鈍化劑抑制南方污染農(nóng)田籽粒莧吸收重金屬的效應(yīng)研究

肖艷輝，李應(yīng)文，鄒碧，何金明，李志安,

1.韶關(guān)學(xué)院英東生物與農(nóng)業(yè)學(xué)院，廣東 韶關(guān) 512005；2.中國(guó)科學(xué)院華南植物園，廣東 廣州 510650；3.南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室（廣州），廣東 廣州 511458

中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，伴隨出現(xiàn)了生態(tài)環(huán)境的明顯退化，其中，農(nóng)田土壤重金屬污染是較為突出的問(wèn)題之一（張玉秀等，2008）。重金屬污染造成許多農(nóng)田土壤閑置或生產(chǎn)出來(lái)的農(nóng)產(chǎn)品重金屬含量超標(biāo)，引發(fā)農(nóng)產(chǎn)品安全問(wèn)題（Siddiqui et al.，2014）。近 30年來(lái)，中國(guó)南方耕地土壤重金屬污染嚴(yán)重，且酸化面積明顯增加，導(dǎo)致土壤中有效態(tài)重金屬含量升高，從而加重了作物吸收累積重金屬的風(fēng)險(xiǎn)（陳青云等，2013）。對(duì)于酸性重金屬污染農(nóng)田，利用重金屬鈍化劑進(jìn)行治理是一個(gè)可行的對(duì)策，即鈍化劑降低土壤中的重金屬有效性，從而降低農(nóng)作物吸收重金屬，實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品安全，鈍化治理技術(shù)費(fèi)用低、效率高、易于操作，適合于大面積污

染農(nóng)田的修復(fù)治理（Sharma et al.，2018；劉順翱等，2020）。國(guó)內(nèi)外關(guān)于施用鈍化劑來(lái)減少作物對(duì)重金屬吸收累積方面的研究較多（康宏宇等，2015；黃東風(fēng)等，2017）。施用硅酸鹽（Chen et al.，2000）、石灰（王輝等，2018）等均能顯著提高土壤 pH，有效降低土壤中有效態(tài)Cd含量，進(jìn)而減少作物對(duì)Cd的吸收（Friesl et al.，2004；Lombi et al.，2003）；石灰能顯著降低土壤有效態(tài)Cd、Pb含量（郝金才等，2019）；施用硅鈣鎂肥也能降低水稻各器官中Cd含量，顯著降低水稻全株Cd累積量（李欣陽(yáng)等，2018）；磷基材料對(duì)重金屬的鈍化通過(guò)吸收、沉淀和共沉淀多種機(jī)制起作用（Basta et al.，2001）。由此可見(jiàn)，利用鈍化劑來(lái)降低植物中重金屬含量是實(shí)現(xiàn)中輕度污染土壤安全利用的有效途徑（孟龍，2018）。然而，由于植物種類、土壤類型、環(huán)境條件、鈍化劑使用劑量等因素的影響，一些鈍化劑治理重金屬污染土壤效果并不穩(wěn)定。因此，針對(duì)特定區(qū)域農(nóng)田污染，評(píng)估鈍化劑的表現(xiàn)，在實(shí)際工程應(yīng)用上具有重要意義。

籽粒莧（AmaranthushypochondriacusL.）為莧科莧屬的一年生作物，是中國(guó)一類重要牧草，其枝葉含有較高的蛋白質(zhì)，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，是畜禽類的重要飼料。籽粒莧對(duì)Cd具有較高的吸收累積能力（李凝玉等，2010），這導(dǎo)致了其作為牧草利用上的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，即把它種植在重金屬污染土壤上，可能會(huì)生產(chǎn)出高重金屬含量的飼料，這在中國(guó)南方地區(qū)風(fēng)險(xiǎn)更高。因此，探討降低籽粒莧在重金屬污染土壤上吸收重金屬的方法，對(duì)籽粒莧安全種植具有重大意義。

廣東韶關(guān)地區(qū)有豐富的礦產(chǎn)資源，長(zhǎng)期的礦冶業(yè)導(dǎo)致了該地區(qū)嚴(yán)重的環(huán)境污染，被國(guó)家環(huán)境保護(hù)部確定為污染農(nóng)田治理先行區(qū)，該地區(qū)較為突出并受到較大關(guān)注的污染元素是鎘、鋅、鉛、銅等（Zhuang et al.，2009；焦洪鵬等，2017）。本研究以籽粒莧為試驗(yàn)材料，在粵北酸性重金屬污染土壤上，研究3種鈍化劑在2個(gè)劑量水平上籽粒莧的生長(zhǎng)表現(xiàn)，對(duì)重金屬、養(yǎng)分元素的吸收及其與土壤性狀變化的關(guān)系，為籽粒莧在南方酸性土壤上的安全種植提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

試驗(yàn)地點(diǎn)為廣州市華南植物園試驗(yàn)基地。供試植物為籽粒莧（AmaranthushypochondriacusL.Cv.‘K104’）。供試土壤采自樂(lè)昌市廊田，水稻土耕層0—20 cm深。實(shí)驗(yàn)前將土壤陰干，粉碎，并過(guò)2 mm篩。供試土壤基本理化性狀為pH 3.61，有機(jī)質(zhì) 3.64%，全氮 5.34 g·kg?1，全磷 0.87 g·kg?1，總Cd 1.53 mg·kg?1，總 Pb 2088 mg·kg?1，總 Cu 86 mg·kg?1，總 Zn 1439 mg·kg?1，有效態(tài) Cd 0.28 mg·kg?1，有效態(tài) Pb 27.68 mg·kg?1，有效態(tài) Cu 0.37 mg·kg?1，有效態(tài) Zn 47.50 mg·kg?1。將供試土壤裝入內(nèi)徑為21 cm，深23 cm的PVC盆內(nèi)，每盆4 kg。每盆按照 0.2 g·kg?1的量加入氮磷鉀復(fù)合肥（N-P2O5-K2O 質(zhì)量分?jǐn)?shù)之比為 15∶15∶15），混勻后再加入不同劑量鈍化劑。本試驗(yàn)采用的鈍化劑為硅酸鈣、石灰、硅鈣鎂肥（CaO≥20%，SiO2≥12%，MgO≥12%，pH=12）。初期對(duì)3種鈍化劑進(jìn)行適宜劑量評(píng)估，確定不同鈍化劑用量為0.5%（鈍化劑質(zhì)量占土壤質(zhì)量，下同）和1%。試驗(yàn)共7個(gè)處理，分別為0.5%硅酸鈣、1%硅酸鈣、0.5%石灰、1%石灰、0.5%硅鈣鎂肥、1%硅鈣鎂肥，以未加鈍化劑處理為對(duì)照（CK）。各鈍化劑預(yù)先研磨成粉末，按照相應(yīng)劑量與供試土壤混勻后，澆水，平衡12 d后測(cè)定土壤pH和有效態(tài)Cd、Pb、Cu、Zn含量，并將籽粒莧種子均勻撒播于盆中，蓋土，待幼苗長(zhǎng)至 2 cm左右時(shí)，每盆留8株幼苗，當(dāng)幼苗長(zhǎng)至5 cm左右時(shí)，定苗，每盆均留4株株距相等且長(zhǎng)勢(shì)相當(dāng)?shù)闹仓辍Ｃ總€(gè)處理重復(fù)4次。試驗(yàn)過(guò)程中土壤保持田間持水量的70%—90%之間。籽粒莧生長(zhǎng)60 d后收獲，用于各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定。

1.2 測(cè)定方法

采收前，測(cè)定各處理籽粒莧植株株高。光合參數(shù)于09:00—11:00采用美國(guó)Li-6400便攜式光合測(cè)定儀測(cè)定，測(cè)定時(shí)使用開(kāi)放氣路，利用 6400PS提供光照，測(cè)定項(xiàng)目包括凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、蒸騰速率（Tr），水分利用率（WUE）為Pn/Tr計(jì)算所得。測(cè)定過(guò)程中光量子通量密度（ PFD ）約為1000 μmol·m?2·s?1，大氣溫度(25±1) ℃，大氣 CO2濃度變化范圍為 (380±10)μmol·mol?1，取上數(shù)第一片全展葉進(jìn)行測(cè)定。色素含量測(cè)定采用Arnon法（Arnon，1949）。

將收獲的籽粒莧植株地上部分與根系分開(kāi)，用去離子水沖洗干凈后置于 60 ℃烘箱中烘至恒質(zhì)量。烘干植物樣品稱質(zhì)量后，粉碎過(guò)100目篩，保存于干燥器中備用。植物樣品用HNO3-HClO4（V/V，4∶1）濕法消解后定容，用于植物體重金屬和礦質(zhì)元素含量的測(cè)定（火焰原子吸收分光光度計(jì)，Hitachi Z-5300）。設(shè)置平行試驗(yàn)4次，取平均值，并設(shè)置空白。并應(yīng)用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行分析質(zhì)量監(jiān)控，土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)為土壤成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW (E)070011）。植物標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)為菠菜標(biāo)準(zhǔn)物（GBW 10015）。

土壤的采集過(guò)程為，先剪除地上部植株后，倒出盆內(nèi)土壤，取出全部根系，采集土壤于樣品袋內(nèi)。測(cè)定土壤含水量，按土液比1∶2.5添加0.01 mol·L?1CaCl2，使用pH計(jì)測(cè)定土壤pH。土壤有效態(tài)Cd、Pb、Cu、Zn 含量測(cè)定采用 0.01 mol·L?1CaCl2浸提法（Foucault et al.，2013）。

鈍化率計(jì)算為：

式中，I為百分鈍化率；C0為未添加鈍化劑土壤中有效態(tài)重金屬含量；C為鈍化劑平衡后土壤中有效態(tài)重金屬含量（田雪等，2019）。

pH變化率計(jì)算為：

式中，pH60為鈍化劑處理后60 d（植物收獲后）的土壤pH；pH12為鈍化劑處理后12 d（植物種植前）的土壤pH。

有效態(tài)Cd、Pb、Cu、Zn含量變化率計(jì)算為：

其中，C60為鈍化劑處理后60 d（植物收獲后）土壤有效態(tài) Cd、Pb、Cu、Zn含量；C12為鈍化劑處理后12 d（植物種植前）土壤有效態(tài) Cd、Pb、Cu、Zn含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所得數(shù)據(jù)采用 SPSS軟件包進(jìn)行單因素方差分析，用Duncan’s新復(fù)極差法進(jìn)行平均數(shù)的顯著檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 鈍化劑對(duì)土壤有效態(tài)重金屬含量影響

表1和表2可以看出，鈍化劑處理后12 d，土壤 pH均顯著高于對(duì)照，而有效態(tài) Cd、Pb、Cu、Zn含量均顯著低于對(duì)照。以 1%石灰處理土壤 pH最高，比對(duì)照高了 2.99個(gè)單位，且該處理有效態(tài)Cd、Pb、Cu、Zn含量均最低，鈍化率均最高，但1%石灰與0.5%石灰的有效態(tài)Cd、Pb、Cu、Zn含量及鈍化率差異均不顯著；0.5%硅酸鈣處理土壤pH最低，僅比對(duì)照高了0.39個(gè)單位，且該處理有效態(tài)Cd、Pb、Cu、Zn含量均較高，鈍化率均較低。3種鈍化劑鈍化效果由好到差的順序?yàn)槭遥竟桠}鎂肥＞硅酸鈣。

表1 鈍化劑處理后12 d土壤pH和有效態(tài)Cd、Pb、Cu、Zn含量比較Table1 Comparison of pH and available Cd, Pb, Cu, Zn contents from soil treated by amendments for 12 days

表2 不同鈍化劑對(duì)4種重金屬鈍化率的影響Table 2 Effect of different amendments on immobilization efficiency of four heavy metals %

表3可以看出，鈍化劑處理60 d后，除硅酸鈣處理的土壤pH與對(duì)照差異不顯著外，石灰和硅鈣鎂肥的土壤pH均顯著高于對(duì)照；有效態(tài)Cd、Pb、Cu、Zn含量基本均低于對(duì)照。石灰和硅鈣鎂肥有效態(tài)Cd、Pb含量均顯著低于對(duì)照，并均以1%石灰Cd、Pb含量最低，分別比對(duì)照降低了100%、98.23%；硅酸鈣、石灰和硅鈣鎂肥有效態(tài)Cu、Zn含量均顯著低于對(duì)照，有效態(tài)Cu含量以0.5%石灰最低，比對(duì)照降低了66.67%，而有效態(tài)Zn含量以1%石灰最低，比對(duì)照降低了99.26%?？傮w而言，3種鈍化劑對(duì)Cd、Pb、Cu、Zn的鈍化效果有明顯差異，硅酸鈣鈍化效果最差，石灰鈍化效果最好，硅鈣鎂肥鈍化效果中等。相關(guān)分析顯示，pH與有效態(tài)重金屬含量有極顯著的負(fù)相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)分別為有效態(tài)Cd 0.971，有效態(tài)Pb 0.908，有效態(tài)Cu 0.607，有效態(tài)Zn 0.899。

表3 鈍化劑處理60 d后土壤pH和有效態(tài)Cd、Pb、Cu、Zn含量比較Table 3 Comparison of pH and contents of available Cd, Pb, Cu, Zn from soil treated by amendments for 60 days

表4可以看出，pH變化率均為不同程度降低，其中以 0.5%石灰降低最多，0.5%硅酸鈣鎂降低最少。有效態(tài)Cd含量變化率除1%石灰降低外，其余處理均有不同程度增加，其中以 0.5%石灰增加最多，0.5%硅酸鈣增加最少；鈍化劑處理后的有效態(tài)Pb、Cu、Zn含量變化率均有不同程度增加，其中有效態(tài)Pb、Zn含量以0.5%石灰增加最多，有效態(tài)Cu含量以0.5%硅鈣鎂肥增加最多。隨著鈍化劑處理時(shí)間延長(zhǎng)，1%石灰對(duì)Cd的鈍化時(shí)效最好，0.5%石灰對(duì)Cd、Pb、Zn的鈍化時(shí)效最差，0.5%硅鈣鎂肥對(duì)Cu的鈍化時(shí)效最差。

表4 土壤pH和有效態(tài)Cd、Pb、Cu、Zn從處理12—60 d的變化率Table 4 Change rate of pH and available Cd, Pb, Cu, Zn from 12 days to 60 days

2.2 鈍化劑對(duì)籽粒莧生長(zhǎng)與光合生理參數(shù)的影響

表5可以看出，3種鈍化劑對(duì)籽粒莧植株生長(zhǎng)有不同影響。鈍化劑處理后，籽粒莧株高以 1%石灰最高，比對(duì)照高了57.78 cm，且該處理顯著高于其余處理。地上部干質(zhì)量以1%石灰最高，1%石灰除與 1%硅鈣鎂肥差異不顯著外，均顯著高于其余處理。根系干質(zhì)量以0.5%石灰最高，且該處理僅與1%石灰和1%硅鈣鎂肥差異不顯著，而對(duì)照與其余處理之間差異均不顯著。各處理之間根冠比差異均不顯著。總體而言，3種鈍化劑處理均不同程度地促進(jìn)了籽粒莧植株生長(zhǎng)，以石灰效果最佳，且以1%石灰處理的籽粒莧生長(zhǎng)最好。

表5 鈍化劑處理對(duì)籽粒莧株高和生物量的影響Table 5 Effect of amendments on plant height and biomass of A.hypochondriacus L.

表 6可以看出，鈍化劑處理對(duì)籽粒莧葉綠素和類胡蘿卜素含量有顯著影響。鈍化劑處理后，葉綠素a、葉綠素b和葉綠素a+b含量均以1%石灰最高，顯著高于其余處理，且分別約為對(duì)照的4倍、3倍和4倍；此外，1%劑量處理基本上均高于0.5%劑量處理。石灰處理的類胡蘿卜素含量較高，比對(duì)照提高了 186%，且顯著高于硅酸鈣處理和對(duì)照；1%硅酸鈣顯著高于對(duì)照和0.5%硅酸鈣，而對(duì)照與0.5%硅酸鈣之間差異不顯著?？傮w而言，鈍化劑處理使籽粒莧色素含量基本上均有不同程度增加，其中以1%石灰處理的籽粒莧葉綠素含量增加最為顯著。

表6 鈍化劑處理對(duì)籽粒莧葉綠素和類胡蘿卜素含量的影響Table 6 Effect of amendments on contents of chlorophyll and carotenoid of A.hypochondriacus L. (mg·g?1, FW)

表7可以看出，鈍化劑處理對(duì)籽粒莧的Pn、Gs、Tr、WUE均有不同程度的影響。鈍化劑劑量對(duì)光合參數(shù)的影響因鈍化劑種類而異。鈍化劑處理后，籽粒莧Pn和Tr均顯著高于對(duì)照，且Pn和Tr均以0.5%石灰顯著最高，分別比對(duì)照提高了298%、478%；Gs以0.5%石灰最高，但僅與1%石灰差異不顯著；WUE以對(duì)照最高，除與0.5%硅酸鈣差異不顯著外，均顯著高于其余處理。總體而言，石灰處理的Pn、Gs及Tr均較高；鈍化劑處理后，WUE顯著降低。

表7 鈍化劑處理對(duì)籽粒莧光合參數(shù)的影響Table 7 Effect of amendments on photosynthetic parameters of A.hypochondriacus L.

2.3 鈍化劑對(duì)籽粒莧體內(nèi)重金屬及重要養(yǎng)分元素含量的影響

表8可以看出，鈍化劑處理的籽粒莧地上部和根系Cd、Pb、Cu、Zn含量由低到高的順序?yàn)槭遥脊桠}鎂肥＜硅酸鈣，且1%劑量均低于0.5%劑量。1%石灰籽粒莧地上部Cd、Pb、Cu、Zn含量基本上均顯著最低，1%石灰籽粒莧根系Cd、Pb、Cu、Zn含量最低，但與 1%硅鈣鎂肥差異不顯著；與對(duì)照相比，硅酸鈣處理對(duì)籽粒莧地上部和根系 Pb、Cu含量無(wú)顯著影響或有顯著增加，而對(duì)地上部 Cd、Zn含量則有顯著抑制作用，硅酸鈣處理的籽粒莧地上部和根系Cd、Pb、Cu、Zn含量均顯著高于石灰和硅鈣鎂肥處理。籽粒莧根系Cd、Pb、Cu、Zn含量基本均高于地上部。

表8 鈍化劑處理對(duì)籽粒莧體內(nèi)Cd、Pb、Cu、Zn含量的影響Table 8 Effect of amendments on content of Cd, Pb, Cu, Zn in A.hypochondriacus L.

表9可以看出，鈍化劑處理對(duì)籽粒莧地上部和根系 Ca、Mg、Mn含量有一定影響。0.5%石灰和1%石灰對(duì)地上部Ca含量增加最為顯著，分別比對(duì)照增加了95%和75%；硅鈣鎂肥能顯著增加籽粒莧地上部對(duì)Mg的吸收，且以0.5%硅鈣鎂肥Mg含量最高，比對(duì)照增加了 126%，顯著高于其余處理；石灰和硅鈣鎂肥處理顯著降低籽粒莧地上部對(duì) Mn的吸收，且以1%石灰最低，但與1%硅鈣鎂肥無(wú)顯著差異；0.5%硅酸鈣地上部 Ca、Mg、Mn含量與對(duì)照均無(wú)顯著差異。根系 Ca含量為石灰和硅鈣鎂肥處理顯著低于對(duì)照，且以1%硅鈣鎂肥顯著最低；根系Mg含量以0.5%硅鈣鎂肥最高，但僅與1%硅鈣鎂肥差異不顯著；根系Mn含量以1%石灰最低，僅為對(duì)照的31%。3種鈍化劑處理的籽粒莧地上部和根系Ca、Mg、Mn含量基本上為0.5%劑量高于1%劑量。

表9 鈍化劑對(duì)籽粒莧體內(nèi)Ca、Mg、Mn含量的影響Table 9 Effect of amendments on contents of Ca, Mg, Mn in A.hypochondriacus L.

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

3.1.1 土壤重金屬鈍化及其潛在機(jī)理

中國(guó)南方閩南、贛南、湘南、粵北一帶是南嶺金屬成礦帶，有大量礦冶企業(yè)，造成了周邊農(nóng)田的嚴(yán)重污染，其中鉛鋅礦最具代表性，它是造成土壤中 Cd、Pb、Cu、Zn 超標(biāo)的污染源（馮乾偉等，2020）。研究結(jié)果表明，pH的升高是影響土壤中重金屬有效態(tài)和植物吸收的最主要原因（Eriksson，1989）。3種鈍化劑均能顯著提高土壤pH，顯著降低土壤有效態(tài)Cd、Pb、Cu、Zn含量；土壤有效態(tài)重金屬含量與土壤pH呈負(fù)相關(guān)，這與郭利敏等（2010）的研究結(jié)果一致。由于硅酸鈣、石灰和硅鈣鎂肥的pH不同，作為鈍化劑加入土壤后提高土壤pH的能力也不同，因此，對(duì)土壤Cd、Pb、Cu、Zn的鈍化效果也存在差異。3種鈍化劑鈍化效果由好到差的順序?yàn)椋菏遥竟桠}鎂肥＞硅酸鈣。鈍化劑作為堿性材料，會(huì)使土壤pH升高，從而降低土壤Cd2+的解吸（Li et al.，2016），也會(huì)促進(jìn)Cd2+向Cd復(fù)合物和Mn氧化物等穩(wěn)定態(tài)轉(zhuǎn)化，進(jìn)而降低土壤溶液Cd濃度（Wang et al.，2015），這可能是鈍化劑降低土壤中有效態(tài)重金屬含量的主要機(jī)制。

本研究表明，鈍化劑處理60 d與處理12 d相比，土壤pH趨于降低，而其有效態(tài)Cd、Pb、Cu、Zn含量趨于升高，這種變化有多方面的原因，主要是由于植物根際分泌物的作用造成的，植物在生長(zhǎng)過(guò)程中不斷分泌有機(jī)酸，從而降低pH而利于根際養(yǎng)分活性的提升（涂書新等，2000），pH的下降則導(dǎo)致重金屬有效態(tài)的上升。此外，由于植物生長(zhǎng)過(guò)程中吸收和降雨造成土壤中鹽基陽(yáng)離子（Ca2+、Mg2+、K+、Na+）減少，打破了鹽基陽(yáng)離子在固/液相之間的吸附-解吸平衡，原先吸附在土壤固相表面的部分交換性鹽基陽(yáng)離子釋放到土壤溶液中，空缺的吸附位（陽(yáng)離子交換位）被H+占據(jù)，產(chǎn)生交換性H+，導(dǎo)致土壤pH降低（胡坤，2010）。對(duì)照處理重金屬有效態(tài)是下降的，與種植籽粒莧使有效成重金屬上升形成鮮明的對(duì)比（表 4），這表明植物根際對(duì)土壤的酸化可能起了主導(dǎo)作用。

隨鈍化劑處理時(shí)間延長(zhǎng)，鈍化劑鈍化效果越來(lái)越差，這說(shuō)明鈍化劑具有一定的時(shí)效性。其可能原因是3種鈍化劑添加入土壤后，會(huì)先與土壤中的腐殖酸等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，中和一部分堿，導(dǎo)致鈍化劑中可固定重金屬離子的有效成分含量降低。且反應(yīng)生成的Ca2+在一定程度上與土壤中的Cd2+和Pb2+競(jìng)爭(zhēng)吸附位點(diǎn)，從而削弱了鈍化劑的鈍化能力（陳遠(yuǎn)其等，2016）。然而，有研究表明，石灰與腐殖酸、其他中性土壤改良劑（如海泡石、膨潤(rùn)土、生物炭等）混施，其效果優(yōu)于石灰單一處理（羅婷等，2017），但這是否說(shuō)明其他鈍化劑與土壤改良劑混施也能優(yōu)于單一使用鈍化劑處理，還有待于進(jìn)一步研究。3種鈍化劑中，以1%石灰處理Cd變化率最小，與其他鈍化劑種類和劑量相比，其鈍化時(shí)效最長(zhǎng)；1%硅鈣鎂肥處理Cd變化率為100%，但由于該處理在鈍化劑處理 12 d時(shí)，其有效態(tài) Cd含量較低（0.02 mg·kg?1），60 d時(shí)有效態(tài) Cd含量略有增加（0.04 mg·kg?1），從而導(dǎo)致該處理Cd變化率較大。

3.1.2 鈍化處置對(duì)籽粒莧生長(zhǎng)與光合生理的影響

鈍化劑處理后，籽粒莧植株生長(zhǎng)狀況由好到差的順序?yàn)槭遥竟桠}鎂肥＞硅酸鈣，這與3種鈍化劑鈍化效果的順序一致。此外，鈍化劑對(duì)葉綠素 a、葉綠素b、葉綠素a+b含量及光合參數(shù)（Pn、Gs、Tr）的影響與對(duì)籽粒莧植株生長(zhǎng)的影響一致，這說(shuō)明籽粒莧植株生長(zhǎng)與色素含量和光合參數(shù)有直接關(guān)系。高水平的色素含量和凈光合效率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率能有效提高籽粒莧的光合效率，進(jìn)而促進(jìn)籽粒莧植株生長(zhǎng)及生物量累積，這與盧煥萍（2014）的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。然而，石灰和硅鈣鎂肥處理的水分利用率均顯著低于對(duì)照，其可能是由于石灰和硅鈣鎂肥易與土壤水分過(guò)量反應(yīng)使土壤失水所導(dǎo)致的（田雪等，2019）。該地土壤呈強(qiáng)酸性（pH 3.61）是籽粒莧生長(zhǎng)的主要制約因素，籽粒莧的生物量積累與酸堿度改善直接相關(guān)，鈍化劑使pH上升順序?yàn)槭遥竟桠}鎂肥＞硅酸鈣，籽粒莧生物量大小也與此相同。

3.1.3 鈍化處置籽粒莧吸收重金屬與重要養(yǎng)分元素的影響

重金屬由土壤向植物體內(nèi)的轉(zhuǎn)移主要受控于土壤中重金屬的有效性，降低重金屬在土壤中的有效性是減少植物對(duì)重金屬吸收的關(guān)鍵（李劍睿等，2014）。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，3種鈍化劑基本上均抑制了籽粒莧地上部對(duì) Cd、Pb、Cu、Zn的吸收累積，這與鈍化劑通過(guò)提高土壤pH，降低Cd、Pb、Cu、Zn的有效性有直接關(guān)系。3種鈍化劑中，硅酸鈣對(duì)抑制籽粒莧地上部吸收Cd、Pb、Cu、Zn的效果相對(duì)較差，石灰效果相對(duì)較好，這與盧煥萍（盧煥萍，2014）利用硅酸鹽（硅酸鈣、硅酸鎂、硅酸鈉、硅酸鉀）和石灰處理抑制作物吸收Cd效果的研究結(jié)果一致。籽粒莧作為一種優(yōu)質(zhì)畜禽飼料，其Cd、Pb含量分別在GB/T 13082和GB/T 13080規(guī)定了雞、豬配合飼料中的允許量分別為0.5 mg·kg?1和 5 mg·kg?1，但在 1%石灰處理的籽粒莧地上部 Cd、Pb 含量分別為 1.45 mg·kg?1和 19.93 mg·kg?1，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出標(biāo)準(zhǔn)限量，籽粒莧如作為畜禽飼料種植在重金屬污染土壤上時(shí)，只能選擇輕度重金屬污染土壤，或者通過(guò)提高鈍化劑對(duì)重金屬的鈍化能力來(lái)降低籽粒莧地上部對(duì)重金屬的吸收累積。鈍化劑處理后，籽粒莧根系中Cd、Pb、Cu、Zn含量基本均高于地上部，可能原因是鈍化劑在降低土壤有效態(tài) Cd、Pb、Cu、Zn含量的同時(shí)，鈍化材料本身含有Ca、Si等，對(duì)籽粒莧吸收和運(yùn)轉(zhuǎn)重金屬可能也起到一定的拮抗作用（Song et al.，2009），Si在植物體根部的沉積能夠增強(qiáng)籽粒莧根部對(duì)Cd的截留，限制Cd通過(guò)質(zhì)外體外運(yùn)輸途徑進(jìn)入地上部（官迪等，2016）；此外，硅酸鈣、石灰和硅鈣鎂肥攜帶入的 Ca2+、Mg2+也會(huì)與根系表面的 Cd2+競(jìng)爭(zhēng)吸附位點(diǎn)，減少植物對(duì)Cd的吸收（林青等，2008）。

鈍化劑處理對(duì)籽粒莧吸收累積 Ca、Mg、Mn等礦質(zhì)元素也表現(xiàn)出差異。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，硅鈣鎂肥能顯著增加籽粒莧地上部對(duì)Mg的吸收累積，這與李造煌等（2017）發(fā)現(xiàn)鈣鎂磷肥促進(jìn)了水稻對(duì)Mg吸收的研究結(jié)果一致；但石灰和硅酸鈣鎂則顯著降低籽粒莧地上部對(duì)Mn的吸收，其可能原因是Mg2+與 Mn2+競(jìng)爭(zhēng)吸附位點(diǎn)和鈍化劑降低了土壤中有效態(tài)重金屬含量的同時(shí)，也造成了Mn的有效性降低，進(jìn)而籽粒莧對(duì)Mn吸收減少。

3.2 結(jié)論

試驗(yàn)的3種鈍化劑對(duì)土壤重金屬的鈍化效應(yīng)依次為石灰＞硅酸鈣＞硅鈣鎂，在此酸性土壤上，pH上升引起的重金屬固定是鈍化的主要機(jī)理，鈍化效應(yīng)大小與土壤pH上升呈顯著正相關(guān)關(guān)系。種植籽粒莧后，土壤重金屬活性比種植前上升了，根際分泌物引起的 pH下降并由此活化土壤重金屬是主要原因，添加鈍化劑可以顯著抑制重金屬活性的上升。

鈍化劑顯著促進(jìn)籽粒莧生長(zhǎng)，生長(zhǎng)效應(yīng)與土壤pH顯著相關(guān)，以1%石灰處理籽粒莧植株生長(zhǎng)最好，硅鈣鎂肥次之，硅酸鈣最差。鈍化劑引起的光合生理?xiàng)l件改善是籽粒莧生長(zhǎng)提升的主要原因，葉綠素含量、類胡蘿卜素含量以及光合效率、蒸騰速率與氣孔導(dǎo)度等參數(shù)均獲得顯著改善。

石灰與硅鈣鎂肥大幅減少籽粒莧對(duì)重金屬的吸收，硅酸鈣不明顯，抑制重金屬效應(yīng)與土壤中有效態(tài)重金屬含量變化顯著相關(guān)，添加 1%石灰可使籽粒莧鎘含量下降90%以上，但在如此低pH高重金屬活性的土壤上，籽粒莧地上部（Cd 1.45 mg·kg?1）仍未達(dá)到飼料安全使用標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)期在中輕度污染農(nóng)田上，石灰與硅鈣鎂肥可以確保飼料安全。鈍化劑使用對(duì)籽粒莧吸收鈣鎂有一定提升作用，但對(duì)錳吸收有抑制作用，鈍化治理污染土地應(yīng)合理補(bǔ)充施用Mn。