硫磺对Cd-Pb复合污染土壤磷有效性的影响

湛润生，岳新丽

（1.山西大同大学生命科学学院，山西大同037009；2.山西省土壤环境和养分资源重点实验室，山西太原030001；3.山西省农业科学院高寒区作物研究所，山西大同037008）

硫磺对Cd-Pb复合污染土壤磷有效性的影响

湛润生1,2，岳新丽3

（1.山西大同大学生命科学学院，山西大同037009；2.山西省土壤环境和养分资源重点实验室，山西太原030001；3.山西省农业科学院高寒区作物研究所，山西大同037008）

本研究以Cd-Pb复合污染土壤为研究对象，以“四月蔓”小油菜（Brassica chinensis）为供试作物，分别按照0，20，40，80，160 mmol/kg的浓度添加硫磺（Sulfur，S），系统研究了施用硫磺对土壤有效磷含量、小油菜生物量及植株地上部磷含量的影响。结果表明，土壤有效磷含量随硫磺施用量的增加而显著降低，小油菜生物量和植株地上部磷含量随硫磺施用量的增加而显著增加。

硫磺；镉；铅；污染土壤；磷有效性

由于土壤-植物系统中，磷与重金属之间的相互作用，近年来不同形态磷肥作为重金属污染土壤改良剂被广泛施用。研究表明，磷肥施入土壤中以后，磷与重金属元素经过复杂的溶解-沉淀、吸附-解吸等作用，最终达到平衡。然而磷肥是否能降低土壤中重金属的生物有效性，现在还存在不同的观点[1-2]。与此同时，土壤改良剂如生物炭、石膏、堆肥、稻壳等被施于土壤中，来研究改良剂对营养障碍性土壤中重金属和磷有效性的影响，以及改良剂对土壤磷有效性的影响[3-6]。单一研究改良剂对重金属污染土壤磷有效性影响的较少，本研究以此为出发点，来研究在镉铅复合污染土壤中施用硫磺对土壤磷有效性的影响。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验在山西省农业科学院农业资源与环境研究所玻璃温室内进行，供试土壤主要理化性质如下：pH值8.28，电导率0.46 ms/cm，全氮0.58 g/kg，有效磷7.28 mg/kg，速效钾85.38 mg/kg，总镉0.05 mg/kg，总铅47.33 mg/kg，有效镉22 μg/kg，有效铅54 μg/kg。

试验采用完全随机区组设计，硫磺施用量分别为0，20，40，80，160 mmol/kg，分别标记为S0，S20，S40，S80和S1605个处理，其中S0为整个实验的对照处理。依据国家环境保护局制定的《土壤环境质量标准（GB 15618-1995）》中，二级土壤（pH＞7.5）的最大限制Cd≤1.0 mg/kg、Pb≤350 mg/kg。试验中通过人工添加的方式，模拟重金属污染土壤，分别以Cd(NO3)2，Pb(NO3)2溶液的形式添加。Cd浓度为100 mg/kg土壤，Pb浓度为400 mg/kg土壤。每盆装土10 kg，每个处理21盆。土壤中添加重金属后，平衡14 d，种植小油菜（Brassia chinensis，品种为“四月蔓”）。出苗7 d后每盆定植5株。试验期间通过称重法，浇去离子水，使土壤含水量为田间持水量的60%。

1.2 样品采集和测定方法

试验中共采集土壤样品7次，分别为装盆后15，30，45，60，75，90和105 d。植物样采集6次，分别为装盆后30，45，60，75，90和105 d。土样采集后带回实验室，60℃烘干过筛，供分析测试用。植物样采集后，带回实验室，冲洗、风干、称重，在105℃烘箱中杀青30 min，60℃烘干后粉碎，供分析测试用。土壤有效磷采用碳酸氢钠浸提-钼兰比色法测定；植株全磷含量采用H2SO4-H2O2消煮，钒钼黄比色法测定[7]。试验数据采用SPSS18统计分析软件进行处理。

2 结果与分析

2.1 施用硫磺对供试土壤有效磷含量的影响

有效磷是衡量北方石灰性土壤中磷含量高低的重要指标，施用硫磺对供试土壤有效磷含量的影响见图1。从图中可以看出，与对照相比施硫磺处理土壤有效磷含量显著降低。硫磺施用量越大，有效磷降幅越明显。期间在15，30，45，60，75，90和105 d时，S160处理有效磷含量分别比S0下降了26.79%，20.72%，29.02%，35.32%，45.81%，21.45%和27.80%。

图1 土壤有效磷含量随硫磺施用量增加的变化规律

2.2 施用硫磺对小油菜生物量的影响

施用硫磺对小油菜整株鲜重的影响见表1。从表中可以看出，植株生物量随硫磺施用量的增加而增加，且不同处理之间差异显著。90 d内S160处理植株生物量分别是S0处理的1.42，3.55，3.34，2.19和1.95倍。由于受到重金属的毒害作用，在105 d时对照处理植株全部死亡，生物量为零。

2.3 施用硫磺对小油菜磷含量的影响

由表2可以看出，对照处理小油菜磷含量在105 d内变化不明显，保持在2.10 g/kg左右。施用硫磺处理，植株体内磷含量随硫磺施用量增加而显著增加。75 d时S160处理磷含量达到2.63 g/kg，分别比同时期 S0，S20，S40和 S80处理增加了 25.24%，8.68%，5.62%和9.13%。90 d内S160处理磷含量分别比S0处理增加了2.38%，4.72%，-1.40%，25.24%和17.16%。

表1 施用硫磺对小油菜整株鲜重的影响/g·株-1

表2 施用硫磺对小油菜地上部磷含量的影响/g·kg-1

3 结论

1）在Cd-Pb复合污染土壤中施用不同浓度硫磺以后，土壤有效磷含量随硫磺施用量的增加而显著降低。

2）由于受到重金属的毒害作用，试验中小油菜整体生长变缓。45d生育期的小油菜，长到90d时生物量才达到最大。同时由于重金属的毒害作用，实验结束时对照处理植株全部死亡，生物量为零。总体来看，生物量随硫磺施用量的增加而显著增加，说明硫磺对土壤Cd-Pb复合污染起到了缓减作用。

3）整个生育期内，小油菜地上部磷含量变随硫磺施用量的增加而显著增加。说明试验中被硫磺活化的磷具有生物有效性，可以被小油菜吸收。

[1]陈世宝，朱永官，杨俊诚.土壤植物系统中磷对重金属生物有效性的影响机制[J].环境污染治理技术与设备，2003，4（8）：1-7.

[2]Sally B,Rufus C,Judith H,et al.Use of soil amendments to reduce the bioavailability of lead,zinc and cadmium in situ[J].J Envi ron Qual,2002,12：1-22.

[3]Anand S.Availability of iron,manganese,zinc and phosphorus in submerged sodic soil as affected by amendments during the growth period of rice crop[J].Plant and Soil,1982,66（1）：37-43．

[4]Kelly T，Morgan,Kamal Mahmoud．Effect of Reduced Soil pH with Sulfur on Available Soil Phosphorus in High pH Sandy Soils of South Florida[J].UF/IFAS Extension，2013,12：1-3.

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[6]Ahmed A.Khalil．Significance of Some Soil Amendments and Phosphate Dissolving Bacteria to Enhance the Availability of Phos phate in Calcareous Soil[J].Hindawi，2013,10：1-8.

[7]鲍士旦.土壤农化分析[M].北京：中国农业出版社，2000.

Effect of Elemental Sulfur on Phosphorus Availability of Cadmium-lead Contaminated Soil

ZHAN Run-sheng1,2,YUE Xin-li3
（1.School of Life Science，Shanxi Datong University，Datong Shanxi，037009;2.Key Laboratory of Soil Environment and Nutrient Resources to Shanxi Province,Taiyuan Shanxi,030001;3.High Latitude Crops Institute to Shanxi Academy of Agricultural Sciences,Datong Shanxi,037008）

In this study,Cd-Pb contaminated soil was research object,Chinese cabbage"Siyueman"（Brassica chinensis）was chosen as tested crops.Five rates of elemental sulfur(S)applied at 0(S0),20(S20),40(S40),80(S80),160(S160)mmol/kg to study the effects of elemental sulfur on content of soil available phosphorus，plant biomass and shoot phosphorus content in Chinese cabbage.The results showed that,available phosphorus content in soil was significantly decreased with the amount of sulfur application increased.Plant biomass and phosphorus content in Chinese cabbage shoots were significantly increased with the amount of sulfur application increased.

sulfur;cadmium;lead;contaminated soil;phosphorus availability

S156.2

A

1674-0874(2015)04-0063-02

2015-05-05

山西大同大学高寒区作物研究所科研项目[2009-Y-14]；大同市科技攻关项目[201344]

湛润生（1979-），男，山西右玉人，硕士，讲师，研究方向：土壤环境化学。

〔责任编辑 杨德兵〕