全 文 ：第 l2卷 第 l期
2 0 0 4年 1月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco—Agriculture
、 O1．11 ＼o l
Jan．， 2004
有机物料对稻作与非稻作土壤外源镉形态的影响研究
高 山
(福州市蔬菜科学研究 所 福 州 35(／012)
陈建斌 王 果
(福建省三明市环境监测站 三明 365000)(福建农林大学资源与环境学 院 福州 3501)02)
摘 要 试验研究稻草 、紫云英对稻作土壤和非稻 作土壤 中玲源 Cd形 态及其 变化 的影 响结果 表明 ，稻草 、紫云英
显著降低培养 30d和培养 90d后非稻作土壤中交换态 Cd含量。强烈还原条件下形成的硫化镉沉淀是毪定非稻作
土壤 交换 态 Cd含量的重要机制。稻 草和紫云 英对稻作土壤 中外源 (、d形 态转化 的影响 不同，培 养 30d后稻 苴卡口紫
云英提高稻作土壤 中氧 化锰结合 态和 紧有机质结 占态 Cd含量 ，降低 交换 态 Cd舍量，其 作罨随时间的推 移，氧 化锰
结 合态 Cd和紧有机质结合态 ( d被释放 出来并 向交换 态Cd转 化，健交换态 Cd含量提 高。
关键词 稻草 紫云甍 水稻 Cd形 态 转 ，七
Effects of organic matter on the forms of added Cd and its dynamic transformation in soil with or without growth of
rice．GAO Shan(Fuzhou Vegetable Research Institute，Fuzhou 350012)，CHEN Jian—Bin(Sanming Environmental Moni—
toting Station，Fujian Province，Sanming 365000)，WANG Guo(Colege of Resource and Environment，Fujian Agricul—
tural and Forestry University，Fuzhou 350002)，CJEA，2004，l2(1)：95～98
Abstract The effects of rice straw and Chinese milk vetch on the forms of added Cd and it’S dynamic transformation in
)i1 with or without growth of rice were studied．The results show that rice straw and Chinese milk vecth can significantly
reduce Ex(exchangeable)一【 d content in the㈣i1 without growth of rice．The formation of CdS under extremely 1OW Eh
condition is the important mechanism for Ex—Cd content．while the influences of rice straw and Chinese milk vetch on the
forms of added Cd and it’S dynamic transformation are apparently different After one—month incubation，rice straw and
Chinese milk vecth can decrease Ex—Cd content and increase the&)b(strong organic bound)一Cd and Mn(Mn oxide bound)一
Cd contents in the,soil with growth of rice．With the elapsing of time．Mn Cd and Sob一【、d are released and transformed
into Ex— d．
Key words Rice straw，Chinese milk vetch，Rice， d form，TFansform
有机物料可通过改变污染土壤 中重金属形态分布而降低其生物有效性 ，提高土壤肥力 ，故常用作重金属
污染土壤的改 良剂。以往研究中人们常注重有机物料对土壤中外源重金属形态的影 响，而忽略了作物生长
对重金属离子化学行为的影响研究。本试验研究了我国南方常见的几种有机物料对稻作 和非稻作土壤中外
源 Cd形态变化的影响，为农业环境监测提供理论依据。
l 试验材料与方法
试验同时设非稻作土壤培养与盆栽 2种试验，供试土壤为红壤与潮土，红壤采 自福建省南平市夏道镇，属
花岗岩母质，土壤pH值 5．01，<0．002ram黏粒437g／kg，有机碳 15．3g／kg，游离铁 27．94g／kg，全 Cd1．42mg／kg；
潮土取自福建省福州市乌龙江边，为冲积母质，土壤 pH值 5．78，<0．002mm黏粒 138．9g／kg，有机碳
l1．4g／kg，游离铁 20．87g／kg，全 Cd1．25mg／kg；取土样深度均 20cm土层，风干备用。供试有机物料为稻草与
紫云英 ，将鲜稻草和紫云英洗净后风干置于 70C烘干，粉碎过 lmm筛备用。非稻作土壤培养试验设 6个处
理，即红壤 +Cd(I)，红壤 +稻草 +Cd(Ⅱ)，红壤 +紫云英 +Cd(Ⅲ)，潮土 +Cd(Ⅳ)，潮土 +稻草 +Cd(、 )．
潮土+紫云英+cd(Ⅵ)，每处理重复 4次，试验用经稀酸浸泡洗净的50mL塑料离心管装入混匀的风干土样
3．0g和有机物料 0．06g，并加入 CdCI：储备液(Cd浓度为 10mg／kg)和 N、P、K营养液(N为 0．15g／kg。P为
0．044g／kg，K为0．125g／kg)，灌入去离子水至2～3cm水层，摇动离心管使各培养物混合均匀．培养过程常加
*通讯作者
收稿 日期 ：2002—10—06 改 回日期 ：2002—1l一28
96 中 国 生 态 农 业 学 报 第 l2卷
水以维持水层。盆栽试验每盆加风干土 1．2kg，有机物料、CdC1 储备液和 N、P、K营养液配比与土壤培养试
验相同，培养 7d后插秧“汕优 63”(旱育秧 ，秧龄 38d)，每盆 2株 ，全生育期用去离子水浇灌并始终保持 2～
3cm水层。土壤培养时间为 30d(水稻分蘖期)和 90d(水稻成熟期)时各处理取 2个重复鲜土样调至含水量
为 100％，用连续提取法测定交换态(含水溶态)Cd(Ex—Cd)，松有机质结合态 Cd(Lob—Cd)，氧化锰结合态 cd
(Mn—Cd)，紧有机质结合态 Cd(Sob—Cd)，无定形氧化铁结合态 Cd(AmFe—Cd)含量，提取剂及分析程序见文献
[1]。用原子吸收分光光度法测定 Cd含量，2次重复。用SAS软件进行多重比较 。
2 结果与分析
2．1 非稻作土壤中外源 Cd形态分布
表 1 培养 30d后非稻作 土壤 中各 形态外 源 Cd含量
Tab．1 Contents of Cd fractions in the．soil without growth of rice after 30 days
*各处理培养时间均为 30d，表3同。
表 1表明经 30d培养后 未
加 有机物 料的非稻作土壤 中外
源 Cd并非 即形成 有效性 极低
的晶形铁态 Cd和残余态 Cd，而
主要以交换态 Cd存在 ，这表明
外源 Cd此时 主要通 过静 电引
力被 吸附 在 土壤 胶 体 表 面’ ：
加入稻草 和紫云英可改变非稻
作土壤 中外源 Cd形态分 布，并
显著降低红壤和潮土中交换态
Cd含量，显著提高土壤紧有机
质结合态、氧化锰结合态、无定形氧化铁结合态和松有机质结合态 Cd含量。由表2可知经培养90d后添加
稻草和紫云英处理的非稻作 土
壤中交换态 Cd含量显著降低，
而紧有机质 结合 态 Cd含量增
加。由培养 30d至培养 90d时
非稻作红壤 中交换 态 Cd含量
降低，非稻作潮土交换态 Cd含
量则略升高；2种非稻作土壤 紧
有机质结合态和松有机质结合
态 Cd含量均显著升高，氧化锰
结合态 Cd含量显著降低(见图
l和 图 2)，其 中氧 化锰 结合 态
表 2 培养 90d后非 稻作 土壤 中各 形态外源 Cd含量
Tab．2 Co ntents of Cd fractions in the soil without growth of rice after 90 days
* 各处理培养时间均 为 90d，表 4同。
cd降低是通过土壤中活性 Mn被还原并释放出其吸附的Cd而实现，而紧有机质结合态 cd含量升高是因在
含有大量有机质和淹水条件下，土壤处于强烈还原状态易形成游离的二价硫离子 ，这些二价硫离子与氧化
Cd
Cd形态
图 1 稻草与紫云英对非稻作红壤中外源 Cd
形态变化的影 响
Fig．1 Effect of organic matter on the forms of
added Cd in red soil without growth of rice
Cd形态
图 2 稻草与紫云英对非稻作潮土 中外源 Cd
形态变化的影响
Fig．2 Effects of organic mater on the forms of
added Cd in fluvo-aquic soil without growth of rice
锰还原 释放 的 Cd和
紧有机 质分 解 (松有
机质结合态 Cd含量
提高可作 为紧有机质
分解 的佐证 )释放 的
Cd结合 ，形成 溶解度
很小 、有效 性 极低 的
硫化镉沉淀。 。紧有
机质结合 态 Ccl提 取
过 程 中 由 于 酸 化 的
H，o，氧化溶解作用，
硫 化镉沉淀与紧有机
第 l期 高 山等 ：有 机物料对稻作与非稻作土壤外源镉形态的影响研究 97
质结合态 Cd同时被提取出来，即紧有机质结合态 Cd实际包括紧有机质结合态 Cd和硫化镉沉淀，故紧有机
质结合态 Cd含量表观呈上升趋势。由培养 30d至培养 90d时非稻作土壤中各形态 Cd存在再分配过程
，其
中红壤交换态 cd含量降低，潮土交换态 cd含量基本未变。
2．2 稻作土壤中夕 源Cd形态分布 表3 培养30d后稻作土壤中各形态外源Cd含量
由表 3可知培养 30d后未
加有机物料 的稻作红壤 中外源
Cd主要以交换态和紧有机质结
合态 Cd存在，而稻作潮土中主
要 以交换 态 Cd存 在。添加 稻
草、紫云英显著降低稻作红壤和
潮土交换态 Cd含量，而显著提
高紧有机质结合态和氧化锰结
合态Cd含量。由表 4可知培养
90d后 稻作 土壤 中 4个 添加稻
Tab．3 Contents of Cd fractions in the soil with growth of rice after 30 days
*nd指用原子吸收分光光度计未测出
草和紫云英处理交换态cd含量均高于未添加有机物料对照，这表明经培养90d后稻草和紫云英可提高土
Cd形态
图 3 稻 草与紫云英对 稻作红壤 中外 源 Cd
形态变化的影响 (盆栽)
F 3 Efect of organic matter on the forms of
added in red soil with growth rice
时间 的推移 它们 所 吸 附的 Cd
将随活性锰还原和紧有机质 的
分解而被释放出来 ，并向交换态
Cd转化 ，表 明稻 草与紫 云英 对
稻作 土壤和非稻作土壤 中外源
Cd形态转 化的影 响不 同，其 原
因是稻作土壤水稻根系分泌的
H 和 o，可显著提高土壤 氧化
还原电位，抑制土壤中游离二价
硫的形成，使氧化锰还原和紧有
釜
量
蝴
赶
rJ
Ex—Cd Lob—Cd M1一Cd Sob-Cd An1Fe．Cd
Cd形态
图 4 稻草与紫云英对稻作潮土 中外源 Cd
形态变化的影响 (盆栽 )
Fig 4 Efect of organic mater on the forms of added Cd
in fluvo-aquic soil with growth rice
壤 中交换态 Cd活性 。
由培 养 30d至 培 养
90d后 添加 稻草和 紫
云英盆栽土壤交换态
Cd含量均显 著提高 ，
氧化锰结 合态 Cd和
紧有 机 质结 合 态 Cd
含量显著降低(见图 3
和图 4)，这表 明添加
有机物料处理 中氧化
锰结合态和紧有机质
结合 态初期 对 Cd固
定 作用 并不稳 定 ，随
表 4 培 养 90d后稻作土壤 中各 形态外源 Cd含量
Tab．4 Co ntents of Cd fractions in the soil without growth of rice after 90 days
机质分解释放的 Cd不能形成硫化镉沉淀，而向交换态 Cd转化，使交换态 Cd含量迅速提高。
3 小 结
稻草和紫云英可显著降低培养 30d和培养 90d后的非稻作土壤中交换 Cd含量。强烈还原条件下形成
的硫化镉沉淀是非稻作土壤交换态 Cd含量稳定的重要机制。经培养 30d后添加稻草、紫云英可提高稻作
土壤氧化锰结合态和紧有机质结合态Cd含量，降低交换态 Cd含量，但这种作用并不稳定，随时间的推移其
氧化锰结合态 Cd和紧有机质结合态 Cd被释放出来，而交换态 Cd含量迅速提高。故研究污染土壤中重金
属形态及其生物有效性时不应忽视作物生长对重金属离子化学行为的影响。
98 中 国 生 态 农 业 学 报 第 l2卷
参 考 文 献
I 郑绍建，胡霭堂 淹水对污染土壤镉形态转化的影响 环境科学学报，I 995，I 5(2)：142～I 47
2 卢纹岱，金水高．SAS／PC统计分析软件实用技术[M] 北京：国防工业出版社，I996
3 韩凤祥，胡霭堂，秦怀英 土壤有机结合态锌的分级及其活性研究 南京农、 大学学报，I 990，I 3(I)：48～74
4 于天仁 土壤化学原理 ．北京 ：北 京科学技术 出版社 ，I987 387
5 莫尔维德特J J，林赛w J 农业中的微量元素 北京：中国农业出版社，I984 6I～85
江 苏 省 海 门 市 实 施 生 态 建 设 成 效 显 著
江苏省海门市位于黄海之滨，水资源、农业和渔业资源丰富，而矿产、林业和土地资源相对贫乏。近年来海门市人民政府
坚持走可持续发展之路，大力加强生态建设和环境保护，取得显著成效，一是实施无公害农产品生态工程，全面推广“百项”农
业标准，先后制定了《无公害青蚕豆生产技术规程》、《无公害鲜食葡萄生产技术标准》和《海门山羊饲养技术规程》等17个无公
害农产品标准以及《海门市无公害农产品生产基地建设标准及认定办法》，推广适合全市农业生产的农业标准达ll4项，积极
发展无公害农业，以2个国家级农业综合开发示范园区建设为龙头，带动全市农业科技示范园区和示范项目建设，目前2个国
家级农业综合开发示范园区已建成50多hm。种植业产业基地，干头九色鹿养殖场1个，发展无公害农产品生产基地100多
hm ，建设林带 50多条，种植香樟和桃苗6000多棵，发展无公害设施栽培66，7hm ：并带动全市建成农业科技示范园区39
个，农业示范项目387个，发展无公害农产品生产基地 1．68万hm ，无公害农产品23个和绿色食品2个；同时大力开发“名特
优新”无公害农产品，积极打造“四青”作物、“四色”宝豆、特经作物、优质果品、特色蔬菜、海门山羊、肉蛋鸡和提水养殖等八大
主导产业，全市已形成3333hm ‘四青”作物产业带，333hm 甜瓜产业带，200Ohm 特色蔬菜产业带，1333hrn 西瓜产业带，
3333hm ‘四色”豆产业带，667hm 药材、甘蔗、薄荷等特经作物产业带，667hm 设施蔬菜产业带，667hm 海涂贝类养殖产业
带，667hm 沿江淡水特种水产养殖产业带，333hm 提水养殖产业带，3333hm 出口加工蔬菜产业带，中部地区60万头的海门
山羊产业带，中东部地区百万只肉鸡产业带，年产5000t蛋鸡产业带，基本实现农业标准化生产：二是实施城乡绿化生态工
程，首先是改造农村林网和种植各类高效经济苗木，2001年以来城区植树达176．7万株，种植绿化面积近40万nl ，城区人均
公共绿地面积达10．12m 。同时对全市公路两侧进行高标准绿化建设和改造，完成近80kin绿化，建成公路两侧绿化带180
多万 m ，形成多条绿色廊道，并在沿江沿海堤岸种植生态防护林60多km，计 100多hm ，发展乡村农田林网2万hm：．林带
植树5O多万株。其次是培育花卉苗木基地，该市与南京农业科学院等科研院校合作，先后从荷兰等国和国内江西、安徽省和
南京市等地引进郁金香、七叶树、杂交马褂木等20多个花卉苗木品种，目前全市苗木花卉种植面积达 400多hm。 同时广泛
引进梨树、桃树等优良经济果树品种，在8个乡镇公路沿线开辟近500hm 果树基地 三是实施环境综合整治生态工程，首先
是深化沟河整治，2001年在城区河道实施“引清挤污”基础上又投入300多万元对城区总长4．3kin河道集中清淤疏浚，明显改
观了河道面貌。2003年海门市人民政府又投入 1300多万元实施城区水系整治工程，该工程采用“双壁板(U型)截流沟工
4乙4-”
，对城区河道所有排污口进行截污，将污水全部纳入城市污水处理中心集中处理，率先在苏北、苏中地区成功解决城区河
道污染问题。同时每年投入近5000万元组织全市农村集中沟河整治，使沟河生态保护工作纳入规范化轨道；其次是深化污水
处理，1999年该市建成城市污水处理中心一期工程，2001年被评为苏北地区首家国家环保示范工程，2002年海门市人民政府
又投资500多万元建设污水处理中心二期工程，使日处理规模增至2万t：同时开发区和乡镇集中污水处理工程均在建设与
规划之中，开发区污水处理厂将于2003年底建成投运，目前该市城区生活污水处理率达 90％以上；再次是深化“一控双达
标”，积极引导企业从污染末端治理向全过程控制转变．目前已有近 1／4重污染企业通过清洁生产审计验收，2个企业通过
ISO14000认证验收。2001年以来海门市人民政府每年都下达一批污染企业限期治理项目，目前已投入 1800多万元完成60
多个建设项目，全市主要工业污染物排放总量逐年削减，实现了控制目标：总投资达2．29亿元的鑫源热电厂即将建成，将对
城区、开发区和周边乡镇实行集中供热，从而有效解决环境污染问题 四是实施生态基层建设工程，积极组织开展绿色基层
创建活动，目前已建成15个绿色学校、15个绿色医院、2个绿色街道(社区)和5个花园式工厂：同时积极组织开展环保进社
区、进街道、进学校、进宾馆等活动，以点带面、梯度推进、全面实施，使全市生态环境质量再上新台阶，被国家环境保护总局授
予“国家环保模范城市”称号。
(肖振时 江苏省海门市人民政府 海门 2261O0)