.6%和289.3%（P＜0.05）；施加EDTA 和生物質(zhì)炭使得Cd0S4 處理鹽地堿蓬根部Na+含量分別顯著降低了29.6%和29.4%（P＜0.05）。

表3 兩種修復(fù)劑處理下鎘污染鹽漬化土壤中鹽地堿蓬的生物量Table3 Effects of the two remediation agents on biomass of the Suaeda salsa grown in Cd-polluted salinized soil

表4 兩種修復(fù)劑處理下鎘污染鹽漬化土壤中鹽地堿蓬的離子平衡Table4 Effects of the two remediation agents on ion balance of the Suaeda salsa grown in Cd-polluted salinized soil

續(xù)表

圖1 兩種修復(fù)劑處理下鎘污染鹽漬化土壤中鹽地堿蓬的鈉離子濃度（a）、b））和含量（c）、d））Fig. 1 Effects of the two remediation agents on concentration（a），b））and content（c），d））of sodium ions of the Suaeda salsa grown in Cd-polluted salinized soil

2.5 修復(fù)劑對鎘污染鹽漬化土壤中鹽地堿蓬吸收積累鎘的影響

施加兩種修復(fù)劑對鎘污染鹽漬化土壤中鹽地堿蓬吸收積累重金屬鎘的影響，如圖2 所示。無論是否施加修復(fù)劑，Cd0S4 與Cd0S0 相比，NaCl 處理對鹽地堿蓬地上部和根部Cd 濃度和含量均無顯著影響（P＞0.05）；Cd3S4 與Cd3S0 相比，NaCl 處理使鹽地堿蓬地上部 Cd 濃度和含量分別顯著增加了135.8%～223.6%和132.4%～471.5%（P＜0.05）。施加生物質(zhì)炭時，Cd3S4 與Cd3S0 相比，NaCl 處理使鹽地堿蓬根部Cd 濃度顯著增加了282.2%（P＜0.05），而根部Cd 含量顯著降低了56.8%（P＜0.05）。與CK相比，施加生物質(zhì)炭使Cd3S0 處理鹽地堿蓬根部Cd濃度顯著降低了54.2%（P＜0.05），根部Cd 含量顯著增加了2100%（P＜0.05）；與CK 相比，施加生物質(zhì)炭使Cd3S4 處理鹽地堿蓬根部Cd 濃度顯著增加了31.1%（P＜0.05），EDTA 和生物質(zhì)炭使Cd3S4 處理鹽地堿蓬地上部Cd 含量分別顯著增加了133.4%和173.4%（P＜0.05）。皮爾森相關(guān)分析表明，鹽地堿蓬地上部Cd 濃度與土壤電導(dǎo)率EC、速效鉀和可提取態(tài)Cd 濃度呈顯著正相關(guān)；鹽地堿蓬根部Cd 濃度與速效鉀和可提取態(tài)Cd 濃度呈顯著正相關(guān)（表5，P＜0.05）。

圖2 兩種修復(fù)劑處理下鎘污染鹽漬化土壤中鹽地堿蓬的鎘濃度（a）、b））和含量（c）、d））Fig. 2 Effects of the two remediation agents on cadmium concentration（a），b））and content（c），d））in the Suaeda salsa grown in Cd-polluted salinized soil

表5 鹽地堿蓬地上部和根部鎘濃度與土壤環(huán)境因子的相關(guān)性Table5 Pearson correlation coefficient between Cd concentrations in shoot and root of the Suaeda salsa and soil environmental factors

3 討 論

3.1 修復(fù)劑對鎘污染鹽漬化土壤中鹽生植物生長的影響及原因

生物量是植物生長最直觀的生理指標(biāo)，通常作為植物對逆境脅迫反應(yīng)的重要參數(shù)[14]。本研究顯示，在無Cd 脅迫時NaCl 處理顯著促進(jìn)了鹽地堿蓬的生長，而在Cd 脅迫下NaCl 處理對鹽地堿蓬的生長無顯著影響（表3），表明土壤中一定量的鹽分有益于鹽生植物的生長，而Cd 脅迫抑制了鹽分對于鹽生植物生長的有益作用。研究顯示，鹽地堿蓬可在NaCl 濃度為10～400 mmol·L–1的環(huán)境下生長，且在200 mmol·L–1時生長最佳[15]。在對照和1.0 mg·kg–1Cd處理下，5 g·kg–1NaCl 處理的堿蓬生物量顯著高于1 g·kg–1NaCl 處理；而在2.5 mg·kg–1和5.0 mg·kg–1Cd處理下，隨著土壤中鹽分的增加（1 g·kg–1～10 g·kg–1），堿蓬生長均受到顯著抑制[16]。此外，無NaCl 處理時Cd 脅迫未顯著影響鹽地堿蓬的生長，而NaCl 處理時Cd 脅迫卻顯著抑制了鹽地堿蓬的生長，表明鹽漬化土壤環(huán)境增加了重金屬Cd 對鹽地堿蓬生長的毒害作用，可能原因是NaCl 活化了土壤中的Cd，使有效態(tài)Cd 濃度增加，促進(jìn)了鹽地堿蓬對Cd 的吸收；這與本研究中施加NaCl 顯著增加了Cd 處理土壤中可提取態(tài)Cd 濃度和鹽地堿蓬地上部Cd 濃度的研究結(jié)果（表2，圖2）相一致。已有研究表明，NaCl 能顯著促進(jìn)Cd 從土壤中解吸活化，從而使鹽堿化土壤中Cd 對于植物的毒害作用增強(qiáng)[17]。陳雷[16]的研究發(fā)現(xiàn)，在5 g·kg–1和10 g·kg–1NaCl 處理下，Cd 濃度的增加（0～5 mg·kg–1）抑制了堿蓬的生長；而在1 g·kg–1NaCl 處理時，Cd 濃度的增加卻顯著促進(jìn)了堿蓬的生長。上述研究結(jié)果表明，鹽分和重金屬復(fù)合脅迫對鹽生植物生長的影響與土壤環(huán)境中鹽分和重金屬濃度直接相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，在重金屬Cd污染土壤中施加1 g·kg–1菌渣生物質(zhì)炭可提高小白菜的產(chǎn)量，可能的機(jī)理是生物質(zhì)炭可提供植物生長的營養(yǎng)元素，并將Cd 吸附固定在土壤中[18]。本研究顯示，在Cd3S0 處理時施加生物質(zhì)炭顯著促進(jìn)了鹽地堿蓬的生長（表3），表明在單Cd 脅迫下生物質(zhì)炭有助于促進(jìn)鹽生植物的生長，緩解重金屬對于鹽生植物的毒害作用，可能與生物質(zhì)炭顯著改善了鹽地堿蓬磷營養(yǎng)狀況，顯著增加地上部、根部P/Na+和根部K+/Na+，顯著降低根部Cd 濃度等作用相關(guān)；而在Cd 污染鹽漬化土壤中，生物質(zhì)炭處理未顯示出對鹽地堿蓬生長的有益作用。

植物離子平衡被破壞是植物受到外界脅迫時生長受到抑制的主要原因之一。本研究顯示，無論有無Cd 脅迫，NaCl 處理均使鹽地堿蓬地上部和根部K+/Na+、Ca2+/Na+、P/Na+顯著降低（表4），表明鹽分是影響植株體內(nèi)離子平衡的關(guān)鍵因素，這也與已有的研究結(jié)果相一致[19]。其主要原因可能是隨著土壤中鹽濃度的增加，植物對于Na+的吸收顯著增加，從而使植株K+/Na+、Ca2+/Na+、P/Na+顯著降低。施加生物質(zhì)炭顯著增加了Cd0S0 處理鹽地堿蓬地上部及根部K+/Na+和P/Na+，顯著增加了Cd3S0 處理鹽地堿蓬地上部P/Na+及根部K+/Na+和P/Na+（表4），主要可能是因為生物質(zhì)炭本身含有豐富的P、K 元素[20]，從而促進(jìn)了鹽地堿蓬對P 和K 的吸收，本研究結(jié)果也顯示生物質(zhì)炭顯著增加了土壤中有效磷和速效鉀濃度（表2）。

3.2 修復(fù)劑對鎘污染鹽漬化土壤植物修復(fù)效率的影響及原因

在重金屬污染鹽漬化土壤中，重金屬與鹽分離子之間存在著復(fù)雜的交互作用[5]。鹽漬土中所含有的鹽分離子非常復(fù)雜，其中NaCl 被認(rèn)為是鹽漬土中最為主要的一種鹽[21]。Na+既是鹽漬土中最主要的離子，同時也是使鹽地堿蓬肉質(zhì)化的因素[22]。本研究顯示，Cd3S4 與Cd0S4 相比，Cd 處理顯著增加鹽地堿蓬地上部和根部Na+濃度（圖1）。譚靈杰[14]的研究發(fā)現(xiàn)，在鹽和鎘復(fù)合脅迫下（5 mg·kg–1Cd+2 g·kg–1NaCl），鎘使得美洲黑楊雄株葉片Na+濃度顯著增加，其認(rèn)為Na+與Cd 之間存在協(xié)同吸收效應(yīng)。此外，在Cd3S4 處理時施加EDTA 和生物質(zhì)炭使得鹽地堿蓬地上部Na+濃度和含量均顯著增加（圖1），表明兩種修復(fù)劑均可增加鹽地堿蓬對鹽分的吸收積累，從而促進(jìn)重金屬污染鹽漬化土壤的植物修復(fù)。可能是因為EDTA 可以活化土壤中的金屬陽離子，而生物質(zhì)炭能促進(jìn)植物的生長，從而促進(jìn)了鹽地堿蓬對Na+的吸收積累。目前，關(guān)于重金屬或修復(fù)劑對鹽生植物吸收積累鹽分離子影響的研究尚不多，其相關(guān)作用機(jī)理尚需進(jìn)一步研究。

鎘是植物生長的非必需元素，具有極高的生物毒性，可破壞葉綠體膜的完整性，減少營養(yǎng)元素的吸收，增加細(xì)胞膜的透性，影響植物呼吸作用、光合作用和碳氮代謝等生理生化反應(yīng)，從而抑制植物的生長[23]。本研究顯示，Cd3S4 與Cd3S0 相比，鹽地堿蓬地上部Cd 濃度和含量均顯著增加（圖2），表明NaCl 促進(jìn)了鹽地堿蓬對Cd 的吸收和積累，與鹽地堿蓬地上部Cd 濃度和土壤電導(dǎo)率EC 呈顯著正相關(guān)的結(jié)果（表5）相符合。相關(guān)研究認(rèn)為不同的陽離子（Na+、K+、Ca2+、Mg2+）均可使土壤中重金屬 Cd 有效態(tài)濃度增加[24]，可能解釋了其原因。Gabrijel 等[25]的研究發(fā)現(xiàn)，NaCl 可促進(jìn)重金屬Cd在甜瓜葉片中的積累，并且在種植甜瓜25 d 后，隨著鹽濃度的增加葉片中Cd 濃度顯著增加。但也有研究顯示，氯化鈉降低了鹽生植物海濱錦葵對于重金屬Cd 的吸收[26]；含硫酸鈉和碳酸鈉的土壤抑制了油菜對于Cd 的吸收，而低濃度氯化鈉促進(jìn)其對Cd 的吸收，高濃度氯化鈉無顯著影響[27]。導(dǎo)致研究結(jié)果不同的原因可能是鹽分對植物吸收積累重金屬元素的影響與鹽種類和濃度相關(guān)，且植物種類和生長情況對重金屬的吸收積累也有一定的影響。此外，施加EDTA 和生物質(zhì)炭顯著增加了Cd3S4 處理鹽地堿蓬地上部Cd 含量（圖2），表明兩種修復(fù)劑均可顯著增加鹽地堿蓬對Cd 的積累，從而促進(jìn)重金屬污染鹽漬化土壤的植物修復(fù)。相關(guān)研究顯示，施加EDTA 可顯著增加水稻體內(nèi)（莖部、葉片以及籽粒）Cd 含量[28]，使旱生鹽土植物豬毛菜幼苗中重金屬Cd 濃度升高為對照的兩倍[29]。研究已證明EDTA 可顯著的活化土壤中的重金屬離子，使其在土壤中的移動性增加，有助于被植物所吸收[30]。然而，本研究結(jié)果顯示在鹽漬化土壤環(huán)境下，施用EDTA 顯著降低了重金屬污染鹽漬化土壤中可提取態(tài)Cd 濃度（表2），EDTA 可能是通過促進(jìn)鹽地堿蓬的生長而增加對Cd 的積累。此外，盤麗珍等[31]的研究發(fā)現(xiàn)，施加生物質(zhì)炭后空心菜地上部Cd 含量顯著增加；而Houben 等[32]的研究顯示，生物質(zhì)炭可使油菜體內(nèi)Pb、Cd 和Zn 的含量顯著降低，是重金屬污染土壤修復(fù)良好的鈍化劑；生物質(zhì)炭也可顯著降低青菜體內(nèi)重金屬Zn、Cd、Pb、Cu 的含量[33]。研究結(jié)果存在差異的可能原因為，首先生物質(zhì)炭用量不同會造成對重金屬吸附效果的差異，其次因為生物質(zhì)炭具有增肥和改善土壤結(jié)構(gòu)的作用，可促進(jìn)植物的生長，導(dǎo)致植物對重金屬積累量的增加[34]。而本研究結(jié)果顯示，在重金屬污染鹽漬化土壤環(huán)境下，施加生物質(zhì)炭顯著降低了土壤中可提取態(tài)Cd濃度（表2），卻改善了鹽地堿蓬的生長（表3）。

4 結(jié) 論

Cd 脅迫顯著抑制了土壤鹽分對于鹽地堿蓬生長的有益作用，鹽漬化土壤環(huán)境顯著增加了重金屬Cd 對鹽地堿蓬生長的毒害作用。Cd 脅迫可顯著增加鹽漬化土壤中鹽地堿蓬地上部和根部Na+濃度，顯著降低鹽地堿蓬地上部和根部Na+含量。土壤鹽分可顯著增加Cd 脅迫下鹽地堿蓬地上部Cd 濃度和含量；鹽地堿蓬地上部和根部Cd 濃度與土壤速效鉀和可提取態(tài)Cd 濃度呈顯著正相關(guān)。在Cd 污染NaCl 型鹽漬化土壤中施加EDTA 和生物質(zhì)炭顯著增加了鹽地堿蓬地上部Na+和Cd 含量，提高了重金屬污染鹽漬化土壤的植物修復(fù)效率。