全 文 ：生态环境学报 2015, 24(3): 511-516 http://www.jeesci.com
Ecology and Environmental Sciences E-mail: editor@jeesci.com
基金项目：广东省科技攻关项目（2011B030900012）；2012 年广东省主体科研机构创新能力建设专项；广东省农业科学院院长基金项目
（201418）
作者简介：杜应琼（1965 年生），研究员，女，硕士，主要从事土壤环境研究工作。E-mail: yqdu2008@163.com
*通信作者：王富华（1962 年生），男，研究员，博士生导师。E-mail: wfhwqs@163.com
收稿日期：2014-11-24
镉污染土壤上偏施氮磷钾肥对蕹菜产量及镉积累的影响
杜应琼 1, 2, 3，疏仁宗 1，王富华 1, 2, 3*，文典 1, 2，
赵沛华 1, 2, 3，徐爱平 1, 2, 3，李富荣 1, 2, 3
1. 广东省农业科学院农产品公共监测中心，广东 广州 510640；2. 农业部农产品质量安全风险评估实验室，广东 广州 510640；
3. 农业部农产品质量安全检测与评价重点实验室，广东 广州 510640

摘要：为了研究偏施化肥对Cd污染区蔬菜产量和Cd含量的影响，取韶关矿区典型Cd污染菜地土壤和蔬菜品种蕹菜（Ipomoea
aquatic），通过盆栽试验，在 Cd1（4.0 mg·kg-1）和 Cd2（8.0 mg·kg-1）2 种土壤 Cd 污染水平下，设置 CK、单倍（NPK）、
双倍 N(2NKP)、双倍 P（N2PK）和双倍 K（NP2K）共 5 种处理，研究偏施氮磷钾肥对土壤 pH 值、土壤有效态 Cd 含量、
蔬菜产量、Cd 含量及其积累量的影响。结果表明：与不施肥相比，在 2 种土壤 Cd 水平下，上述 4 种施肥处理均极显著（P<0.01）
降低土壤 pH 值、提高蔬菜 Cd 含量及其积累量和富集系数；在 Cd1 水平下，施双倍 N 和双倍 P 处理蔬菜产量极显著（P<0.01）
低于不施肥、单倍 NPK 和双倍 K 处理，幅度分别达到 32.0%、25.6%、22.1%和 30.8%、24.4%、20.8%。在 Cd2 水平下，施
双倍 N 的蔬菜产量极显著（P<0.01）低于不施肥处理 22.0%，显著（P<0.05）低于单倍 NPK、双倍 P 和双倍 K 16.1%、12.2%
和 14.5%；在 5 种处理下，Cd2 水平的蔬菜产量均显著（P<0.05）或极显著（P<0.01）低于 Cd1 水平的。在 Cd1 水平下，4
个施肥处理分别较不施肥处理极显著（P<0.01）增加了蔬菜体内 Cd 含量 66.7%、74.5%、56.8%和 72.5%，其中以双倍 N 处
理蔬菜 Cd 含量最高，但 4 个施肥处理间差异不显著。在 Cd2 水平下，4 个施肥处理分别较不施肥处理极显著（P<0.01）增
加了蔬菜体内 Cd 含量 72.8%、104.9%、88.9%和 66.7%。4 个施肥处理中以双倍 N 蔬菜 Cd 含量最高，极显著高于单倍 NPK
和双倍 K 处理 18.6%和 23.0%。Cd2 水平中 5 种处理的蔬菜 Cd 含量均极显著（P<0.01）高于 Cd1 水平的。由此说明，土壤
Cd 污染水平和施肥水平均会显著影响蔬菜产量及其 Cd 含量，在 Cd 污染的土壤应慎重施用 NPK 肥，特别在高 Cd 污染土壤
上，不能偏施 N 肥，否则不仅会降低蔬菜产量，还会加大蔬菜 Cd 污染风险。
关键词：土壤 Cd 污染；蔬菜；产量；Cd 含量；NPK 肥
DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2015.03.022
中图分类号：S19 文献标志码：A 文章编号：1674-5906（2015）03-0511-06
引用格式：杜应琼，疏仁宗，王富华，文典，赵沛华，徐爱平，李富荣. 镉污染土壤上偏施氮磷钾肥对蕹菜产量及镉积累的
影响[J]. 生态环境学报, 2015, 24(3): 511-516.
DU Yingqiong, SHU Renzong, WANG Fuhua, WEN Dian, ZHAO Peihua, XU Aiping, LI Furong. Effects of Partial NPK Fertilizer
Application on the Yield and Cd Accumulation of Water Spinach in Cd Contaminated Soil [J]. Ecology and Environmental Sciences,
2015, 24(3): 511-516.
食品安全事件的频繁发生，使农产品中重金属
镉超标成为目前农业生产中关注热点之一。大量研
究表明，我国土壤污染以重金属污染为主，其中镉
污染问题突出，特别是在南方省区的部分地区尤为
严重（潘永敏等，2014；宋伟等，2013；郭朝晖等，
2008），本项目组在进行珠三角土壤及蔬菜重金属
含量的调查与风险评估时发现，广东菜地土壤无论
是以总体计还是以主要工业区周边菜地计，均以 Cd
污染最为严重，Cd 超标的土壤样本数分别达到总样
本数的 44.5%和 66.3%（王其枫，2012；胡霓红，
2012）。韶关矿区菜地土壤中 Cd 含量显著高于其
他地区，其含量范围在 0.10~19.07 mg·kg-1 之间，平
均达 2.58 mg·kg-1。Cd 作为常见的对人体有较大危
害的重金属，具有较强的活性和易于被植物吸收等
特点（柴世伟等，2004），被列入重点防控的第一
类监控对象。然而，目前缺乏经济高效的手段将 Cd
从土壤中彻底清除，故阻控 Cd 从土壤向农产品迁
移成为降低农产品中 Cd 污染风险的重要途径。已
有研究表明，施肥被认为是影响蔬菜吸收重金属的
一个不可忽略的重要因子（张磊等，2006；Larsson
512 生态环境学报 第 24 卷第 3 期（2015 年 3 月）
和 Asp，2013；熊礼明，1993）。但目前有关高 Cd
污染水平土壤上施肥对土壤 pH 值、蔬菜产量、蔬
菜 Cd 含量的影响研究尚报道不多。为此，本研究
以韶关 Cd 污染较严重的矿区土壤为对象，针对生
产中较普遍的重施、偏施氮磷钾肥的现象，探讨氮
磷钾及其偏施对蔬菜产量、Cd 积累及土壤 pH 值、
有效态 Cd 含量的影响，以期为蔬菜合理施肥以及
安全生产提供理论依据和技术指导。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试土壤取自韶关矿区典型红壤 Cd 污染菜地
耕层，pH 值 6.69，有机质 23.75 g·kg-1，CEC 10.02
cmol·kg-1，速效氮 141.58 mg·kg-1，速效磷 120.62
mg·kg-1，速效钾 148.37 mg·kg-1，有效 Cd 0.78
mg·kg-1，全 Cd 4.00 mg·kg-1，设不加和添加 Cd 4.00
mg·kg-1 两个土壤镉水平，即土壤全 Cd 水平 4.00、
8.00 mg·kg-1；以分析纯 Cd(NO3)2·4H2O 溶液的形式
加入土壤，干湿交替 2 次，平衡一周。
供试蔬菜为蕹菜（Ipomoea aquatic），品种
为玉帅竹叶青，由广东省农业科学院蔬菜研究所
提供。
1.2 试验设计
试验在本单位盆栽场进行。共设 5 个处理：①
不施肥（CK）；②单倍肥（NPK）；③双倍 N(2NPK)：
N 以双倍施用，其它按单倍肥；④双倍 P(N2PK）：
P 以双倍施用，其它按单倍肥；⑤双倍 K(NP2K)：
K 以双倍施用，其它按单倍肥。按当地施肥习惯，
设定单倍肥用量为：N 以尿素形式施 N 200 mg·kg-1
土，P 以 KH2PO4 的形式施 P2O5 150 mg·kg-1 土，K
在 KH2PO4 的基础上以 KCl 的形式补足到 K2O 200
mg·kg-1 土，并加入阿农溶液 1 mL·kg-1 土。上述营
养元素均在装盆时拌土施入。试验用直径 25 cm、
高 20 cm 塑料盆，每盆装土 3 kg，底部垫纱网防止
漏土。每个处理 5 次重复，随机摆放。
蔬菜种子经 1%NaClO 消毒 10 min 后，用自来
水冲洗数次，再用去离子水冲洗一次。浸泡过夜后
于 2013 年 9 月 25 日播种，2013 年 11 月 16 日收获。
当蔬菜长至两片真叶时进行间苗，每盆剩余约 20
株，一周后每盆定苗 10 株。在蔬菜整个生育期内
使用去离子水浇灌，防止污染，生长期间以称重法
浇水，控制土壤水分。每天浇水一次，高温天气早
晚各浇水一次。收获后取蔬菜可食部分及土壤进行
相关分析。
1.3 测定方法
土壤全量 Cd 按照 GB/T 17141-1997、蔬菜 Cd
含量按照 GB/T 5009.15-2003 采用湿消解法，土壤
有效态 Cd 按照 GB/T 23739-2009 采用 DTPA 浸提
法，然后上 ICP（美国 Thermo 公司产 iCAP6000）
测定。
土壤 pH 值采用 pH 计测定（水土比为 2.5∶1），
有机质采用重铬酸钾外加热法，CEC 采用醋酸铵
法，全氮采用开氏法，碱解氮采用碱解扩散法，有
效磷采用 Olsen-NaHCO3 浸提-钼蓝比色法，速效钾
采用 NH4OAc 浸提-火焰光度法。
蔬菜 Cd 的积累量(mg)=蔬菜质量(g)×蔬菜中
Cd 含量(mg·kg-1)×10-3；蔬菜 Cd 富集系数=蔬菜 Cd
含量(mg·kg-1)/土壤中 Cd 含量(mg·kg-1)。
1.4 数据处理
采用 SPSS 19.0 进行统计分析，用 EXCEL 进
行标准差分析。采用单因素方差分析法（one-way
ANOVA）和最小显著差异法（LSD）比较不同数
据间的差异，表中数据为平均数±标准差。
2 结果与分析
2.1 土壤 pH 值
在 2 种土壤 Cd 水平下，施用氮磷钾肥均极显
著降低土壤 pH 值（表 1）。在土壤 Cd 4.00 mg·kg-1
水平下，在施氮磷钾处理中，施双倍 N 时土壤 pH
值最低，但只与双倍 K 处理差异达到显著水平；双
倍 K 处理土壤 pH 值最高，但与双倍 P 和单倍 NPK
差异不显著。在土壤 Cd 8.00 mg·kg-1 水平下，在施
氮磷钾处理中，依然是施双倍 N 时土壤 pH 值最低，
且与其他处理差异均达到显著水平；双倍 K 处理土
壤 pH 值仍然最高，且与双倍 N、双倍 P 处理差异
显著。在 2 种土壤 Cd 水平下，均以双倍 N 时土壤
pH 值最低，且土壤 Cd 8.00 mg·kg-1 水平下更低
（P<0.05）；在双倍施肥量处理中均以双倍 K 时土
壤 pH 值最高，且土壤 Cd 8.00 mg·kg-1 水平下更高
（P<0.05）。
由此说明，在 2 种土壤 Cd 水平下，施用氮磷
钾肥均极显著降低土壤 pH 值，进一步提高氮、磷
用量尤其是在高镉污染水平下（8.00 mg·kg-1）土壤
pH 值下降更低；但提高钾肥用量对土壤 pH 值没有
明显影响。随着土壤镉污染水平提高，土壤 pH 值，
因氮用量提高而显著降低，却因钾用量提高而显著
增加。
表 1 不同施肥处理对土壤 pH 值的影响
Table 1 Effects of different fertilizer treatments on soil pH
w(土壤 Cd)/mg·kg-1 4.00 8.00
CK 6.80±0.093aA 6.87±0.044aA
NPK 6.37±0.077bcBC 6.64±0.087bB *
2NPK 6.32±0.036cBC 6.18±0.067dC *
N2PK 6.36±0.017 bcBC 6.33±0.07cC
NP2K 6.47±0.118bB 6.61±0.129bB *
表中同列数据后所标注不同大小写字母分别为 1%和 5%水平显
著，同行数据中“*”和“**”分别表示 5%和 1%水平显著，下同
杜应琼等：镉污染土壤上偏施氮磷钾肥对蕹菜产量及镉积累的影响 513
2.2 蔬菜产量
在 2 种土壤 Cd 水平下，施用氮磷钾肥均明显
降低蔬菜产量（表 2）。在土壤 Cd 4.00 mg·kg-1 水
平下，在施氮磷钾处理中，施双倍 N 和双倍 P 时蔬
菜产量最低，二者的产量比较接近，二者与双倍 K
和单倍 NPK 处理差异均达极显著水平，产量分别
低 22.1%、20.8%和 25.6%、24.4%；单倍 NPK 处理
产量最高，但与双倍 K 处理差异不显著。在土壤
Cd 8.00 mg·kg-1 水平下，在施氮磷钾处理中，依然
是施双倍 N 时蔬菜产量最低，且与其他处理差异均
达到显著水平，比不施肥处理和单倍 NPK 处理低
22.0%和 16.1%，比双倍 P 和双倍 K 处理低 12.2%
和 14.5%；单倍 NPK 处理产量仍然最高，但与双倍
N、双倍 P 处理差异不显著。在 2 种土壤 Cd 水平
下，均以双倍 N 时蔬菜产量最低，在双倍施肥处理
中均以双倍 K 时蔬菜产量最高，但均以土壤 Cd 8.00
mg·kg-1 水平下为更低（P<0.05）。
由此说明，在 2 种土壤 Cd 水平下，施用氮磷
钾肥均明显降低蔬菜产量，进一步提高氮、磷用量
尤其是在高镉污染水平下（8.00 mg·kg-1）蔬菜产量
更低；但提高钾肥用量对蔬菜产量没有明显影响。
随着土壤镉污染水平提高，蔬菜产量，因氮用量提
高而显著降低。
2.3 土壤有效态 Cd 含量
在 2 种土壤 Cd 水平下，施用氮磷钾肥均增加
土壤有效 Cd 含量（表 3）。在土壤 Cd 4.00 mg·kg-1
水平下，在施氮磷钾处理中，施双倍肥的均显著提
高了土壤有效 Cd 含量，施双倍 N 和双倍 P 时土壤
有效 Cd 含量最高，但与双倍 K 和单倍 NPK 处理差
异均末达到显著水平；单倍 NPK 处理土壤有效 Cd
含量最低，但与双倍 K 差异不显著。在土壤 Cd 8.00
mg·kg-1 水平下，在施氮磷钾处理中，双倍 P 处理土
壤有效 Cd 含量最高，但仅与单倍 NPK 处理差异达
到显著水平；仍是单倍 NPK 处理土壤有效 Cd 含量
最低，但与双倍 N 和双倍 K 差异不显著。在 2 种
土壤 Cd 水平下，均以双倍 P 时土壤有效 Cd 含量最
高，且土壤 Cd 8.00 mg·kg-1 水平下更高（P<0.01）；
在双倍施肥量处理中均以双倍 K 时土壤有效 Cd 含
量最低。
由此说明，在 2 种土壤 Cd 水平下，施用氮磷
钾肥均提高了土壤有效 Cd 含量，进一步提高氮、
磷用量尤其是在低镉污染水平下（4.00 mg·kg-1）土
壤有效 Cd 含量提高更显著；随着土壤镉污染水平
提高，土壤有效 Cd 含量均极显著提高。
2.4 蔬菜 Cd 含量
在 2 种土壤 Cd 水平下，施用氮磷钾肥均极显
著增加蔬菜 Cd 含量（表 4）。4 个施肥处理在土壤
Cd 4.00 mg·kg-1 水平下分别比不施肥处理增加蔬菜
Cd 含量 66.7%、74.5%、56.8%和 72.5%，在土壤
Cd 8.00 mg·kg-1 水平下增加蔬菜 Cd 含量 72.8%、
104.9%、88.9%和 66.7%。在土壤 Cd 4.00 mg·kg-1
水平下，在施氮磷钾处理中，施双倍 N 时蔬菜 Cd
含量最高，双倍 P 含量最低，但他们均末与其它施
肥处理达显著差异。在土壤 Cd 8.00 mg·kg-1 水平下，
在施氮磷钾处理中，依然是施双倍 N 时蔬菜 Cd 含
量最高，且与双倍 K、单倍 NPK 处理差异达极显
著水平；双倍 K 处理蔬菜 Cd 含量最低，但与双倍
P、单倍 NPK 处理差异不显著。在 2 种土壤 Cd 水
平下，均以双倍 N 时蔬菜 Cd 含量最高，且土壤 Cd
8.00 mg·kg-1 水平下更高（P<0.05）。
由此说明，在 2 种土壤 Cd 水平下，施用氮磷
钾肥均极显著增加蔬菜 Cd 含量，进一步提高氮用
量尤其是在高镉污染水平下（8.00 mg·kg-1）蔬菜
Cd 含量增加更多；提高磷肥用量在土壤 Cd 4.00
mg·kg-1 水平时降低蔬菜 Cd 含量，而在土壤 Cd 8.00
mg·kg-1 水平下却增加蔬菜 Cd 含量；提高钾肥用量
则正好相反，在土壤 Cd 4.00 mg·kg-1 水平时增加蔬
表 4 不同施肥处理对蔬菜 Cd 含量的影响
Table 4 Effects of different fertilizer treatments on the Cd contents of
the swamp cabbage mg·kg-1
w(土壤 Cd)/mg·kg-1 4.00 8.00
CK 0.51±0.06bB 0.81±0.08cC**
NPK 0.85±0.12aA 1.40±0.3bB**
2NPK 0.89±0.08aA 1.66±0.13aA**
N2PK 0.80±0.08aA 1.53±0.16abAB**
NP2K 0.88±0.19aA 1.35±0.11bB**
表 3 不同施肥处理对土壤有效态 Cd 含量的影响
Table 3 Effects of different fertilizer treatments on the available Cd
content of soil mg·kg-1
w(土壤 Cd)/mg·kg-1 4.00 8.00
CK 0.78±0.15bB 2.02±0.10cB **
NPK 0.94±0.20abAB 2.25±0.13bcAB **
2NPK 1.03±0.07aA 2.38±0.21abAB **
N2PK 1.03±0.02aA 2.63±0.28aA **
NP2K 0.99±0.09aAB 2.34±0.35abcAB **

表 2 不同施肥处理对蔬菜产量的影响
Table 3 Effect of different fertilizer treatments on swamp cabbage
fresh weight g/盆
w(土壤 Cd)/mg·kg-1 4.00 8.00
CK 174.6±12.1aA 127.3±9.0 aA **
NPK 159.7±14.7abA 118.4±6.8 aAB **
2NPK 118.8±14.7cB 99.3±25.1ｂB *
N2PK 120.8±12.9cB 113.1±11.5 aAB
NP2K 152.6±9.1bA 116.1±8.8 aAB **

514 生态环境学报 第 24 卷第 3 期（2015 年 3 月）
菜 Cd 含量，而在土壤 Cd 8.00 mg·kg-1 水平却降低
蔬菜 Cd 含量。
2.5 蔬菜 Cd 积累量
以盆为单位计算蔬菜 Cd 积累量（表 5）。在 2
种土壤 Cd 水平下，施用氮磷钾肥均增加蔬菜 Cd
积累量。在土壤 Cd 4.00 mg·kg-1 水平下，在施氮磷
钾处理中，单倍 NPK 蔬菜 Cd 积累量最高，但仅与
双倍 P 处理差异达到显著水平；在施双倍肥料处理
中，双倍 K 蔬菜 Cd 积累量最高，双倍 P 蔬菜 Cd
积累量最低，两者间差异达到显著水平；在土壤 Cd
8.00 mg·kg-1 水平下，在施氮磷钾处理中，却是双倍
P 蔬菜 Cd 积累量最高，双倍 K 蔬菜 Cd 积累量最低，
各氮磷钾处理间的差异均不显著。
由此说明，在 2 种土壤 Cd 水平下，施用氮磷
钾肥均极显著蔬菜 Cd 积累量，进一步提高单个氮、
磷、钾的用量，虽然提高蔬菜 Cd 含量，但却因为
降低了蔬菜产量，故蔬菜 Cd 积累量反而可能有所
降低。
2.6 蔬菜 Cd 富集系数
在 2 种土壤 Cd 水平下，施用氮磷钾肥均极显
著增加了蔬菜对 Cd 的富集（表 6）。在土壤 Cd 4.00
mg·kg-1 水平下，在施氮磷钾处理中，施双倍 N 和
双倍 K 处理蔬菜 Cd 富集系数最高，双倍 P 最低，
但各施氮磷钾处理间均末达到显著水平。在土壤 Cd
8.00 mg·kg-1 水平下，在施氮磷钾处理中，施双倍 N
时蔬菜 Cd 富集系数仍然最高，但只与双倍 K 处理
差异达到显著水平；双倍 K 处理蔬菜 Cd 富集系数
最低，但与双倍 P 和单倍 NPK 差异不显著。在 2
种土壤 Cd 水平下，均以双倍 N 处理蔬菜 Cd 富集
系数为最高，且土壤 Cd 4.00 mg·kg-1 水平下较高
（P<0.05）。
由此说明，在 2 种土壤 Cd 水平下，施用氮
磷钾肥均极显著增加了蔬菜对 Cd 的富集，进一
步提高氮、磷和钾用量对蔬菜 Cd 富集系数无显
著影响。
3 讨论
一般认为施肥可以通过以下几种途径影响植
物对土壤中重金属的吸收：（1）影响植物生长；
（2）带入重金属离子；（3）影响土壤 pH；（4）
提供能沉淀、络合重金属的基团；（5）带入竞争
离子；（6）影响到根系和地上部的生理代谢过程
或重金属在植物体内的运转等而间接影响重金属
元素的吸收（熊礼明，1993）。
本试验施入的肥料为分析纯尿素、KH2PO4 和
KCl，因而不存在带入重金属离子的问题。在本试
验中因肥料不同影响方面有些差异，对这 3 种肥料
而言可能主要表现为对土壤 pH 值进而影响土壤
有效态 Cd，同时影响蔬菜的生物量。而对 KH2PO4
和 KCl 肥料而言，其带入的离子可能还会对土壤
Cd 的活性和植物吸收 Cd 有一定的影响。现分述
如下：
普遍认为pH是土壤所有参数中影响Cd形态和
有效性的最重要因素（Mcbride，2002；Singh 和
Kristen，1998；高彬和王海燕，2003）。降低土壤
pH 会增加土壤对 Cd 的解吸，Cd 的有效性增强，
进而植物对Cd的吸收量上升（高彬和王海燕，2003；
Eriksson，1989）。
对偏施氮肥而言，本试验所用尿素在刚施入土
壤中以 CO(NH2)2 分子形态存在，但在随后转换为
NH4+-N 和 NO3--N 的过程中，分别出现了以
HCO3-/CO32-、NO3-为陪伴阴离子和 NH4+、H+等为
陪伴阳离子的过程。因此，当尿素施入土壤后，由
于尿素水溶液 pH 约为 7.0~7.2，其土壤 pH 略高于
对照。培养 5 d 时，尿素开始水解，转化成碳酸铵：
CO(NH2)2+2H2O→(NH4)2 CO3，碳酸铵进一步转化为碳
酸氢铵和氢氧化铵：(NH4)2 CO3+2H2O→NH4HCO3+
NH4OH（赵晶等，2010）。由于产生的碳酸铵、碳
酸氢铵和氢氧化铵均为碱性物质，土壤 pH 快速上
升。形成的 NH4+-N 在随后的培养过程中不断氧化
成硝态氮并释放出 H+：NH4++2O2→NO3-+H2O+
2H+。因此培养 15 d 后土壤 pH 不断下降。培养 5~60
d，两个尿素处理对土壤可浸提 Cd 的影响与 pH 的
变化完全一致，呈显著负相关。即浸提的 Cd 量随
土壤 pH 升高/降低而降低/升高（杨锚等，2006）。
尿素最终促进了植株对镉的吸收（赵晶等，2010）。
在本试验中，偏施氮肥在 2 种土壤 Cd 水平下，土
表 5 不同施肥处理对蔬菜 Cd 积累量的影响
Table 5 Effects of different fertilizer treatments on the Cd accumulation
of the swamp cabbage mg/盆
w(土壤 Cd)/mg·kg-1 4.00 8.00
CK 0.089±0.01bB 0.103±0.01bB
NPK 0.135±0.02aA 0.166±0.04aA
2NPK 0.105±0.01abAB 0.164±0.04aA**
N2PK 0.097±0.019bAB 0.172±0.02aA**
NP2K 0.134±0.03 aA 0.156±0.01aA

表 6 不同施肥处理对蔬菜 Cd 富集系数的影响
Table 6 Effects of different fertilizer treatments on the Cd absorption
coefficients of the swamp cabbage
w(土壤 Cd)/mg·kg-1 4.00 8.00
CK 0.13±0.01bB 0.10±0.01cB
NPK 0.21±0.03aA 0.18±0.04abA *
2NPK 0.22±0.02aA 0.21±0.02aA
N2PK 0.20±0.02aA 0.19±0.02abA
NP2K 0.22±0.05aA 0.17±0.01bA *

杜应琼等：镉污染土壤上偏施氮磷钾肥对蕹菜产量及镉积累的影响 515
壤 pH 值均最低，致使其蔬菜 Cd 含量最高。造成这
种现象的原因可能在于，酸提取态是植物最容易吸
收的形态，Cd 有不同其它重金属元素的一个重要特
点，即土壤中的 Cd 主要以酸提取态为主，可占到
土壤中 Cd 总量的 57.42%，因此降低土壤 pH 值提
高土壤酸度即可提高蔬菜Cd含量（王其枫等，2012；
黄爽等，2012）。赵晶等（2010）结果表明，偏施
氮肥（单施尿素，或施高量尿素）均会对小麦生长
和产量产生不利影响，特别是高量偏施尿素其毒害
作用可能严重抑制小麦幼苗和中期生长。本试验中
偏施氮肥蔬菜产量低的原因可能是土壤Cd活性高、
更可能是高尿素的毒害作用造成的。
对偏施磷而言，因为所施 KH2PO4 中含有 2 个
H+，因此施入磷肥量越高，土壤 pH 值越低，在本
试验中出现偏施磷肥土壤 pH 值高于偏施氮肥的但
其土壤有效态 Cd 含量却高于偏施氮肥的现象，可
能原因在于：虽然浸提的 Cd 含量（土壤有效态 Cd）
与土壤溶液 pH 呈负相关，但二者间不存在严格的
定量比例关系（赵晶等，2009），由此可见，偏磷
肥时土壤有效态Cd与土壤pH值的相关性不似偏施
氮肥显著。另外，一些观点认为 H2PO4-能抑制土壤
中 Cd 的形态转化而提高了 Cd 的有效性（熊礼明，
1993）。因此体现在本试验中则表现为施双倍 P 的
土壤 pH 值在 2 种土壤 Cd 水平下均高于双倍 N 处
理的，但其土壤有效 Cd 含量却高于双倍 N 处理。
而在 2 种土壤 Cd 水平下双倍 P 处理蔬菜 Cd 却又低
于双倍 N 处理，其原因可能是其生物量较大，因稀
释效应而造成的。
偏施钾肥土壤 pH 值，在土壤 Cd 8.00 mg·kg-1
水平下仅略低于单倍 NPK，在土壤 Cd 4.00 mg·kg-1
水平下还高于单倍 NPK 的，但其在 2 种土壤 Cd 水
平下的土壤有效态 Cd 含量均高于单倍 NPK 的，一
个重要的因素可能在于本试验所施钾肥KCl中带入
的 Cl-离子，由于 CI-与 Cd 形成络合物使可溶态 Cd
增加（McLaughlin 等，1998a，1998b），植物吸
Cd 量随之增加。
从对蔬菜产量、蔬菜 Cd 含量综合来看，都以
双倍氮肥影响最大，其次为双倍 P，而双倍 K 的影
响较少。因此在 Cd 污染土壤中，要避免偏施特别
是施高量尿素氮肥。
4 结论
在 Cd 污染土壤上按广东蔬菜生产习惯，分别
施用单倍 NPK 肥及双倍 N、P 或 K 肥均极显著降
低土壤 pH 值，增加土壤有效 Cd 含量，降低蔬菜产
量，提高蔬菜中 Cd 含量，增加蔬菜对 Cd 的积累量
和对土壤Cd的富积系数，增加蔬菜Cd污染的风险。
在 4 种施肥处理中，以双倍 N 危害最大，其次为
双倍 P。且土壤 Cd 水平越高，偏施 N 或 P 的危
害越大。因此，在蔬菜生产中要合理施肥，否则
盲目施用特别是在高 Cd 污染土壤中偏施 N、P 肥
不仅不能达到增产的目的，还会增加蔬菜 Cd 污
染风险。

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516 生态环境学报 第 24 卷第 3 期（2015 年 3 月）

Effects of Partial NPK Fertilizer Application on the Yield and Cd Accumulation
of Water Spinach in Cd Contaminated Soil

DU Yingqiong1, 2, 3, SHU Renzong1, WANG Fuhua1, 2, 3*, WEN Dian1, 2,
ZHAO Peihua1, 2, 3, XU Aiping1, 2, 3, LI Furong1, 2, 3
1. Public Monitoring Center for Agro-product of Guangdong Academy of Agricultural Sciences, Guangzhou 501640, China;
2. Laboratory of Quality & Safety Risk Assessment for Agro-product (Guangzhou), Ministry of Agriculture, P. R. China, Guangzhou 510640, China;
3. Key Laboratory of Testing and Evaluation for Agro-product Safety and Quality, Ministry of Agriculture, P. R. China, Guangzhou 510640, China

Abstract: In order to study the effects of applying partial nitrogen, phosphate and potash fertilizers on the yield and cadmium (Cd)
cumulative properties of water spinach, a pot experiment was conducted by examining the typical Cd contaminated soils in the
vegetable fields around Shaoguan mining areas. Two Cd contaminated levels (Cd1, Cd2) and five fertilization treatments (CK,
haploid NPK fertilizer, double N fertilizer, double P fertilizer and double K fertilizer treatment) were used in this experiment. The
results showed that all types of fertilization treatments, other than the one without fertilizer, significantly lowered the pH values of
soil and increased the Cd absorptive and accumulative capacities of vegetables under the two Cd levels. Unlike the sample without
fertilizer, haploid NPK fertilizer treatment, the double K fertilizer treatments and the double N and P fertilizer treatments
significantly reduced the vegetable yields under the Cd1 level (4.0 mg·kg-1). The relative decrease rates for the double N and P
fertilizer were 32.0%, 25.6%, 22.1% and 30.8%, 24.4%, 20.8%, respectively. Under the Cd2 level (8.0 mg·kg-1), the vegetable yield
with the double N fertilizer treatment decreased markedly compared to that of the no fertilizer by 22.0%, and was significantly lower
than those of the other three treatments by 16.1%, 12.2% and 14.5%, respectively. In addition, all of the samples with the five
fertilizer treatments under the Cd2 level showed lower vegetable yields than those under the Cd1 level. Under the Cd1 level, the Cd
contents in vegetables with the four fertilizer treatments were significantly more than those without fertilizer-66.7%, 74.5%, 56.8%
and 72.5%. The Cd content with the double N fertilizer treatment was the largest, but there was no significant difference between the
four fertilizer treatments. Under the Cd2 level, the Cd contents in vegetables with the four fertilizer treatments were also significantly
more than those without fertilizer by 72.8%, 104.9%, 88.9% and 66.7%. In particular for the double N fertilizer treatment, the Cd
content was significantly more than those with the haploid NPK and double K fertilizer treatments by 18.6% and 23.0% respectively.
Additionally, with the same fertilizer treatment, the Cd contents of vegetables under the Cd2 level were significantly higher than
those under the Cd1 level. In summary, the results suggested that both the soil Cd pollution levels and fertilization levels clearly
affect the vegetable yield and the Cd accumulative content. Therefore, one should be cautious when using the nitrogen, phosphate
and potash fertilizers for the Cd contaminated soil. Especially in the highly Cd-contaminated soil, overuse of N fertilizer would not
only reduce the vegetable yield, but also create more hidden problems relating to the Cd pollution risk of vegetables.
Keywords: Cd contaminated soil; vegetable; yield; cadmium content; NPK fertilizer