全 文 ：磷肥对土壤中镉的植物有效性影响及其机理*
刘昭兵1,2 摇 纪雄辉1,2**摇 彭摇 华1,2 摇 田发祥1,3 摇 吴家梅1,3 摇 石丽红1,2
( 1湖南省农业科学院土壤肥料研究所, 长沙 410125; 2农业部长江中游平原农业环境重点实验室, 长沙 410125; 3中南大学研
究生院隆平分院, 长沙 410125)
摘摇 要摇 为寻求保障镉污染农田稻米质量安全的有效措施,采用盆栽方法研究了低镉磷肥
(Cd<0. 2 mg·kg-1)及不同施磷量(0. 10、0. 20 g P2O5·kg-1)对污染稻田土壤中(潮泥田)镉
的植物有效性影响,并探讨了相关机理.结果表明: 在 0. 10 g·kg-1磷剂量水平下,与对照(无
磷肥)相比,钙镁磷和磷酸二氢钾处理显著提高了土壤 pH和降低了土壤镉活性,钙镁磷和过
磷酸钙处理显著降低了水稻对镉的吸收累积;当施磷量增至 0. 20 g·kg-1时,磷酸氢钙处理显
著提高了土壤 pH和降低了土壤镉活性,钙镁磷、磷酸二氢钾和磷酸氢钙处理下 DTPA提取态
镉含量降低 11. 8% 、9. 8%和 11. 8% ,NH4OAc提取态镉含量降低 9. 5% 、7. 1%和 7. 1% ;5 种
磷肥处理均显著降低了水稻茎叶中镉含量(降幅 24. 9% ~ 50. 8% ),除磷酸氢钙处理外,糙米
镉含量的降幅均达到显著水平,钙镁磷和过磷酸钙处理下糙米镉含量接近国家粮食卫生标准
(GB 2715—2005) . 5 种供试磷肥中,能提高土壤 pH 的磷肥(钙镁磷、磷酸二氢钾和磷酸氢
钙)降低土壤镉有效性的效果显著,含钙磷肥(钙镁磷和过磷酸钙)降低水稻镉积累的效果较
好.磷肥化学性质的差异可能是影响其效果的主要原因,选择碱性含钙磷肥对控制污染农田
中作物吸收累积镉更有效.
关键词摇 磷肥摇 镉摇 土壤摇 植物有效性摇 水稻
*湖南省科技重大专项(2011FJ1002鄄3)和“十二五冶国家科技支撑计划项目(2012BAD14B00)资助.
**通讯作者. E鄄mail: jixionghui@ sohu. com
2011鄄11鄄08 收稿,2012鄄04鄄01 接受.
文章编号摇 1001-9332(2012)06-1585-06摇 中图分类号摇 X503摇 文献标识码摇 A
Effects of phosphorous fertilizers on phytoavailability of cadmium in its contaminated soil
and related mechanisms. LIU Zhao鄄bing1,2, JI Xiong鄄hui1,2, PENG Hua1,2, TIAN Fa鄄xiang1,3,
WU Jia鄄mei1,3, SHI Li鄄hong1,2 ( 1Hunan Soil and Fertilizer Institute, Hunan Academy of Agricultur鄄
al Sciences, Changsha 410125, China; 2Ministry of Agriculture Key Laboratory of Agri鄄Environment
in the Midstream of Yangtze Plain, Changsha 410125, China; 3Longping Branch of Graduate
School of Central South University, Changsha 410125, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2012,23(6):
1585-1590.
Abstract: To explore an effective measure to ensure the safety of rice quality in cadmium (Cd)鄄
contaminated farmland, a pot culture experiment was conducted to study the effects of of low Cd
content (Cd<0. 2 mg·kg-1 ) phosphorous fertilizers with an application rate of 0. 10 or 0. 20
g P2O5·kg-1 on the phytoavailability of Cd in its contaminated paddy soil, with the related mecha鄄
nisms discussed. Compared with no phosphorous fertilization, applying 0. 10 P2O5·kg-1 of calcium
magnesium phosphate (CMP) and monopotassium phosphate (MKP) increased soil pH and de鄄
creased soil available Cd content significantly, and CMP and calcium superphosphate (CSP) de鄄
creased the Cd accumulation in rice significantly. When the application rate was up to 0. 20
g P2O5·kg-1, calcium hydrogen phosphate (CHP) increased the soil pH and decreased the soil
available Cd content significantly, and CMP, MKP, and CHP decreased the DTPA鄄extractable soil
Cd content by 11. 8% , 9. 8% , and 11. 8% , and the NH4 OAc鄄extractable soil Cd content by
9郾 5% , 7郾 1% , and 7郾 1% , respectively. All test phosphorous fertilizers could significantly
decrease the stem and leaf Cd contents, with a decrement of 24. 9% -50. 8% , and except CHP,
the others could significantly decrease the Cd content of brown rice. With the application CMP and
CSP, the Cd content of brown rice was close to the National Hygienic Standard for Grains (GB 2715
应 用 生 态 学 报摇 2012 年 6 月摇 第 23 卷摇 第 6 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Jun. 2012,23(6): 1585-1590
-2005). Among the test phosphorous fertilizers, those can increase soil pH (CMP, MKP, and
CHP) could significantly decrease the availability of soil Cd significantly, and those containing cal鄄
cium (CMP and CSP) were more effective in decreasing the Cd accumulation in rice. The efficien鄄
cy of the phosphorous fertilizers was mainly determined by their chemical properties. Alkaline calci鄄
um鄄containing phosphorous fertilizers were more effective in decreasing the Cd absorption and accu鄄
mulation in rice plant in Cd鄄contaminated farmland.
Key words: phosphorous fertilizer; cadmium; soil; phytoavailability; rice.
摇 摇 随着人们健康风险意识的提高,重金属危害越
来越受到社会的关注.镉(Cd)是一种极具生物毒性
的重金属元素,位列联合国环境规划署提出的 12 种
具有全球性意义的危险化学物质之首. 镉为人体非
必需元素,在人体中的半衰期达 20 ~ 40 年之久,可
引发“骨痛病冶、肾损害等[1] . 食物链是镉危害人体
健康的主要途径,世界卫生组织建议每人每天摄入
的镉量不应超过 68 滋g[2],而粮食镉污染导致人体
日摄入量高于这一限值的风险极大.我国约有 60%
的人口以稻米为主食,有研究表明,水稻是吸镉能力
最强的大宗谷类作物[3] .随着农田重金属污染的加
剧,稻米的镉暴露风险与日俱增.湖南为典型的双季
稻生产区,是重要的商品粮基地,而近年来沿湘江流
域日趋严峻的农田重金属污染所带来的环境问
题[4-7],在不同程度上制约了经济发展,甚至严重威
胁人体健康.因此,如何有效地切断污染物的食物链
途径,确保粮食安全,一直是该领域的研究热点.
磷(P)是植物生长发育的必需元素之一,对保
障作物生长及产量起着不可替代的作用. 但磷矿中
的伴生元素镉是制约磷肥安全利用的一个障碍因
子.有研究表明,施用高镉磷肥可导致土壤及作物中
镉累积量增加,引发环境污染风险[8-11] .磷对土壤中
镉活性及作物吸收累积镉存在一定影响,涉及磷镉
关系的研究较多,然而对于磷是否能抑制作物对镉
的吸收,研究结果尚不一致.有研究表明,磷矿粉、钙
镁磷和过磷酸钙均可显著降低小白菜对镉的吸收累
积[12];澳大利亚长期施用高镉含量过磷酸钙的土壤
生产的谷类中镉含量很低[13] . 也有研究发现,污染
土壤中甘蔗的镉累积量随磷肥施用量的增加而上
升[14],施用磷酸一铵或三过磷酸钙导致小麦等作物
籽粒中镉含量显著增加[15] . 可见,磷镉关系较为复
杂,且不同磷肥对作物吸收累积镉的影响存在差异.
目前关于磷肥类型及施用量对土壤鄄作物系统中镉
植物有效性的影响研究国内外鲜有报道. 本文选用
镉含量相对较低(Cd<0郾 2 mg·kg-1)的 5 种磷肥,
在盆栽条件下研究了不同磷肥类型和施用量对土壤
镉植物有效性的影响及其机理,旨在为施磷安全和
保障镉污染农田稻米的质量安全提供科学依据.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 供试材料
试验于 2010 年 6—10 月在湖南省土壤肥料研
究所栽培温室进行.供试水稻品种为准两优 608(一
季稻),在无污染稻田进行育秧.选用镉含量相对较
低(Cd<0郾 2 mg·kg-1)的磷肥,以避免因自身镉含
量过高产生干扰. 供试的 5 种磷肥分别为钙镁磷
(CMP)、过磷酸钙(CSP)、磷酸氢钙(CHP)、磷酸一
铵(MAP)和磷酸二氢钾(MKP). 其中,磷酸二氢钾
为分析纯试剂,其他 4 种磷肥均为市售肥料,磷肥特
征见表 1.供试土壤为镉污染水稻土(河流冲积物发
育的酸性潮泥田),采自湖南省岳阳市湘阴县白泥
湖乡,为 0 ~ 20 cm耕层土壤,采回后风干、磨碎过 5
mm筛、混匀后备用. 少量土样磨细过 20 和 100 目
玲珑筛用于理化性质分析:土壤有机质 35郾 7
g·kg-1, 全 氮 2郾 07 g · kg-1, 碱 解 氮 275郾 0
mg·kg-1,有效磷 1郾 3 mg · kg-1,速效钾 189郾 0
mg·kg-1,全镉 2郾 46 mg·kg-1,土壤 pH 5郾 40.
1郾 2摇 试验设计
采用盆栽法,磷肥用量以 P2O5计,试验设 10 个
处理:CMP1,施钙镁磷 0郾 10 g·kg-1;CMP2,施钙镁
磷0郾 20 g·kg-1 ;CSP1 ,施过磷酸钙0郾 10 g·kg-1 ;
表 1摇 不同磷肥 pH及镉含量
Table 1摇 pH and Cd contents in different phosphate fertil鄄
izers
磷肥类型
Phosphate fertilizer
type
pH Cd
(mg·kg-1)
CMP 10郾 10 0郾 013
CSP 2郾 41 0郾 189
CHP 3郾 37 0郾 186
MAP 3郾 89 0郾 046
MKP 4郾 10 -
CMP:钙镁磷 Calcium magnesium phosphate; CSP:过磷酸钙 Single su鄄
perphosphate; CHP:磷酸氢钙 Calcium hydrogen phosphate; MAP:磷酸
一铵 Monoammonium phosphate; MKP:磷酸二氢钾 Monobasic potassi鄄
um phosphate郾 下同 The same below郾 - 未检出 Not detectable郾
6851 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 23 卷
CSP2,施过磷酸钙 0郾 20 g·kg-1;CHP1,施磷酸氢钙
0郾 10 g· kg-1; CHP2,施磷酸氢钙 0郾 20 g· kg-1;
MAP1,施磷酸一铵 0郾 10 g·kg-1;MAP2,施磷酸一铵
0郾 20 g·kg-1;MKP1,施磷酸二氢钾 0郾 10 g·kg-1;
MKP2,施磷酸二氢钾 0郾 20 g·kg-1;以不施磷肥为对
照( CK). 氮、钾肥分别为分析纯的尿素 ( 0郾 16
g N·kg-1)和氯化钾(0郾 12 g K2O·kg-1)试剂.每盆
装入土壤 5 kg,加入肥料充分混匀. 随机区组排列,
并设置保护行.加自来水浸泡 3 d 后插秧,2 周后追
施一次尿素,用量为 0郾 07 g N·kg-1 .灌溉使用自来
水,其 pH 6郾 91,重金属镉含量未检出. 水分管理采
取分蘖期和乳熟期 2 次晒田,病虫害防治与大田相
同. 2010 年 6 月 23 日移栽秧苗,每盆(直径 26 cm,
高 18 cm)3 株,每处理 3 个重复,10 月 9 日水稻成
熟后收割.
秧苗移栽前取一次土样,经风干磨细过 20 目
筛,用于有效态镉和交换性钙含量及 pH 测定.水稻
收获时取植株和稻谷样.稻谷晒干后称量,经去糙后
粉碎,过 100 目筛备用;植株以自来水洗净后杀青,
烘干后称量,部分植株样品以去离子水润洗 2 遍后
烘干粉碎,过 100 目筛备用.水稻生长期间取一次灌
溉水样.
1郾 3摇 测定项目与方法
土壤有效态镉分别采用 DTPA[16]和 NH4OAc提
取[17],交换性钙采用 1 mol·L-1NH4OAc 浸提[18] .
灌溉水样中镉含量采用螯合萃取法(GB 7475—87)
测定.土壤(H2O浸,2郾 5 颐 1)及磷肥(H2O浸,5 颐 1)
pH采用酸度计法测定.土壤和磷肥全镉采用 HNO3 鄄
HClO4 鄄HF(5 颐 1 颐 2,V / V)消煮,水稻植株及糙米镉
采用 HNO3 鄄HClO4(5 颐 1,V / V)湿法消煮,并取标准
物质进行质量控制,样品消煮完全后赶酸至近干,加
少量稀硝酸溶液溶解后转移定容. 分析所用试剂均
为优级纯,分析器皿均以 5%硝酸溶液浸泡过夜,用
去离子水洗净.镉含量采用石墨炉原子吸收光谱法
测定,钙含量采用火焰原子吸收光谱法测定,其他指
标采用常规方法[19]测定.
1郾 4摇 数据处理
采用 Excel 2003 和 DPS 3郾 01 软件对数据进行
统计,采用 LSD法进行方差分析(琢 = 0郾 05).图表中
数据均为平均值依标准误.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 磷肥对土壤 pH的影响
从图1可以看出,不同磷肥处理下土壤pH存
图 1摇 不同磷肥处理下土壤 pH的变化
Fig. 1摇 Changes of soil pH under different phosphate fertilizer
treatments郾
CMP:钙镁磷 Calcium magnesium phosphate; CSP:过磷酸钙 Single su鄄
perphosphate; CHP:磷酸氢钙 Calcium hydrogen phosphate; MAP:磷酸
一铵 Monoammonium phosphate; MKP:磷酸二氢钾 Monobasic potassi鄄
um phosphate郾 下同 The same below郾 - 未检出 Not detectable郾 1) 0郾 10
g·kg-1; 2) 0郾 20 g·kg-1; CK:对照 Control郾 不同小写字母表示处
理间差异显著(P<0郾 05) Different small letters meant significant differ鄄
ence among treatments at 0郾 05 level郾
在显著差异. 在 0郾 10 和 0郾 20 g·kg-1施磷水平下,
钙镁磷 ( CMP)、磷酸氢钙 ( CHP)和磷酸二氢钾
(MKP)均显著提高土壤 pH,过磷酸钙(CSP)和磷酸
一铵(MAP)对土壤 pH的影响不显著.与对照相比,
施磷量为 0郾 10 g·kg-1时,钙镁磷、磷酸氢钙和磷酸
二氢钾处理下土壤 pH 分别提高 0郾 26、 0郾 21 和
0郾 17,当施磷量增加到 0郾 20 g·kg-1时,分别提高
0郾 58、0郾 20 和 0郾 32.
2郾 2摇 磷肥对土壤交换性钙含量及镉有效性的影响
钙镁磷( CMP)、过磷酸钙 ( CSP)和磷酸氢钙
(CHP)均为含钙磷肥,施入土壤后会对土壤交换性
钙含量产生影响. 从表 2 可以看出,当施磷量达到
0郾 20 g·kg-1时,施用钙镁磷和过磷酸钙的土壤交换
性钙含量与对照相比显著增加,增幅分别为 33郾 6%
和 39郾 7% ,施用磷酸氢钙的土壤交换性钙含量增幅
未达到显著水平;施用磷酸一铵(MAP)和磷酸二氢
钾(MKP)的土壤交换性钙含量与对照相比无显著
差异.可见,钙镁磷和过磷酸钙提高土壤交换性钙含
量的效果显著.
摇 摇 DTPA 和 NH4OAc 提取态镉含量在各处理中的
变化趋势基本一致.在施磷量为 0郾 10 g·kg-1时,与
对照相比,钙镁磷和磷酸二氢钾处理下土壤 DTPA
和 NH4OAc提取态镉含量均显著降低,其中,DTPA
提取态镉含量降幅为 11郾 8%和 7郾 8% ,NH4OAc 提
取态镉含量降幅为 9郾 5%和 7郾 1% .当施磷量增加到
0郾 20 g·kg-1时,钙镁磷、磷酸氢钙和磷酸二氢钾
处理下土壤有效态镉含量均显著低于对照,其中,
78516 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 刘昭兵等: 磷肥对土壤中镉的植物有效性影响及其机理摇 摇 摇 摇 摇
表 2摇 不同磷肥处理下土壤交换性 Ca和有效态 Cd含量变化
Table 2摇 Changes of soil exchangeable Ca and available Cd
contents under different phosphate fertilizer treatments
处 理
Treat鄄
ment
交换性 Ca
Exchangeable Ca
(g·kg-1)
DTPA提取态 Cd
DTPA鄄extractable
Cd
(mg·kg-1)
NH4OAc
提取态 Cd
NH4OAc鄄
extractable Cd
(mg·kg-1)
CK 1郾 46依0郾 26cd 0郾 51依0郾 02ab 0郾 42依0郾 01a
CMP1 1郾 86依0郾 15abc 0郾 45依0郾 02f 0郾 38依0郾 03b
CMP2 1郾 95依0郾 25ab 0郾 45依0郾 02ef 0郾 38依0郾 00b
CSP1 1郾 82依0郾 20abc 0郾 48依0郾 02bcde 0郾 40依0郾 01ab
CSP2 2郾 04依0郾 10a 0郾 51依0郾 02a 0郾 42依0郾 04a
CHP1 1郾 58依0郾 28bcd 0郾 48依0郾 01abcd 0郾 42依0郾 01a
CHP2 1郾 83依0郾 11abc 0郾 45依0郾 01f 0郾 39依0郾 02b
MAP1 1郾 58依0郾 45bcd 0郾 50依0郾 02abc 0郾 42依0郾 01a
MAP2 1郾 67依0郾 10abcd 0郾 50依0郾 02abc 0郾 42依0郾 01a
MKP1 1郾 28依0郾 30d 0郾 47依0郾 02cdef 0郾 39依0郾 00b
MKP2 1郾 47依0郾 36cd 0郾 46依0郾 02def 0郾 39依0郾 01b
1) 0郾 10 g·kg-1; 2) 0郾 20 g·kg-1; CK:对照 Control郾 同列不同小写
字母表示处理间差异显著(P<0郾 05) Different small letters in the same
column meant significant difference among treatments at 0郾 05 level郾 下同
The same below郾
DTPA提取态镉含量分别降低 11郾 8% 、11郾 8% 和
9郾 8% ,NH4 OAc 提取态镉含量分别降低 9郾 5% 、
7郾 1%和 7郾 1% .
2郾 3摇 磷肥对水稻生长及吸收累积镉的影响
从表 3 可以看出,与对照相比,稻草生物量在施
用 0郾 20 g·kg-1过磷酸钙(CSP)处理下略有降低,在
其他处理中均有不同程度的增加,增幅为 0郾 1% ~
33郾 9% ,其中,施用 0郾 10 g·kg-1钙镁磷(CMP)和
0郾 20 g·kg-1磷酸二氢钾(MKP)处理下稻草生物量
增加显著.稻谷产量在施用 0郾 20 g·kg-1磷酸一铵
(MAP)处理下略有降低,在其他处理中均有不同程
度的增加,但差异均不显著.
表 3摇 不同磷肥处理下水稻生物量和 Cd含量变化
Table 3 摇 Changes of rice biomass and Cd content in rice
under different phosphate fertilizer treatments
处理
Treat鄄
ment
稻谷产量
Rice yield
(g·pot-1)
稻草生物量
Straw biomass
(g·pot-1)
糙米 Cd含量
Cd content in
brown rice
(mg·kg-1)
茎叶 Cd含量
Cd content in
stem and leaf
(mg·kg-1)
CK 49郾 7依3郾 9ab 39郾 8依1郾 1c 0郾 51依0郾 07a 1郾 85依0郾 23a
CMP1 52郾 6依6郾 4ab 53郾 3依6郾 6a 0郾 39依0郾 08b 1郾 55依0郾 27abc
CMP2 54郾 4依10郾 1ab 40郾 7依4郾 3bc 0郾 22依0郾 04d 0郾 91依0郾 19e
CSP1 53郾 3依9郾 3ab 41郾 3依2郾 0bc 0郾 38依0郾 12b 1郾 31依0郾 23bcde
CSP2 54郾 5依5郾 8ab 39郾 1依6郾 2c 0郾 26依0郾 06cd 1郾 01依0郾 23de
CHP1 53郾 3依0郾 5ab 42郾 7依4郾 3bc 0郾 45依0郾 05ab 1郾 71依0郾 21ab
CHP2 57郾 0依6郾 2a 41郾 7依1郾 4bc 0郾 41依0郾 08ab 1郾 39依0郾 30bcd
MAP1 54郾 6依5郾 4ab 39郾 8依3郾 2c 0郾 44依0郾 09ab 1郾 64依0郾 22ab
MAP2 44郾 3依5郾 6b 40郾 6依3郾 8bc 0郾 37依0郾 05b 1郾 31依0郾 24bcde
MKP1 49郾 9依7郾 6ab 44郾 5依4郾 9bc 0郾 44依0郾 05ab 1郾 52依0郾 23abc
MKP2 52郾 0依5郾 5ab 47郾 2依4郾 4ab 0郾 34依0郾 07bc 1郾 21依0郾 28cde
摇 摇 水稻茎叶和糙米中镉含量在不同磷肥处理下差
异显著.在不同处理下,水稻茎叶和糙米中镉含量均
随磷肥施用量的增加而降低. 在施磷量为 0郾 20
g·kg-1时,5 种磷肥处理下水稻茎叶镉含量均显著
低于对照,降幅为 24郾 9% ~ 50郾 8% ;而水稻糙米镉
含量除磷酸氢钙处理的降幅(19郾 6% )不显著外,其
他 4 种磷肥处理下镉含量降幅(27郾 5% ~ 56郾 9% )
均达显著水平,而且钙镁磷和过磷酸钙处理下糙米
Cd 含量接近国家粮食卫生标准 ( GB 2715—
2005) [20] .总体来看,供试的 5 种磷肥中,钙镁磷和
过磷酸钙降低水稻吸收累积镉的效果相对优于其他
3 种磷肥.
3摇 讨摇 摇 论
3郾 1摇 磷肥对土壤镉有效性的影响
土壤中磷与镉存在密切联系,磷酸盐可通过诱
导吸附和沉淀作用影响镉的有效性[21] . 然而,甲卡
拉铁等[22]研究表明,过磷酸钙和磷酸一铵处理下淹
水培养 5 d,土壤有效镉含量与对照相近.本研究中,
施用过磷酸钙和磷酸一铵后土壤有效镉含量与对照
无显著差异,这可能与施磷量和供试土壤等因素有
关. Hong等[23]发现,在 7 种含磷物质中,磷酸一氢
钾对土壤镉的固定效果最好,认为碱性含磷物质能
有效固定土壤镉. 本研究中, 在 0郾 10 和 0郾 20
g·kg-1施磷水平下,钙镁磷、磷酸氢钙和磷酸二氢
钾能显著提高土壤 pH(图 1),而且降低土壤中镉有
效性的效果明显(表 2).不同磷肥处理下,土壤有效
态镉含量与土壤 pH 呈显著负相关 (图 2). 这与
Zwonitzer等[24]报道的存在含磷物质时镉活性受 pH
控制相一致.说明土壤 pH 变化可能是导致土壤镉
活性发生变化的一个重要因素,能提高土壤 pH 的
磷肥降低镉有效性的效果较好. Hong 等[25]研究发
现,土壤有效镉含量随过磷酸钙施用量的增加而增
加,当过磷酸钙施用量低于 0郾 40 g P·kg-1时,土壤
有效镉含量略有增加,超过 0郾 40 g P·kg-1时则降
低.本研究中,过磷酸钙施用量由 0郾 10 g·kg-1增加
到 0郾 20 g·kg-1,土壤有效镉含量呈上升趋势.
不同磷肥对土壤镉有效性的影响不同,其可能
原因是:1)钙镁磷为碱性肥料,磷酸氢钙和磷酸二
氢钾为强碱弱酸盐,它们进入土壤溶液后主要以
H2PO4 -形态存在,H2PO4 -可能交换解吸了吸附在土
壤胶体上的 OH-,从而引起土壤 pH 增加[26],因此
磷肥 pH的差异影响了土壤镉有效性;2)不同磷肥
的化学成分不同,钙镁磷、过磷酸钙和磷酸氢钙属于
8851 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 23 卷
图 2摇 不同磷肥处理下土壤有效态 Cd 含量与土壤 pH 的相
关关系
Fig. 2 摇 Correlation between soil available Cd content and soil
pH under different phosphate fertilizer treatments郾
含钙磷肥,施入后可显著提高土壤中交换性钙含量,
而钙与镉存在较强的竞争效应,因此会对土壤镉的
有效性产生影响. 另外,在过磷酸钙的生产过程中,
受工艺水平的影响,含有一定量的硫酸钙等含硫化
合物,而硫在还原条件下可与镉共沉淀[27],从而降
低土壤镉的有效性.可见,磷肥对土壤镉有效性的影
响是多种效应综合作用的结果.
3郾 2摇 磷肥对水稻吸收累积镉的影响
磷是植物生长发育中三大必需元素之一,对改
善植物生理状况和提高抗逆性有重要作用,同时对
土壤中镉有效性也存在影响[28] . 本研究中,同一种
磷肥处理下,水稻茎叶和糙米中镉含量随施磷量的
增加而降低;供试的 5 种磷肥中,钙镁磷和过磷酸钙
降低水稻茎叶和糙米中镉含量的效果最好(表 3).
可见,不同磷肥类型其效果存在差异.钙镁磷和过磷
酸钙均为含钙磷肥,施磷量为 0郾 20 g·kg-1时,两者
均能显著提高土壤中交换性钙的含量,而钙与镉可
通过竞争植物根表吸收位点影响植物对镉的吸收累
积.与对照相比,除个别处理外,不同磷肥处理对稻
草生物量和稻谷产量的影响不显著,且生物量与其
镉含量的相关性亦不显著(数据未列出),说明本试
验条件下,不同磷肥处理的水稻镉累积差异与其生
物量无关.本研究中,过磷酸钙和磷酸一铵处理下土
壤有效镉含量与对照相比无显著变化,但水稻茎叶
和糙米中镉显著降低,而且各处理水稻茎叶和糙米
中镉含量与土壤有效镉含量的相关性也不显著(数
据未列出),由此推测,土壤有效镉虽为植物可利用
态,但本试验条件下其不能表征影响水稻镉累积的
直观因子,可能是磷肥化学性质差异导致多因子互
作影响了水稻对镉的吸收与累积.
磷肥对作物吸收累积镉的影响已有大量报道.
例如,Loganathan 等[29]认为,低镉磷肥能降低牧草
中镉含量;Wang 等[12]发现,磷矿粉、钙镁磷和过磷
酸钙均可显著减少污染土壤中小白菜对镉的吸收累
积量.还有研究发现,添加过磷酸钙可显著降低大白
菜中的镉含量[30],施用钙镁磷能有效降低水稻籽粒
镉含量[31] .但也有研究表明,添加不同磷肥对马铃
薯块根吸收累积镉的影响不明显[32],增加磷剂量反
而促进油菜和燕麦对镉的吸收[33] . 本研究中,施磷
量为 0郾 20 g·kg-1时,除磷酸氢钙外,添加其他磷肥
均显著降低了水稻糙米镉含量,而且对茎叶的效果
更明显.由此推测,磷肥对降低镉含量的影响效果可
能与施磷水平和作物类型有关.此外,土壤自身的供
磷水平也可能是一个影响因素.本研究中,土壤有效
磷背景值不高(1郾 3 mg·kg-1),可能是各磷肥处理
对降低水稻镉累积效果显著的一个影响因素.
4摇 结摇 摇 论
不同磷肥对污染土壤中镉有效性的影响存在差
异.施磷量为 0郾 20 g P2O5·kg-1时,钙镁磷、磷酸氢
钙和磷酸二氢钾能显著提高土壤 pH,显著降低污染
土壤中镉有效性,而过磷酸钙和磷酸一铵对土壤 pH
和镉有效性的影响不显著.由于化学性质存在差异,
不同磷肥对降低污染土壤中作物累积镉的效果不同.
钙镁磷和过磷酸钙等含钙磷肥在降低水稻吸收累积
镉的效果优于磷酸氢钙、磷酸一铵和磷酸二氢钾.
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作者简介摇 刘昭兵,男,1979 年生,硕士,助理研究员. 主要
从事农业生态环境研究,发表论文 11 篇. E鄄mail: liuzhaobing
_168@ yahoo. com. cn
责任编辑摇 孙摇 菊
0951 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 23 卷