Cd污染對(duì)3種類型土壤酶活性及Cd形態(tài)分布的影響

王巧紅 ，董金霞 ，張 君 ，楊萬(wàn)勤 ，張 健 ，陳良華 *

（1.四川水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川都江堰 611231；2.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)林業(yè)研究所，成都 611130；3.長(zhǎng)江上游生態(tài)安全協(xié)同創(chuàng)新中心，成都 611130；4.中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，成都 611130；）

Cd污染對(duì)3種類型土壤酶活性及Cd形態(tài)分布的影響

王巧紅1，董金霞2，3，張 君4，楊萬(wàn)勤2，3，張 健2，3，陳良華2，3*

（1.四川水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川都江堰 611231；2.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)林業(yè)研究所，成都 611130；3.長(zhǎng)江上游生態(tài)安全協(xié)同創(chuàng)新中心，成都 611130；4.中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，成都 611130；）

【目的】認(rèn)識(shí)3種類型土壤酶活性對(duì)Cd污染的響應(yīng)特征，以及Cd形態(tài)分布受土壤類型的影響?！痉椒ā坎捎檬覂?nèi)培養(yǎng)的方法，向紫色土、沖積土和黃壤中添加1、20、50 mg/kg外源Cd模擬不同程度鎘污染，測(cè)定土壤關(guān)鍵酶活性及Cd的形態(tài)分布特征；【結(jié)果】Cd污染均抑制了3種土壤的蔗糖酶活性，伴隨污染的加劇，抑制作用更顯著，尤其是沖積土；Cd污染對(duì)沖積土脲酶活性有顯著的激活作用；3種土壤的酸性磷酸酶對(duì)Cd污染的響應(yīng)表現(xiàn)出“低促高抑的效應(yīng)”；隨土壤中Cd2+濃度的增大，沖積土的堿性磷酸酶活性降低，其余兩種土壤的堿性磷酸酶沒(méi)有顯著變化。Cd污染處理下，紫色土中Cd的形態(tài)分布均表現(xiàn)為：可還原態(tài)＞殘?jiān)鼞B(tài)＞可氧化態(tài)＞弱酸提取態(tài)。黃壤和沖積土在1 mg/kg時(shí)，Cd的各形態(tài)分布為：弱酸提取態(tài)＞殘?jiān)鼞B(tài)＞可氧化態(tài)＞可還原態(tài)；隨著Cd含量的增加，沖積土和黃壤中弱酸提取態(tài)Cd和可還原態(tài)Cd的比例有較大幅度的增加，殘?jiān)鼞B(tài)Cd的比例下降。【結(jié)論】紫色土和黃壤中的土壤酶活性受到Cd污染影響較小，沖積土的酶活性受到的影響較大；沖積土和黃壤在受污染后土壤中的Cd容易被植物吸收，生態(tài)安全存在更大的隱患。

土壤類型；Cd污染；土壤酶；重金屬形態(tài)分布

伴隨我國(guó)工農(nóng)業(yè)和城市化的快速發(fā)展，重金屬污染日益嚴(yán)重，對(duì)人類的健康帶來(lái)了極大威脅。重金屬污染元素中，Cd以移動(dòng)性大、毒性高、污染面積大，被稱為“五毒之首”。我國(guó)環(huán)境保護(hù)部和國(guó)土資源部于2014年4月公布的《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》顯示[1]，全國(guó)土壤總的重金屬超標(biāo)率達(dá)到16.1%，耕地污染超標(biāo)率達(dá)19.4%，Cd的點(diǎn)位超標(biāo)率最大，達(dá)到7.0%。近年來(lái)的“鎘米”事件已經(jīng)讓人意識(shí)到Cd污染已對(duì)食品安全和人類健康產(chǎn)生重要威脅。

各類生態(tài)系統(tǒng)中遷移或釋放出的大部分重金屬污染物最終都會(huì)進(jìn)入到土壤中，影響土壤生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能[2]。土壤鎘污染會(huì)對(duì)土壤生物區(qū)系組成、種群數(shù)量、土壤酶活性、微生物生物量和活性等土壤生物學(xué)特性產(chǎn)生負(fù)面影響[3-4]。另一方面，重金屬的生物毒性不僅與其總量有關(guān)，更大程度上取決于其在土壤中的形態(tài)分布，重金屬的形態(tài)分布決定著它的生物有效性、遷移轉(zhuǎn)化和化學(xué)循環(huán)，從而表現(xiàn)出不同的環(huán)境效應(yīng)。土壤pH、有機(jī)質(zhì)含量、黏度、氧化還原電位等都會(huì)影響重金屬的賦存形態(tài)和生物有效性[5]。

土壤類型是根據(jù)土壤的屬性、成土過(guò)程和成土因素之間相關(guān)性而對(duì)土壤的系統(tǒng)劃分，不同類型土壤的物理性質(zhì)、養(yǎng)分特征和微生物群落結(jié)構(gòu)等方面存在差異[4-6]，這些差異引起了土壤類型間重金屬敏感性的差異，進(jìn)而對(duì)不同類型土壤的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)產(chǎn)生不同程度的影響。但是，目前對(duì)土壤類型間重金屬賦存形態(tài)差異的研究較少，對(duì)土壤中重金屬的形態(tài)分布與土壤生化特征的相關(guān)研究也比較缺乏。因此，本研究以四川省主要的土壤類型（紫色土、沖積土、黃壤）為研究對(duì)象，認(rèn)識(shí)不同Cd污染條件下土壤關(guān)鍵酶活性特征和土壤中鎘的形態(tài)組分結(jié)構(gòu)，研究結(jié)果可為不同類型土壤的管理和環(huán)境保護(hù)、污染控制修復(fù)提供科學(xué)依據(jù)，同時(shí)可以為不同類型土壤的Cd污染的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

本次實(shí)驗(yàn)所用的土壤為紫色土、沖積土和黃壤。紫色土和黃壤采自四川農(nóng)業(yè)大學(xué)雅安校區(qū)的老板山，沖積土取自雅安大興鎮(zhèn)。土樣采集前先清除有機(jī)層和腐殖質(zhì)層，采集20～60cm的淀積層和母質(zhì)層混合土樣，每種類型土壤采集5個(gè)樣點(diǎn)進(jìn)行混合。3種土壤的基本理化性質(zhì)如表1所示。

表1 3種土壤的基本理化性質(zhì)Table 1 Basic physical and chemical properties in the tested soils

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

采回的土壤樣品經(jīng)碾碎風(fēng)干后，將重金屬Cd以分析純CdC12·2.5H2O與去離子水配制成母液，以50μmol/L的濃度施入土壤中充分混勻，達(dá)到預(yù)定的處理濃度。將各處理土壤裝入上口徑30cm、下口徑25cm、高27cm的塑料盆，每盆裝土5 kg。處理期間，每隔1周對(duì)供試土壤進(jìn)行統(tǒng)一澆水，保持土壤含水量約為最大田間持水量的60%。實(shí)驗(yàn)處理時(shí)間為3個(gè)月。

根據(jù)中國(guó)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB15618-2008）中Cd污染物的第二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值以及四川地區(qū)Cd污染狀況[7-8]，設(shè)置4個(gè)Cd處理水平，分別為對(duì)照CK，處理Ⅰ（1 mg/kg），處理Ⅱ（20 mg/kg），處理Ⅲ（50 mg/kg）。即3種土壤，每種土壤4個(gè)梯度，共12個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)3次。

1.3 測(cè)定方法

1.3.1 土壤酶活性測(cè)定

參照關(guān)松蔭[9]的方法測(cè)定各種土壤酶活性：蔗糖酶活性采用3,5-二硝基水楊酸比色法進(jìn)行測(cè)定[9]274-277，酶活用1 g土在37℃培養(yǎng)24 h釋放出的葡萄糖的毫克數(shù)表示；脲酶活性采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法測(cè)定[9]294-297，脲酶活性用1 g土在37℃培養(yǎng)24 h釋放出的NH3-N毫克數(shù)表示；磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法[9]309-312，酸性磷酸酶用pH 6.5緩沖液，堿性磷酸酶用pH 11.0緩沖液，酶活性用1 g土壤在37℃條件下，24 h內(nèi)水解產(chǎn)生酚的毫克數(shù)表示。

1.3.2 土壤中Cd的形態(tài)分布

Cd的形態(tài)分布特征采用BCR連續(xù)提取法[10]。

①弱酸提取態(tài)：稱取1 g樣品，加入40mL 0.10 mol/L HOAc提取液，（22±5）℃下振蕩 16 h；再離心分離（3000 r/min，20min）。

②可還原態(tài)：向經(jīng)上一步提取后的固態(tài)中加入40mL 0.50 mol/L NH2OH·HCL 溶液，（22±5）℃下振蕩 16 h，離心分離（3000 r/min，20min）。

③可氧化態(tài)：向經(jīng)上一步提取后的固態(tài)中加入10mL H2O2（pH=2.0～3.0），室溫下浸提 1 h；再在（85±2）℃水浴中浸提 l h；加入 10mL H2O2，（85±2）℃水浴下浸提 l h。加入 1 mol/L NH4OAc（pH=2.0）溶液 50mL，在（22±5）℃條件下震蕩 16 h，離心分離（3000 r/min，20min）。

④殘?jiān)鼞B(tài)：將上一步提取后的固體中加入HCl-HNO3-HF（2∶5∶2）消解液，進(jìn)行微波消解，離心后分離并保存上清液，定容待測(cè)。

采用火焰原子吸收法測(cè)定（島津AA-7000火焰原子吸收光譜儀）測(cè)定各組分的Cd含量，各種組分所占比例采用占總鎘含量的百分率表示。

1.4 數(shù)據(jù)計(jì)算及分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Exce12010處理，方差分析和作圖采用軟件SPSS 20.0及Origin 9.0處理，處理間的差異顯著性用Tukey法檢驗(yàn)（P＜0.05），利用二元方差分析（Two-way univariate analysis）檢驗(yàn)土壤類型、Cd污染及其交互作用對(duì)各參數(shù)的顯著性效應(yīng)。

2 結(jié)果與分析

2.1 Cd對(duì)土壤酶活性的影響

不同土壤類型下Cd污染對(duì)土壤酶活性的影響如圖1所示。由圖1（a）所示，與對(duì)照相比，3種土壤的蔗糖酶活性在所有Cd污染條件下均有一定程度下降，伴隨著Cd污染程度的增加，蔗糖酶活性下降更明顯。沖積土的蔗糖酶活性對(duì)Cd污染最敏感，1 mg/kg條件下其活性就顯著下降，50 mg/kg污染條件下下降幅度最大；黃壤的蔗糖酶活性在各處理?xiàng)l件下下降未達(dá)顯著水平；紫色土的蔗糖酶活性僅在50 mg/kg污染條件下顯著下降。

由圖1（b）所示，3種土壤的脲酶活性對(duì)Cd污染表現(xiàn)出不同的敏感性。與對(duì)照相比，紫色土和黃壤的脲酶活性均沒(méi)有顯著變化，沖積土的脲酶活性在所有Cd污染條件下均顯著增加，在20 mg/kg條件下達(dá)最大值。

由圖1（c）所示，與對(duì)照相比，Cd污染條件下沖積土的酸性磷酸酶活性有一定程度下降，但未達(dá)顯著水平。紫色土和黃壤的酸性磷酸酶活性在1和20 mg/kg的污染條件下沒(méi)有顯著變化，但在50 mg/kg的條件下均顯著下降。

由圖1（d）所示，與對(duì)照相比，各種Cd污染處理均沒(méi)有顯著影響紫色土和黃壤的堿性磷酸酶活性，沖積土的堿性磷酸酶在Cd污染條件下逐漸下降，20和50 mg/kg條件下達(dá)顯著水平。

由表2可知，土壤中的蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶、堿性磷酸酶均受到土壤類型、Cd污染及其交互作用的極顯著影響（P＜0.05）。

2.2 土壤Cd的形態(tài)分布

從表3可以看出，在不同處理水平下，沖積土和黃壤中的Cd形態(tài)分布基本一致，紫色土差異較大。對(duì)照組中，3種土壤中Cd的形態(tài)分布比例一致，表現(xiàn)為殘?jiān)鼞B(tài)為主，其次為可氧化態(tài)，酸可提取態(tài)和可還原態(tài)沒(méi)有檢測(cè)到。各污染條件下，紫色土中Cd形態(tài)分布為：可還原態(tài)＞殘?jiān)鼞B(tài)＞可氧化態(tài)＞弱酸提取態(tài)。黃壤和沖積土在低濃度Cd（1 mg/kg）污染條件下，土壤中Cd的各形態(tài)分布為：弱酸提取態(tài)＞殘?jiān)鼞B(tài)＞可氧化態(tài)＞可還原態(tài)；20 mg/kg條件下，土壤中Cd的各形態(tài)分布為：弱酸提取態(tài)＞可還原態(tài)＞殘?jiān)鼞B(tài)＞可氧化態(tài)；50 mg/kg條件下，土壤中Cd的各形態(tài)分布為：弱酸提取態(tài)＞可還原態(tài)＞可氧化態(tài)＞殘?jiān)鼞B(tài)。

由此可見(jiàn)，隨Cd濃度的增大，Cd在3種土壤中的弱酸提取態(tài)和可還原態(tài)在增大，殘?jiān)鼞B(tài)在減少。隨著Cd濃度的增大，Cd在土壤中的弱酸提取態(tài)的比例大小順序如下：黃壤＞沖積土＞紫色土。

由表4可知，土壤中Cd的弱酸可提取組分、可還原態(tài)組分、可氧化態(tài)組分及殘?jiān)鼞B(tài)組分均受到土壤類型、Cd污染的極顯著影響（P＜0.05）。除可氧化態(tài)組分外，其余組分還受到土壤類型與Cd污染交互作用的極顯著影響（P＜0.05）。

圖1 不同土壤類型下Cd污染對(duì)土壤酶活性的影響（平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤）Figure 1 The effects of Cd pollution on activities of soil enzymes in different soil types（mean±SE）

表2 土壤類型、Cd污染及其二者交互作用對(duì)各土壤酶活性的影響Table 2 The effects of soil types，Cd pollution and their interaction on activities of soil enzymes

3 討論和結(jié)論

土壤酶是土壤中一切生物化學(xué)過(guò)程的重要扮演者，土壤酶活性的變化能夠較敏感地反映土壤中生化反應(yīng)的方向與反應(yīng)程度，土壤酶是衡量重金屬污染生態(tài)效應(yīng)的有效指標(biāo)之一[11]。有研究表明，重金屬污染的程度不同對(duì)土壤酶活性的影響也不同，不同的土壤酶對(duì)重金屬污染的敏感性存在差異。例如，許煉峰等[12]發(fā)現(xiàn)，在0～l mg/kg的Cd污染條件下土壤蔗糖酶比脲酶更敏感；邱莉萍等[13]發(fā)現(xiàn)，Cd污染對(duì)土壤的脲酶、堿性磷酸酶和蔗糖酶的活性均有抑制作用，尤其是堿性磷酸酶；史長(zhǎng)青[14]的研究結(jié)果表明，隨著Cd濃度的增大，土壤脲酶活性不斷降低；A.Karaca等[15-16]等發(fā)現(xiàn)，50 mg/kg的Cd污染對(duì)土壤中的堿性磷酸酶和酸性磷酸酶均有抑制作用。本研究發(fā)現(xiàn)，3種土壤的蔗糖酶對(duì)Cd污染最敏感，Cd污染對(duì)蔗糖酶的抑制作用表現(xiàn)出明顯的濃度效應(yīng)。其次，低Cd污染對(duì)3種土壤的酸性磷酸酶活性沒(méi)有發(fā)生顯著的抑制作用，在1 mg/kg的污染條件下略微促進(jìn)了紫色土的酸性磷酸酶活性，但在50 mg/kg的污染條件下，3種土壤的酸性磷酸酶均顯著下降。3種土壤中，沖積土的蔗糖酶、脲酶和堿性磷酸酶在各種污染水平均表現(xiàn)出顯著的變化，表明這種土壤的酶活性容易受到土壤Cd污染的影響，對(duì)土壤Cd污染最敏感。Cd污染條件下，沖積土中因土壤酶活性發(fā)生顯著變化，尤其蔗糖酶和堿性磷酸酶受到顯著抑制作用，將影響沖積土中正常的C、P礦化及養(yǎng)分循環(huán)，影響作物的生長(zhǎng)和產(chǎn)量形成。因此，本研究的結(jié)果表明，Cd污染條件下，土壤酶活性受到的影響程度取決于土壤類型、重金屬濃度以及酶的生化屬性，沖積土的各種酶對(duì)Cd污染最敏感，蔗糖酶和堿性磷酸酶受到的負(fù)面影響最顯著，尤其是在高濃度污染條件下。

表3 不同處理下Cd的形態(tài)分布(平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤)Table 3 The ratio of Cd speciation in different soil types under different Cd concentrations（mean±SE）

表4 土壤類型、Cd污染及其二者交互作用對(duì)Cd形態(tài)分布的影響Table 4 The effects of soil types，Cd pollution and their interaction on the ratio of Cd speciation

重金屬進(jìn)入土壤后，經(jīng)過(guò)絡(luò)合、吸附、凝聚、溶解、沉淀等各種反應(yīng)會(huì)形成不同的化學(xué)形態(tài)，從而對(duì)土壤產(chǎn)生不同影響[17]。很多研究表明[18]，重金屬在土壤中的不同形態(tài)分布會(huì)對(duì)土壤微生物及動(dòng)植物產(chǎn)生不同的生物毒性，進(jìn)而產(chǎn)生不同的環(huán)境毒理效應(yīng)。重金屬形態(tài)中被稱作生物潛在可利用態(tài)的包括弱酸提取態(tài)、可還原態(tài)和可氧化態(tài)，而被稱為惰性態(tài)的殘?jiān)鼞B(tài)，在自然界中是不易被釋放出來(lái)的[19]。這4種形態(tài)中，最容易被植物吸收的形態(tài)是弱酸提取態(tài)，較易被植物利用的形態(tài)是可還原態(tài)，較難被植物利用的形態(tài)是可氧化態(tài)，殘?jiān)鼞B(tài)是植物幾乎不能利用的形態(tài)。有研究表明[20]，在未污染條件下，土壤中的Cd以殘?jiān)鼞B(tài)為主，隨著Cd污染的加劇，弱酸可提取態(tài)、可還原態(tài)和可氧化態(tài)等生物潛在利用形態(tài)的比例會(huì)顯著增加[21-22]，引起較大的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。本研究發(fā)現(xiàn)，在土壤未受Cd污染的情況下，即對(duì)照組中，紫色土、沖積土和黃壤3種土壤Cd的殘?jiān)鼞B(tài)所占的比例最大，分別為69.35%、68.23%和70.42%；酸可提取態(tài)和可還原態(tài)均沒(méi)有檢測(cè)到，說(shuō)明對(duì)照組土壤中本底Cd水平并不會(huì)對(duì)生態(tài)安全產(chǎn)生威脅。Cd污染條件下，紫色土、沖積土和黃壤中的殘?jiān)鼞B(tài)所占比例均小于弱酸提取態(tài)、可還原態(tài)和可氧化態(tài)三者之和，即受Cd污染的土壤中Cd的形態(tài)以生物潛在可利用態(tài)為主，且隨著Cd污染的加劇，3種土壤中Cd的生物潛在可利用態(tài)均增加。說(shuō)明3種土壤受Cd污染后，土壤中的Cd均有一定的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)性，且隨著Cd濃度的增大，這種潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)也在增大。20 mg/kg的污染條件下，紫色土、沖積土和黃壤中Cd的生物潛在可利用態(tài)所占的比例分別為85.94%、93.32%、94.15%；Cd濃度為 50 mg/kg時(shí)，紫色土、沖積土和黃壤中Cd的生物潛在可利用態(tài)所占的比例分別為93.4%、96.85%、99.4%。由此可見(jiàn)，黃壤發(fā)生Cd污染時(shí)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)性最大，紫色土的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)性最小。

Cd污染對(duì)紫色土、沖積土和黃壤的酶活性影響程度因土壤酶種類和污染水平而不同。各水平的Cd污染對(duì)3種土壤的蔗糖酶活性均有抑制作用，這種酶對(duì)Cd污染最敏感。酸性磷酸酶的活性在3種土壤中表現(xiàn)為“低促高抑”的效應(yīng)，尤其是紫色土和黃壤。Cd污染條件下沖積土的酶活最容易受到影響，對(duì)Cd污染最敏感。隨著Cd濃度的增大，土壤中Cd的弱酸提取態(tài)及可被生物利用形態(tài)所占比例的大小均為：黃壤＞沖積土＞紫色土，Cd污染對(duì)黃壤的生態(tài)安全威脅最大，對(duì)紫色土威脅最小。

［1］環(huán)境保護(hù)部，國(guó)土資源部.全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)［R］.北京：環(huán)境保護(hù)部，國(guó)土資源部，2014.

［2］傅曉文.鹽漬化石油污染土壤中重金屬的污染特征、分布和來(lái)源解析［D］.濟(jì)南：山東大學(xué)，2014.

［3］韓桂琪，王彬，徐衛(wèi)紅，等.重金屬Cd、Zn、Cu、Pb復(fù)合污染對(duì)土壤微生物和酶活性的影響［J］.水土保持學(xué)報(bào)，2010，24（5）：238-242.

［4］王奧，吳福忠，楊萬(wàn)勤，等.Cd對(duì)歐美雜交楊生長(zhǎng)紫色土和沖積土微生物多樣性的影響［J］.環(huán)境科學(xué)，2011，32（7）：2138-2143.

［5］RAFIQ M T，AZIZ R，YANG X，et al.Cadmium phytoavailabilitytorice（OryzasativaL）.growninrepresentativeChinesesoils.A model to improve soil environmental quality guidelines for foodsafety［J］.Ecotoxicologyandenvironmentalsafety，2014，103：101-107.

［6］張祥，王典，姜存?zhèn)}，等.生物炭對(duì)我國(guó)南方紅壤和黃棕壤理化性質(zhì)的影響［J］.中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2013，21（8）：979-984.

［7］金立堅(jiān)，李向龍，印悅，等.2011年四川省農(nóng)村土壤中鉛和鎘含量調(diào)查［J］.環(huán)境與健康雜志，2012，29（12）：1112-1115.

［8］毛竹，張世熔，李婷，等.鉛鋅礦區(qū)土壤重金屬空間變異及其污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)：以四川漢源富泉鉛鋅礦山為例［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2007，26（2）：617-621.

［9］關(guān)松蔭.土壤酶及其研究法［M］.北京：農(nóng)業(yè)出版社，1986.

［10］TESSIER A，CAMPBELL P G C，BISSON M.Sequential extraction procedure for the speciation of particulate trace metals［J］.Analytical Chemistry，1979，51（7）：844-851.

［11］孔龍，譚向平，和文祥，等.外源Cd對(duì)中國(guó)不同類型土壤酶活性的影響［J］.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，46（24）：5150-5162.

［12］許煉烽，郝興仁，劉騰輝，等.重金屬Cd和Pb對(duì)土壤生物活性影響的初步研究［J］.熱帶亞熱帶土壤科學(xué)，1995，4（4）：216-220.

［13］邱莉萍，張興昌.Cu Zn Cd和EDTA對(duì)土壤酶活性影響的研究［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2006，25（1）：30-33.

［14］史長(zhǎng)青.重金屬污染對(duì)水稻土酶活性的影響［J］.土壤通報(bào)，1995，26（1）：34-35.

［15］KARACA A，CETIN S C，TURGAY O C，et al.Effects of heavy metals on soil enzyme activities［M］//SHERAMETI I，VARMA A.Soil heavy metals.Berlin Heidelberg：Springer Verlag，2010：237-262.

［16］LANDI L，RENELLA G，MORENO J L，et al.Influence of cadmium on the metabolic quotient，L-：D-glutamic acid respiration ratio and enzyme activity：microbial biomass ratio under laboratory conditions［J］.Biology and Fertility of Soils，2000，32（1）：8-16.

［17］王連平，張學(xué)詢，宋勝煥.黑土中幾種重金屬的化學(xué)形態(tài)［J］.生態(tài)學(xué)雜志，1989，8（6）：56-57.

［18］鐘曉蘭，周生路，黃明麗，等.土壤重金屬的形態(tài)分布特征及其影響因素［J］.生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2009，18（4）：1266-1273.

［19］張芬，楊長(zhǎng)明，潘睿捷.青山水庫(kù)表層沉積物重金屬污染特征及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2013，24（9）：2625-2630.

［20］譚長(zhǎng)銀，吳龍華，駱永明，等.長(zhǎng)期定位試驗(yàn)點(diǎn)土壤鎘的吸附解吸及形態(tài)分配［J］.水土保持學(xué)報(bào)，2010，24（6）：167-172.

［21］邢丹，王永平，任婧，等.貴州典型土壤中Cd形態(tài)分布及環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)［J］.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，37（4）：743-748.

［22］高瑞麗，朱俊，湯帆，等.水稻秸稈生物炭對(duì)鎘、鉛復(fù)合污染土壤中重金屬形態(tài)轉(zhuǎn)化的短期影響［J］.環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2016，36（1）：251-256.

Effects of Cd Pollution on Soil Enzyme Activities and Cd Forms in Three Soil Types

WANGQiao-hong1，DONGJin-xia2，3，ZHANGJun4，YANGWan-qin2，3，ZHANGJian2，3，CHENLiang-hua2，3*
（1.Sichuan Water Conservancy Vocational College，Dujiangyan 611231，Sichuan，China；2.Institute of Ecology&Forestry，Sichuan Agricultural University，Chengdu 611130，China；3.Collaborative Innovation Center of Ecological Security in the Upper Reaches of Yangtze River，Chengdu 611130，China；4.Power China Chengdu Engineering Corporation Limited，Chengdu 611130，China）

【Objective】The objective of the study was to understand effects of Cd pollution on soil enzyme activitiesand Cd forms in 3 soil types.【Method】A controlled-culture experiment was conducted to study the effects of different Cd concentrations(1，20 and 50 mg/kg)on soil enzyme activities and Cd forms in 3 typical soil types(purple soil，alluvial soil and yellow soil)of Sichuan province.【Results】(1)Cd pollution inhibited invertase activities in all soil types.Cd-caused negative effect increased with increasing Cd concentration，especiallyinalluvialsoil.However，Cdpollutionhadapositiveinfluence on urease activities in alluvial soil.Acid phosphatase activities increased under the lower Cd level but decreased under the higher Cd level in each soil type.Alkaline phosphatase activities in alluvial soil gradually declined with increasing Cd2+concentration while they were unaffected in other two soil types.Under Cd pollution，Cd distribution in purple soil exhibited a similar pattern of reducible state＞residual state＞oxidizable state＞weak acid extractable state.Under 1 mg/kg Cd，Cd distribution showed trend of weak acid extractable state＞residual state＞oxidizable state＞reducible state for both yellow and alluvial soils.With the increase of Cd pollution，the proportion of weak acid extraction and reducible states was enhanced in both yellow and alluvial soils，but the proportion of residual Cd state was decreased substantially in both soil types.【Conclusion】Our results indicated that the effect of Cd pollution on enzyme activities in both purple and yellow soils were was relatively small as compared to alluvial soil.Cd was easy to be absorbed by plants in both alluvial and yellow soils，which may have a potential ecological risk.

soil type；Cd pollution;soil enzyme activity；heavy metal speciation

S155；X131.3；X53

A

1000-2650（2017）03-0339-06

10.16036/j.issn.1000-2650.2017.03.009

2017-03-23

國(guó)家自然科學(xué)基金（31300513）；長(zhǎng)江上游生態(tài)安全協(xié)同創(chuàng)新中心開(kāi)放基金。

王巧紅，碩士研究生，講師，主要從事水土保持與荒漠化防治等方面的研究，E-mail：251949640@qq.com。*責(zé)任作者：陳良華，副研究員，主要從事生態(tài)環(huán)境修復(fù)的研究，E-mail：chenlh@sicau.edu.cn。

（本文審稿：劉 洋；責(zé)任編輯：鞏艷紅；英文編輯：徐振鋒）