有機(jī)改良材料對(duì)矸石山復(fù)墾區(qū)芒果鉛、鎘吸收的影響

關(guān)鍵詞：芒果；有機(jī)改良材料；鉛；鎘；健康風(fēng)險(xiǎn)

中圖分類號(hào)：S667.6；X171.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

攀西地區(qū)是西南地區(qū)大型鋼鐵、釩鈦冶煉基地和主要煤炭生產(chǎn)供應(yīng)基地，擁有得天獨(dú)厚的自然資源，也是我國(guó)主要的芒果種植基地之一[1]。但由于重型工業(yè)的大力發(fā)展、礦產(chǎn)資源的持續(xù)開發(fā)，致使煤礦開采過程中高濃度的重金屬元素經(jīng)徑流、沉降和淋溶等途徑進(jìn)入土壤，造成煤礦區(qū)土壤重金屬富集[2-4]。煤礦開采、煤矸石的堆積占用大面積土地，致使耕地稀缺，在礦區(qū)種植芒果等經(jīng)濟(jì)作物已成為當(dāng)?shù)氐V區(qū)可持續(xù)利用的重要手段。相較于普通農(nóng)用地，生長(zhǎng)在礦區(qū)的農(nóng)作物更易受礦業(yè)活動(dòng)的影響[5]。前人研究發(fā)現(xiàn)，攀枝花市西區(qū)某矸石堆場(chǎng)芒果種植區(qū)內(nèi)芒果中Pb 含量（0.11 mg/kg）略高于污染物限量標(biāo)準(zhǔn)（0.10 mg/kg），處于輕污染狀態(tài)，芒果中Cd 含量也臨界于限量標(biāo)準(zhǔn)[6]。隨時(shí)間推移，工業(yè)活動(dòng)加劇，受降雨、盛行風(fēng)等自然因素影響，極可能造成土壤中重金屬的富集，經(jīng)過吸收-遷移-積累最終在作物系統(tǒng)（芒果）中富集[7-8]，進(jìn)而影響其品質(zhì)，危害人體健康[9-10]。因此，采取安全有效的措施降低該種植區(qū)內(nèi)芒果Pb、Cd 含量已成為當(dāng)前亟待解決的食品安全問題。

常見的調(diào)控技術(shù)中，化學(xué)調(diào)控技術(shù)是通過向土壤施加有機(jī)改良材料來改變重金屬在土壤中的賦存形態(tài)，降低其生物有效性，抑制作物對(duì)重金屬吸收的調(diào)控技術(shù)，由于成本低、操作簡(jiǎn)單，且具有明顯的效果，被廣泛應(yīng)用[11-14]。芒草秸稈、菌渣是攀枝花市主要的農(nóng)業(yè)廢棄物，若以此作為有機(jī)改良材料變廢為寶，并應(yīng)用到礦區(qū)芒果治理上，則具有重要意義。因此，研究芒草秸稈、菌渣對(duì)芒果Pb、Cd 吸收的影響，對(duì)充分利用農(nóng)業(yè)廢棄資源實(shí)現(xiàn)Pb、Cd污染芒果安全生產(chǎn)意義重大。目前，針對(duì)芒草秸稈、菌渣、菌渣+芒草秸稈3組有機(jī)改良材料影響芒果Pb、Cd 吸收、積累的研究鮮見報(bào)道。鑒于此，為探究3組改良材料施用前后芒果對(duì)Pb、Cd 吸收情況和土壤理化性質(zhì)的變化，本研究以攀枝花市西區(qū)某矸石堆場(chǎng)芒果種植區(qū)內(nèi)的芒果為研究對(duì)象，采用田間試驗(yàn)，開展為期2 a（2022—2023）的農(nóng)藝調(diào)控，對(duì)比芒草秸稈、菌渣、菌渣＋芒草秸稈3 組改良材料，探究其對(duì)土壤pH、有機(jī)質(zhì)含量、土壤有效態(tài)Pb、Cd 含量、芒果Pb、Cd 含量和富集效應(yīng)的影響，以期為改善芒果質(zhì)量、保證食品安全和降低人體健康風(fēng)險(xiǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗(yàn)區(qū)域概況 試驗(yàn)地位于四川省攀枝花市西區(qū)某矸石堆場(chǎng)芒果種植區(qū)（26°59′33″N，101°56′58″E），屬亞熱帶干熱河谷氣候，年均氣溫20.3 ℃，年均降水量836.5 mm。該矸石堆場(chǎng)形成于2013年，并于2017年通過壓實(shí)-覆土-果樹移栽的方式對(duì)其進(jìn)行復(fù)墾。復(fù)墾區(qū)是由矸石山表層（0～90 cm）經(jīng)客土混層稀釋（客土質(zhì)量∶矸石質(zhì)量=1∶1）后形成的芒果種植區(qū)，面積約2000 m²，主要成分由SiO、AlO、FeO、CaO 和MgO 等組成，土層貧瘠、有機(jī)質(zhì)含量低。土壤基本理化性質(zhì)為：速效鉀（AK）72.24 mg/kg，堿解氮57.84 mg/kg，速效磷（AP）11.98 mg/kg，有機(jī)質(zhì)（OM）1.05%，陽離子交換量（CEC）21.47 mg/kg，pH6.2。

1.1.2 供試材料 供試有機(jī)改良材料為菌渣（菌類培養(yǎng)基廢料），采自攀枝花市某農(nóng)場(chǎng)用于栽培黑木耳的培養(yǎng)基廢料，主要原材料為桑木屑、棉籽殼、甘蔗渣等；芒草秸稈采自攀枝花市某農(nóng)產(chǎn)品加工廠。有機(jī)改良材料基本理化性質(zhì)見表1。分別將2種有機(jī)物料（菌渣、芒草秸稈）風(fēng)干、磨細(xì)，過100目篩，裝入封袋置于陰涼干燥處保存、備用。

主要設(shè)備及試劑。OPTIMA 7000電感耦合等離子分析儀（ICP，美國(guó)PerkinElmer 公司）。HNO（優(yōu)級(jí)純）、HCl（優(yōu)級(jí)純）、CHNS（優(yōu)級(jí)純）、CHO（優(yōu)級(jí)純）、KBH（優(yōu)級(jí)純）、NaOH（優(yōu)級(jí)純）、CHSOH（優(yōu)級(jí)純）以及Pb、Cd 標(biāo)準(zhǔn)液。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 供試芒果品種為椰香（Dasheri），種植于攀枝花市西區(qū)某矸石堆場(chǎng)芒果種植區(qū)，樹齡6 a，栽植株行距3 m×3m。供試有機(jī)改良材料分別為芒草秸稈、菌渣、菌渣+芒草秸稈，于2022年2月芒果花芽期間開展試驗(yàn)，共設(shè)置16 組處理，每組處理設(shè)置5 個(gè)重復(fù)，共計(jì)80 個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)面積為30 m²（5 m×6 m），栽植株數(shù)為3 株，各小區(qū)之間用寬0.4 m 的田埂隔離，避免不同處理間相互影響。16 個(gè)處理分別為不施加任何有機(jī)改良材料的對(duì)照（CK）；芒草秸稈處理標(biāo)記為G-MS，5組芒草秸稈處理，施加量分別為2、4、6、8、10 kg/株，分別標(biāo)記為G-MS、G-MS、G-MS、G-MS、G-MS；菌渣處理標(biāo)記為G-MB，5 組菌渣處理，施加量分別為2、4、6、8、10 kg/株，分別標(biāo)記為G-MB、G-MB、G-MB、G-MB、G-MB；菌渣+芒草秸稈處理標(biāo)記為G-MIX，5 組菌渣+芒草秸稈處理，施加量分別為2、4、6、8、10 kg/株，分別標(biāo)記為G-MIX、G-MIX、G-MIX、G-MIX、G-MIX。有機(jī)改良材料施加方式采用溝施，沿芒果樹冠邊緣開溝，深度40cm，將改良材料填埋于溝內(nèi)（3 組有機(jī)改良材料均1 次性施入），并參考當(dāng)?shù)厣a(chǎn)習(xí)慣進(jìn)行田間管理（澆水、施肥等）。于2022、2023年芒果成熟期進(jìn)行芒果Pb、Cd 含量及土壤理化性質(zhì)的測(cè)定。

1.2.2 項(xiàng)目測(cè)定 （1）測(cè)定方法。參考HJ 962—2018[15]測(cè)定土壤pH；參照NT/Y 1121.6—2006[16]，采用高溫外熱重鉻酸鉀氧化法對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)進(jìn)行測(cè)定；芒果可食部分中Pb、Cd 含量的測(cè)定分別參考GB 5009.12—2017[17]和GB 5009.15—2014[18]進(jìn)行測(cè)定。

（2）樣品制備。芒果成熟期（2022 年7 月、2023 年7 月），按照5 點(diǎn)采樣法分別采集各處理的芒果樣品，將芒果洗凈，切塊后放入烘箱，置于85 ℃下烘干至恒重，研磨備用。精密稱取研磨后的待測(cè)樣品5.00 g 于坩堝中，350 ℃炭化至無煙后，550 ℃灰化4～5 h；冷卻后，加入數(shù)滴HNO潤(rùn)濕，再次灰化2 h。取出灰化好的試樣冷卻后加入HNO定容至250 mL，混勻備用。

（3）工作條件。使用OPTIMA 7000 電感耦合等離子分析儀（ICP）對(duì)芒果樣品中目標(biāo)元素含量進(jìn)行測(cè)定。

ICP 工作參數(shù)：發(fā)射功率1150 W、載氣流量0.7 L/min、輔助氣流量1.0 L/min、冷卻器流量12.0 L/min。

1.2.3 評(píng)價(jià)方法 芒果中重金屬Pb、Cd 降低率（RP）計(jì)算公式為：

式中，C 為施加改良材料前芒果中重金屬的濃度（mg/kg）；C 為施加改良材料后芒果中重金屬的可萃取濃度（mg/kg）。

生物積累系數(shù)（bioaccumulation factor， BAF）為芒果可食用部位中Pb、Cd 含量與根際土壤中該元素含量的比值，表征芒果從土壤中積累目標(biāo)元素的能力。

式中，BAF 為芒果對(duì)Pb、Cd 生物積累系數(shù)；C為芒果可食用部位中目標(biāo)元素含量；C 為種植土壤中Pb、Cd 含量。

本研究基于美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局（USEPA）推薦的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，對(duì)攝入芒果中污染物可能引起的健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

式中，ADI 為目標(biāo)元素經(jīng)果蔬攝入的平均日攝取量[mg/（kg·d）]；E 為暴露頻率（d/a）；F 為攝入分?jǐn)?shù)，本研究默認(rèn)該值為1；E 為持續(xù)暴露時(shí)間；I 為平均每日水果攝入量（kg/d）；C為芒果中被監(jiān)測(cè)元素i 含量（mg/kg）；RfD 為被監(jiān)測(cè)目標(biāo)元素i平均每日攝入?yún)⒖紕┝縖μg/（kg^–1·d^–1）]；B為平均體重（kg）。其他具體參數(shù)見表2。

果蔬類攝入的風(fēng)險(xiǎn)表征（HQ）計(jì)算公式如下：

式中，HQ為單一重金屬致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)；HQ<1，表明沒有明顯的健康風(fēng)險(xiǎn)；HQ≥1，則存在潛在健康風(fēng)險(xiǎn)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2022 軟件對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，利用Origin 2021 軟件進(jìn)行圖表繪制，使用SPSS20 新復(fù)極差檢驗(yàn)法（Duncan’s multiple range test，DMRT）檢驗(yàn)不同處理組間的顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機(jī)改良材料對(duì)土壤pH、有機(jī)質(zhì)的影響

3 組有機(jī)改良材料在不同施加量下對(duì)土壤pH有不同影響（圖1A）。有機(jī)改良材料G-MS、G-MB、G-MIX 在不同添加量處理下均能明顯提高土壤pH，且G-MIX 組效果最顯著；G-MS 組在不同施加量下提高土壤pH 0.15～0.41 個(gè)單位，以G-MS處理效果最佳；G-MB 組隨施加量的增加土壤pH呈先升高后降低的趨勢(shì)，在G-MB 處理下土壤pH提升效果最好，提升0.29 個(gè)單位；G-MIX 組隨著施用量的增加土壤pH 明顯升高，其中G-MIX5處理下對(duì)土壤pH 提升效果最好，提高0.51 個(gè)單位?？傮w上，3 組有機(jī)改良材料中G-MIX 組對(duì)土壤pH 的提升效果最好，所有處理中G-MIX 效果最優(yōu)（P<0.05）。2023 年3 組有機(jī)改良材料對(duì)土壤pH 的提升效果與2022 年效果無顯著性差異。

不同有機(jī)改良材料對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響如圖1B 所示。與CK 相比，有機(jī)改良材料G-MS、G-MB、G-MIX 使土壤有機(jī)質(zhì)含量提高4.84%～25.66%，其中，有機(jī)改良材料G-MIX 對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的提升效果最好。隨著施加量的增加，土壤有機(jī)質(zhì)含量逐漸增加，以G-MIX 處理效果最好，相比CK 提升了25.66%?？梢姡?組有機(jī)改良材料中G-MIX 組對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的提升效果最好，所有處理中G-MIX5 處理效果最優(yōu)（P<0.05）。2023年處理組對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)提升效果與2022年效果無顯著性差異。

2.2 有機(jī)改良材料對(duì)土壤有效態(tài)Pb、Cd含量變化的影響

施用有機(jī)改良材料后土壤中有效態(tài)Pb 含量如圖2A 所示，有機(jī)改良材料G-MS、G-MB、G-MIX 處理均可降低土壤中有效態(tài)Pb 含量，且隨著改良材料施加量的增加，降幅逐漸增大。其中， G-MS 組使土壤中有效態(tài)Pb 含量降低10.58%～22.51%；G-MB 組使土壤中有效態(tài)Pb 含量降低7.85%～ 20.01%；G-MIX 組使土壤中有效態(tài)Pb 含量降低13.80%～27.87%；經(jīng)G-MS、G-MB組處理后土壤中有效態(tài)Pb 含量均高于同一施加量的G-MIX 組；G-MIX4 處理后土壤中有效態(tài)Pb含量均顯著低于其他處理（P<0.05）。由此可見，施用3 組有機(jī)改良材料均可顯著降低土壤中有效態(tài)Pb 含量，施用G-MIX 組對(duì)降低土壤有效態(tài)Pb含量的效果優(yōu)于G-MS 組和G-MB 組，其中，以G-MIX處理效果最佳。從2022 年與2023年2組數(shù)據(jù)可知，施加同組改良材料后，隨時(shí)間推移土壤中有效態(tài)Pb 含量2a 內(nèi)無顯著性差異，說明本研究所采用改良材料短期內(nèi)作用效果相對(duì)穩(wěn)定。

施用改良材料后土壤中有效態(tài)Cd 含量如圖2B 所示。3 組有機(jī)改良材料在不同施加量下對(duì)土壤中有效態(tài)Cd 含量有明顯降低且有機(jī)改良材料G-MIX 效果最好。G-MS 組在不同施加量下降低土壤中有效態(tài)Cd 含量1.47%～18.95%，以G-MS效果最佳；G-MB 組在不同施加量下降低土壤中有效態(tài)Cd 含量4.84%～24.01%，以G-MS 效果最佳；G-MIX 組在不同施加量下降低土壤中有效態(tài)Cd 含量6.32%～27.58%，以G-MIX4 效果最佳。由此可見，3 組有機(jī)改良材料均能在一定程度上降低土壤中有效態(tài)Cd 含量，3 組中G-MIX 組的效果最好，所有處理中G-MIX4 效果最佳。從2022年與2023年數(shù)據(jù)可知，施加同組改良材料后，隨時(shí)間推移土壤中有效態(tài)Cd 含量2 a 內(nèi)無顯著性差異。

2.3 有機(jī)改良材料對(duì)芒果中Pb、Cd含量的影響

施用3組有機(jī)改良材料對(duì)芒果中Pb 含量的影響如圖3A 所示，與CK 相比，3 組有機(jī)改良材料能不同程度地降低芒果中Pb 含量。G-MS 組的芒果中Pb 含量降低至83.53～98.55 μg/kg，G-MS4 處理效果最好；G-MB 組中芒果Pb 含量的降低效果低于G-MS 組，施加后芒果中Pb 含量降低至88.16～101.56 μg/kg，以G-MB5 組效果最好，需注意的是G-MB1 處理后芒果中Pb 含量為101.56 μg/kg，未能將Pb 含量降低至《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》（GB 2762—2017）[22]規(guī)定的污染物限量標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)（100.00 μg/kg）；相較于G-MS、G-MB 兩組，G-MIX 組的芒果Pb 降低效果更好，Pb 含量從110.21 μg/kg 降低至79.51～95.01 μg/kg，以G-MIX4 組的處理效果最好（P<0.05）?？梢?，除G-MB1 處理無法將芒果中Pb 含量降低到食品污染物限量標(biāo)準(zhǔn)外，其他處理均能有效降低芒果中Pb 含量，其中G-MIX4 處理效果最優(yōu)。從2022年與2023 年2 組數(shù)據(jù)可知，施加同組改良材料后，芒果中Pb 含量2 a 內(nèi)無顯著性差異。

由圖3B 可知，3組有機(jī)改良材料對(duì)降低芒果中Cd 含量有一定的效果，降低作用由大到小依次為：G-MIX（34.42～44.51 μg/kg）、G-MB（36.74～45.26 μg/kg）、G-MS（38.53～46.81 μg/kg）。芒果中Cd 含量受有機(jī)改良材料施加量的影響，在G-MS組中，施加量越大，芒果中Cd 含量越低，以G-MS效果最明顯，Cd 含量降低至38.53μg/kg；G-MB能使芒果中Cd 含量降至36.15 μg/kg，同組內(nèi)效果最好，G-MB 組對(duì)芒果中Cd 含量降低效果優(yōu)于G-MS 組；G-MIX 組對(duì)芒果中Cd 含量的降低效果明顯優(yōu)于G-MB、G-MS 組，以G-MIX處理效果最佳?？梢姡?組有機(jī)改良材料均能有效的降低芒果中Cd 含量，所有處理中G-MIX 效果最好。經(jīng)2a數(shù)據(jù)對(duì)比，改良材料對(duì)芒果中Cd 含量的降低效果未發(fā)生明顯變化。

2.4 有機(jī)改良材料對(duì)芒果Pb、Cd生物積累系數(shù)的影響

由表3可知，施用3組有機(jī)改良材料后芒果的Pb 生物積累系數(shù)由高到低為G-MB>G-MS>G-MIX，G-MIX 組的芒果Pb 生物積累系數(shù)最低，相較于CK 降低13.80%～27.87%，其中G-MIX4 處理下芒果Pb 生物積累系數(shù)最低，G-MIX4 與G-MIX5處理無顯著差異。施用3 組有機(jī)改良材料后芒果Cd生物積累系數(shù)由高到低為G-MS>G-MB>G- MIX，其中G-MIX 組中芒果的Cd 富集最弱，較CK 降低6.32%～27.58%。由此可見，有機(jī)改良材料均對(duì)芒果Pb、Cd 生物積累系數(shù)產(chǎn)生影響，G-MIX 組的芒果Pb、Cd 的生物積累系數(shù)最小。

2.5 芒果攝入健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

依據(jù)健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法，分別對(duì)成人、兒童食用不同處理后的芒果產(chǎn)生的HQi值進(jìn)行計(jì)算（圖4）。其中G-MS、G-MB、G-MIX 分別表示成人攝入G-MS、G-MB、G-MIX組處理的芒果，G-MS、G-MB、G-MIX分別表示兒童攝入G-MS、G-MB、G-MIX 組處理的芒果。

不同處理組的芒果對(duì)成人和兒童產(chǎn)生的HQi值均小于1，表明成人和兒童食用該芒果不存在健康風(fēng)險(xiǎn)，不同處理組芒果中Pb 產(chǎn)生的健康風(fēng)險(xiǎn)由高到低為G-MB>G-MS>G-MIX，其中兒童食用芒果產(chǎn)生的健康風(fēng)險(xiǎn)高于成人。成人、兒童食用礦區(qū)芒果所攝入Cd 對(duì)人體健康產(chǎn)生的HQi 值均小于1，不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生健康風(fēng)險(xiǎn)。不同處理組芒果中Cd 產(chǎn)生的健康風(fēng)險(xiǎn)由高到低為G-MS>G-MB>G-MIX。攝入相同芒果產(chǎn)生的健康風(fēng)險(xiǎn)表現(xiàn)為兒童>成人。

3討論

3.1 不同有機(jī)改良材料對(duì)土壤pH、有機(jī)質(zhì)的影響

有機(jī)改良材料對(duì)重金屬污染地的調(diào)控效果主要是受土壤pH、有機(jī)質(zhì)含量、有機(jī)改良材料種類和施加量等因素影響。本研究結(jié)果表明，施用3組有機(jī)改良材料能顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，隨著施用量的增加，土壤有機(jī)質(zhì)有不同程度的提升，這與臧小平等[23]的研究結(jié)果一致。其原因可能是菌渣本身含有大量有機(jī)質(zhì)；秸稈類中含有豐富的有機(jī)碳；菌渣、秸稈聯(lián)合施用后2種改良材料相互作用，官能團(tuán)與土壤中微生物產(chǎn)生反應(yīng)，致使土壤有機(jī)質(zhì)顯著提升。有機(jī)質(zhì)的增加能改善土壤理化性質(zhì)，調(diào)節(jié)土壤酸堿平衡，本研究中所有改良材料均能提高土壤pH。施加芒草秸稈后土壤pH 相比CK 有所提高，施加菌渣也能提高土壤pH，且提升效果優(yōu)于芒草秸稈組，但效果不如菌渣+芒草秸稈組。其原因可能與不同種類改良材料對(duì)土壤pH 的提升效果存在差異，其理化性質(zhì)也有所差異有關(guān)。秸稈類材料對(duì)土壤pH 的影響與該材料的腐解程度有關(guān)[24]；秸稈與菌渣聯(lián)合施用，菌渣中菌絲體所分泌的酶能促進(jìn)秸稈的腐解，從而更好提升土壤pH。另外，土壤pH 變化也受到施加量的影響，試驗(yàn)區(qū)間范圍內(nèi)不同施加量對(duì)土壤pH 的影響由小到大依次為：2、4、6、8、10 kg/株，呈遞進(jìn)關(guān)系。這與王嬌等[25]施加有機(jī)材料對(duì)土壤pH 的影響與添加量有關(guān)的結(jié)論一致。但也有研究表明，施用有機(jī)改良材料后土壤pH 降低[26]，與本研究觀點(diǎn)不一致。這可能與試驗(yàn)地理化性質(zhì)及改良材料不同有關(guān)，本研究采用的改良材料均為堿性，且土壤偏酸性，有機(jī)改良材料對(duì)土壤pH提升有一定的作用。

3.2 不同有機(jī)改良材料對(duì)土壤中有效態(tài)Pb、Cd 含量變化的影響

重金屬以不同形態(tài)存在于土壤中，其中有效態(tài)重金屬被芒果吸收。因此，降低芒果Pb、Cd含量的關(guān)鍵在于降低芒果種植區(qū)土壤中有效態(tài)重金屬含量，以此達(dá)到改善該區(qū)域芒果品質(zhì)的目的。本研究中，3組改良材料對(duì)土壤中有效態(tài)Pb、Cd降低效果明顯，其中菌渣+芒草秸稈組降低效果最好。究其原因：菌渣中菌絲體可以促進(jìn)芒草秸稈的腐解，芒草秸稈腐解后產(chǎn)生腐殖酸，腐殖酸分子中含有羧基、醇羥基等官能團(tuán)，這些官能團(tuán)可以與腐殖質(zhì)中的化學(xué)基團(tuán)相互作用，加速有機(jī)物降解，并增加腐殖化程度，降低重金屬在土壤中的生物有效性和可交換性[27-28]。本研究中，土壤有效態(tài)Pb、Cd 的降低率會(huì)隨改良材料施用量的增加而提升，試驗(yàn)區(qū)間范圍內(nèi)菌渣+芒草秸稈組施加量為8 kg/株時(shí)，對(duì)土壤有效態(tài)Pb、Cd 的降低作用最好?？赡苁且?yàn)榻斩捄途诟獾倪^程中，大量的菌渣所含的酶類和微生物更豐富，可加速降解從而轉(zhuǎn)化更多腐殖質(zhì)，增加土壤對(duì)目標(biāo)重金屬的吸附，降低其遷移性。這與路克國(guó)等[29]在研究有機(jī)肥對(duì)土壤中Cd 的生物有效性的研究結(jié)果相似，也有研究表明大量或長(zhǎng)期施用該類型有機(jī)改良材料可能增加土壤中重金屬有效態(tài)含量[30]，與本文觀點(diǎn)相悖。這可能是因?yàn)橛袡C(jī)肥中成分復(fù)雜，肥料中極可能含有大量重金屬，過量施用導(dǎo)致材料中自身含有的重金屬向土壤中遷移。本研究采用的芒草秸稈、菌渣改良材料中未檢測(cè)出Pb、Cd 含量。從2022、2023 年2 組試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，施加同組改良材料后，隨時(shí)間推移芒果中Pb、Cd含量2a 年內(nèi)無顯著性差異，說明本研究所采用改良材料作用效果相對(duì)穩(wěn)定，但施用有機(jī)改良材料只能降低土壤中有效態(tài)Pb、Cd 含量，限制重金屬向芒果內(nèi)遷移，并不會(huì)減少土壤中重金屬的總量。土壤受到環(huán)境等外在因素影響，也可能使重金屬生物有效性增加，導(dǎo)致芒果中Pb、Cd 含量增加。因此有機(jī)改良材料施用后的長(zhǎng)期穩(wěn)定性是改善礦區(qū)芒果品質(zhì)的重要因素。

3.3 不同有機(jī)改良材料對(duì)芒果中Pb、Cd 含量的影響

本研究表明，3組有機(jī)改良材料能有效降低芒果中Pb、Cd 含量，且存在差異。在蘇祖祥[31]的研究中，施用菌渣能改變土壤理化性質(zhì)（pH、有機(jī)質(zhì)），降低土壤有效態(tài)Pb、Cd 含量，進(jìn)而降低水稻中Pb、Cd 含量，與本研究結(jié)果相似。究其原因：一方面是菌渣含有豐富的官能團(tuán)、蛋白質(zhì)和其他營(yíng)養(yǎng)成分，與Cd²⁺產(chǎn)生絡(luò)合反應(yīng)，使其形成不易被作物吸收的絡(luò)合物，降低Cd 的遷移性[32]；另一方面是菌渣還能改善土壤理化性質(zhì)，土壤pH 升高，土壤中負(fù)電荷增加，Pb、Cd 形成碳酸鹽后沉淀，從而降低重金屬的有效性，同時(shí)有機(jī)質(zhì)的升高也能抑制土壤中Cd 向芒果中遷移[33-34]。本研究中，施用秸稈類改良材料對(duì)芒果中Pb 含量的降低作用略優(yōu)于菌渣，可能是因?yàn)槊⒉萁斩捦ㄟ^分解產(chǎn)生有機(jī)酸，與重金屬離子反應(yīng)，形成穩(wěn)定的螯合物，以此達(dá)到調(diào)控的目的[35-37]。但也有研究表明，長(zhǎng)期施加秸稈類材料，不僅不能降低作物中Cd 的含量，反而加劇Cd 污染[38]，與本研究結(jié)論相悖。吳佳琪等[39]進(jìn)行長(zhǎng)期秸稈還田試驗(yàn)后指出，常量秸稈還田能降低土壤有效Cd 含量，但大量秸稈還田導(dǎo)致土壤中Cd 含量增加。本研究中秸稈材料施用量最高為10 kg/株均為一次性施入，屬于常量秸稈還田，并不會(huì)導(dǎo)致土壤中Cd含量增加。單一有機(jī)改良材料對(duì)重金屬抑制作用一般只針對(duì)單一重金屬，如施用芒草秸稈對(duì)芒果中Pb 的降低效果優(yōu)于菌渣，但對(duì)芒果中Cd 的降低效果不如菌渣。將芒草秸稈與菌渣混合施用時(shí)，芒果中Pb、Cd 含量顯著低于CK，與李業(yè)等[40]等不同處理可降低杭白菊中Pb、Cd 含量的研究結(jié)果相似。其原因可能是本研究施加的改良材料能直接為芒果提供一定營(yíng)養(yǎng)成分，從而促進(jìn)芒果的生長(zhǎng)；另外，不同改良材料均具備降低土壤Pb、Cd 有效性的作用，能夠使芒果在生長(zhǎng)過程中更少富集Pb、Cd，降低其對(duì)芒果的脅迫。

4 結(jié)論

（1）施加3組有機(jī)改良材料可使土壤pH、有機(jī)質(zhì)增加，有效抑制芒果對(duì)土壤中Pb、Cd 的富集，從而緩解重金屬對(duì)芒果的毒害作用。

（2）不同改良材料在降低不同重金屬的效果上有較大差異，3組改良材料對(duì)芒果中Pb 的降低效果表現(xiàn)為G-MIX>G-MS>G-MB；對(duì)芒果中Cd的降低效果表現(xiàn)為G-MIX>G-MB>G-MS，綜合比較3組改良材料發(fā)現(xiàn)，G-MIX 組對(duì)芒果Pb、Cd含量的降低效果最好；隨著改良材料施用量的增加，礦區(qū)芒果Pb、Cd 含量呈明顯降低趨勢(shì)，各處理中除G-MB 處理芒果中Pb 含量為101.56 μg/kg，仍略高于食品中污染物限量標(biāo)準(zhǔn)（Pb<100.00 μg/kg），其他處理均低于該標(biāo)準(zhǔn)。其中，G-MIX處理對(duì)芒果中Pb、Cd 降低效果最好，Pb、Cd 分別降低27.87%、27.58%。

（3）健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)表明，食用礦區(qū)種植的芒果后，不會(huì)對(duì)成人、兒童身體健康產(chǎn)生影響。

綜上，攀西采煤區(qū)芒果種植區(qū)內(nèi)芒果可能受到Pb、Cd 污染，結(jié)合該種植區(qū)實(shí)際情況及3 組改良材料對(duì)芒果中Pb、Cd 含量降低效果分析，在試驗(yàn)區(qū)間范圍內(nèi)，施用8 kg/株菌渣+芒草秸稈材料能有效降低芒果中Pb、Cd 含量，從而改善該地芒果質(zhì)量安全，為礦區(qū)芒果產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展提供參考。