根際土壤中cd, pb 形態(tài)轉化及其植物效應

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1、李瑛等：根際土壤中Cd、Pb形態(tài)轉化及其植物效應319根際土壤中Cd、Pb形態(tài)轉化及其植物效應李瑛1,2，張桂銀1，李洪軍1，魏靜1，趙文輝21.河北農業(yè)大學資源與環(huán)境科學學院，河北保定071001；2.冶金工業(yè)部勘察研究總院環(huán)境質量研究所，河北保定071069摘要：采用根袋盆栽試驗和連續(xù)形態(tài)分析方法研究根際土壤中Cd、Pb形態(tài)轉化及其植物效應。結果表明，（1）在低Cd質量分數(shù)（≤1mg/kg）污染條件下，根際土壤中Cd主要以殘渣態(tài)存在；在較高Cd質量分數(shù)（≥5mg/kg）污染條件下，Cd主要以交換態(tài)和碳酸鹽結合態(tài)存在，即根際土壤中Cd由殘渣態(tài)向

2、交換態(tài)和碳酸鹽結合態(tài)轉化，Cd活性增強。（2）Pb在根際土壤中主要以有機結合態(tài)和鐵錳氧化物結合態(tài)存在，交換態(tài)質量分數(shù)很低，并隨Pb污染水平的提高，其主要存在形態(tài)未改變。（3）土壤中Cd、Pb總質量分數(shù)及各形態(tài)質量分數(shù)（殘渣態(tài)除外）與小麥根、莖葉中Cd、Pb質量分數(shù)呈正相關性，而與鮮質量呈負相關性；當w(Cd)添加量≥5mg/kg時，小麥鮮質量明顯下降；當w(Pb)≥500mg/kg時，小麥鮮質量下降。關鍵詞：鎘；鉛；根際；形態(tài)；植物效應中圖分類號：X131.3；X171.5文獻標識碼：A文章編號：1672-2175（2004）03-0316-04

3、李瑛等：根際土壤中Cd、Pb形態(tài)轉化及其植物效應319Cd、Pb等重金屬元素不是植物生長所必需的元素。人類活動造成這些元素不斷地在土壤中積累，這不但影響植物產量與品質，并可通過食物鏈危害人類的生命和健康。隨著根際化學的發(fā)展，重金屬的形態(tài)研究也日漸深入，擴展到對根際的研究[1~4]。根際環(huán)境獨特的物理、化學和生物學性質能使重金屬形態(tài)發(fā)生變化，改變其遷移性和生物有效性，從而影響植物對它們的吸收。而有關重金屬在根際環(huán)境中的形態(tài)轉化及其植物效應的研究尚不夠充分，且由于實驗材料、形態(tài)分析方法和試驗條件的差異，結論也不完全一致。鑒于此，本文采用根袋試驗方法研

4、究根際土壤中Cd、Pb在單元素處理條件下的形態(tài)轉化及其植物效應，旨在揭示Cd、Pb在根際土壤中的不同形態(tài)與植物毒性的關系。1材料與方法1.1供試材料供試土壤采自河北保定市，為河北山麓平原中壤質潮褐土，其基本性狀見表1。供試作物為小麥，品種為中麥九。表1供試土壤的基本性質1)土壤類型采樣深度/cmpHb(CEC)/(cmol·kg-1)w(有機質)/(g×kg-1)w(粘粒)/(g×kg-1)w(CaCO3)/(g×kg-1)w(全Cd)/(mg×kg-1)w(全Pb)/(mg×kg-1)潮褐土0~208.015.416.921.323.30.69

5、34.081)土壤pH用水浸提，水土質量比為2.5∶1；全Cd、Pb質量分數(shù)采用HNO3-HClO4消煮、原子吸收光譜法測定1.2試驗方法1.2.1盆栽試驗在供試土壤中施入尿素和磷酸二氫鉀作底肥，N、P施用量（質量分數(shù)）均為0.2g/kg，并分別加入Cd（形態(tài)為CdCl2?2.5H2O）質量分數(shù)0、1、5、10、15mg/kg，Pb（形態(tài)為PbCl2）質量分數(shù)125、250、500mg/kg。充分混勻，然后從中取200g土壤裝入根袋中，再將根袋埋入裝有同樣土樣的盆中，每盆裝土2500g，澆水，平衡7d后，播種小麥，出苗后每袋定苗６株。1.2.2樣

6、品的采集與制備小麥分地上部和根部分別取樣，用自來水和蒸餾水沖洗干凈，在65℃下烘干，粉碎備用。分別采集根袋內與根袋外的土樣作為根際土壤和非根際土壤，土壤經(jīng)風干，磨碎，過篩＜0.25mm后，備用。1.3分析方法1.3.1土壤基本理化性質的測定方法按土壤農化常規(guī)分析法測定[5]。1.3.2土壤重金屬的形態(tài)分析方法土壤重金屬形態(tài)分析采用由朱燕婉[6]修訂的連續(xù)提取法，具體操作步驟為：稱土樣（≤0.25mm）1.0000g于離心管中，按表2所列步驟分別提取重金屬的不同形態(tài)，提取液中重金屬質量分數(shù)用Z5000型原子吸收分光光度計測定。表2土壤中重金屬形態(tài)分

7、析連續(xù)提取法組分名稱提取劑操作條件Ⅰ交換態(tài)1mol/LMgCl2(pH7.0)25℃振蕩1h，離心分離，液∶土質量比=8∶1Ⅱ碳酸鹽結合態(tài)1mol/LNaAC-HAC(pH5.0)25℃振蕩5h，離心分離，液∶土質量比=8∶1Ⅲ鐵錳氧化物態(tài)0.04mol/LNH2OH?HCl[w(HAC)25%]（96±3）℃水浴加熱，攪拌6h，補充失質量，離心分離，液∶土質量比=15∶1Ⅳ有機結合態(tài)0.02mol/LHNO3+w(H2O2)30%(pH2.0)3.2mol/LNH4AC[w(HNO3)20%]先加2ml0.02mol/LHNO3和3mlH2O2

8、（用HNO3調pH2.0），（85±2）℃水浴加熱5h（反復加H2O2數(shù)次），用HNO3補充失質量，再加4ml3.2mol/LNH4AC