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生物炭与叶面硒肥联合施用对生菜吸收镉及土壤镉形态的影响

罗盼军 马倩倩 武均 许旺旺 马文军 蔡立群

罗盼军, 马倩倩, 武 均, 许旺旺, 马文军, 蔡立群. 生物炭与叶面硒肥联合施用对生菜吸收镉及土壤镉形态的影响[J]. 土壤通报, 2022, 53(4): 956 − 964 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021101601
引用本文: 罗盼军, 马倩倩, 武 均, 许旺旺, 马文军, 蔡立群. 生物炭与叶面硒肥联合施用对生菜吸收镉及土壤镉形态的影响[J]. 土壤通报, 2022, 53(4): 956 − 964 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021101601
LUO Pan-jun, MA Qian-qian, WU Jun, XU Wang-wang, MA Wen-jun, CAI Li-qun. Effects of Combined Application of Biochar and Foliar Selenium Spray on Cd Uptake by Lettuce and Cd Forms in Soil[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2022, 53(4): 956 − 964 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021101601
Citation: LUO Pan-jun, MA Qian-qian, WU Jun, XU Wang-wang, MA Wen-jun, CAI Li-qun. Effects of Combined Application of Biochar and Foliar Selenium Spray on Cd Uptake by Lettuce and Cd Forms in Soil[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2022, 53(4): 956 − 964 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021101601

生物炭与叶面硒肥联合施用对生菜吸收镉及土壤镉形态的影响

doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021101601
详细信息
    作者简介:

    罗盼军(1995−),女,甘肃会宁人,在读硕士研究生。从事土壤重金属污染修复研究。E-mail: luopanj2021@163.com

    通讯作者:

    E-mail: cailq@gsau.edu.cn

  • 中图分类号: X173;S636.2

Effects of Combined Application of Biochar and Foliar Selenium Spray on Cd Uptake by Lettuce and Cd Forms in Soil

  • 摘要:   目的  为探明生菜吸收富集镉的能力对生物炭与叶面硒肥的响应程度,抑制有毒有害元素镉的吸收。  方法  通过盆栽试验,以生菜为研究对象,在镉污染土壤中添加生物炭,并在生菜叶片上喷硒处理,探索了生物炭与叶面喷硒的联合施用对镉污染土壤理化指标(pH和有机碳)和土壤不同形态镉含量以及对生菜镉吸收累积的影响。  结果  ① 土壤中添加生物炭与叶面硒肥都可以有效降低生菜可食部镉含量,其中喷施低浓度硒的效果更好。当生物炭添加量为30 g kg−1,叶面喷硒浓度为1 mg L−1时,生菜地上部镉含量由0.314 mg kg−1降至0.049 mg kg−1,低于国家食品安全标准(GB 2762—2017)中规定的叶菜类镉限量值0.20 mg kg−1。② 镉胁迫下,添加生物炭与叶面硒肥的交互作用对生菜镉含量和镉富集与转运能力均产生了显著性的影响,相对于生菜根部镉含量,添加生物炭的效应高于叶面硒肥的效应,而对于地上部镉含量,叶面硒肥的效应高于添加生物炭的效应。③ 生物炭添加可通过改善土壤pH和有机碳含量降低酸可提取态、可还原态、可氧化态镉的比例,增加残渣态镉的比例,从而有效地降低生菜对土壤中镉的吸收累积,减少生菜中镉含量。  结论  综合来看,生物炭与叶面硒肥联合施用可以降低生菜镉含量,其效果明显高于两者单独施用的效果,为无公害蔬菜的种植提供理论指导。
  • 图  1  不同处理土壤pH值

    大、小写字母分别表示不同处理间差异极显著(P ≤ 0.01)、显著(P ≤ 0.05)。下同。

    Figure  1.  Soil pH values under different treatments

    图  2  不同处理土壤有机碳含量

    Figure  2.  Soil organic carbon contents under different treatments

    图  3  不同处理土壤不同形态Cd的比例

    Figure  3.  Percentages of different forms of Cd in different treatments

    图  4  不同处理生菜生物量

    Figure  4.  Lettuce biomass under different treatments

    图  5  不同处理下生菜地上部Cd含量的变化情况

    Figure  5.  Changes of Cd content in shoot of lettuce under different treatments

    图  6  不同处理生菜根部Cd含量

    Figure  6.  Changes of Cd content in root of lettuce under different treatments

    表  1  供试土壤的基本性质

    Table  1.   Basic properties of the tested soil

    pH土壤有机碳(g kg−1)
    Soil organic
    carbon
    全氮(g kg−1)
    Total nitrogen
    速效磷(mg kg−1)
    Available
    Phosphorus
    速效钾(mg kg−1)
    Available
    Potassium
    碱解氮(mg kg−1)
    Alkali-hydrolyzed
    nitrogen
    电导率(ms cm−1)
    Electrical
    conductance
    Cd含量(mg kg−1)
    Cd content
    8.307.880.8623.19110.9456.233.77痕量
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    表  2  供试生物炭的基本性质

    Table  2.   Basic properties of the tested biochar

    裂解温度
    Cracking temperature
    (℃)
    pH元素含量(%)
    Element content
    灰分含量
    Ash content
    (%)
    比表面积
    Specific surface area
    (m2 g−1)
    Cd含量
    Cd content
    (mg kg−1)
    CNPKCaMg
    5009.2153.281.040.260.510.800.4735.6411.3痕量
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    表  3  试验处理

    Table  3.   Experimental treatment

    试验处理编号
    Treatment No.
    处理名称
    Treatment
    生物炭用量(g kg−1
    Amount of biochar
    喷硒浓度(mg L−1
    Concentration of spraying selenium
    1 CK 0 0
    2 S1 0 1
    3 S2 0 3
    4 B 30 0
    5 BS1 30 1
    6 BS2 30 3
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    表  4  生物炭与叶面硒肥对土壤pH、有机碳和不同形态Cd的效应

    Table  4.   Effects of biochar and foliar spraying selenium on soil pH, organic carbon and Cd forms

    因子
    Factor
    pH土壤有机碳
    Soil organic carbon
    酸可提取态 Cd
    Extractable Cd
    可还原态Cd
    Reducible Cd
    可氧化态Cd
    Oxidizable Cd
    残渣态Cd
    Residua Cd
    B 183.60*** 37729.90*** 38335.35*** 70.94*** 613.90*** 25300.08***
    Se 0.10 n.s. 2.76 n.s. 0.33 n.s. 0.04 n.s. 0.84 n.s. 0.01 n.s.
    B × Se 0.24 n.s. 0.73 n.s. 0.26 n.s. 0.21 n.s. 0.00 n.s. 0.01 n.s.
      注: 表中B为生物炭,Se为叶面喷硒;*,**,***分别表示P ≤ 0.05,P ≤ 0.01和P ≤ 0.001,n.s.表示P > 0.05;表中数值为F值检验值,下同。
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    表  5  不同处理Cd生物富集系数与转运系数的变化情况

    Table  5.   Changes of bio-enrichment and translocation coefficients under different treatments

    处理
    Treatment
    生物富集系数
    Bio-enrichment coefficient
    转运系数
    Translocation coefficient
    叶/土
    Leaf/soil
    根/土
    Root/soil
    CK 0.27 ± 0.012 Bb 0.65 ± 0.006 Aa 0.41 ± 0.018 Bb
    S1 0.20 ± 0.005 Cc 0.64 ± 0.020 Aa 0.31 ± 0.008 Cc
    S2 0.27 ± 0.014 Bb 0.59 ± 0.004 Bb 0.45 ± 0.021 Bb
    B 0.21 ± 0.023 Cc 0.48 ± 0.015 Cc 0.45 ± 0.035 Bb
    BS1 0.05 ± 0.009 Dd 0.23 ± 0.015 Ee 0.22 ± 0.027 Dd
    BS2 0.31 ± 0.006 Aa 0.33 ± 0.005 Dd 0.93 ± 0.022 Aa
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    表  6  添加生物炭与叶面喷硒对生菜Cd富集与转运能力的效应

    Table  6.   Effects of biochar and foliar selenium fertilizer on Cd accumulation and translocation in lettuce

    因子
    Factor
    生物量
    Biomass
    地上部Cd
    Cd in shoot
    (mg kg−1
    根部Cd
    Cd in root
    (mg kg−1
    生物富集系数
    Bio-enrichment coefficient
    转运系数
    Translocation coefficient
    叶/土根/土
    B 1905.27*** 274.11*** 7003.27*** 81.22**** 2330.88**** 159.66***
    Se 540.04*** 293.96*** 346.44*** 248.86*** 193.97*** 509.66***
    B × Se 487.02*** 95.47*** 244.50*** 79.92*** 143.09*** 248.67***
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    表  7  土壤pH、SOC与土壤Cd和生菜各器官中Cd含量的相关性分析

    Table  7.   Correlation analysis of soil pH and SOC with Cd contents in soil and lettuce

    指标
    Item
    pHSOC酸可提取态Cd
    Extractable Cd
    (mg kg−1
    可还原态Cd
    Reducible Cd
    (mg kg−1)
    可氧化态Cd
    Oxidizable Cd
    (mg kg−1)
    残渣态Cd
    Residual Cd
    (mg kg−1)
    地上部Cd
    Cd in shoot
    (mg kg−1)
    地下部cd
    Cd in root
    (mg kg−1)
    pH 1.000
    SOC 0.969** 1.000
    酸可提取态 −0.968** −1.000** 1.000
    可还原态 −0.875** −0.919** 0.922** 1.000
    可氧化态 −0.967** −0.990** 0.989** 0.897** 1.000
    残渣态 0.963** 0.999** −0.999** −0.921** −0.989** 1.000
    地上部Cd含量 −0.504* −0.508* 0.512* 0.470* 0.517* −0.505* 1.000
    地下部Cd含量 −0.909** −0.928** 0.925** 0.842** 0.930** −0.923** 0.618** 1.000
      注:表中***,分别表示 P ≤ 0.05(显著相关),P ≤ 0.01(极显著相关);数据为5次重复数据。
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-10-16
  • 录用日期:  2022-03-23
  • 修回日期:  2022-02-07
  • 刊出日期:  2022-06-17

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