全 文 ：不同磷肥对砷超富集植物蜈蚣草修复砷污染土壤的
影响
廖晓勇 ,陈同斌 ,阎秀兰 ,谢华 ,肖细元 ,翟丽梅
(中国科学院地理科学与资源研究所 , 北京　100101)
摘要:施肥是提高重金属污染土壤的植物修复效率的必要强化措施之一.通过研究农业生产中常用磷肥对砷超富集植物蜈蚣
草生长 、砷累积及氮磷钾吸收的影响 , 确定可提高蜈蚣草修复砷污染土壤能力的最佳磷肥类型.结果表明 , 与不施砷对照组相
比 ,添加砷处理中施用相应磷肥的蜈蚣草总生物量中蜈蚣草均有所降低(除钙镁磷肥外);在添加砷的情况下 , 钙镁磷肥 、磷酸
二氢钙和磷酸二氢铵等 3个施磷处理总生物量相对较高 ,显著高于其他磷肥处理和不施磷处理(0.83 g pot);地上部砷累积量
由大到小的顺序为:磷酸二氢钙>钙镁磷肥>磷酸二氢铵>磷酸二氢钾>磷酸二氢钠>不施磷>>过磷酸钙;磷酸二氢钙处理
的砷去除效率高达 7.28%.由此可见 , 磷肥能一定程度提高砷超富集植物的修复能力 , 但不同磷肥对其砷去除效率的影响可
达数倍之差 ,磷酸二氢钙是首选磷肥类型 , 综合考虑土壤 pH、N、P和有效态砷等各种因子 , 磷酸二氢铵和钙镁磷肥也可作备选
肥料类型.
关键词:蜈蚣草;砷;磷肥;植物修复
中图分类号:X53　文献标识码:A　文章编号:0250-3301(2008)10-2906-06
收稿日期:2007-10-13;修订日期:2008-01-22
基金项目:国家高技术研究发展计划(863)项目(2006AA10Z405);国
家自然科学基金项目(40771184);国家科技支撑计划项目
(2006BAD17B04);中国科学院地理科学与资源研究所知识
创新三期项目
作者简介:廖晓勇(1977～ ),男 ,博士 ,主要研究方向为污染土地修复
和土壤污染风险评价 , E-mail:liaoxy@igsnrr.ac.cn
Effects of Different forms of P Fertilizers on Phytoremediation for As-Contaminated
Soils Using As-Hyperaccumulator Pteris vittata L.
LIAO Xiao-yong , CHEN Tong-bin , YAN Xiu-lan , XIE Hua , XIAO Xi-yuan , ZHAI Li-mei
(Institute of Geographical Sciences and Natural Resources Research , Chinese Academy of Sciences , Beijing 100101 , China)
Abstract:Fertilization has become one of the essential measures for enhancing efficiency of phytoremediating contaminated soils with heavy
metal.In order to screen optimal P fertilizer for As-phytoremediation , a greenhouse study was conducted on the growth , As-accumulation and
uptake of N , P and K by Pteris vittata L.in As-contaminated soils with different forms of P fertilizers.The results indicated that the biomass
of plant with As addition decreased compared to no As-addition treatments except fused calcium magnesium phosphate(CaMg-P)treatment.
The plants in As addition soils with CaMg-P , calcium dihydrogen phosphate(CDP)and di-ammonium phosphate(DAP)had higher biomass
than those with other P fertilizer and control(0.83 g pot).The As accumulations of plant aboveground in As addition soils are in order of CDP
>CaMg-P> DAP> Potassium Phosphate Monobasic> Monosodium phosphate>control >>Calcium superphosphate.The efficiency of As
removal from As addition soils with CDP was the highest , 7.28%.Thus it can be seen the ability of phytoremediation using P .vittata could
be improved by P fertilization , which CDP should be recommended preferentially and CaMg-P and DAP is considered as replaceable fertilizer
for sake of pH , N , P and available As in phytoremediated soils.
Key words:Pteris vittata L.;arsenic;phosphorus fertilizer;phytoremediation
　　土壤砷污染对人体健康和生态安全都存在着极
大威胁 ,其治理技术已成为环境科学领域关注的焦
点之一[ 1～ 3] .砷超富集植物(Hyperaccumulator)蜈蚣草
(Pteris vittata L.)能有效修复中低程度砷污染土
壤[ 2] ,也适用于砷与铅 、锌 、铜和镉等重金属共存的
污染土壤治理[ 4 , 5] ,还可应用于砷污染水体的修复.
该蕨类植物因其砷富集能力强 、生物量大 、适应范围
广等优点逐渐成为植物修复领域重点研究对象.在
湖南郴州砷污染土壤原位修复中发现 ,施用磷肥能
促进蜈蚣草生长 ,显著提高其生物量 ,但过量施用磷
肥对植物产量无贡献;随施磷量增加 ,植物地上部砷
含量先增加后减少;施磷量为 200 kg·hm-2蜈蚣草的
砷去除效率达到最高(8%)[ 6] .
磷和砷都是 VA 族元素 ,磷是植物必需营养元
素 ,而砷却是毒性非常强的元素.它们在土壤环境中
所表现的生物效应不同:磷酸盐促进植物生长 ,提高
植物磷营养状态;砷酸盐对植物有毒害作用 ,会导致
营养失调 ,影响正常生理代谢.磷酸盐和砷酸盐物理
化学性质相近 ,在土壤中因竞争吸附位点而相互影
响土壤溶液中的浓度[ 7 , 8] .土壤中添加磷可提高土壤
溶液的砷浓度 ,抑制植物吸收砷;改善植物磷营养 ,
第 29 卷第 10期
2008 年10月 环　　境　　科　　学ENVIRONMENTAL SCIENCE
Vol.29 , No.10
Oct., 2008
DOI :10.13227/j.hjkx.2008.10.033
促进植物的生长发育[ 9] .另外 ,也有研究表明 ,施磷
肥增加土壤砷的生物有效性 ,这是由于磷酸盐通过
离子交换作用置换土壤中砷酸盐所产生的效应[ 10] .
施肥已成为植物修复污染土壤过程中必要强化
手段之一 ,但与普通作物的施肥不同 ,在植物修复过
程中施肥除需要考虑养分功能之外 ,还需了解该肥
料对植物累积重金属的影响[ 11] .对蜈蚣草适量施磷
可提高生物量和增加砷含量 ,但农业生产中磷肥类
型较多 ,它们的化学性质及生理特征也有所不同 ,是
否所有磷肥都同样具有促进作用 ,究竟施用何种类
型的磷肥可最大限度地提高植物累积砷量? 本研究
通过比较常用的水溶态磷肥和枸溶性磷肥对蜈蚣草
的生长 、砷富集及氮磷钾吸收的影响 ,以期确定最佳
磷肥类型 ,为发展植物修复的强化技术提供科学
依据.
1　材料与方法
试验共设 14 个处理.在不加砷情况下 ,设不施
磷 ,施用磷酸二氢钾 、过磷酸钙 、磷酸二氢钙 、磷酸二
氢钠 、磷酸二氢铵和钙镁磷肥 7个磷肥处理;在加砷
情况下 ,也相应设置 7个磷肥类型的处理.各处理重
复 4 次.施肥处理的氮用量为 200 mg·kg-1 , 磷
(P2O5)用量为 150 mg·kg-1 , 钾(K2O)用量为 150
mg·kg-1 ,加砷处理的砷量为 200 mg·kg-1.其中磷肥
用磷酸二氢钾 ,钾肥以硫酸钾补齐 ,砷源为砷酸氢
二钠.
供试土壤取自北京市朝阳区 ,土壤类型为石灰
性潮土 , 含砷量为 7 mg·kg-1 , 土壤有效砷 0.15
mg·kg-1 ,全氮含量为 1.04 g·kg-1 ,全磷含量为 1.1
g·kg-1 ,全钾含量为 20.8 g·kg-1 , 有机质为 18.5
g·kg-1 ,pH为 8.3.用塑料盆装 0.7 kg 过 2 mm 筛的
风干土 ,将砷和肥料与土混匀装在盆中 ,平衡 2周.
将蜈蚣草孢子(采自湖南)撒在装土的塑料盆中
育苗 ,待其长出 3 ～ 4叶时 ,用去离子水洗去附着在
根表的土壤 ,再将蜈蚣草移栽到平衡 2周后的土壤
中 ,每盆移栽 3株蜈蚣草.将盆随机放在温室中进行
培养 ,土壤水分控制在土壤含水量的 30%左右.120
d后收获地上部和根系 ,清洗 、杀青 、烘干 ,称重粉碎
待测.
土壤有效砷参照有效磷的测定方法[ 12] .植物样
品砷 、磷和钾测定采用 HNO3-HClO4 消煮.用原子荧
光光谱仪(海光 AFS-2202)测定待测液中砷的浓度.
磷采用钒钼黄比色法测定.预备试验表明砷基本上
不干扰该方法测定磷[ 6] .钾采用原子吸收法测定
(德国Analytik Jena AG公司 ,AAS vario 6型号).植物
全氮分析采用 H2SO4-H2O2 消煮 , 半微量蒸馏法测
定.分析中所用试剂均为优级纯 ,而且采用国家标准
参比物质(土壤:GBW-07401;植物:GBW-08501)进行
分析质量控制.标样测定结果均在允许误差范围内.
2　结果与分析
2.1　不同磷肥类型对蜈蚣草生长的影响
由表1可知 ,在不添加砷的情况下 ,施用磷酸二
氢铵和磷酸二氢钠处理的蜈蚣草地上部生物量相对
较高 ,是不施磷的 1.27倍 ,地下部生物量也是以这 2
个处理为最高;施用磷酸二氢钾和过磷酸钙处理的
总生物量最低 ,分别是对照处理总生物量的 83%和
98%.添加砷后 ,各处理的总生物量由大到小依次
为:钙镁磷肥 、磷酸二氢钙 、磷酸二氢铵>磷酸二氢
钠 、磷酸二氢钾>不施磷>过磷酸钙 ,各磷肥处理最
高与最低生物量之间相差 10倍以上.施用钙镁磷
肥 、磷酸二氢钾 、磷酸二氢钙和磷酸二氢铵 3个处理
在添加砷前后总生物量差异并不显著;磷酸二氢钠
处理的总生物量相对于无砷处理减少了 43.8%,这
可能与介质中钠含量过高有关;不施磷处理的总生
物量相对于无砷处理减少了 52.2%;施用过磷酸钙
的植物 4 个重复有 3个已死亡 ,存活的蜈蚣草生长
极其缓慢 ,叶片展现严重的中毒症状 ,其总干物重相
对于无砷处理减少 88.0%.这说明施用合适的磷
肥 ,有助于减少砷对蜈蚣草生长的毒害作用 ,相反 ,
磷酸二氢钠和过磷酸钙等磷肥却在一定程度上增加
砷毒效应.
表 1　不同磷肥类型处理蜈蚣草的生物量1)
Table 1　Effect of different forms of P fertilizers on biomass of P.vittata
处理 磷肥类型 生物量 g·pot-1
地上部 地下部 总量
对照(不施磷) 1.63abc 0.67ab 2.30ab
磷酸二氢钾 1.42bcd 0.50b 1.92bc
过磷酸钙 1.70abc 0.55ab 2.25ab
不添加砷 磷酸二氢钙 1.77abc 0.66ab 2.43ab
磷酸二氢钠 2.07ab 0.92a 2.99a
磷酸二氢铵 2.08a 0.95a 3.03a
钙镁磷肥 1.64abc 0.67ab 2.31ab
对照(不施磷) 0.83d 0.27c 1.10d
磷酸二氢钾 1.26cd 0.42bc 1.68c
过磷酸钙 0.19e 0.04d 0.23e
添加砷 磷酸二氢钙 1.58abc 0.59ab 2.16ab
磷酸二氢钠 1.29cd 0.39bc 1.67c
磷酸二氢铵 1.56abc 0.58ab 2.14ab
钙镁磷肥 1.76abc 0.63ab 2.39ab
1)小写字母表示列内各处理间的显著检验差异(p<0.05),字母相同
为无显著性差异 ,字母不同为达到显著性差异 ,下同
290710 期 廖晓勇等:不同磷肥对砷超富集植物蜈蚣草修复砷污染土壤的影响
2.2　不同磷肥类型对蜈蚣草砷浓度的影响
不添加砷时(原始土壤含砷量为 7 mg·kg-1),不
施磷处理的地上部砷浓度为 29.0 mg·kg-1 ,显著高
于各磷肥处理;施用磷酸二氢铵的地上部砷浓度为
21.2 mg·kg-1 ,在所有磷肥处理中是最高的;施用钙
镁磷肥处理的地上部砷浓度最低 ,为 13.2 mg·kg-1;
施用磷酸二氢钾处理地下部砷浓度最高 ,为 11.3
mg·kg-1 , 显 著高 于施 用 过磷 酸钙 处 理 (5.5
mg·kg-1)处理和施用钙镁磷肥处理(4.6 mg·kg-1),
但与其它磷肥处理的地下部砷浓度无显著差异(图
1).添加砷处理 ,以过磷酸钙处理的地上部和地下部
砷浓度最高 ,但因其仅存 1个样品 ,不与其它处理的
作显著性检验分析(下同);磷酸二氢钙处理的地上
部砷浓度为6 272 mg·kg-1 ,显著高于施用钙镁磷肥
处理 (4 729 mg·kg-1) 和 磷 酸 二 氢 钠 (4 081
mg·kg-1),与其它处理均无显著性差异;另外 ,不施
磷处理的地上部砷浓度为5 651 mg·kg-1 ,与施用磷
酸二氢钠的蜈蚣草地上部砷浓度达到显著性差异 ,
但与其他磷肥处理差异不显著.
图 1　不同磷肥类型处理蜈蚣草的砷浓度
Fig.1　Effect of different forms of P ferti lizers on As
concentrat ion of P.vittata
从图 2可以看出 ,无论是否添加砷 ,不施磷处理
蜈蚣草中砷转运系数都比施磷处理中高 ,这意味着
磷抑制砷向地上部转运 ,并且在高砷胁迫下磷对砷
的抑制作用更为明显.不添加砷时 ,以磷酸二氢钾处
理最低 ,为 1.99;其它施肥处理差异并不太大.添加
砷时 ,以施用钙镁磷肥处理最低 ,为 2.98;施用磷酸
二氢铵处理的转运系数为 6.97 ,仅次于不施磷处
理;其它处理差异不显著.
图 2　不同磷肥类型处理砷的转运系数
Fig.2　Translocation coeffi cient of P.vittata supplied with
diff erent forms of P fertilizer
2.3　不同磷肥类型对蜈蚣草累积砷的影响
表 2所示为施用不同磷肥类型的超富集植物植
物砷累积量.不添加砷时 ,地上部砷累积量以不施磷
处理最高;其次是磷酸二氢铵处理;地上部砷累积量
最低的为磷酸二氢钾和钙镁磷肥处理 ,分别为不施
磷处理的43%和 46%;地下部砷累积量最高和最低
的分别是施用磷酸二氢铵处理和施用钙镁磷肥处
理.添加砷时 ,地上部砷累积量由大到小的顺序为:
磷酸二氢钙>钙镁磷肥>磷酸二氢铵>磷酸二氢钾
>磷酸二氢钠>不施磷 过磷酸钙;钙镁磷肥处理
的地下部砷累积量比磷酸二氢钙处理要高出近 1
倍 ,其总砷累积量还是前者低于后者 ,其它处理的地
下部砷累积顺序与地上部一致;磷酸二氢钙处理的
总砷累积量是不施磷的 2.12倍 ,是过磷酸钙处理的
5.55倍.
表 2　不同磷肥类型处理蜈蚣草的砷累积量
Table 2　Effect of different forms of P ferti lizers on As accumulation of P.vittata
处理 磷肥类型 砷累积量 g·pot
-1
地上部 地下部 总量
不添加砷
添加砷
对照(不施磷) 46.7a 5.9abc 52.6a
磷酸二氢钾 19.9c 4.2bcd 23.8c
过磷酸钙 23.6bc 2.9cd 26.4bc
磷酸二氢钙 33.3abc 4.5bcd 37.9abc
磷酸二氢钠 36.4ab 6.5 ab 42.9ab
磷酸二氢铵 43.0a 8.4a 51.4a
钙镁磷肥 21.4c 2.8d 22.9c
对照(不施磷) 4.81c 0.17cd 4.98c
磷酸二氢钾 6.12bc 0.48bc 6.60bc
过磷酸钙 1.80 0.10 1.90d
磷酸二氢钙 9.91a 0.64b 10.55a
磷酸二氢钠 5.26c 0.33bcd 5.59c
磷酸二氢铵 7.97ab 0.64b 8.61ab
钙镁磷肥 8.29ab 1.07a 9.36a
2908 环　　境　　科　　学 29 卷
　　不添加砷时 , 不施磷的修复效率最高 , 为
1.07%(图3);其次是磷酸二氢铵处理 ,为 1.04%;
其它处理的修复效率为 0.47%～ 0.88%.添加砷时 ,
磷酸二氢钙处理的修复效率为 7.28%;钙镁磷肥处
理和磷酸二氢铵处理的修复效率分别为 6.46%和
5.49%;过磷酸钙处理的修复效率仅为 1.31%.这表
明 ,介质中砷较低时 ,磷的添加表现出来往往是负效
应;当介质中砷含量高时 ,磷对蜈蚣草的砷去除效率
有明显的正效应 ,但不同磷肥对植物修复效率影响
可达数倍之高 ,选用合适的磷肥类型可大幅度提高
植物修复砷污染土壤能力.
图 3　不同磷肥处理下蜈蚣草的植物修复效率
Fig.3　Soil As removed by P.vittata supplied with different
forms of P fertilizer
2.4　不同磷肥类型对蜈蚣草累积氮 、磷和钾浓度的
影响
表 3为不同磷肥类型及砷添加处理下植物的
氮 、磷 、钾浓度.不添加砷时 ,仅施用钙镁磷肥处理的
氮浓度高于对照处理 ,其它施肥处理的氮浓度均低
于不施磷处理 ,磷酸二氢钠处理的氮浓度为不施磷
处理氮浓度的 1 2.添加砷后 ,除施用磷酸二氢铵处
理外 ,其它处理的地上部氮浓度均有所提高 ,不施磷
和施用钙镁磷肥处理分别增加了 4%和 7%,另外几
个处理增加幅度都在 50%以上.无论是否添加砷 ,
不施磷处理的转运系数都比施磷处理要高.添加砷
后 ,所有处理的转运系数都有所提高 , 提高幅度为
17%～ 88%.也就是说 ,砷可促进氮向地上部转运.
不添加砷时 ,以磷酸二氢钙处理的磷浓度最高 ,
在添加砷情况下 ,该处理在磷肥处理中是最低的 ,相
对前者降低了 33%;施用磷酸二氢钠处理是唯一一
个在添加砷的情况下磷浓度有所提高的处理.在添
加砷时 ,这2个磷肥处理的磷浓度恰巧与砷浓度相
反 ,但通过相关性分析 , 并未发现磷砷有显著相关
性.不添加砷的不施磷处理和添加砷的施用磷酸二
氢铵处理的磷转运系数>1 ,其它处理的转运系数都
<1.在添加砷后 ,施用磷酸二氢钙和磷酸二氢铵处
理的磷转运系数增加 , 其它处理的磷转运系数都
降低.
不添加砷时 ,施用过磷酸钙处理的地上部钾浓
度为27.2 g kg ,显著低于其它磷肥类型处理的钾浓
度(32.1 ～ 36.4 g kg).添加砷时 ,各处理地上部钾浓
度为14.1 ～ 15.8 g kg(过磷酸钙处理除外 ,其为 16.8
　　　　
表 3　不同磷肥类型处理下蜈蚣草的氮 、磷和钾浓度 g·kg -1
Table 3　N , P , and K concentrations in P.vittata supplied with different forms of P fertilizer g·kg -1
处理 磷肥类型 氮浓度 磷浓度 钾浓度地上部 地下部 转运系数 地上部 地下部 转运系数 地上部 地下部 转运系数
对照(不施磷) 20.7abc 9.1bcd 2.26b 1.34bcd 1.40de 1.01ab 34.3a 11.2abc 3.05b
磷酸二氢钾 12.4cd 7.8cd 1.59 bc 1.64ab 2.26a 0.79ab 32.1a 9.5abc 3.37ab
过磷酸钙 14.6bcd 13.7a 1.07 c 1.52abc 1.64bcde 0.93ab 27.2b 11.1abc 2.45b
不添加砷 磷酸二氢钙 15.0bcd 10.4abc 1.45 bc 1.71a 2.10ab 0.84ab 36.4a 9.9abc 3.67ab
磷酸二氢钠 10.3d 10.0abc 1.03 c 1.24cd 1.68bcde 0.74b 32.5a 10.2abc 3.20b
磷酸二氢铵 20.6abc 11.1abc 1.86 bc 1.50abc 1.87abcd 0.80ab 36.1a 13.5ab 2.66b
钙镁磷肥 23.0ab 12.3ab 1.87 bc 1.56abc 1.87abcd 0.84ab 34.8a 8.2bc 3.87a
对照(不施磷) 21.6ab 5.3d 4.08 a 1.11d 1.21e 0.91ab 14.5c 5.1c 2.86b
磷酸二氢钾 23.7a 12.2ab 1.95 bc 1.46abc 1.91abcd 0.78b 15.4c 7.0c 2.20b
过磷酸钙 24.1 12.0 2.01 1.33 1.94 0.69 16.8 1.6 10.55
添加砷 磷酸二氢钙 23.1ab 13.7a 1.69 c 1.29bcd 1.50cde 0.94ab 15.3c 8.3bc 1.85b
磷酸二氢钠 18.1abcd 10.2abc 1.77 c 1.31bcd 2.04ab 0.64c 15.6c 9.7abc 1.60b
磷酸二氢铵 18.0abcd 8.2cd 2.20 b 1.42abc 1.26e 1.16a 15.8c 9.2bc 1.72b
钙镁磷肥 24.5a 11.1abc 2.21b 1.41abc 2.10ab 0.69c 14.1c 19.0a 0.74c
290910 期 廖晓勇等:不同磷肥对砷超富集植物蜈蚣草修复砷污染土壤的影响
g kg),是不添加砷的对应磷肥处理的 1 2左右.钾的
转运系数在添加砷后 ,也同样大幅度降低 ,其中以施
用钙镁磷肥降低的幅度最大.
2.5　施用不同类型磷肥对修复后土壤有效砷和 pH
影响
不添加砷时 ,修复后的土壤以施用钙镁磷肥处
理的土壤有效砷为最高 ,相对于种植蜈蚣草前降低
了0.07 mg kg;其它处理修复后的土壤有效砷浓度
均比不施磷处理要低;以施用磷酸二氢钙处理的土
壤有效砷最低 ,比处理前下降了 90%(表 4).添加
砷时 ,因施用过磷酸钙处理的蜈蚣草大部分已死亡 ,
砷的吸收量最低 ,该处理残留的土壤有效砷浓度远
高于其它处理;施用钙镁磷肥处理修复的土壤有效
砷最低 ,这可能不利于下季植物修复效率.
种植蜈蚣草后 ,各处理的土壤 pH 变化都不太
大.不添加砷处理的 pH在 7.8 ～ 7.9范围内变化;添
加砷后 ,除过磷酸钙处理外 ,其它处理相对于不添加
砷的土壤 pH 值都略有升高 ,这是因为植物在吸收
土壤中的 AsO3-4 , 同时排放 OH-的缘故.在添加砷
时 ,土壤 pH值以过磷酸钙最低 ,其次是不施磷和施
用磷酸二氢钙处理.
表 4　不同磷肥类型对修复后土壤有效砷和 pH值的变化情况
Table 4　Soi l available As and pH after phytoremediation using
P.vittata suppliedwith diff erent forms of P fertilizer
磷肥类型 土壤有效砷 mg·kg -1 土壤 pH不添加砷 添加砷 不添加砷 添加砷
对照(不施磷) 0.049b 22.5b 7.82bc 7.87bc
磷酸二氢钾 0.030bc 22.8b 7.82bc 7.95ab
过磷酸钙 0.032bc 62.3a 7.83bc 7.74c
磷酸二氢钙 0.015c 21.5bc 7.77c 7.89ab
磷酸二氢钠 0.046b 18.8bcd 7.88ab 8.02a
磷酸二氢铵 0.037b 17.5cd 7.93a 7.96ab
钙镁磷肥 0.082a 15.0d 7.84bc 7.90ab
3　讨论
施磷肥是提高土壤肥力和增加农作物产量的常
规农艺措施之一 ,研究也已证明它是蜈蚣草应用于
砷污染土壤修复有力的辅助措施[ 6 , 13] .但本研究发
现 ,选择合适磷肥类型对于蜈蚣草的正常生长和砷
的高量累积更为重要.在本试验条件下 ,从植物砷累
积 、营养特征及砷去除效率等指标来看 ,磷酸二氢钙
是蜈蚣草修复过程中最佳磷肥选择类型 ,磷酸二氢
铵和钙镁磷肥也是备选种类.磷肥的施用对于蜈蚣
草应用于植物修复是必须的 ,但磷酸二氢钠和磷酸
二氢钾对于进一步提高蜈蚣草修复土壤砷污染作用
不大 ,施用过磷酸钙甚至还有加重土壤砷毒害超富
集植物的效果.试验中施用的过磷酸钙与磷酸二氢
钙均是化学酸性肥料 ,两者主要不同在于前者含有
大量的 CaSO4 ,但却表现出截然不同的生理效应.常
规施肥措施是用来提高作物产量和品质 ,但对超富
集植物施肥是为提高植物对污染物的吸收 ,为了达
到最大植物修复效率 ,常用施肥种类与施肥方法需
经过相应的研究验证方可应用于这个特殊的领域.
除了对土壤砷有影响外 ,不同种类磷肥对其他
重金属的有效性或生物活性有影响 ,也可能导致其
它重金属的植物修复效果明显不同.如钙镁磷肥降
低交换态金属 ,增加碳酸盐结合态和铁锰氧化结合
态;磷酸二氢钾降低重金属的有机结合态和氧化锰
结合态 ,提高交换态和水溶态的量[ 14] .Tang 等[ 15] 研
究不同磷肥类型对铅的生物有效性时发现 ,不同水
溶性磷肥和难溶性磷肥会明显影响铅的有效性 ,这
与介质环境因素如 pH、Ca P 值等密切相关.这意味
着铅 、镉等其它重金属的植物修复应该也要开展与
本研究类似的工作以保证应用过程中达到更高的土
壤重金属去除效率.
磷在蜈蚣草植物体干重中的质量分数一般为
0.1%～ 0.3%,植物磷含量常常低于砷 、氮和钾含
量.因砷 、磷两者行为相似 ,对于蜈蚣草中砷磷关系
研究开展较多 ,且主要集中在机制方面 ,但得出的结
果因研究介质和方法不同而有明显差异:有人认为 ,
砷酸盐和磷酸盐的吸收运输是通过相同的通道 ,磷 、
砷表现为拮抗关系[ 16] ;也有研究表明 ,在砷超富集
植物蜈蚣草中磷与砷的吸收和累积不存在明显的拮
抗效应 ,甚至在高磷或高砷的条件下还表现出协同
作用[ 13 , 17] .本研究发现 ,介质中砷能显著影响植株体
内氮和钾的含量 ,但对植物磷的影响无明显规律 ,这
可能是由各种磷肥的生理效应不同引起的(表 3).
对普通作物来说 ,磷肥的有效性由大到小依次为:磷
酸二氢钾≥磷酸二氢钙≥磷酸二氢铵>过磷酸钙
>钙镁磷肥[ 18 , 19] ,可蜈蚣草的砷含量或累积量与肥
料中磷有效性并不存在明显相关性.这主要是因为
除磷元素外 ,其它因子如陪伴离子 、土壤砷和磷 、pH
值等都会对蜈蚣草吸收砷有较大影响.如对蜈蚣草
施用铵态氮肥的修复效果是最好的 ,比尿素略高 ,是
施用硝态氮蜈蚣草修复效果的 1.2倍[ 20] .另外 ,廖
晓勇等[ 21] 发现 ,砂培条件下高钙处理蜈蚣草生长缓
慢 ,植物甚至难以存活 ,这个现象类似于本研究中添
加砷下的过磷酸钙处理.另外 ,有水培研究结果表
明[ 17] ,应根据介质中砷含量调整 pH 优化蜈蚣草的
2910 环　　境　　科　　学 29 卷
生长;在低磷的情况下 ,介质 pH≤5.21可达到最大
的砷富集量.因此 ,在砷污染区进行修复前 ,磷肥的
施用需结合土壤 N 、P、pH 和 Ca 等指标在磷酸二氢
钙 、磷酸二氢铵和钙镁磷肥这 3 种磷肥类型中加以
优选.
4　结论
施用不同类型的磷肥会明显影响蜈蚣草的生长
和植株中砷浓度 ,在应用蜈蚣草进行砷污染土壤的
修复中 ,磷酸二氢钙是首选磷肥类型 ,根据当地实际
情况及土壤特性也可选择施用磷酸二氢铵和钙镁磷
肥作磷源.施用磷酸二氢钠 、磷酸二氢钾对蜈蚣草累
积砷无明显促进作用;施用过磷酸钙会加强砷对蜈
蚣草的胁迫与毒害效应 ,植物修复中不适宜应用这
些磷肥.因此 ,在植物修复过程中 ,普通的农业施肥
方法与肥料种类的选择不能简单借鉴 ,需开展相应
的试验研究才可达到更高的重金属去除目的.
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