土壤改良剂对矿区污染土壤栽培的芹菜生长及生理生化指标的影响

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摘要：通过盆栽试验，研究了在矿区污染土壤中施用石灰和猪粪2种土壤改良剂后对芹菜生长及生理生化指标的影响。结果表明，2种改良剂的施用都可以增加芹菜的株高、最大叶面积和地上部鲜重，增强芹菜植物组织的过氧化物酶活性，降低游离脯氨酸的含量，提高维生素C的含量。总体上看，施用石灰6 g/kg和猪粪80 g/kg后改良矿区污染土壤的效果最明显。

关键词：矿区污染土壤；土壤改良剂；芹菜；生长；生理生化

中图分类号：X53；S156.2；S636.3 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）18-4400-03

随着采矿和冶炼业的迅速发展，造成企业周边地区的土壤中出现重金属污染[1]，过量的重金属会引起植物生长以及生理生化等方面的改变[2]。通过施用土壤改良剂，可以改变土壤的理化性质，并对重金属起到吸附、沉淀或共沉淀的作用，从而改变重金属在土壤中的存在形态，降低其生物有效性和迁移性[3]，缓解重金属对植物的影响。土壤改良剂中的石灰和猪粪具有来源丰富、成本低廉、施用方便等特点，应用范围广泛。试验通过盆栽方法，研究在矿区污染土壤中添加不同用量的石灰和猪粪后对芹菜（Apium graveolens L.）的生长与生理生化指标的影响，为修复矿区土壤和土壤改良剂的合理施用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

石灰、猪粪、芹菜幼苗均为市售；土壤采自某矿区附近土层中0～20 cm的混合土样。土样基本理化性质是pH 7.427、有机质含量3.683 g/kg、碱解氮含量26.480 mg/kg、全氮含量0.973 g/kg、速效磷含量35.669 mg/kg、全磷含量0.140 g/kg；土样中重金属含量分别是镉（Cd）17.218 mg/kg、铅（Pb）3 370.941 mg/kg、锌（Zn）2 259.089 mg/kg、铜（Cu）2 661.251 mg/kg。所用肥料NH4NO3、KH2PO4、K2SO4均为市售。

1.2 盆栽试验

供试土样经自然风干、捣碎、剔除杂物后装盆。每盆装土2 kg（以干土计），试验设7个处理，分别是盆土施石灰3个处理、盆土施猪粪3个处理、盆土不施任何土壤改良剂（对照）处理；每处理重复3次。2种改良剂各设低、中、高3个处理水平，具体见表1。同时每盆加入纯N 500 mg、P2O5 218 mg 、K2O 414 mg作为底肥，并浇入去离子水，平衡1周后移栽芹菜幼苗，每盆栽3株。在芹菜植株生长期间保持一定的土壤湿度，每周加Hoagland-Amon营养液1次，并定期观察记录芹菜的生长情况。生长60 d 后沿盆土表面剪取芹菜植株地上部分，测量生长形态指标株高、最大叶面积、地上部鲜重，并测定芹菜植物组织生理生化指标过氧化物酶（Peroxidase，POD）活性、游离脯氨酸（Proline，Pro）和维生素C的含量。

1.3 测定方法

土样的理化性质测定参照文献[4]的方法实施；Cd、Pb、Cu、Zn含量的测定采用王水-高氯酸消化-原子吸收分光光度法（TAS-990原子吸收分光光度计）；芹菜株高采用直尺测定；最大叶面积用透明方格纸法测定；地上部鲜重用电子台秤称量。芹菜植物组织的POD活性采用高锰酸钾滴定法测定[5]；游离脯氨酸含量采用酸性茚三酮法测定[5]；维生素C含量采用 2，6-二氯靛酚滴定法测定[5]。

1.4 数据处理

试验得到的所有数据均为3次重复的平均值，数据表述为“平均值±标准误”，均应用Microsoft Office Excel 2003软件进行整理，统计分析处理均采用DPS 7.05统计分析软件进行方差分析和多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同土壤改良剂处理对栽培在矿区污染土壤中芹菜生长的影响

试验测定的不同土壤改良剂处理对栽培在矿区污染土壤中的芹菜生长影响结果见表2。由表2可知，在2种土壤改良剂不同处理水平下，栽培在矿区污染土壤中的芹菜株高、最大叶面积和地上部鲜重相对于对照均有不同程度的变化。其中各处理芹菜的株高较对照（12.21 cm）增幅为-4.75%～75.10%， 以处理7（猪粪施入量80 g/kg）的株高最高，达到了21.38 cm，比对照增高了75.10 %；而处理4（石灰施入量12 g/kg）的株高最矮，只有11.63 cm，比对照还降低了4.75%；土壤改良剂对芹菜株高生长的促进作用高低排序依次为处理7、处理5、处理3、处理2、处理6，而处理4对芹菜株高生长有抑制作用。各处理芹菜的最大叶面积较对照（1 336.67 mm2）增幅为-6.13%～111.39%，也是以处理7的叶面积最大，达到了2 825.56 mm2，比对照增大了111.39%；而处理4的叶面积最小，为1 254.67 mm2，比对照减少了6.13 %；土壤改良剂对芹菜叶片生长的促进作用高低排序依次为处理7、处理6、处理3、处理2、处理5，而处理4对芹菜叶片生长有抑制作用。各处理芹菜植株的地上部鲜重较对照（12.00 g/盆）增幅为-2.75%～194.42%，仍然是处理7的地上部鲜重最重，达到了35.33 g/盆，比对照提高了194.42%；而处理4的地上部鲜重最轻，为11.67 g/盆，比对照减少了2.75%；土壤改良剂对芹菜地上部鲜重的促进作用高低排序依次为处理7、处理6、处理5、处理2、处理3，而处理4对芹菜地上部鲜重生长有抑制作用。

总体来看，向矿区污染土壤中施石灰高量（处理4，施入量12 g/kg）会抑制芹菜的株高、最大叶面积和地上部鲜重的增加，而施猪粪没有出现这类问题；不同土壤改良剂的促进效果是猪粪大于石灰，同种改良剂的促进效果是石灰中量处理（处理3，施入量6 g/kg）和猪粪高量处理（处理7，施入量80 g/kg）的效果较好，其中猪粪高量处理的生长促进效果最好，都显著高于对照（P

2.2 不同土壤改良剂处理对栽培在矿区污染土壤中芹菜生理生化指标的影响

2.2.1 不同土壤改良剂处理对栽培在矿区污染土壤中芹菜植物组织POD活性的影响 试验各处理对栽培在矿区污染土壤中的芹菜植物组织POD活性的影响结果见图1。由图1可以看出，与对照相比石灰各处理均提高了芹菜植物组织的POD活性，但与对照的差异都不显著（P>0.05）；猪粪的低量处理（处理5，施入量20 g/kg）、中量处理（处理6，施入量40 g/kg）与对照相比均增加了芹菜植物组织的POD活性，其中处理5的芹菜植物组织POD活性与对照差异显著（P

2.2.2 不同土壤改良剂处理对栽培在矿区污染土壤中芹菜植物组织游离脯氨酸含量的影响 试验各处理对栽培在矿区污染土壤中的芹菜植物组织游离脯氨酸含量的影响结果见图2。由图2可见，与对照相比，向矿区污染土壤中施入石灰和猪粪后，都能使芹菜植物组织的游离脯氨酸含量降低，除石灰中量处理（处理3，施入量6 g/kg）外，其余处理的芹菜植物组织游离脯氨酸含量均显著低于对照（P

2.2.3 不同土壤改良剂处理对栽培在矿区污染土壤中芹菜植物组织维生素C含量的影响 试验各处理对栽培在矿区污染土壤中的芹菜植物组织维生素C含量的影响结果见图3。由图3可知，向矿区污染土壤中施入中量石灰（处理3，施入量6 g/kg）和高量猪粪（处理7，施入量80 g/kg）后，2个处理的芹菜植物组织维生素C含量显著高于对照（P0.05）。

3 小结与讨论

试验结果显示，土壤改良剂石灰的低量处理（施入量3 g/kg）、中量处理（施入量6 g/kg）对芹菜的株高、最大叶面积和地上部鲜重都有促进作用，这与李正强等[6]和赵小虎等[7]的研究结果一致。加入石灰能够提高芹菜植物组织的POD活性和维生素C含量、降低游离脯氨酸的含量；总体上以施入石灰6 g/kg的处理效果为佳。芹菜生长和生理指标的变化结果表明，土壤改良剂的施入缓解了重金属对芹菜的毒害，可能是由于施石灰提高了土壤pH，使土壤对重金属的吸附增强，土壤溶液中重金属的浓度降低，并且石灰中的钙可以与重金属竞争植物根系上的吸收位点，从而减弱了植物对重金属的吸收[8]。不过试验中当施入的石灰为高量处理（施入量12 g/kg）后，芹菜的生长受到了抑制，具体原因需进一步研究。

试验结果与对照相比，施入土壤改良剂猪粪能够促进芹菜株高、最大叶面积和地上部鲜重的增加，这与李正强等[6]和孙健等[9]的研究结论一致。有机肥猪粪的低量处理（施入量20 g/kg）、中量处理（施入量40 g/kg）可提高芹菜植物组织的POD活性，而高量处理（施入量80 g/kg）增加了芹菜植物组织的维生素C含量，3种用量处理都能降低芹菜植物组织游离脯氨酸的含量，总体上以施入猪粪80 g/kg的处理效果为佳。猪粪的施入有利于芹菜的生长和生理生化指标的改善，其原因可能一是猪粪施入土壤后，增加的土壤有机质可络合重金属离子，从而降低了重金属离子的有效性；二是猪粪影响了土壤的其他基本性状（如理化性质）而产生了抑制重金属离子的间接作用，如增加土壤肥力和提高土壤pH[10]。不过在猪粪高量处理后降低了芹菜植物组织的POD活性，中、低量处理后降低了芹菜植物组织的维生素C含量，其原因有待进一步研究。

参考文献：

[1] 许中坚，吴灿辉，刘 芬，等.典型铅锌冶炼厂周边土壤重金属复合污染特征研究[J].湖南科技大学学报（自然科学版），2007， 22（1）：111-114.

[2] 李 晔，李玉双，孙丽娜，等.重金属Cd胁迫对不同玉米品种生理生化指标的影响[J].安徽农业科学，2011，39（5）：2627-2628， 2657.

[3] 郭晓方，卫泽斌，谢方文，等.过磷酸钙与石灰混施对污染农田低累积玉米生长和重金属含量的影响[J].环境工程学报，2012， 6（4）：1374-1380.

[4] 鲍士旦.土壤农化分析[M].北京：中国农业出版社，1999.

[5] 李 玲，李娘辉，蒋素梅，等.植物生理学实验指导[M].北京：科学出版社，2009.

[6] 李正强，熊俊芬，马琼芳，等.猪粪和石灰对铅锌尾矿污染土壤中紫花苜蓿生长及重金属吸收特性的影响[J].广西农业科学，2009，40（9）：1187-1191.

[7] 赵小虎，王富华，张 冲，等.汞镉铅复合污染菜地施用石灰对菜心及土壤的影响[J].农业环境科学学报，2008，27（2）：488-492.

[8] 汪 洪，周 卫，林 葆，等.钙对镉胁迫下玉米生长及生理特性的影响[J].植物营养与肥料学报，2001，7（1）：78-87.

[9] 孙 健，铁柏清，周 洁，等.不同改良剂对铅锌尾矿污染土壤中灯芯草生长及重金属积累特性的影响[J].农业环境科学学报，2006，25（3）：637-643.

[10] 张亚丽，沈其荣，姜 洋.有机肥料对镉污染土壤的改良效应[J].土壤学报，2001，38（2）：212-218.