土壤重金属钝化剂的筛选及蔬菜降污专用肥应用效果研究

农业环境科学学报２００７，２６（４）：１３９０－１３９５ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｇｒｏ－ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＳｃｉｅｎｃｅ摘要：针对无公害蔬菜生产中重金属污染的现实问题，提出蔬菜降污专用肥概念，并以蔬菜中较为普遍的Ｐｂ和Ｃｄ污染为对象，进行重金属钝化剂的筛选及其蔬菜降污专用肥应用效果研究。

重金属钝化剂筛选的试验结果表明，４种钝化剂都能降低土壤重金属有效态含量，并使小白菜Ｐｂ、Ｃｄ含量下降，幅度分别达到１３．４％￣４６．７％、１８．９％￣３８．１％，土壤Ｐｂ、Ｃｄ有效态含量与小白菜含量呈显著相关性，其回归方程分别为ＹＰｂ＝－２．４７５＋０．０９２ｘ（ｒ２＝０．８６４＊）和ＹＣｄ＝－０．０２７＋０．６２０ｘ（ｒ２＝０．８４２＊）。

考虑到与肥料配伍等综合因素，选择盐基熔磷和固体硫化物作为蔬菜降污专用肥的钝化剂。

蔬菜降污专用配方肥在空心菜上的试验结果表明，添加钝化剂（尤其在有机肥配施基础上），长势明显较好，Ｐｂ的污染系数由０．８９下降到０．１１和０．７４，Ｃｄ的污染系数由１．３６下降到０．０２，增产幅度达７．７７％￣７０．７１％。

从空心菜叶片细胞的超显微电镜结构观测，添加钝化剂能显著减少Ｐｂ、Ｃｄ对叶绿体、线粒体等细胞结构的损伤，从而减轻对细胞生理活动及生化反应的整体伤害，有利于空心菜更好地进行光合作用，达到增产、降污的效果。

关键词：蔬菜；重金属钝化剂；降污肥；超微结构中图分类号：Ｘ５３文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－２０４３（２００７）０４－１３９０－０６收稿日期：２００６－０９－２８基金项目：福建省科技厅重大项目（２００１Ｚ０６３）、（２００５Ｓ００５）；福建省财政专项———福建省农业科学院科技创新团队建设基金（ＳＴＩＦ－Ｙ０１）作者简介：罗涛（１９６１—），男，研究员，主要从事土壤肥料方面的研究。

土壤重金属钝化剂的筛选及蔬菜降污专用肥应用效果研究罗涛１，黄东风１，何盈１，张建丽２，翁伯琦３（１．福建省农业科学院土壤肥料研究所，福建福州３５００１３；２．福建省农业厅农产品质量与安全检测中心，福建福州３５０００１；３．福建农科院生态农业研究所，福建福州３５００１３）ＨｅａｖｙＭｅｔａｌＰａｓｓｉｖａｔｏｒｓＳｃｒｅｅｎｉｎｇａｎｄｔｈｅＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＥｆｆｅｃｔｏｆＳｐｅｃｉａｌＦｅｒｔｉｌｉｚｅｒｆｏｒＲｅｄｕｃｉｎｇＨｅａｖｙＭｅｔａｌＰｏｌｌｕｔｉｏｎｉｎＶｅｇｅｔａｂｌｅＬＵＯＴａｏ１，ＨＵＡＮＧＤｏｎｇ－ｆｅｎｇ１，ＨＥＹｉｎｇ１，ＺＨＡＮＧＪｉａｎ－ｌｉ２，ＷＥＮＧＢｏ－ｑｉ３（１．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｏｉｌａｎｄＦｅｒｔｉｌｉｚｅｒ，ＦｕｊｉａｎＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｆｕｚｈｏｕ３５００１３，Ｃｈｉｎａ；２．ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＰｒｏｄｕｃｔＱｕａｌｉｔｙａｎｄＳａｆｅｔｙＴｅｓｔｉｎｇＣｅｎｔｅｒ，ＦｕｊｉａｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅＤｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｆｕｚｈｏｕ３５０００１，Ｃｈｉｎａ；３．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｃｏｌｏｇｉｃａｌＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，ＦｕｊｉａｎＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｆｕｚｈｏｕ３５００１３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｃｏｎｃｅｐｔｏｆｓｐｅｃｉａｌｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｆｏｒｒｅｄｕｃｉｎｇｐｏｌｌｕｔｉｏｎｉｎｖｅｇｅｔａｂｌｅｈａｓｂｅｅｎｐｕｔｆｏｒｗａｒｄｉｎｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｗｉｔｈｐｒｅｓｅｎｔｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｐｏｌｌｕｔｉｏｎｉｎｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｐｏｌｌｕｔｉｏｎ－ｆｒｅｅｖｅｇｅｔａｂｌｅｓ．Ｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓ，ＰｂａｎｄＣｄ，ｗｈｉｃｈｗｅｒｅｐｏｐｕｌａｒｌｙａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄｉｎｖｅｇｅｔａ－ｂｌｅｓ，ｗｅｒｅｓｅｌｅｃｔｅｄａｓｔｅｓｔｉｎｄｅｘｅｓｉｎｈｅａｖｙｍｅｔａｌｐａｓｓｉｖａｔｏｒｓｓｃｒｅｅｎｉｎｇａｎｄｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｏｆｓｐｅｃｉａｌｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｆｏｒｒｅｄｕｃｉｎｇｈｅａｖｙｍｅｔａｌｐｏｌｌｕｔｉｏｎｉｎｖｅｇｅｔａｂｌｅｓ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔａｌｌ４ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｋｉｎｄｓｏｆｐａｓｓｉｖａｔｏｒｓｗｅｒｅａｂｌｅｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅａｖａｉｌａｂｌｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｉｎｓｏｉｌ，ａｎｄｔｈｅｎｄｅｃｒｅａｓｅｄｔｈｅＰｂａｎｄＣｄｃｏｎｔｅｎｔｓｉｎＢｒａｓｓｉｃａｒａｐａＬ．Ｃｈｉｎｅｎｓｉｓｂｙ１３．４％￣４６．７％ａｎｄ１８．９％￣３８．１％ｒｅｓｐｅｃ－ｔｉｖｅｌｙ．ＴｈｅａｖａｉｌａｂｌｅｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆＰｂａｎｄＣｄｉｎｓｏｉｌｗｅｒｅｏｂｖｉｏｕｓｌｙｒｅｌａｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆＰｂａｎｄＣｄｉｎｔｈｅｖｅｇｅｔａｂｌｅ．Ｔｈｅｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎｅ－ｑｕａｔｉｏｎｓｗｅｒｅＹＰｂ＝－２．４７５＋０．０９２ｘ（ｒ２＝０．８６４＊）ａｎｄＹＣｄ＝－０．０２７＋０．６２０ｘ（ｒ２＝０．８４２＊）ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｆａｃｔｏｒｓｓｕｃｈａｓｔｈｅｍａｔｃｈｉｎｇｏｆｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｓｗｉｔｈｐａｓｓｉｖａｔｏｒｓ，ｂａｓｅ－ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓａｎｄｓｏｌｉｄｓｕｌｆｉｄｅｗｅｒｅｓｅｌｅｃｔｅｄａｓｐａｓｓｉｖａｔｏｒｓｉｎｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｔｈｅｓｐｅｃｉａｌｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ．Ａｄｄｉｎｇｐａｓｓｉｖａｔｏｒｓ（ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｍａｔｃｈｉｎｇｗｉｔｈｏｒｇａｎｉｃｍａｎｕｒｅｓ）ｃｏｕｌｄｒｅｄｕｃｅｔｈｅｐｏｌｌｕｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓｏｆＰｂｆｒｏｍ０．８９ｔｏ０．１１ａｎｄ０．７４，Ｃｄｆｒｏｍ１．３６ｔｏ０．０２，ａｎｄｔｈｅｙｉｅｌｄｏｆＬｐｏｍｏｅａａｑｕｅｔｉｃａｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ７．７７％￣７０．７１％．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｕｌｔｒａｓｔｒｕｃ－ｔｕｒｅｏｆｌｅａｆｃｅｌｌｓ，ａｄｄｉｎｇｐａｓｓｉｖａｔｏｒｓｃｏｕｌｄａｌｌｅｖｉａｔｅｔｈｅｄａｍａｇｅｏｆｃｅｌｌｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌａｃｔｉｖｉｔｙａｎｄｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌｒｅａｃｔｉｏｎｂｙｄｅｃｒｅａｓｉｎｇｔｈｅｄａｍｎｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｃｈｌｏｒｏｐｌａｓｔａｎｄｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉａ’ｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｔｈｅｐａｓｓｉｖａｔｏｒｓｃｏｕｌｄｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｙｉｅｌｄａｎｄｄｅｃｒｅａｓｅｐｏｌｌｕｔｉｏｎｂｙｅｎ－ｈａｎｃｉｎｇｔｈｅｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆＬｐｏｍｏｅａａｑｕｅｔｉｃａ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｖｅｇｅｔａｂｌｅ；ｈｅａｖｙｍｅｔａｌｐａｓｓｉｖａｔｏｒ；ｓｐｅｃｉａｌｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｆｏｒｒｅｄｕｃｉｎｇｈｅａｖｙｍｅｔａｌｐｏｌｌｕｔｉｏｎ；ｕｌｔｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ第２６卷第４期农业环境科学学报蔬菜是一种容易富集并残留硝酸盐、亚硝酸盐和重金属的作物，加上农药残留等突出问题，食用卫生安全的无公害蔬菜就成为人们关注的焦点。

无公害蔬菜生产的目的就是要求蔬菜产品中的农药、重金属、硝酸盐和亚硝酸盐含量都达到国家或省（市）制定的蔬菜卫生标准。

重金属污染主要与土壤环境、灌溉水质有关［１、２］。

我国许多省（市）都陆续建立了大面积无公害蔬菜生产示范基地，但蔬菜生产中仅侧重于降低农药残留的问题，对降低蔬菜重金属和硝酸盐含量尚无十分有效方法。

对重金属土壤污染治理虽有化学、生物、工程等技术措施的报道［３、４］，但这些措施大多因方法繁琐、造价昂贵而难于在一般生产中应用。

根据碱性物质能提高土壤ｐＨ值，降低土壤中重金属的生物有效性［５］，以及大多数重金属是亲硫元素，易与低价硫Ｓ２－生成难溶性重金属硫化物，从而降低土壤毒性和危害［６］的原理，本文采用盐基熔磷（碱性物质）和硫化物（含Ｓ２－）两类物质作为钝化剂筛选研究对象，就其降污效果进行分析，并提出蔬菜降污专用肥概念，即它是一种既含有促进蔬菜生产的氮磷钾科学配方，又含有能降低蔬菜硝酸盐和重金属富集量的硝化抑制剂和重金属钝化剂的有机无机或无机复混肥。

利用肥料中含有重金属钝化剂来降低土壤中重金属的生物有效性，达到减少蔬菜对重金属的富集的目的，是无公害蔬菜生产中的一种实用、有效方法。

１材料与方法１．１重金属钝化剂筛选试验设计试验设在福建省农科院土肥所网室内，土壤类型为灰黄泥土，基础肥力如下：ｐＨ５．７，有机质１７．９ｇ・ｋｇ－１，碱解Ｎ９４ｍｇ・ｋｇ－１，速效Ｐ１０９．９ｍｇ・ｋｇ－１，速效Ｋ１３９ｍｇ・ｋｇ－１，土壤Ｃｄ、Ｐｂ含量分别为０．４９和１０１．２ｍｇ・ｋｇ－１。

供试蔬菜为小白菜（ＢｒａｓｓｉｃａＣａｍｐｅｓｔｒｉｓＬ．ｓｓｐ．ＣｈｉｎｅｎｓｉｓＬ．），９月１６日播种，９月３０日间苗后每盆１５株，１０月３１日收获。

试验设５个处理：①不添加任何钝化剂（ＣＫ）；②盐基熔磷（每千克土用量２０００ｍｇ）；③固体硫化物（每千克土用量１６７ｍｇ）；④液体硫化物Ⅰ（每千克土用量１３３ｍｇ）；⑤液体硫化物Ⅱ（每千克土用量５３３ｍｇ）。

各处理设３次重复，盆钵直径３８ｃｍ，高１４ｃｍ，每盆装风干土壤１０ｋｇ，随机排列。

各处理除重金属钝化剂不同外，化肥品种和用量一致（每千克土尿素、磷一铵、硫酸钾用量分别为１５６．５、７２．７、８０ｍｇ）。

１．２蔬菜降污专用配方肥验证试验设计试验设在福建省农业科学院土壤肥料研究所网室内，供试土壤类型为冲积性沙壤土，主要理化性状如下：ｐＨ５．６１，有机质２０．７ｇ・ｋｇ－１，碱解Ｎ１３１ｍｇ・ｋｇ－１，速效Ｐ１１１．６ｍｇ・ｋｇ－１，速效Ｋ１９８ｍｇ・ｋｇ－１。

根据国家农产品安全质量无公害蔬菜产地土壤环境质量标准，每千克土Ｃｄ、Ｐｂ量达到０．３、１００ｍｇ即为污染土壤［７］，每盆于处理前，按此量分别添加外源ＣｄＣｌ２・２．５Ｈ２Ｏ、Ｐｂ（ＮＯ３）２，使供试土壤达到污染水平，土壤Ｃｄ、Ｐｂ含量分别为０．６１和２００．８６ｍｇ・ｋｇ－１。

供试蔬菜为空心菜（Ｉｐｏｍｏｅａａｑｕａｔｉｃａ），７月２３日播种，８月５日间苗后每盆６株，８月２２日收获。

试验设７个处理：①不施肥（空白对照）；②全量化肥；③有机无机各半（有机肥与无机肥各占一半纯氮量）；④化肥＋固体硫化物（每千克土用量１６７ｍｇ）；⑤化肥＋盐基熔磷（每千克土用量２０００ｍｇ）；⑥有机无机各半＋固体硫化物（每千克土用量１６７ｍｇ）；⑦有机无机各半＋盐基熔磷（每千克土用量２０００ｍｇ）。