收稿日期:2024-02-05
基金項(xiàng)目:貴州省科技計(jì)劃項(xiàng)目(黔科合支撐〔2021〕一般468);貴州科學(xué)院青年基金(黔科院J字〔2021〕23號(hào))
作者簡(jiǎn)介:李 浪(1992-),男,貴州貴陽(yáng)人,助理研究員,碩士,主要從事食用菌及中藥資源研究,(電話)18286072089(電子信箱)
1475178890@qq.com;通信作者,吳克華(1979-),男,貴州天柱人,副研究員,主要從事山地資源開發(fā)利用研究,(電話)
0851-86878978(電子信箱)46417349@qq.com。
李 浪,吳克華,劉 妮,等. 不同鈍化劑處理對(duì)羊肚菌累積重金屬的影響[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué),2024,63(7):98-104.
摘要:在試驗(yàn)地施加鈍化劑對(duì)羊肚菌種植土壤進(jìn)行單一處理,分析羊肚菌出菇前后土壤pH、土壤全氮和蛋白質(zhì)含量、土壤全鉀、土壤鉛和鎘含量的變化,比較不同處理對(duì)羊肚菌全氮和蛋白質(zhì)含量、全鉀及吸收重金屬鉛和鎘的影響。結(jié)果表明,與不施鈍化劑相比,各處理均能提高土壤pH。其中,生石灰和羥基磷灰石隨著用量的增加,土壤pH較對(duì)照分別提高0.15%~17.17%和8.05%~14.89%。生石灰和海泡石處理組對(duì)土壤全氮及蛋白質(zhì)含量有不同程度的提升,而有機(jī)膨潤(rùn)土和羥基磷灰石處理組對(duì)土壤全氮和蛋白質(zhì)含量無明顯影響;施加鈍化劑后羊肚菌全氮含量與未施加鈍化劑時(shí)相比略有提升,但提升幅度不明顯。施加鈍化劑后,土壤全鉀含量比施加前略微升高;鈍化劑的施用量對(duì)羊肚菌子實(shí)體全鉀含量的影響不大。羊肚菌出菇前后經(jīng)生石灰、羥基磷灰石、海泡石和有機(jī)膨潤(rùn)土4種鈍化劑處理后均能使土壤中鉛和鎘含量下降;其中4種鈍化劑施加量為0.016%時(shí),出菇前土壤中總Pb含量較對(duì)照分別下降91.84%、91.24%、76.94%、10.32%;各鈍化劑處理土壤后對(duì)羊肚菌子實(shí)體Pb含量的影響較Cd明顯。綜合分析,4種鈍化劑的施加對(duì)土壤常規(guī)理化指標(biāo)影響不大的情況下,能極大降低土壤中鉛和鎘的含量,有效阻控羊肚菌對(duì)重金屬鉛和鎘的吸收,對(duì)于羊肚菌種植區(qū)的土壤重金屬污染管控具有一定的應(yīng)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞:鈍化劑;羊肚菌;重金屬;阻控
中圖分類號(hào):S567.3+9;X53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
文章編號(hào):0439-8114(2024)07-0098-07
DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2024.07.016 開放科學(xué)(資源服務(wù))標(biāo)識(shí)碼(OSID):
The effect of different passivation agents on the accumulation of heavy metals in Morchella
LI Lang1, WU Ke-hua1, LIU Ni1, WU Ying-hai1, YANG Chao2
(1. Institute of Mountainous Resources, Guizhou Academy of Sciences, Guiyang 550001, China;
2. Guizhou Qianzhijing Agricultural Tourism Development Co. Ltd., Guiyang 550034, China)
Abstract: A deactivator was applied to the soil of Morchella cultivation in the experimental site, and the changes in soil pH, total nitrogen and protein content, total potassium content, and Pb and Cd content before and after the growth of Morchella were analyzed, the effects of different treatments on the total nitrogen and protein content, total potassium, and the absorption of heavy metal Pb and Cd in Morchella were compared. The results indicated that, compared with no passivation agent, all treatments could increase soil pH. With the increase of the content of quicklime and hydroxyapatite, the soil pH increased by 0.15%~17.17% and 8.05%~14.89% respectively compared to the control. The soil treated with quicklime and sepiolite showed a certain degree of increase in total nitrogen and protein content, but the soil treated with organic bentonite and hydroxyapatite had no significant effect on total nitrogen and protein content. After adding a deactivator, the total nitrogen content of Morchella slightly increased compared to when no deactivator was added, but the increase was not significant. Compared with CK, the total potassium in the soil slightly increased after the application of the additive, but the change was not significant; the passivation agent had little effect on the total potassium content of Morchella. Whether before or after the growth of Morchella, the addition of four deactivators, namely quicklime, hydroxyapatite,sepiolite, and organic bentonite, could reduce the content of Pb and Cd in soil. When the addition of four deactivators was 0.016%, the total Pb content in the soil before the growth of Morchella decreased by 91.84%, 91.24%, 76.94% and 10.32% compared to the control. The effect of soil treated with passivators on the Pb of Morchella was more significant than that of Cd. The comprehensive analysis indicated that the application of four additives could greatly reduce soil Pb and Cd and effectively control the enrichment of Pb and Cd by Morchella, while having little effect on conventional soil physical and chemical indicators. The four additives had certain application value for the control of soil heavy metal pollution in the cultivation area of Morchella.
Key words: passivation agent; Morchella; heavy metal; control
土壤是人類賴以生存和發(fā)展所必需的生產(chǎn)資料,也是人類社會(huì)最基本、最重要、不可替代的自然資源[1]。但隨著工業(yè)化進(jìn)程加快,化肥農(nóng)藥、工業(yè)廢水和礦業(yè)廢渣等中的重金屬不斷被釋放進(jìn)入周邊環(huán)境,導(dǎo)致土壤重金屬污染日趨嚴(yán)重[2-5]。土壤重金屬具有不可逆和難降解的特性[6],土壤中重金屬含量超標(biāo)不僅會(huì)導(dǎo)致土壤肥力下降和作物減產(chǎn),還會(huì)被農(nóng)作物富集,通過食物鏈進(jìn)入人體從而造成不可逆轉(zhuǎn)的損傷[7-9]。《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》顯示,中國(guó)耕地土壤最主要的污染物為重金屬[10],其中,鉛和鎘的毒性對(duì)土壤危害尤為嚴(yán)重。而備受廣大消費(fèi)者喜愛的羊肚菌與綠色植物相比,本身更能從其栽培基質(zhì)土壤中積累高濃度的重金屬,栽培土壤優(yōu)劣對(duì)羊肚菌安全性和食用性影響顯著[11-16]。因此,開展針對(duì)羊肚菌重金屬污染的阻控技術(shù)研究,減少重金屬在羊肚菌中的富集對(duì)降低重金屬的食物鏈風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義。
目前減少作物富集重金屬的辦法主要從改良栽培基質(zhì)方面入手,常用改良方式包括物理、化學(xué)和生物3種修復(fù)方式[17-19]。其中化學(xué)鈍化修復(fù)法因價(jià)格低、效果好、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用最廣泛[20]。鈍化劑可分為無機(jī)類鈍化劑、有機(jī)類鈍化劑、微生物類鈍化劑等;大部分無機(jī)鈍化劑便于獲得、價(jià)格便宜、操作簡(jiǎn)便,所以這幾種添加劑中又以無機(jī)類的鈍化劑應(yīng)用最為常見,成為鈍化修復(fù)技術(shù)中重要的鈍化劑選擇[21]。常見的無機(jī)鈍化材料主要有生石灰、海泡石、羥基磷灰石、膨潤(rùn)土、粉煤灰、鋼渣等[22-25]。崔紅標(biāo)等[26]研究表明石灰和磷灰石的施加都降低了土壤中重金屬Cu、Cd的含量。同時(shí)李翔等[27]探索石灰干化污泥對(duì)土壤重金屬穩(wěn)定化處理的效果表明,石灰干化污泥施加過量會(huì)導(dǎo)致土壤板結(jié)、過堿化。李明德等[28]研究海泡石對(duì)鎘污染土壤的改良效果得知,海泡石能抑制空心菜對(duì)鎘的吸收。陳炳睿等[29]的研究表明石灰石和羥基磷灰石都能減少土壤中鉛鎘的毒性浸出量,施加量不同對(duì)重金屬的固化效果差異較大。目前以鈍化劑修復(fù)土壤的研究較多,但同時(shí)研究土壤與羊肚菌積累土壤中重金屬的較少,因此,有必要開展羊肚菌及其種植區(qū)土壤重金屬之間關(guān)系的研究?;诖?,本研究通過田間大棚試驗(yàn),分別施加生石灰、海泡石、羥基磷灰石、有機(jī)膨潤(rùn)土對(duì)羊肚菌種植土壤進(jìn)行單一處理,探究羊肚菌種植前和羊肚菌收獲后土壤的pH、土壤全氮和蛋白質(zhì)含量、土壤全鉀、土壤中鉛和鎘含量的變化,比較不同處理方式對(duì)羊肚菌全氮和蛋白質(zhì)含量、全鉀及吸收重金屬鉛和鎘的影響,以期為合理改良種植土壤、進(jìn)一步研究羊肚菌的重金屬阻控途徑提供參考。
1 材料與方法
1.1 供試材料
鈍化劑生石灰購(gòu)自新余市亮亮貿(mào)易有限公司,海泡石購(gòu)自靈壽縣強(qiáng)東礦產(chǎn)品加工廠,羥基磷灰石購(gòu)自西安瑞林生物科技有限公司,有機(jī)膨潤(rùn)土購(gòu)自常州市樂環(huán)商貿(mào)有限公司,試驗(yàn)所用試劑均為化學(xué)純或分析純。羊肚菌菌種由貴州科學(xué)院貴州省山地資源研究所中心實(shí)驗(yàn)室提供。
1.2 主要試驗(yàn)儀器
人工氣候箱(BIC-400,上海博迅實(shí)業(yè)有限公司);全譜直讀電感耦合等離子發(fā)射光譜儀(ICP-OES)(Optima8000,PerkinElmer,USA);電子分析天平[EX124ZH,奧豪斯儀器(上海)有限公司];微波消解儀(MWD-600,上海元析儀器有限公司);火焰光度計(jì)(FP6450,上海儀電分析儀器有限公司);臺(tái)式pH計(jì)(SD20,Mettler Toledo,Switzerland);凱氏定氮儀(K9860,海能未來技術(shù)集團(tuán)股份有限公司);樣品粉碎設(shè)備(高速粉碎機(jī))等。
1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
試驗(yàn)在貴州省貴陽(yáng)市花溪區(qū)食用菌種植基地進(jìn)行,種植區(qū)靠近公路和居民區(qū),交通便利,澆灌水為天然山泉水,種植環(huán)境良好。除草、翻耕后,用特制扣板深埋分割成面積相同的小地塊,分別選取生石灰、羥基磷灰石(磷灰石)、海泡石和有機(jī)膨潤(rùn)土(膨潤(rùn)土)這4種鈍化劑單一摻入栽培基質(zhì)(栽培土壤)中。具體做法為先均勻?qū)追N添加劑以不同配比撒入事先標(biāo)記好的目標(biāo)土壤,然后將土壤翻耕混勻(深度約20 cm)并澆水。將摻入不同鈍化劑的小地塊分組,共分為5大組(其中1組為空白對(duì)照組,另外4組為施加不同鈍化劑試驗(yàn)組,每個(gè)處理組3次重復(fù)),每個(gè)小地塊上掛上標(biāo)識(shí)牌,對(duì)這5組栽培基質(zhì)以相同環(huán)境條件栽種羊肚菌。后期羊肚菌生長(zhǎng)過程中,視情況對(duì)試驗(yàn)地進(jìn)行澆水施肥等管理,每個(gè)試驗(yàn)地塊除鈍化劑不同外,其余管護(hù)方式均相同。
1.4 樣品采集與處理
鈍化劑施用前多點(diǎn)采集淺表層土樣(地表至地底20 cm深度),混勻后即得背景土樣。撒施鈍化劑后,分別在羊肚菌菌種播種前和羊肚菌子實(shí)體采摘后采集土壤樣品,初步去除非土壤的組成部分,采集每個(gè)點(diǎn)相同的土壤層,裝入事先標(biāo)記好的采樣袋后保存好帶回實(shí)驗(yàn)室。羊肚菌在采收時(shí)不能用手將子囊果直接從地上拔出,而是應(yīng)該一手輕輕捏住子囊果上部,一手持鋒利的小刀沿羊肚菌菌柄貼近地面部分平整切下。采收后的子實(shí)體同土壤樣品一樣裝入采樣袋保存好后帶回制樣室。將帶回制樣室的土壤樣品自然風(fēng)干,磨細(xì)(挑除植物殘根、石粒)后過20目和100目篩后保存。羊肚菌樣品則在60 ℃條件下烘干至恒重,經(jīng)粉碎機(jī)粉碎后過20目和100目篩保存。
1.5 樣品測(cè)定方法和數(shù)據(jù)處理
測(cè)定羊肚菌出菇前后土壤的pH、土壤及羊肚菌樣品全氮和蛋白質(zhì)含量、全鉀、鉛和鎘含量。土壤pH參照NY/T 1121.2—2006,采用電位法測(cè)定;土壤及羊肚菌樣品全氮和蛋白質(zhì)含量參照LY/T 1228—2015和NY/T 2419—2013,采用自動(dòng)定氮儀法測(cè)定;土壤及羊肚菌樣品全鉀含量參照LY/T 1254—1999和NY/T 2420—2013,采用火焰光度法測(cè)定;土壤樣品鉛和鎘含量參照HJ 781—2016,采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定;羊肚菌樣品鉛和鎘含量參考GB 5009.268—2016和冷崇姣等[30]的方法,采用ICP法測(cè)定[31]。分別加入標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07408a、NYQ 23005、GBW(E)07041和GBW 10020對(duì)整個(gè)測(cè)定過程進(jìn)行分析質(zhì)量控制,土壤及羊肚菌樣品重金屬加標(biāo)回收率在95.0%~112.5%,表明選取試驗(yàn)方法可靠。
試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Excel和Origin9.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
2 結(jié)果與分析
2.1 不同鈍化劑處理對(duì)土壤pH的影響
土壤pH的高低能直接影響土壤中重金屬的形態(tài)變化,從而影響重金屬向羊肚菌中的遷移,因此研究施加鈍化劑后的土壤pH具有重要意義。從圖1可以看出,與背景值相比,羊肚菌出菇前后施加不同鈍化劑均能提高土壤pH,4種鈍化劑表現(xiàn)出的皆是低施加量時(shí)對(duì)比CK的pH變化明顯,繼續(xù)增加鈍化劑的施用量,后期pH雖也有提升,但提高程度各不相同,說明低劑量鈍化劑對(duì)土壤pH影響較為敏感。其中,生石灰和羥基磷灰石隨著施用量的增加,土壤pH平穩(wěn)升高,變化范圍分別在6.59~7.71和7.11~7.56,較對(duì)照分別提高0.15%~17.17%和8.05%~14.89%;而海泡石與有機(jī)膨潤(rùn)土則是低濃度施加量時(shí)土壤pH明顯提高,繼續(xù)增大鈍化劑施加量又表現(xiàn)出先降后升的規(guī)律,但整體來看仍然高于CK的pH。通過對(duì)比圖1中4組數(shù)據(jù)可以看出,從整個(gè)pH變化趨勢(shì)來看,鈍化劑相同施加量的情況下,羊肚菌出菇后施加生石灰、羥基磷灰石和海泡石的土壤pH高于出菇前的土壤pH,而有機(jī)膨潤(rùn)土則表現(xiàn)出與之相反的變化規(guī)律。施加4種鈍化劑對(duì)土壤pH影響最大的是生石灰,影響最小的是有機(jī)膨潤(rùn)土。與其他3種鈍化劑相比,生石灰因其堿性氧化物的特性,會(huì)與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氧根離子,因此對(duì)土壤pH的影響更明顯[32,33]。
2.2 不同鈍化劑處理對(duì)土壤及羊肚菌全氮、蛋白質(zhì)含量的影響
土壤氮含量是植物生長(zhǎng)發(fā)育必備的營(yíng)養(yǎng)元素,是衡量土壤肥力的重要指標(biāo)[34],因此,比較不同鈍化劑處理對(duì)土壤中全氮和蛋白質(zhì)含量的影響具有重要意義。由圖2可知,羊肚菌出菇前,施加0.012%及以下濃度鈍化劑時(shí),生石灰和海泡石處理組對(duì)土壤全氮含量有略微提升,最大提升幅度分別為19.22%和8.96%,從平均提升幅度來看未呈現(xiàn)顯著差異,總體略高于CK組。繼續(xù)增大鈍化劑施加量,土壤全氮含量下降,直至與CK組含量差不多。而有機(jī)膨潤(rùn)土和羥基磷灰石這兩組鈍化劑的施加不管在羊肚菌出菇前還是出菇后對(duì)土壤全氮及蛋白質(zhì)含量影響都不大,基本接近空白背景土壤全氮及蛋白質(zhì)含量值。綜合比較結(jié)果發(fā)現(xiàn),生石灰和海泡石處理組對(duì)土壤全氮含量有不同程度的提升,而有機(jī)膨潤(rùn)土和羥基磷灰石處理組對(duì)土壤全氮含量無顯著影響。
成熟期羊肚菌子實(shí)體采摘后全氮及蛋白質(zhì)含量的測(cè)定結(jié)果如圖3所示。從圖3可以看出,施加生石灰對(duì)羊肚菌全氮含量的影響大于其他3種鈍化劑,但生石灰施加量從0.004%增加到0.020%,羊肚菌全氮及蛋白質(zhì)含量幾乎沒有變化;與之相比的有機(jī)膨潤(rùn)土雖然對(duì)羊肚菌全氮含量變化的影響沒有生石灰大,但也呈現(xiàn)出一定規(guī)律,隨有機(jī)膨潤(rùn)土施加量的提高,羊肚菌子實(shí)體全氮及蛋白質(zhì)含量穩(wěn)定提升,當(dāng)施加量為0.012%時(shí),全氮含量達(dá)到最大值60.64 g/kg,繼續(xù)增大有機(jī)膨潤(rùn)土施加量,羊肚菌全氮含量略有回落,直至不再變化。通過圖2與圖3的橫向?qū)Ρ瓤芍傮w上同種類同施加量鈍化劑處理下羊肚菌全氮和蛋白質(zhì)含量遠(yuǎn)高于土壤中全氮和蛋白質(zhì)含量,約為栽培基質(zhì)中全氮含量的22倍。從圖3還可以看出,整體上施加鈍化劑后羊肚菌全氮含量與未施加鈍化劑時(shí)相比略有提升,但提升幅度不明顯。
2.3 不同鈍化劑處理對(duì)土壤及羊肚菌全鉀含量的影響
土壤鉀素是羊肚菌生長(zhǎng)所必需的重要元素,其含量的多寡將一定程度上決定羊肚菌對(duì)鉀的吸收利用。從表1可以看出,同類型鈍化劑施加量相同情況下,羊肚菌出菇后的土壤全鉀含量低于出菇前土壤全鉀含量,而羊肚菌子實(shí)體全鉀含量幾乎能達(dá)到土壤全鉀的5倍,這表明種植羊肚菌后土壤部分游離態(tài)鉀會(huì)被羊肚菌富集到其子實(shí)體內(nèi)。此外與CK相比,施加生石灰、羥基磷灰石和海泡石后土壤全鉀會(huì)略微升高一點(diǎn),且隨著施加量的增加而升高,但并不明顯。施加有機(jī)膨潤(rùn)土后土壤全鉀含量反而下降,但與前3種鈍化劑相似,有機(jī)膨潤(rùn)土對(duì)土壤全鉀含量的影響也不大。綜合對(duì)比施加鈍化劑前后羊肚菌子實(shí)體全鉀含量的變化可知,無論是否對(duì)羊肚菌栽培基質(zhì)施加鈍化劑,羊肚菌全鉀含量都在30 g/kg左右,說明鈍化劑的種類和用量對(duì)羊肚菌子實(shí)體全鉀含量的影響不大,后期如果想通過這幾類鈍化劑改良土壤,不必過于考慮鈍化劑對(duì)羊肚菌吸收鉀元素的影響。
2.4 不同鈍化劑處理對(duì)土壤及羊肚菌鉛和鎘含量的影響
土壤重金屬形態(tài)和含量的變化與自然條件和人類活動(dòng)等多方面有關(guān)。施加不同鈍化劑能有效降低土壤中重金屬含量,這是由鈍化劑本身特性決定的。從表2可以看出,羊肚菌出菇前后經(jīng)生石灰、羥基磷灰石、海泡石和有機(jī)膨潤(rùn)土4種鈍化劑處理后均能使土壤中鉛、鎘含量下降,相比于出菇后,出菇前土壤中總Pb含量明顯低于出菇后土壤中總Pb含量;而4種鈍化劑處理下,羊肚菌出菇前后,除了生石灰對(duì)土壤中總Cd有影響外,其余3種鈍化劑在出菇前后土壤總Cd含量變化不明顯,但也遠(yuǎn)低于空白組中土壤總Cd含量,這可能與羊肚菌菌絲同土壤中重金屬元素相互作用有關(guān)。當(dāng)施加量為0.016%時(shí),通過測(cè)定出菇前土壤中總Pb含量可知,4種鈍化劑較對(duì)照分別下降了91.84%、91.24%、76.94%、10.32%,不同鈍化劑處理后的土壤Pb含量表現(xiàn)為CK>有機(jī)膨潤(rùn)土>海泡石>羥基磷灰石>生石灰。對(duì)比羊肚菌出菇后同種鈍化劑在不同施加量下的鈍化效果,隨著生石灰施加量的增加,土壤中Pb含量呈先升后降的規(guī)律,Cd含量變化不大;當(dāng)生石灰施加量從0.004%增加到0.020%時(shí),土壤總Pb含量從2.565 mg/kg降至0.493 mg/kg,土壤總Cd含量則從2.865 mg/kg略微升至2.948 mg/kg。從羊肚菌出菇后測(cè)定的土壤鎘含量來看,4種鈍化劑對(duì)土壤Cd含量的影響規(guī)律一致,都是施加鈍化劑后土壤Cd含量下降,繼續(xù)增大鈍化劑施加量,土壤Cd含量下降不明顯。而值得注意的是,施加有機(jī)膨潤(rùn)土后,出菇前對(duì)土壤總Pb含量影響不大,基本接近空白組值,但羊肚菌出菇后土壤總Pb含量還略有升高,這可能受到羊肚菌生長(zhǎng)過程中菌絲體與鉛之間相互作用的影響。
食用菌本身能富集重金屬,但也受多種因素的影響,如栽培基質(zhì)的機(jī)械組成、水穩(wěn)定性大團(tuán)聚體、酸堿度以及離子間的作用等。經(jīng)鈍化材料處理后的土壤會(huì)影響食用菌對(duì)土壤中重金屬元素的吸收和轉(zhuǎn)移,不同鈍化劑處理下的羊肚菌子實(shí)體內(nèi)重金屬含量存在差異。從表2可以看出,各鈍化劑處理土壤對(duì)羊肚菌子實(shí)體Pb含量的影響較Cd明顯,其中羥基磷灰石施加量為0.008%時(shí),羊肚菌子實(shí)體鉛鎘含量最低分別為0.073 mg/kg和0.815 mg/kg,相較對(duì)照分別降低了87.93%和55.56%。施加生石灰、羥基磷灰石、海泡石和有機(jī)膨潤(rùn)土能顯著減少羊肚菌中Pb的含量,對(duì)羊肚菌中Cd含量的影響則沒有對(duì)Pb含量的影響明顯,但也遠(yuǎn)低于空白對(duì)照組。隨著鈍化劑施加量的提高,羊肚菌子實(shí)體中鉛、鎘含量表現(xiàn)出無規(guī)律的降低,其原因可能與鈍化劑、土壤中重金屬及羊肚菌三者之間的反應(yīng)機(jī)制有關(guān)。其中生石灰在固定土壤中重金屬方面有良好效果,這是因?yàn)槭┘由視?huì)使土壤pH升高,從而使得土壤負(fù)電荷量增加,有利于對(duì)金屬的吸附或重金屬向碳酸鹽等結(jié)合態(tài)沉淀轉(zhuǎn)化。另有研究表明[35-37],施加生石灰能提高土壤Cd濃度,加強(qiáng)了植物根系細(xì)胞中重金屬吸收點(diǎn)位和離子通道的競(jìng)爭(zhēng),此外還會(huì)改變土壤Cd的賦存形態(tài),從而降低植物Cd富集。而羥基磷灰石上的羥基官能團(tuán)會(huì)與重金屬離子形成絡(luò)合物,誘導(dǎo)重金屬吸附或與重金屬形成沉淀;且磷可以與某些重金屬元素形成沉淀,從而降低土壤重金屬的遷移能力。海泡石則屬斜方晶系,這種特別的結(jié)構(gòu)會(huì)使進(jìn)入海泡石內(nèi)部的土壤重金屬離子與某些離子發(fā)生離子交換反應(yīng),從而改變土壤中重金屬的形態(tài),阻隔了土壤中重金屬向羊肚菌中遷移[38]。有機(jī)膨潤(rùn)土和海泡石都屬無機(jī)鈍化劑中的黏土礦物類,其鈍化原理也是通過物理吸附、沉淀作用及離子交換等方式來降低土壤中重金屬的活性。
3 小結(jié)與討論
通過田間大棚試驗(yàn),分別施加生石灰、海泡石、羥基磷灰石、有機(jī)膨潤(rùn)土對(duì)羊肚菌種植土壤進(jìn)行單一處理后,羊肚菌出菇前后土壤的pH、土壤全氮和蛋白質(zhì)含量、土壤全鉀、土壤中鉛和鎘含量均表現(xiàn)出差異性。試驗(yàn)結(jié)果表明,與CK相比,各處理均能提高土壤pH,4種鈍化劑表現(xiàn)出的規(guī)律皆是低濃度施加量時(shí)對(duì)比CK的pH變化明顯,說明低劑量鈍化劑對(duì)土壤pH影響較為敏感。4種鈍化劑施加后對(duì)土壤pH影響最明顯的是生石灰,影響最小的是有機(jī)膨潤(rùn)土。生石灰和海泡石處理組對(duì)土壤全氮及蛋白質(zhì)含量有不同程度的提升,而有機(jī)膨潤(rùn)土和羥基磷灰石處理組對(duì)土壤全氮和蛋白質(zhì)含量無明顯影響。同種類同施加量鈍化劑處理下羊肚菌全氮和蛋白質(zhì)含量遠(yuǎn)高于土壤中全氮和蛋白質(zhì)含量,約為土壤中全氮含量的22倍。整體上施加鈍化劑后羊肚菌全氮含量與未施加鈍化劑時(shí)相比略有提升,但提升幅度不明顯。鈍化劑施加后,土壤全鉀比施加前略微升高一點(diǎn),但變化不明顯。同類等量鈍化劑處理下,羊肚菌出菇后的土壤全鉀含量低于出菇前土壤全鉀含量。無論是否對(duì)羊肚菌栽培基質(zhì)施加鈍化劑,羊肚菌全鉀含量都遠(yuǎn)高于土壤中全鉀含量,但鈍化劑的施用量對(duì)羊肚菌子實(shí)體全鉀含量的影響不大。
羊肚菌出菇前后經(jīng)生石灰、羥基磷灰石、海泡石和有機(jī)膨潤(rùn)土4種鈍化劑處理后均能使得土壤中鉛、鎘含量下降。不同鈍化劑處理后的土壤Pb含量表現(xiàn)為CK>有機(jī)膨潤(rùn)土>海泡石>羥基磷灰石>生石灰,從羊肚菌出菇后測(cè)定的土壤鎘含量來看,施加鈍化劑后土壤Cd含量下降,繼續(xù)增大鈍化劑施加量,土壤Cd含量下降不明顯,但也遠(yuǎn)低于空白對(duì)照組。各鈍化劑處理土壤后對(duì)羊肚菌子實(shí)體Pb含量的影響較Cd明顯,隨著鈍化劑施加量的提高,羊肚菌子實(shí)體中鉛、鎘含量表現(xiàn)出無規(guī)律的降低。
參考文獻(xiàn):
[1] 楊秀敏, 任廣萌, 潘 宇. 海泡石修復(fù)重金屬Pb、Zn、Cd復(fù)合污染的土壤[J].黑龍江科技大學(xué)學(xué)報(bào), 2011,21(4):268-272.
[2] 杜彩艷, 汪 泰, 段宗顏, 等. 田間條件下不同組配鈍化劑對(duì)玉米(Zea mays)吸收Cd、As和Pb影響研究[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào), 2015, 24(10):1731-1738.
[3] SHEN Z J, XU D C, CHEN Y S, et al. Heavy metals translocation and accumulation from the rhizosphere soils to the edible parts of the medicinal plant Fengdan (Paeonia osti) grown on a metal mining area, China[J]. Ecotoricology and environmental safety, 2017,143:19-27.
[4] HALIM M A, MAJUMDER R K, ZAMAN M N. Paddy soil heavy metal contamination and uptake in rice plants from the adjacent area of Barapukuria coal mine, northwest Bangladesh[J]. Arabian journal of geosciences, 2015, 8:3391-3401.
[5] ZHU D W, WEI Y, ZHAO Y H, et al. Heavy metal pollution and ecological risk assessment of the agriculture soil in Xunyang Mining Area, Shaanxi Province, Northwestern China[J]. Bulletin of environmental contamination and toxicology, 2018,101:178-184.
[6] 黃益宗, 赫曉偉, 雷 鳴, 等. 重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)及其修復(fù)實(shí)踐[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2013, 32(3):409-417.
[7] 張又文, 韓建華, 涂 琪, 等. 天津市郊農(nóng)田土壤重金屬積累特征及評(píng)價(jià)[J]. 生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào), 2019, 35(11):1445-1452.
[8] TURGUT C, PEPE M K, CUTRIGHT T J. The effect of EDTA and citric acid on phytoremediation of Cd, Cr and Ni from soil using Helianthus annuus[J].Environmental pollution, 2004, 131(1):147-154.
[9] OCONNOR C S, LEEP N W, EDWARDS R, et al. The combined use of electrokinetic remediation and pytoremediation to decontaminated metalpolluted soils: A laboratory scale feasibility study[J]. Environment monitoring and assessment, 2003, 84:141-158.
[10] 歐陽(yáng)坤長(zhǎng). 基于可見光-近紅外光譜的土壤重金屬定量反演——以都柳江上游流域?yàn)槔跠]. 貴陽(yáng): 貴州大學(xué), 2021.
[11] 夏 芳, 王秋爽, 蔡立梅, 等. 有色冶金區(qū)土壤蔬菜系統(tǒng)重金屬污染特征及健康風(fēng)險(xiǎn)分析[J]. 長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境, 2017, 26(6):865-873.
[12] 孔曉樂, 吳重陽(yáng), 曹 靖, 等. 干早地區(qū)設(shè)施土壤和蔬菜重金屬含量及人體健康風(fēng)險(xiǎn)-以白銀市為例[J]. 干旱區(qū)資源與環(huán)境, 2014, 28(1):92-97.
[13] 龐榮麗,王書言, 王瑞萍, 等. 重金屬在土壤葡萄體系中的富集和遷移規(guī)律[J]. 生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào), 2019, 35(4):515-521.
[14] 張 妍,張 磊, 程紅光, 等. 南方某礦區(qū)土壤鎘污染及作物健康風(fēng)險(xiǎn)研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2020, 39(12):2752-2761.
[15] 康國(guó)華,張鵬巖, 李顏顏, 等. 黃河下游開封段引黃灌區(qū)小麥中重金屬污染特征及健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].環(huán)境科學(xué), 2018, 39(8):3917-3926.
[16] 周 艷, 萬金忠, 李 群, 等. 鉛鋅礦區(qū)玉米中重金屬污染特征及健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].環(huán)境科學(xué), 2020,41(10):4733-4739.
[17] 寇永綱, 伏小勇, 侯培強(qiáng), 等. 蚯蚓對(duì)重金屬污染土壤中鉛的富集研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理, 2008, 33(1):1673-1212.
[18] 師艷麗, 陳 明, 李鳳果, 等. 土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展[J].有色金屬科學(xué)與工程, 2018, 9(5):66-71.
[19] 楊 春, 譚 盼, 桂 程, 等. 微生物燃料電池修復(fù)重金屬污染土壤的研究進(jìn)展[J].化學(xué)與生物工程, 2020, 37(1):1-7.
[20] 王宇霞, 郝秀珍, 蘇玉紅, 等. 不同鈍化劑對(duì)Cu, Cr和Ni復(fù)合污染土壤的修復(fù)研究[J].土壤, 2016, 48(1):123-130.
[21] 瞿 飛, 范成五, 劉桂華, 等. 鈍化劑修復(fù)重金屬污染土壤研究進(jìn)展[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué), 2017, 45(9):1561-1565, 1576.
[22] 方至萍, 廖 敏, 張 楠,等.施用海泡石對(duì)鉛、鎘在土壤-水稻系統(tǒng)中遷移與再分配的影響[J].環(huán)境科學(xué), 2017, 38(7):3028-3035.
[23] 朱奇宏,黃道友, 劉國(guó)勝, 等. 石灰和海泡石對(duì)鎘污染土壤的修復(fù)效應(yīng)與機(jī)理研究[J].水土保持學(xué)報(bào),2009, 23(1):111-116.
[24] 李 念, 李榮華, 馮 靜, 等. 粉煤灰改良重金屬污染農(nóng)田的修復(fù)效果植物甄別[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2015, 31(16):213-219.
[25] 鄧騰灝博,谷海紅,仇榮亮.鋼渣施用對(duì)多金屬?gòu)?fù)合污染土壤的改良效果及水稻吸收重金屬的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2011, 30(3):455-460.
[26] 崔紅標(biāo), 周 靜, 杜志敏, 等. 磷灰石等改良劑對(duì)重金屬銅鎘污染土壤的田間修復(fù)研究[J].土壤, 2010, 42(4):611-617.
[27] 李 翔, 劉永兵, 宋 云, 等. 石灰干化污泥對(duì)土壤重金屬穩(wěn)定化處理的效果[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào), 2014, 8(8):3461-3470.
[28] 李明德, 童潛明, 湯海濤, 等. 海泡石對(duì)鎘污染土壤改良效果的研究[J].土壤肥料,2005,1(1):42-44.
[29] 陳炳睿,徐 超,呂高明,等.6種固化劑對(duì)土壤Pb, Cd, Cu, Zn的固化效果[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2012, 31(7):1330-1336.
[30] 冷崇姣,劉清士,揭定華,等.超級(jí)微波消解電感耦合等離子體發(fā)射光譜法同時(shí)測(cè)定禹余糧藥材中9種元素含量[J].中國(guó)藥業(yè),2023,32(8):65-69.
[31] 魯如坤.土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社,1999.
[32] 李 平,王興祥,郎 漫,等.改良劑對(duì)Cu、Cd污染土壤重金屬形態(tài)轉(zhuǎn)化的影響[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué),2012,32(7):1241-1249.
[33] TANG X J, XIA L, LIU X M, et al. Effects of inorganic and organic amendments on the uptake of Lead and trace elements by Brassica chinensis grown in an acidic red soil[J].Chemosphere, 2015,119:177-183.
[34] 徐 飛.墾殖與恢復(fù)對(duì)三江平原沼澤濕地土壤微生物群落結(jié)構(gòu)與功能多樣性的影響[D].哈爾濱:東北林業(yè)大學(xué),2017.
[35] ZHAO X L, SAIGUSA M. Fractionation and solubility of cadmium in paddy soils amended with porous hydrated calcium silicate[J].Journal of environmental sciences,2007,19(3):343-347.
[36] 陸素芬,曹晶瀟,田美玲,等.土壤改良劑對(duì)污染土壤及栽培蕹菜Pb、Cd含量的影響[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2019,47(7):278-281.
[37] GUO X F, WEI Z B, WU Q T, et al. Cadmium and zine accumulation in maize grain as affected by cultivars and chemical fixation amendments[J].Pedosphere, 2011, 21(5):650-656.
[38] SUN Y B, SUN G H, XU Y M, et al. Assessment of natural sepiolite on cadmium stabilization, microbial communities, and enzyme activities in acidic soil[J]. Environmental science & pollution research international,2013,20(5):3290-3299.