钾肥对镉污染土壤白菜生长和镉含量的影响

徐丹，陈怡，王小晶，樊驰，王丽，何慧明，王正银

（西南大学资源环境学院，重庆，400716）

中国不少地区存在不同程度的镉污染问题[1，2]，其中，南方地区菜园土壤酸化日趋严重，重金属溶出率增强[3]，镉污染突出。据研究，农作物中以蔬菜对镉的平均富集能力最强，尤其是叶菜类蔬菜[4，5]。土壤镉胁迫下蔬菜生长会受到一定程度的抑制[6，7]，蔬菜产量及品质下降，蔬菜吸收的镉进入人体后会威胁人体健康，因此，镉污染问题备受关注。在治理农田镉污染措施中，农艺措施（如施肥等）因其成本低、易操作、效果稳定、副作用小而被广泛应用[8]。

近年来，国内外学者研究了不同形态肥料及肥料中阴、阳离子对镉的影响。陈苏等[9]认为施用钾肥能缓解镉对小麦的毒害作用，降低镉的生物有效性；赵晶等[10]研究发现施用钾肥会影响土壤镉的生物有效性。农业上施用的钾肥种类多，但缺乏钾对酸性菜园土壤中镉的生物有效性、蔬菜生长和镉吸收的影响。为此，以富集重金属能力较强的叶类蔬菜为对象，研究了不同钾肥对镉污染土壤白菜生长、产量和镉含量的影响，旨在优选出能增加镉污染酸性紫色土壤上白菜产量的钾肥品种及其适宜用量，为叶类蔬菜安全生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试土壤为采自重庆北碚未受污染的酸性紫色菜园土，pH值5.5，有机质15.9 g/kg，全氮1.0 g/kg，碱解氮91.4 mg/kg，全磷 0.3 g/kg，有效磷 14.1 mg/kg，全钾21.7 g/kg，速效钾92.6 mg/kg。白菜品种为早熟5号。 供试氮肥为尿素（N，46%），钾肥为KCl（分析纯）、K2SO4（分析纯），KNO3（分析纯）、K2CO3（分析纯）、KH2PO4（分析纯）、腐殖酸钾（K2O，9%），磷肥为NH4H2PO4（分析纯，氮素计入施氮量；P2O5，62%），重金属加入物为 Cd（NO3）2（分析纯，氮素计入施氮量）。

1.2 试验设计

试验设单一镉污染水平，每1 kg土壤含镉3 mg（以纯镉计），6种钾肥均设3个浓度：每1 kg土壤中含钾肥 0，200，400 mg（以 K2O 计），共 13 个处理 。 各 处 理均 施 用 氮 （N）200 mg/kg 和 磷 （P2O5）80 mg/kg，试验重复5次，随机排列。

1.3 试验实施

采用温室土壤盆栽试验方法，于2010年10月至2011年1月在西南大学1号玻璃温室中进行。称取过2 mm筛的风干土2.5 kg装入17 cm×25 cm的塑料盆钵中，按设计要求均匀加入 Cd（NO3）2，调节土壤含水量为田间持水量的60%，陈化20 d，然后将供试钾肥和磷肥作底肥一次性施用，充分混匀。施入底肥后，在土壤达到田间持水量60%条件下平衡2 d后播种，出苗后逐次间苗，到三叶期时每盆定苗2株。在白菜出苗后20，40，56 d追施氮肥 （比例分别为30%，30%，40%）。 播种30 d、60 d时分别记录白菜叶长、叶宽。生长70 d后收获植株的地上部及地下部分，先用自来水将样品上的泥土洗净，再用去离子水洗净，用滤纸蘸干，记录白菜地上及地下部分的鲜质量。将植物地上部样品置于95℃的通风烘箱中杀酶10 min，然后在70℃下烘干、磨细、过0.25 mm尼龙筛，供重金属镉的测定。

1.4 分析方法

土壤碱解氮含量采用碱解扩散法、速效磷含量采用NaHCO3法、速效钾含量采用NH4Ac浸提—火焰光度法测定[11]；白菜镉含量采用 HNO3∶HClO4=4∶1（V∶V）消解—原子吸收分光光度计法测定[12]；数据采用SPSS 18.0软件和Excel 2003统计分析。

2 结果与分析

2.1 钾肥对镉污染土壤白菜长势的影响

镉污染条件下，不同钾肥处理白菜30 d的长势区别明显，表现在叶长和叶宽的差异上 （图1）。低钾处理（施肥量200 mg/kg）下，与对照相比，除了K2CO3和KH2PO4处理外，其他处理均能增加白菜叶长，其中KNO3的效果最明显。高钾处理（施肥量400 mg/kg）下，与对照相比，增施钾肥均能增加白菜叶长，其中K2SO4的效果最显著。增施钾肥对白菜叶宽的影响与白菜叶长完全一致。由此可见，在镉污染土壤上增施钾肥同时影响白菜的叶长和叶宽，从而影响白菜的产量。

图2显示，白菜生长60 d左右，不同钾肥处理间长势差异依然显著。低钾处理下，白菜长势与生长30 d时有所变化，除K2CO3和KCl处理外，其他处理均能增加白菜叶长，施用K2SO4白菜长势最好，施腐殖酸钾和KH2PO4显著促进了白菜生长。高钾处理下，除K2CO3处理外，其他处理均增加了白菜叶长，施用K2SO4白菜叶长最长。增施钾肥，白菜叶宽与叶长变化基本一致，表明镉胁迫下增施钾肥影响白菜的叶长叶宽，促进了白菜的生长，最终有利于提高产量。

图1 30 d时不同钾肥种类和用量对白菜长势的影响

2.2 钾肥对镉污染土壤白菜产量的影响

镉胁迫对白菜的毒害作用非常明显，表1显示，与对照相比，低钾处理能提高镉污染土壤白菜产量，其中施用K2SO4、KNO3、KCl和腐殖酸钾肥对白菜的增产效果显著，增幅分别为36.4%，31.8%，28.1%，22.2%。施用K2CO3也能提高白菜产量，而施用KH2PO4白菜产量略有下降。高钾处理时，除KH2PO4处理外，施用钾肥均显著提高了镉污染土壤白菜产量（表1），其中施用K2SO4的增产幅度最高，达69.2%。因此，在农业生产上镉污染土壤适宜施用K2SO4肥。

从白菜地下部分质量来看，低钾处理下，施用KCl、K2SO4、KNO3显著促进了地下部分的生长，施用K2CO3对白菜根系的生长没有显著影响，施用KH2PO4、腐殖酸钾显著降低了白菜地下部分的质量。高钾处理下，各种钾肥处理根系变化趋势与低钾处理下基本一致。

图2 60 d时不同钾肥种类和用量对白菜长势的影响

2.3 钾肥对镉污染土壤白菜镉含量的影响

表2可知，与对照相比，施用钾肥显著降低了镉污染土壤白菜的镉含量，降幅为8.6%～36.9%。低钾处理中，以K2CO3的效果最明显，降幅达到29.7%。高量钾肥处理下，相同钾肥种类降低白菜中镉含量的效果比低量钾肥处理明显，高钾处理均能降低白菜镉含量，降低幅度为14.8%～36.9%，其中以腐殖酸钾效果最明显，降幅达36.9%。试验结果表明，镉污染土壤上施用不同种类和用量的钾肥对降低白菜中镉含量有一定的效果，在农业生产上可以采用施用钾肥来提高白菜的安全品质。

3 结论

①镉污染土壤上，施用钾肥能缓解重金属镉对白菜的胁迫作用，维持和改善白菜的生长状况。一定程度下，钾肥的施用量越高，白菜长势越好。

表1 不同钾肥处理白菜的产量

表2 不同钾肥处理白菜镉含量

②低钾处理（200 mg/kg）能提高镉污染土壤上白菜地上部分的生物量，K2SO4、KNO3、KCl、腐殖酸钾肥均能显著促进白菜生长，提高生物量，其中以硫酸钾对白菜产量的增加最大。 高钾处理（400 mg/kg）下，K2SO4和KNO3对白菜的生长依然有显著的促进作用，由此可见，在镉污染土壤上应适当增加钾肥用量。

③在镉污染土壤上施用钾肥均能降低白菜镉含量，低钾处理下K2CO3的降低效果最好，高钾处理下以腐殖酸钾和K2SO4降低效果最优。施用钾肥能缓解镉对白菜的毒害，减少白菜对镉的吸收，提高白菜的安全品质。

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