PASP和生物炭对油葵-菜心间作中植株镉含量的影响

吴数诚 刘晏维 李冰倩 陈桂葵

（1.华南农业大学热带亚热带生态研究所，广东 广州 510642；2.农业部华南热带农业环境重点实验室，广东 广州 510642；3.华南农业大学广东省高等学校农业生态与农村环境重点实验室，广东 广州 510642）

根据2014年国家环境保护部和国土资源部发布的《全国土壤污染状况调查公报》研究显示，全国土壤点位污染总超标率为16.1%，其中镉污染超标率7%。而土壤重金属污染也会直接影响蔬菜中的重金属含量。

油葵本身具有生长迅速、根系发达、生物量大、对重金属耐受性强等特点。聚天冬氨酸作为活化剂可以促进植物对土壤重金属镉的吸收。生物炭作为钝化剂可降低植物的镉含量，原因有三点:一是促进重金属离子在其中的静电吸附量。二是使得金属阳离子羟基态的形成，使其与土壤吸附点位的亲和力更强。三是通过漆面所富含的—COH等官能团与重金属离子吸附，进而产生难溶的沉淀物。

1.材料与方法

1.1 供试材料

小区试验在广州市海珠国家湿地公园污染菜田（E113°33'7.14''，N23°06'66''）进行。试验地土壤PH为5.3，有机质为54.66g/kg，铵态氮、速效磷、有效钾分别为为37.59、16.11、50.75mg/kg，土壤镉全量为1.05 mg/kg。

本试验所选聚天冬氨酸购于连云港福隆农业发展有限公司；木炭生物炭购于辽宁丹东一般网购店.油葵品种为都乐葵一号，购于湖南都乐种业有限责任公司，菜心品种为绿宝701菜心，购于广州乾农农业科技发展有限公司。

1.2 试验设计

试验小区面积为2.2m×2.5m.试验有两个因素，种植模式3个处理（油葵单作、菜心单作、油葵-菜心间作），土壤添加剂2个处理（聚天冬氨酸、木炭生物炭），共6个处理，3次重复，随机区组排列.油葵和菜心育苗日期为2019年11月30日，移栽日期为12月18日，油葵单作株距、行距为30cm，每穴种植1株；菜心单作株距、行距为10cm，每穴种植1株；油葵-菜心间作油葵株距10cm，行距40cm，中间点播两行菜心，菜心株距10cm，菜心单作株距、行距10cm.小区田间埂用均单设相互独立的排灌系统，以防小区间肥、水互渗。

1.3 样品采集与处理

试验于翌年1月8日收获菜心并采集种植菜心的土壤样品，翌年3月10日收获油葵并采集种植油葵的土壤样品.取鲜质量后分别用自来水、去离子水洗涤，105℃杀青，80℃烘干，粉碎，备用将每盆土壤样品混匀，采集约鲜样、混匀、装人密封袋中。

1.4 测定方法

1.4.1 理化性质指标的测定。土壤有机质、电导率、速效氮、速效磷、速效钾、全氮、全磷、全钾参照《土壤农化分析》进行测定。

1.4.2 镉全量的测定。土壤和植物镉全量采用HFHNO3(优级纯，体积比为1:4)消化，原子吸收分光光度计测定重金属含量。

1.5 数据分析

实验结果均以Mean±SE来表示，利用SPSS14.0中的单因素方差分析（One-way ANOVA）对每个测定项目统计结果进行显著性方差分析，Duncans检验（P＜0.05）比较各处理间差异的显著性。

2.结果与讨论

2.1 活化剂处理对油葵不同部位镉全量的影响

表1是活化剂处理对油葵内镉含量的影响。由表可知，在未添加活化剂处理，两种不同种植模式下，油葵不同部位的镉含量差异均不显著（P＞0.05）。在添加活化剂处理下，两种不同种植模式下，根、主茎、侧茎和叶镉含量均表现为T1＞T3，且差异显著（P＜0.05），分别提高了52.17%、40%、82.61%和37.93%.在添加活化剂处理下，两种相同种植模式下，单作中油葵根、主茎、侧茎和叶的镉含量表现为T1＞T0，但差异不显著（P＞0.05）；间作中油葵各部位镉含量无明显变化（P＞0.05）。

表1 活化剂处理对油葵不同部位镉含量的影响

2.2 钝化剂处理对菜心镉含量的影响

表2是钝化剂处理对菜心镉含量的影响.由表可知，在未添加活化剂处理，两种不同种植模式下，菜心镉含量表现为I＜C，且差异显著（P＜0.05）。在添加钝化剂处理，相同种植模式下，菜心单作模式中地上部和地下部镉含量均表现为T0＞T2，但差异不显著（P＞0.05）；间作模式中，菜心地下部镉含量表现为T0＞T3，但差异不显著（P＞0.05）。在添加钝化剂处理下，两种不同种植模式下菜心镉含量表现为CT2＜CT3，但差异不显著（P＞0.05）。

表2 钝化剂处理对菜心镉含量的影响

3.讨论

当植株生长缓慢，生物量则少，单株植物对重金属的提取量也减少，反之亦然。而在试验中，聚天冬氨酸首先在土壤中进行对重金属的螯合作用，同时促进了植物的生长，在这两种作用下共同提高了油葵对重金属镉的吸收。

油葵与菜心这两种作物间作后，油葵会大量吸收镉，与此同时会抑制菜心对镉的吸收，原因可能是由于油葵与菜心间作的种间竞争，即对于营养物质的竞争等，间作体系中植物根系有更多的分泌物，提高了镉的生物有效性，同时，油葵对镉有较强的吸收作用，相对地抑制了菜心对镉的吸收。有研究报告显示玉米与不同作物间作对其积累镉的影响，表明对镉的吸收，间作植物与玉米有不同的交互作用，植物在累积镉的同时，也会抑制间作系统中玉米的镉积累量，这与本实验中油葵会抑制间作系统中菜心镉积累量的结果一致。吸收和分泌是间作系统中植物根系改变根际土壤性质的2种方式，能够改变土壤的化学成分、物理结构和生物学性质，进而影响土壤重金属的迁移与累积。

4.结论

采用施加PASP和木炭生物炭对高累积累植物油葵与低累积菜心品种间作系统中修复菜地镉污染土壤。PASP可以提高油葵中根、主茎、侧茎、叶的镉含量。木炭生物炭可以降低菜心中地上部和地下部的镉含量。间作体系中，油葵根、主茎、侧茎、叶的镉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，各部位镉含量、均有一定程度下降，且比菜心单作加木炭生物炭的降镉效果好。