氮肥对油菜在不同土壤中吸收积累cd的影响-九游会个人中心登录

镉（cd）是一种生物毒性较强的重金属元素，在环境中有很强的化学活性和移动性，毒性持久。cd可以通过水、大气、植物等介质危害人体健康。我国受cd等重金属污染的土壤面积已达2×10⁵ km²，占总耕地面积的1/5。植物修复是目前农田cd污染土壤的主要修复方式之一，修复原理是利用超富集植物吸收、挥发、固定cd，降低cd 在环境中的生态风险。cd的植物修复常采用东南景天等超富集植物，但存在植株个体矮小、生物量低、生长缓慢等缺点。油菜是世界上最古老的一种油料作物，属十字花科云苔属植物，是一种耐瘠薄能力较强的农作物，在我国资源十分丰富。油菜籽除了作食用油外，也大量应用于化工、能源领域，作为生产可降解塑料的原料，也可用于生产昂贵的多肽、蛋白等药物。油菜作为修复植物，其生物量大、有经济价值，便于推广利用。前人对油菜中cd的吸收与积累特性做了大量的工作，并通过盆栽、大田和水培试验证明了油菜可以用来修复土壤cd污染，可以通过农艺和水肥措施来提高修复植物的生物量，但修复效率还有待进一步提高。

施肥是提高作物产量和质量的必要措施，化肥不仅在增加作物产量、提高品质和保证粮食安全方面起到了不可替代的作用，还会影响作物对重金属的吸收。孙磊等研究表明ca（no₃）₂ 和（nh₄）₂ so₄ 会增加玉米中cd 含量，co（nh₂）₂ 在低浓度下（100 mg·kg^-1）增加玉米中cd 含量，高浓度下（400 mg·kg^-1）降低cd含量。在研究氮肥对伴矿景天吸收积累cd的影响时发现，铵态氮肥比硝态氮肥更能提高伴矿景天对cd的吸收量。刘梦娇等研究发现，与co（nh₂）₂相比，施用nh₄cl和（nh₄）₂ so₄显著降低了土壤ph值，提升海甘蓝茎、根等部位的cd的含量。在co（nh₂）₂ 、ca（no₃）₂、nh₄cl 和（nh₄）₂ so₄ 4 种不同氮肥处理中，nh₄cl 和（nh₄）₂ so₄ 处理下的小白菜吸收cd 的量最高。类似研究表明，nh₄cl 和（nh₄）₂ so₄ 处理下的芥菜地上部分cd 含量高于co（nh₂）₂ 、ca（no₃）₂ 、nh₄no₃处理。由此可见，不同氮肥对植物吸收累积cd的影响是有差异的。在氮肥对油菜的研究中，王辉等通过小区实验研究了不同尿素施用量对油菜吸收cd的影响，结果表明植物修复过程中适宜的施氮量不仅能显著促进油菜的生长，提高油菜的干质量，还能增加土壤cd有效性，提高油菜对cd的吸收积累和向地上部分的转运。随着co（nh₂）₂ 施用量的提高，油菜地上部cd含量表现为先升高后降低的变化趋势。张洪等通过外源添加cdcl₂的盆栽试验发现（nh₄）₂ so₄可降低根际ph值，而ca（no₃）₂ 提高了根际土壤ph值，（nh₄）₂ so₄相比ca（no₃）₂ 可以显著提高油菜地上部cd含量和油菜植株cd含量。不同氮肥施用下植物吸收cd的差异性可能与土壤环境、肥料类型和浓度及不同植物对重金属的选择性吸收有关。本文从湖南和广西两地选取3种不同cd污染程度的农田土壤，通过盆栽试验，研究施用两种不同浓度氮肥nh4cl和（nh₄）₂ so₄对油菜的根际土和非根际土中ph、有效态cd和总cd的影响，以及油菜各部位对cd吸收积累及转运的影响，旨在探讨通过施肥途径来提高油菜修复效率，为cd污染土壤寻找合适的富集植物。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试土壤来自3个不同地点，分别为广西河池市毛南族县思恩镇花欧屯农田土壤（108.288°e，24.876°n，标记为ho）、广西河池市毛南族县思恩镇城南社区大环江边菜园土（108.267°e，24.839°n，标记为cn）和湖南株洲市醴陵县黄谷村农田（113.228°e，27.577°n，标记为hg）。3种土壤均采自土壤表层0~20 cm土层，采集的土壤风干后混匀。测定3种土壤的理化性质，混匀后的土壤过10目筛测定ph，过100目筛测定其他化学性质，土壤基本理化性质如表1所示。从表1中可以看出，3种供试土壤中总cd的浓度均超出土壤环境质量二级标准（gb 15618—1995），且3种供试土壤中ph和cd污染程度不同，作为供试土壤具有代表性。供试植物选取油菜（绿生一号brassica napus l），为移栽苗，油菜苗于湖南省长沙市望城实验基地育苗，株高15-18 cm。选取两种氮肥nh₄cl和（nh₄）₂ so₄，均为分析纯（购于国药集团化学试剂有限公司），参考前人研究和大田施用量，配置成低浓度（150 mg·kg^-1）和高浓度（300 mg·kg^-1）两个浓度（含n量）。

表1 供试土壤理化性质

table 1 soil physico-chemical properties

1.2 盆栽试验设计

盆栽试验于2017年2月18日（移栽）—2017年5月8日（收获）在湖南农业大学耘园试验基地进行，盆栽试验共计80 d。设5个施肥处理：（1）不施氮肥（ck）；

（2）nh₄cl 150 mg·kg^-1施氮量（ncl150）；

（3）nh₄cl 300mg·kg^-1 施氮量（ncl300）；

（4）（nh₄）₂ so₄ 150 mg·kg^-1施氮量（ns150）；

（5）（nh₄）₂ so₄ 300 mg·kg^-1 施氮量（ns300）。

3种土壤，共计15个处理。称取3种供试土壤各15 kg 于花盆中，加入磷酸二氢钾（p₂o₅）120mg·kg^-1和氯化钾（k₂o）120 mg·kg^-1作为基肥，充分搅拌、混匀，每盆移栽大棚培育的油菜苗5株，每个处理3次重复，盆栽在室外露天培养，依靠自然降水，培养期间进行追肥、除草等常规管理。在油菜生长期（第40 d）和成熟期（第80 d），分别采取油菜根际、非根际土壤及完整的油菜植株，分析测定土壤的ph值、土壤总cd和有效态cd以及油菜各部位cd含量。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 样品采集及预处理

植物样品的采集及预处理：在每个处理的3个重复的盆栽中随机采取3株完整的油菜样品，带回实验室后将泥沙冲洗干净，按照不同处理的植株样品分根、茎、叶、荚和籽粒分别装入牛皮纸袋，放入烘箱中105 ℃杀青1 h，之后55 ℃烘干72 h。将样品烘干后粉碎并保存在干净的封口袋中，待测。土壤样品的采集及预处理：采取油菜时，完整取出油菜根部（带土），抖落、收集油菜根须上的土壤作为根际土，在油菜根部以外的相同土层随机取三处不同距离的土壤混匀作为非根际土壤，土样采集装袋后带回实验室，除去杂物，风干后过100目筛，将过筛后的样品标记、编号保存在干净的封口袋中，待测。

1.3.2 样品消解及测定方法

土壤重金属总cd 采用上海屹尧科技公司wx-8000型微波消解仪消解，准确称取0.1500 g土壤样品于微波消解罐中，加入2.5 ml h2o2、3.5 ml hno3。升温程序：130 ℃保温1 min，160 ℃保温1 min，190 ℃保温1 min，210 ℃保温1 min，220 ℃保温25 min。消解结束后将样品定容至50 ml，并过滤至小白瓶中保存，待测。土壤样品中低浓度的cd使用德国耶拿公司700p型aas测定，高浓度的cd使用美国珀金埃尔默公司optima8300型icp-oes测定。植物重金属总cd 采用天津莱玻特瑞公司xjs36-42w型管式消解炉消解，准确称取1.0000 g植物样品于消解管中，加入10 ml hno₃，盖上漏斗静置过夜。升温程序：70 ℃保温30 min，90 ℃保持30 min，120 ℃保持120 min，140 ℃保持60 min，之后120 ℃赶酸120 min。消解结束后将样品定容至25 ml，并过滤至小白瓶中保存，待测。植物样品中的cd使用美国珀金埃尔默公司optima8300型icp-oes测定。测定每批样品均设置3个空白、10%的加标样品[植物标准物质gbw07602（gsv-1）、土壤标准物质gbw07428（gss-14）]，植物中cd 回收率为90.03%，土壤中cd回收率为87.10%。数据的精度和准确度均符合要求。

1.4 数据处理与分析

植物各部分cd 的富集系数（bcf）和转运系数（tf）的计算bcf=corgan /csoil；   式中：corgan为植物某一部位cd含量，mg·kg^-1；csoil为供

试土壤中cd含量，mg·kg^-1。

根到茎tf（tfs/r）=cs /cr  ； 式中：cs为茎中cd 含量，mg·kg^-1；cr为根中cd 含量，mg·kg^-1。

根到叶tf（tfl/r）=cl /cr  ； 式中：cl为叶中cd含量，mg·kg^-1。

茎到荚tf（tfp/s）=cp /cs  ； 式中：cp为荚中cd含量，mg·kg^-1。

茎到籽粒tf（tfg/s）=cg /cs  ；式中：cg为籽粒中cd含量，mg·kg^-1。

植物对cd的提取率=     ；式中：m 为每盆植物提取土壤中cd的总量，mg·盆^-1；m 为每盆土的质量。