PASP和生物炭對油葵-菜心間作中植株鎘含量的影響

吳數(shù)誠 劉晏維 李冰倩 陳桂葵

（1.華南農(nóng)業(yè)大學熱帶亞熱帶生態(tài)研究所，廣東 廣州 510642；2.農(nóng)業(yè)部華南熱帶農(nóng)業(yè)環(huán)境重點實驗室，廣東 廣州 510642；3.華南農(nóng)業(yè)大學廣東省高等學校農(nóng)業(yè)生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境重點實驗室，廣東 廣州 510642）

根據(jù)2014年國家環(huán)境保護部和國土資源部發(fā)布的《全國土壤污染狀況調(diào)查公報》研究顯示，全國土壤點位污染總超標率為16.1%，其中鎘污染超標率7%。而土壤重金屬污染也會直接影響蔬菜中的重金屬含量。

油葵本身具有生長迅速、根系發(fā)達、生物量大、對重金屬耐受性強等特點。聚天冬氨酸作為活化劑可以促進植物對土壤重金屬鎘的吸收。生物炭作為鈍化劑可降低植物的鎘含量，原因有三點:一是促進重金屬離子在其中的靜電吸附量。二是使得金屬陽離子羥基態(tài)的形成，使其與土壤吸附點位的親和力更強。三是通過漆面所富含的—COH等官能團與重金屬離子吸附，進而產(chǎn)生難溶的沉淀物。

1.材料與方法

1.1 供試材料

小區(qū)試驗在廣州市海珠國家濕地公園污染菜田（E113°33'7.14''，N23°06'66''）進行。試驗地土壤PH為5.3，有機質(zhì)為54.66g/kg，銨態(tài)氮、速效磷、有效鉀分別為為37.59、16.11、50.75mg/kg，土壤鎘全量為1.05 mg/kg。

本試驗所選聚天冬氨酸購于連云港福隆農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司；木炭生物炭購于遼寧丹東一般網(wǎng)購店.油葵品種為都樂葵一號，購于湖南都樂種業(yè)有限責任公司，菜心品種為綠寶701菜心，購于廣州乾農(nóng)農(nóng)業(yè)科技發(fā)展有限公司。

1.2 試驗設計

試驗小區(qū)面積為2.2m×2.5m.試驗有兩個因素，種植模式3個處理（油葵單作、菜心單作、油葵-菜心間作），土壤添加劑2個處理（聚天冬氨酸、木炭生物炭），共6個處理，3次重復，隨機區(qū)組排列.油葵和菜心育苗日期為2019年11月30日，移栽日期為12月18日，油葵單作株距、行距為30cm，每穴種植1株；菜心單作株距、行距為10cm，每穴種植1株；油葵-菜心間作油葵株距10cm，行距40cm，中間點播兩行菜心，菜心株距10cm，菜心單作株距、行距10cm.小區(qū)田間埂用均單設相互獨立的排灌系統(tǒng)，以防小區(qū)間肥、水互滲。

1.3 樣品采集與處理

試驗于翌年1月8日收獲菜心并采集種植菜心的土壤樣品，翌年3月10日收獲油葵并采集種植油葵的土壤樣品.取鮮質(zhì)量后分別用自來水、去離子水洗滌，105℃殺青，80℃烘干，粉碎，備用將每盆土壤樣品混勻，采集約鮮樣、混勻、裝人密封袋中。

1.4 測定方法

1.4.1 理化性質(zhì)指標的測定。土壤有機質(zhì)、電導率、速效氮、速效磷、速效鉀、全氮、全磷、全鉀參照《土壤農(nóng)化分析》進行測定。

1.4.2 鎘全量的測定。土壤和植物鎘全量采用HFHNO3(優(yōu)級純，體積比為1:4)消化，原子吸收分光光度計測定重金屬含量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

實驗結果均以Mean±SE來表示，利用SPSS14.0中的單因素方差分析（One-way ANOVA）對每個測定項目統(tǒng)計結果進行顯著性方差分析，Duncans檢驗（P＜0.05）比較各處理間差異的顯著性。

2.結果與討論

2.1 活化劑處理對油葵不同部位鎘全量的影響

表1是活化劑處理對油葵內(nèi)鎘含量的影響。由表可知，在未添加活化劑處理，兩種不同種植模式下，油葵不同部位的鎘含量差異均不顯著（P＞0.05）。在添加活化劑處理下，兩種不同種植模式下，根、主莖、側莖和葉鎘含量均表現(xiàn)為T1＞T3，且差異顯著（P＜0.05），分別提高了52.17%、40%、82.61%和37.93%.在添加活化劑處理下，兩種相同種植模式下，單作中油葵根、主莖、側莖和葉的鎘含量表現(xiàn)為T1＞T0，但差異不顯著（P＞0.05）；間作中油葵各部位鎘含量無明顯變化（P＞0.05）。

表1 活化劑處理對油葵不同部位鎘含量的影響

2.2 鈍化劑處理對菜心鎘含量的影響

表2是鈍化劑處理對菜心鎘含量的影響.由表可知，在未添加活化劑處理，兩種不同種植模式下，菜心鎘含量表現(xiàn)為I＜C，且差異顯著（P＜0.05）。在添加鈍化劑處理，相同種植模式下，菜心單作模式中地上部和地下部鎘含量均表現(xiàn)為T0＞T2，但差異不顯著（P＞0.05）；間作模式中，菜心地下部鎘含量表現(xiàn)為T0＞T3，但差異不顯著（P＞0.05）。在添加鈍化劑處理下，兩種不同種植模式下菜心鎘含量表現(xiàn)為CT2＜CT3，但差異不顯著（P＞0.05）。

表2 鈍化劑處理對菜心鎘含量的影響

3.討論

當植株生長緩慢，生物量則少，單株植物對重金屬的提取量也減少，反之亦然。而在試驗中，聚天冬氨酸首先在土壤中進行對重金屬的螯合作用，同時促進了植物的生長，在這兩種作用下共同提高了油葵對重金屬鎘的吸收。

油葵與菜心這兩種作物間作后，油葵會大量吸收鎘，與此同時會抑制菜心對鎘的吸收，原因可能是由于油葵與菜心間作的種間競爭，即對于營養(yǎng)物質(zhì)的競爭等，間作體系中植物根系有更多的分泌物，提高了鎘的生物有效性，同時，油葵對鎘有較強的吸收作用，相對地抑制了菜心對鎘的吸收。有研究報告顯示玉米與不同作物間作對其積累鎘的影響，表明對鎘的吸收，間作植物與玉米有不同的交互作用，植物在累積鎘的同時，也會抑制間作系統(tǒng)中玉米的鎘積累量，這與本實驗中油葵會抑制間作系統(tǒng)中菜心鎘積累量的結果一致。吸收和分泌是間作系統(tǒng)中植物根系改變根際土壤性質(zhì)的2種方式，能夠改變土壤的化學成分、物理結構和生物學性質(zhì)，進而影響土壤重金屬的遷移與累積。

4.結論

采用施加PASP和木炭生物炭對高累積累植物油葵與低累積菜心品種間作系統(tǒng)中修復菜地鎘污染土壤。PASP可以提高油葵中根、主莖、側莖、葉的鎘含量。木炭生物炭可以降低菜心中地上部和地下部的鎘含量。間作體系中，油葵根、主莖、側莖、葉的鎘提取量有一定程度降低。菜心地上部和地上部的生物量均有提高，各部位鎘含量、均有一定程度下降，且比菜心單作加木炭生物炭的降鎘效果好。