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紫云英对污染土壤上叶菜生长及其镉和铅含量的影响

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中国环境科学201 1,3l(3):461~465 China Environmental Science 紫 云英对污 央 染土壤上叶菜生长及其镉和铅含量的影响 唐明灯,艾绍英 ,李盟军,杨少海,罗英健,姚建武(广东省农业科学院土壤肥料研究所,广东省养分资源循环利 用与耕地保育重点实验室,广东/一州510640) 摘要:为降低城郊菜地±壤叶菜可食部分cd、Pb含量,通过3茬盆栽试验研究了紫云英 straga]ussinicus L)绿肥对重金属污染菜地上的 叶菜生长、叶菜镉铅含量及土壤cd、Pb活性形态(土壤溶液中cd、Ph浓度及DTPA浸提态)的影响.结果表明,与对照相比,紫云英显著提 高了供试生菜和苋菜的地上部生物量:但对DTPA Cd和DTPA—Pb没有显著影响,对土壤溶液Cd、Pb浓度影响较小,没有显著影响供试生 菜和苋菜地上部Cd、Pb含量.因而紫云英可以施用到供试菜地土壤上以提高叶菜产量,且不会提高叶菜Cd、Pb的食物链风险. 关键词:紫云英;菜地;叶菜;镉;铅 中图分类号:X53 文献标识码:A 文章编号:1000—6923(2011)03 0461—05 Ef ct of Astragalus sinicus On the growth.Cd and Pb concentration of leafy vegetables.TANG Ming—deng,AI Shao—ying ,LI Meng-jun,YANG Shao-hai,LUO Ying-jian,YAO Jian—VfU(Guangdong Key Laboratory of Nutrient Cycling and Farmland Conservation,Institute of Soil and Fertilizer,Guangdong Academy of Agricultural Sciences, Guangzhou 510640,China).ChinaEnvironmentalScience,20】1,31(3):461-465 Abstract:In an effort to reduce Cd and Pb concentration in leafy vegetables grown in suburban soils,three rounds of pot experiments were conducted to study the effect of Astragalus sinicus L.on the growth,Cd and Pb concentration in leafy vegetables,and available heavy metals in the soil(e.g.Cd and Pb in soil solution,DTPA extractable metals).The results showed that compared with the control,A.sinicus significantly increased the aboveground biomass ofLactuca sativa and AmaranthlgS cruetus but there was no signiicantf effect on Cd and Pb concentration in DTPA extractable fraction,in soil solution or in the vegetables.Therefore,A sinicus can be applied to increase the biomass of leafy vegetables in the test soil without increasing the risk of food chain contamination. Key words:Astragalus sinicus;vegetative ifeld:leafy vegetable:Cd:Pb 研究发现,城郊一些地区生长的叶菜重金属 1材料与方法 超标率较高 J,其中重金属镉、铅具有致畸致癌 等效应[4-51土壤有机质可吸附或络合土壤重金 1.1 供试土壤 属,能够影响重金属形态,降低重金属的生物有 取自广州市近郊.系由沉积物发育而来的菜 效性及作物重金属含量p1J,因此,施用含有机质 园i(vegetative soil).取O ̄20cm,风干,过l cm筛, 丰富的土壤改良剂能有效降低叶菜中Cd、Pb的 备用.土壤的部分性状如下:pH 5.70,有机质 含量【8】_ 40.8edkg,Cd全量1.34mg/kg、Pb全量106mg/kg、 kg、Zn全量359mg/kg,全N 紫云英 stragalus sinicus L.)作为农田绿肥, Cu全量154mg/在我国南方稻田广泛种植,该植物可否降低叶菜 2.12g/kg、碱解N 172mg/kg、有效P 135mg/kg、 362mg/kg. 重金属Cd、Pb含量,目前国内外相关报道很少. 速效K 为此,本试验拟通过紫芸英绿肥处理重金属污染 1_2供试绿肥 土壤的盆栽试验,以叶菜为指示植物,探索其可行 收稿日期:2010-07—30 性:同时通过土壤溶液中Cd、Pb的浓度及DTPA 基金项目:广东省科技厅重大专项(2007A032303001,2008A030202002) 2009A0201005) 浸提的Cd、Pb含量等活性较强的形态来揭示其 广东省农业领域重点专项项目(部分机制. 责任作者,研究员,shaoyingai@2 1 cn.com 462 中国环境科学 31卷 O.005mol/L二乙基三胺五乙酸(DTPA)十 供试绿肥采自广州从化市,为开花初期的紫 DTPA[云英(Astragalus sinicus L.)的地上部分,用不锈钢 0.01mol/L CaC12+0.1mol/L三乙醇胺(TEA)】浸 菜刀切成约3cm的小段备用.紫云英全N 提土壤有效态Cd、Pb(土液比为1:5),待测过滤 5.22g/kg、全P 0.53g/kg、全K 4.20g/kg;全Cd 液.火焰(石墨炉)原子吸收分光光度计(Hitachi—Z 0.02mg/kg、全Pb 0.07mg/kg(均以鲜重计). 1.3供试叶菜 5ooo)N定Cd、Pb. 1.6数据处理和统计 供试叶菜品种为意大利全年耐抽苔生菜 (Lactuca sativa L.vat.ramosa Hort. 和优良花红 苋菜 maranthus cruetus L.),其种子均购于广州 数据采用Excel2003处理,SPSS 1 0.0统计. 2结果与分析 增城市朱村种子站,前者全年可以在广州市菜地 2.1 叶菜地上部生物量 土壤种植。后者适于夏天高温时期种植. 1.4试验设计及实施 如表l所示,与CK相比,紫云英绿肥显著提 高第1、2茬叶菜地上部生物量(P<O.05),紫云英 未施加紫云关的土壤为对照(CK),设置土 的施用量与每茬叶菜生物量均显著正相关.其中 壤施加鲜紫云英水平分别为13.3g/kg(T1)、 第1、第2茬极显著正相关r第1、2、3茬叶菜 778,P<0.01;0.794,P<0.01; 26.7g/kg(T2)、40.0g/kg(T3)、53.3g/kg(T4),共5 的相关系数分别为0.个处理水平,3次重复.每盆装土壤7.00kg,随机 0.591,P<0.05.n=l5).第1茬叶菜地上部生物量显 排列. 著高于第2、3茬叶菜生物量(P<0.O1),这主要是 称取每处理的紫云英与土壤用量,混合成均 因为第2、3茬叶菜生长时气温高、日夜温差小, 不利于叶菜碳水化合物的积 匀基质,先在盆底装2.00kg基质,水平安装原位土 叶菜呼吸作用加强,壤溶液取样器(滤过孔径为O.3gm),再补足基质. 累和生物量的增加. 加水至土壤最大田间持水量的60%左右,压青2 周.2009年3月31日直播生菜种子,4叶期定株6 棵,生长45d(达上市期,下同)收获地上部;2009年 表1叶菜地上部鲜重 Table 1 Aboveground biomass of leafy Vegetable 5月29日播种苋菜,3叶期间苗至15棵,生长33d 收获地上部.2009年8日1日散播生菜种子,4叶 期定株5棵,生长50d收获.每茬叶菜收获时同步 抽取10mL土壤溶液,收获第3茬后采集土壤样 本.每茬叶菜生长期问追施2次尿素,每次O.5 盆.浇自来水,称重法保持土壤湿度为最大田间持 水量的70%左右.试验在广东省农业科学院士壤 注:表中数据为3次重复的平均值±标准差,每列不同字母表示差 异显著f尸<0.05),下 肥料研究所网室进行. 1.5样品前处理及测定 2_2叶菜地上部Cd、Pb含量 由图l可见,与对照相比,紫云英绿肥对各茬 土壤溶液加入lmL浓度为2mol/L的稀硝酸 使之酸化,冷藏、待测其中Cd、Pb浓度.记录生 叶菜地上部Cd、Pb含量都没有显著影响 菜地上部鲜重、洗净、擦干蔬菜外表水分,用塑 ( ,0.05);苋菜cd、Pb含量显著高于生菜(P‘ 0.05), 料打浆机匀浆制成鲜样,称取10.00g于三角瓶 这是由于生菜和苋菜基因型差异造成的:另一方 中、加入10.0mL混酸(体积比HNO3:HCIO4=4: 面,2茬生菜Cd、Pb含量没有显著差异(尸>O.05), I,优质纯试剂)消煮、定容到25mL,待测消解液中 表明气候因素及紫芸英的腐解度对生菜Cd、Pb 的Cd、Pb浓度,同时称取蔬菜标准样品进行质量 含量没有显著影响.所有叶菜地上部Pb含量均低 0.3mg/kg)[ t,各处 监控.土壤样本自然风干,过1mm尼龙筛,用 于食品中污染物Pb限量标准(3期 唐明灯:紫云英对污染土壤上叶菜生长及其镉和铅含量的影响463 理叶菜地上部Cd含量平均值也低于食品中污染 部分苋菜cd含量达0.22mg/kg,由此可见,与Pb 物Cd限量(0.2mg/kg)[9],.但其中T2与T4处理中 相比,苋菜Cd的健康风险较大. 岛 三 缸 2 呈 O.础 托 己 籍 0 盘 ji吉 0.1 翅 舞 O.O CK Tl T2 T3 T4 CK T1 T2 T3 T4 处理 处理 图1各茬叶菜地上部的Cd、Pb含量 Fig.1 Above ground Cd(a)and Pb(b)concentrations of leafy vegetables for 3 crops 目第1茬衄第2茬团第3茬 2.3土壤Cd、Pb的活性形态 产生的低分子有机物对土壤Cd具有一定的活化 从表2可以看出,每茬叶菜的土壤溶液Cd浓 作用.不同处理土壤溶液中重金属Pb都没有显著 度都有显著差异(P<0.05),但第1、2茬中,紫云英 差异(P>0.O5)),但第1茬土壤溶液Pb浓度显著低 用量与土壤溶液Cd浓度没有显著相关性 丁第2、3茬(P<0.05),其原因有待探明.对整个试 ( 0.05);第3茬时紫云英处理显著降低了土壤 验过程而言,土壤溶液Cd浓度与叶菜地上部Cd 溶液cd浓度且显著负相关(相关系数为0.597、 含量显著负相关(相关系数为一0.346、n:45、 15、P<0.05);第l茬的土壤溶液Cd浓度显著 P<0.05),土壤溶液Pb浓度与叶菜地上部Pb含量 大于第2、3茬(尸<0.05),可能是紫云英初步分解 显著正相关(相关系数为0.522、 =45、P<0.01). =表2土壤溶液中Cd、Pb浓度 Table 2 Cd,Pb concentration in soil pore water 表3 土壤Cd、Pb的DTPA浸提态含量 T_able 3 Soil DTPA—Cd and~Pb concentrations 与对照相比,紫云英处理没有显著影响土壤 DTPA-Cd含量( .05);同时紫云英处理对土壤 DTPA—Pb含量也没有显著影响(JD>0.05),但T4处理 DTPA-Pb含量显著降低有待i矗}一 3讨论 防淇原N(N 3). 3.1 紫云英的施用及肥效 464 中国环境科学 31卷 与对照相比,提高幅 紫云英是我国最主要的绿肥作物,每hm 稻 中的Cd、Pb、Cu、Zn含量,田产紫云英绿肥30000~90000kg,稻田施用量一 度分别达57%、63%、31%、18%Ij卜 j,本试验盆 般为30000kg/hm_2lⅢJ,本试验盆栽菜地土壤紫云 栽紫云英对叶菜地上部Cd、Pb含量的影响与此 英的最低设计用量与此吻合(每hm 土壤以 有别,可能与供试土壤理化性状及指示植物不同 汤海燕等…】认为紫云英的效果与柠檬酸、 2250000kg计),如果按盆栽施用量为大田施用量 有关.的3倍,T3紫云英施用量与此相同.汤海燕等IJ【J 草酸等类似IJ引,表明紫云英腐烂分解主要产生低 和龙安华等【】2lJ在田问小区的施用量为 分子量的有机酸,但官会林等ll J于艮道紫云英提高 12500kg/hm2按盆栽用量为大田的3倍计算,该 ,土壤中高分子量有机酸组分:从本试验收获第1 用量在本试验T1和T2处理之间.紫云英的利用 茬时土壤溶液Cd浓度显著高于对照推测,数据 方式一般是田问种植,原位翻压,但汤海燕等Ilfl 支持文献[11.12]的观点.另外,紫云英翻埋深度对 和龙安华等¨ 的试验设计为田间小区离位施用, 海州香薷茎叶当中Cd、Pb、Cu、Zn含量没有显 ,绿肥即使覆盖在土壤表面也没有显著 且取得较好的试验效果,所以本文设计与此~一致. 著影响…J另一方面,该设计也考虑到城郊菜地耕作强度 影响 ,则紫云英与土壤混合均匀的试验设计不 大、难以休耕的现状,紫云英等绿肥刚压青时容 会显著影响叶菜地上部Cd、Pb含量. 易产生硫化氢等有害物质毒害植物根系,稻田紫 3.3土壤Cd、Pb活性形态与叶菜地上部Cd、 云英原位利用一般压青2周左右才扦插水稻秧 Pb的关系 Clemente等[261报道牛粪对土壤重金属 苗,故本文紫云英压青2周. 紫云英具有提高土壤pH值、有机质,并抑制 DTPA浸提态及植物地上部重金属含量没有显 养分流失等改良和培肥土壤的作用lJ’。引,对水稻 著影响,本试验与此类似.土壤溶液中重金属浓度 而言。曾庆利等¨5J报道30000kg/hm 紫云英用量 和植物地上部重金属含量之间正相关,与土壤重 相当于40%化肥的效应IJ .紫云英不仅显著提高 金属其他形态相比,其相关性最好L2 ;本试验土 水稻产量和生物量,而且显著提高海州香薷 壤溶液Pb浓度.叶菜地上部Pb含量之间的关系 (Elsholtzia splendens)的生物量【J卜 IJ/_.本试验当 与文献『27】一致,且优于DTPA—Pb含量.但本试验 中,紫云英对叶菜生物量的影响效果与此一致.杨 土壤溶液Cd浓度.叶菜地上部Cd含量之间与此 俊岗等【i 认为紫云英分解快、供肥及时、肥效 有别,除了土壤溶液Cd浓度影响苋菜地上部Cd 稳定而持久,本文与此类似;而且,通过第3茬对照 含量外,同时植物通过根系分泌物影响土壤溶液 .在水培条件下,田生科等 1发 的生物量与紫云英处理已没有显著差异,还可以 中重金属浓度 1初步推测其肥效大约为4个月左右.另外,菜地土 现1.6mg/L和3.2mg/L(ppm级)对海州香薷地上 壤积累了较丰富的氮、磷、钾。本试验菜地十壤 部Cu含量己没有显著影响,本试验推测供试叶 有效磷、速效钾分别大于90mg/kg、240mg/kg, 菜对土壤溶液中Cd的响应浓度较高(灵敏度为 属偏高级别【J引,且肥料的使用也影响叶菜对Cd、 10 ̄tglL左右),即叶菜对较低(≤10 理效果的影响,故本试验仅追施尿素. )的土壤溶 Pb的吸收[19 20]为减少其他因素对紫云英绿肥处 液Cd浓度不敏感,因此,虽然不同紫云英施用量 间的土壤溶液在ppb级水平有显著差异,但叶菜 地上部Cd含量没有显著差异.另外,王果等L2 认 3_2紫云英对土壤及作物重金属含量的影响 长期大田试验监测到紫云英提高土壤Cd含 为,研究紫云英等有机物料的改土效果,要综合有 量皿 .这是因为紫云英具有一定的富集Cd、Pb 机物料、土壤、作物、栽培以及产品性质等因素, 的能力[22 23]尤其是接种具有富镉基因的根瘤菌 因此,紫云英对土壤的改良效果值得继续研究. 后其cd富集能力大大加 J.因此,在紫云英离 位施用于菜地之前,有必要检测其重金属含量.田 4结论 问小区试验中,紫云英显著提高海州香薷茎叶当 4.1 与对照相比,紫云英绿肥具有改良和培肥 3期 唐明灯:紫云英对污染土壤上叶菜生长及其镉和铅含量的影响 理用量试验fJ】.湖北农业科学,2009,48(7):I592一I593. 465 土壤的作用,显著提高生菜和苋菜地上部生物量. 4.2 紫云英没有显著影响土壤DTPA Cd和 【17】高菊生,徐明岗,秦道珠.长期稻一稻一紫云英轮作对水稻生长发 育及产量的影响【JJ.湖南农业科学,2008,6:25—27. DTPA—Pb的含量,没有显著影响土壤溶液中的 Pb浓度,对土壤溶液Cd浓度的影响程度也较小, 因此没有显著提高供试生菜和苋菜地上部Cd、 Pb含量. 参考文献: [1]Huang B,Shi X Z,Yu D S,et al Environmental assessment of small--scale vegetable farming systems in peri— urban areas of the [1 8】章永松,倪吾钟,林咸永,等.杭州市郊菜园土壤的有效养分状况 与施肥对策[M]谢建吕,陈际型,等编菜园土壤肥力与蔬菜 合理施肥.南京:河海大学出版社,1997:43 46. [1 9]姚建武,王艳红,李盟军,等.施肥对铅镉污染土壤上芥菜铅镉含 量及生理的影响[Jl中国生态农业学报,2010,18(3):659—662 [2O]工艳红,艾绍英,李盟军,等.氮肥对镉在土壤亏#菜系统中迁移转 化的影响[J】l中国生态农业学报,2010,18(3):649 653. [21]李本银,黄绍敏,张玉亭,等.长期施用有机肥对上壤和糙米铜、 锌、铁、锰和镉积累的影响Yangtze River Delta Region,China[J1.Agriculture,Ecosystems and Environment,2006,1 12:39l 402. [J1.植物营养与肥料学报, 20l0,l6(1):129—135. 【22】李铭红,李侠,宋瑞生.受污农田中农作物对重金属镉的富集 [2】Peris M,Mic6 C,Recatalif L,et a1.Heavy metal contents in horticultural crops of a representative area of the European 特征研究【JJ.中国生态农业学报,2008,】6(3):675 679 [23】李铭红,李侠,宋瑞生,等.受污农田中农作物对重金属Pb的富 Mediterranean region fJ1 Science of the Total Environment, 2007,378:42—48. 集特征研究[J1.农业环境科学学报,2006,25(增刊):109 113 [24]Ike A,Sriprang R,Ono H,Murooka et a1.Promotion of metal [3] 师荣光,周启星,刘风枝,等.天津郊区士壤蔬菜系统中cd的积 累特征及污染风险[J】l中国环境科学,2008,28(7):634—639. 【4】 Tfirkdogan M K,Kilicel Kara K,et a1.Heavy metals in soil, vegetables and fruits in the endemic upper gastrointestinal cancer accumulation in nodule ofAstragalus sinicus by the expression of the iron—regulated transporter gene in Mesorhizobium huakuii subsp.rengei B3 Joumal of Bioscience and Bioengineering, 2008,105(6):642—648 region of Turkey 『J]. Environmental Toxicology and Pharmacology,2002.13:175~179. [25】Clemente R/-/artley Rib),只et a1.Trace element mobility in a contaminated soil two years after field—amendment with a [5] Ike A,Sriprang Ono H,et a1.Bioremediation of cadmium contaminated soil using symbiosis between leguminous plant and greenwaste compost mulch fJ1,Environmental Pollution, 2010,158:1644 1651. recombinant rbizobia with the MTL4 and the PCS genes[J1. Chemosphere,2007,66:1670—1676. 【26】Clemente R,Paredes C,Memal M P A field experiment investigating the effects of olive husk and cow manure on heavy 【6】LuAX,Zhang SZ,ShanXQ.Time effect onthefractionation of heavy metals in soils fJ].Geoderma,2005,1 25:225—234. metal availability in a contaminated calcareous soil from Murcia 【7】 王汉卫,王玉军,陈杰华,等.改性纳米碳黑用于重金属污染土壤 (Spain)fJ】.Agriculture,Ecosystems and Environment,2007,118: 319—326. 改良的研究 .中国环境科学,2009,29(4):431—436 [8】 骆永明.污染土壤修复技术研究现状与趋势[J1.化学进展, 2009,21(2 3):558—565. [27J Song J,Zhao F J,Luo Y M,et al Copper uptake by Elsholtzia splendens and Silene vulgaris and assessment of copper phytoavailability in contaminated soils『JJ.EnvironmenVal Pollution,2004,128:307—315. (9】GB 2762—2005.食品中污染物限量[S】. [10】杨俊岗 全东.紫云英在发展永续农业中作用的研究探讨【JJ. 中国畜禽种业,201O,2:21 24. [1 1]汤海燕,倪才英,龙安华,等.土壤植物修复调控效果研究[J】l江 西化工,2007,4:182 185 【28】田生科,李庭轩,彭红云,等.铜胁迫对海州香薷和紫花香薷根系 形态及铜富集的影响[J1.水土保持学报,2005,l9(3):97—100, 183. [29】王 果,陈建斌,高 山,等.稻草和紫云英对土壤外源铜的形态 [12]龙安华,倪才英,曹永琳,等.土壤重金属污染植物修复的紫云英 调控研究fJ1.土壤,2007,39(4):545 550. 【13】陈怀满,熊.及生态效应的影响[J].生态学报,1999,19(4):55卜556. 毅紫云英和稻草对土壤溶液的pH和Eh的影响 土壤,1984,5:189. 作者简介:唐明灯(1968一),男,湖南武冈人,助理研究员,博士,主要 从事土壤重金属污染及其调控研究.发表论文10余篇. [14】官会林,刘士清,张无敌,等.紫云英轮作与退化山地红壤肥力恢 复研究【J].农业现代化研究,2007,28(4):494—497. [】5】曾庆利,龚春华,徐永土,等.紫云英不同翻压量对水稻产量和产 值的影响『J1.湖南农业科学,2009,6:76—78,88. [16】李双来,陈云峰,李阳斌,等.水稻相同紫云英翻压量F化肥的合 

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