石竹富集土壤镉与土壤养分含量的相关性

耿冬红 郭智勇 谢利芬

摘 要：本文研究了不同有机物料投入下石竹富集土壤镉与土壤养分的相关性。石竹地上部镉含量与土壤碱解氮、有效磷含量极显著正相关，与土壤速效钾含量极显著负相关，与土壤有机质含量相关性不显著；石竹地上部镉富集系数，与土壤碱解氮、有效磷含量极显著正相关，与土壤速效钾含量极显著负相关，与土壤有机质含量显著正相关。石竹地下部镉含量及富集系数，均与土壤碱解氮、有效磷、有机质含量极显著正相关，与土壤速效钾含量相关性不显著。石竹转运系数与土壤有效磷、有机质含量极显著负相关，与土壤碱解氮含量显著负相关，与土壤速效钾含量相关性不显著。石竹富集土壤镉与土壤养分的相关性在不同土壤条件下会存在差异，参考上述研究结果需要考虑土壤环境与地域差别。

关键词：石竹；富集；镉；养分；相关性

前言：土壤重金属污染植物修复技术是目前国内外土壤重金属污染修复技术研究的重点和热点[1]，其易于应用、成本低廉和对环境友好，应用前景广阔。草本植物对土壤重金属污染具有较大的修复潜力，如蜈蚣草、东南景天、菊花、紫花苜蓿[2]、藿香蓟[3]、蒲公英[4]等，不同的草本植物修复能力和效果不同。研究认为，植物吸收积累土壤重金属，与植物种类、部位和土壤重金属形态、生物有效性有关，还与土壤性质有关[5]。

石竹是石竹科石竹属的多年生草本，花期长，颜色丰富，观赏价值较高且生物量较大，易繁殖、易养护，广泛地应用于园林景观中，土壤Cd低浓度下（≤３mg/g）对石竹根部、地上部干重表现出促进作用[6]。五彩石竹是一种土壤重金属污染修复草本植物植物，采取一定技术措施可促进修复效果[7]。植物修复土壤重金属镉（Cd）污染目前主要聚焦于超富集植物的筛选、提高Cd富集效率及解毒机理等方面的研究[8]，有关植物富集Cd能力与土壤养分关系的研究极少。本文总结不同有机物料投入下石竹富集土壤镉与土壤养分的相关性，以做参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试土壤：取自安阳某钢铁厂附近农田，玉米收获后20cm土层取样，土壤理化性质和镉含量指标见表1。

供试植物：安阳市农业科学院试验基地石竹。

供试有机物料：矿源黄腐酸钾来自中北农业生态科技（湖北）有限公司，沼渣来自河南麦多生态农业科技有限公司，芝麻饼来自安阳市龙安区鑫鑫米业农副产品加工厂，有机物料腐熟剂、绿康威微生物菌剂来自中农绿康（北京）生物技术有限公司。

1.2 试验方法

选用3种有机物料：矿源黄腐酸钾、沼渣、芝麻饼作为试验材料，矿源黄腐酸钾中矿源黄腐酸≥50%，氧化钾≥12%，沼渣、芝麻饼基本性质见表2。

CK：按土重0.1%添加矿源黄腐酸钾。

处理1：按土重5%添加沼渣；处理2：按土重3%添加芝麻饼+5%芝麻饼重量的有机物料腐熟剂；处理3：按土重2.5%沼渣+土重1.5%芝麻饼混合有机物添加+混合有机物5%重量的有机物腐熟剂。各处理配制好试验土壤后分别装花盆，尺寸为160mm×150mm，每个处理重复3次（3盆）。

挑选鲜重12～12.5g的石竹根栽入各处理，每盆均匀栽4株，栽后用绿康威微生物菌剂400倍液每盆浇灌0.5kg。

盆栽實验在安阳市殷都区曲沟镇东彰武村秋丰种植合作社温室内进行，2022年10月14日栽石竹，2023年3月4日结束。

期间2023年2月2日第二次用绿康威微生物菌剂400倍液每盆浇灌0.5kg，其它时间则根据花盆的土壤墒情共浇水4次，每次浇水1kg。

1.3 试验样品采集

将每花盆石竹取出，根部与土壤分离，土壤室温风干，过2mm筛，备用；全部收获试验植株。

试验植株用自来水冲洗干净后，再用蒸馏水冲洗，将根部和地上部分开，在80℃下烘干至恒重，用电子天平称干重。用研钵将植物研碎磨细，过20目筛备用。

将石竹分成地上部和地下部，将其用自来水清洗干净，再用流动的超纯水洗3～5次，自然晾干后称鲜重，并于干燥箱中（80℃左右）烘干至恒重，称取干重，取出样品用不锈钢打磨机粉碎后装入聚乙烯瓶中编号备用。

1.4 相关指标检测方法

参考GB 5009.268-2016食品安全国家标准食品中多元素的测定和文献《测试条件对土壤中33种元素同时测定的影响》。

1.5 数据分析

采用excel2007进行数据整理，采用SPSS软件进行相关分析。

2 结果与分析

2.1 石竹地上部富集镉与土壤养分含量的相关性

由表3可知，石竹地上部镉含量，与土壤碱解氮、有效磷含量极显著正相关，与土壤速效钾含量极显著负相关，与土壤有机质含量相关性不显著；石竹地上部镉富集系数，与土壤碱解氮、有效磷含量极显著正相关，与土壤速效钾含量极显著负相关，与土壤有机质含量显著正相关。

2.2 石竹地下部富集镉与土壤养分含量的相关性

由表4可知，石竹地下部的镉含量及富集系数，均与土壤碱解氮、有效磷、有机质含量极显著正相关，与土壤速效钾含量相关性不显著。

2.3 石竹转运系数与土壤养分的相关性

由表5可知，石竹转运系数，与土壤有效磷、有机质含量极显著负相关，与土壤碱解氮含量显著负相关，与土壤速效钾含量相关性不显著。

3 讨论与结论

研究表明，植株体内Cd含量与磷含量之间存在一定的负相关性[9]。通过改善土壤养分元素有效性可提高狗牙根富集Cd的能力。Cd富集系数和土壤速效钾、有效磷、NH4+-N含量呈正相关，与土壤NO3--N含量呈负相关；Cd转运系数和有效磷、NH4+-N含量呈正相关。增加土壤养分有效性含量可以提高狗牙根富集Cd的能力[8]。

本试验结果说明，石竹地上部Cd含量，与土壤碱解氮、有效磷含量极显著正相关，与土壤速效钾含量极显著负相关，与土壤有机质含量相关性不显著；石竹地上部Cd富集系数，与土壤碱解氮、有效磷含量极显著正相关，与土壤速效钾含量极显著负相关，与土壤有机质含量显著正相关。石竹地下部Cd含量及富集系数，均与土壤碱解氮、有效磷、有机质含量极显著正相关，与土壤速效钾含量相关性不显著。石竹Cd转运系数，与土壤有效磷、有机质含量极显著负相关，与土壤碱解氮含量显著负相关，与土壤速效钾含量相关性不显著。本试验研究结果与相关研究结果不完全相同，说明在不同土壤质量条件下植物富集镉与土壤养分的相关性试验结果存在差异甚至结果相反，在借鉴相关文献研究结果时要考虑土壤生态环境的相似性与地域差别。

参考文献

[1] 孙齐状，杨金康，睢福庆，等．基于文献计量的农田土壤重金属污染修复技术与效果分析[J].土壤通报，网络首发时间：2023（04）：18.

[2] 戴悦，范占煌，段清明，等草本植物修复重金属污染土壤研究进展[J]．分子植物育种，网络首发时间：2022（10）：08.

[3] 张云霞，宋波，宾娟，等超富集植物藿香蓟（Ageratum conyzoides L.）对镉污染农田的修复潜力[J]环境科学，2019，40（05）：2453-2458．

[4] 郭晓宏，朱广龙，魏学智，等５种草本植物对土壤重金屬铅的吸收、富集及转运[J].水土保持研究，2016，23（01）：183-186．

[5] 沙凌杰，和丽忠，杨明斌，等.饲用欧洲菊苣吸收积累土壤重金属与土壤性质的关系[J].西南农业学报，2018，31（05）：1019-1024.DOI：10.16213/j.cnki.scjas.2018.5.023.

[6] 贺靖舒，丁继军，潘远智，等石竹对土壤镉胁迫的生理生化响应[J]．四川农业大学学报，2013，31（03）：290-295．

[7] 赖鸿裕，李泽铭，陈尊贤.添加化学改良剂及EDTA对于植物累积重金属之影响.中国土壤学会第十次全国会员代表大会暨第五届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会论文集（面向农业与环境的土壤科学综述篇）.

[8] 陈镔.养分元素对狗牙根富集Cd能力的影响[D].湖南农业大学，2019.DOI：10.27136/d.cnki.ghunu.2019.000626.

[9] 王丽，邹茸，王秀斌，等.适量施磷有效提高苋菜对镉污染土壤的修复能力[J].植物营养与肥料学报，2020，26（02）：354-361.