全 文 ：收稿日期：2013-02-21
基金项目：广西科技攻关项目（桂科攻1123001-9B）；南宁市科技攻关项目（2007011505C）
作者简介：何冰（1974-），博士，副教授，主要从事农业生态环境保护研究工作，E-mail：bingh2000@126.com
0 引言
【研究意义】目前针对国家工业和社会发展过程
中出现的土壤重金属污染问题，国内普遍采用“边生
产边修复”的策略（唐世荣等，2009）。环境污染修复有
多种途径，其中植物修复被普遍认为是治理重金属污
染土壤的一种经济、方便的方法，其关键在于超积累
植物生物量、生长速度和重金属积累量。土壤性质、营
养水平等因素均能影响植物的生长，进而影响植物修
复效率。氮素是植物生长过程最活跃的营养因素，因
此，研究氮肥类型及施用水平和方式对植物修复的影
氮肥类型对东南景天生长及重金属积累的影响
何 冰1，陈 莉2，邓金群1，顾明华1，欧慧杰3，李 磊1，张超兰1
（1广西大学，南宁 530005；2南宁市环保局，南宁 530002；3环江毛南族自治县农业局，广西 环江 547100）
摘要：【目的】研究氮肥类型对东南景天套种玉米模式下生长特性及重金属锌、镉积累的影响，为植物修复实践过
程中合理使用氮肥、减少修复成本和环境污染奠定基础。【方法】通过大田试验，在重金属污染的矿区采用东南景天套
种玉米模式，施用同氮素水平下有机肥（鸡粪）、硫酸铵和尿素3种类型氮肥，测定土壤pH、有机质含量、重金属有效态、
东南景天和玉米地上部生物量及重金属锌、镉含量的变化。【结果】施用有机肥增加土壤有机质含量，提高土壤镉的生
物有效性，对土壤pH和锌的生物有效性则无影响；施用硫酸铵和尿素均降低土壤pH和土壤镉的生物有效性，提高了
土壤有机质含量和土壤锌的生物有效性。氮肥类型对东南景天中锌、镉以及玉米镉积累影响不显著，但两种化学氮肥
均显著增加了玉米锌的累积量；不同类型氮肥对东南景天和玉米生长均有显著促进作用，有机肥处理两种作物的地
上部生物量均显著高于其他处理（P＜0.05）。【结论】有机肥对东南景天修复土壤重金属污染效率的促进作用优于硫酸
铵和尿素。
关键词：土壤；重金属污染；东南景天；氮肥类型；套种；玉米
中图分类号：Q945.12 文献标志码：A 文章编号：2095-1191（2013）05-0797-05
Effect of different N fertilizers on the growth of Sedum alfredii
and heavy metal accumulation
HEBing1，CHENLi2，DENGJin-qun1，GUMing-hua1，OUHui-jie3，
LILei1，ZHANGChao-lan1
（1Guangxi University，Nanning 530005，China；2Nanning Environmental Protection Bureau，Nanning 530002，China；
3Agricultural Bureau of Huanjiang Maonan Autonomous County，Huanjiang，Guangxi 547100，China）
Abstract：【Objective】Effect of different N fertilizers on the growth and heavy metal accumulation of Sedum alfredii inter-
cropping with maize were studied to provide references for rational N fertilizer application in phytoremediation， phytoremedia-
tion cost reduction and environmental pollution management. 【Method】In a field of mine area seriously polluted by heavy metal，
soil pH，organic content，effective state of heavy metal， aboveground biomass， and Zn and Cd content of S. alfredii and maize
were measured， which were treated by organic manure， ammonium sulfate and urea. 【Result】Organic manure increased the
content of soil organic content and improved bio-availability of cadmium， but it did not affect soil pH or bio-availability of zinc.
Ammonium sulfate and urea both brought down soil pH and bio-availability of cadmium， but they boosted soil organic content
and bio-availability of zinc. The type of N fertilizer did not significantly influenle zinc and cadmium accumulation of S. alfredii
and cadmium accumulation of maize， but both kinds of N fertilizers significantly increased zinc accumulation in maize. N fertil-
izer， regardless of either type， greatly promoted the growth of S. alfredii and maize. In general， the effect of organic manure sur-
passed that of ammonium sulfate and urea. 【Conclusion】Compared with ammonium sulfate and urea， organic manure could bet-
ter promote the efficiency of reducing heavy metal pollution in soil by S. alfredii.
Key words： soil； heavy metal pollution； Sedum alfredii； nitrogen fertilizer； intercropping； maize
DOI：10.3969/j：issn.2095-1191.2013.5.797
南方农业学报 JOURNAL OF SOUTHERN AGRICULTURE 2013，44（5）：797-801
ISSN 2095-1191；CODEN NNXAAB http：//www.nfnyxb.cn
南 方 农 业 学 报
响对指导农田土壤污染治理具有十分重要的意义。
【前人研究进展】不同氮肥水平及类型均有可能影响
植物对氮的吸收利用，进而影响植物的生长及对重金
属的吸收。廖晓勇等（2004）的研究结果表明，不同形
态氮肥对蜈蚣草富集砷量有明显影响；且认为在植物
修复过程中施肥除需要考虑养分功能外，同时还需了
解肥料与重金属的相互关系及其对植物吸收重金属
的影响，综合考虑选择合适的肥料类型和最佳施肥量
（廖晓勇等，2007）。闫双堆等（2011）通过研究发现，适
量施用氮肥能显著提高土壤活性，促进土壤中汞向有
效态转化，同时可提高植物对土壤中汞的吸收，由此
推测施用氮肥能促使土壤中所含的其他重金属向有
效态转化，从而提高植物的富集能力。东南景天具有
超富集锌、镉特征和富集铅的特性（He et al.，2002；
Yang et al.，2002；2004），被认为是植物修复的最佳物
种之一。有关东南景天超积累锌、镉的机理研究报道
较多，但应用于重金属修复实践的报道较少。李继光
等（2007）研究表明，在一定程度范围内供氮能明显促
进东南景天的生长，随着氮素水平的升高，地上部和
根系的生物量也提高；而当供氮水平大于某值后，东
南景天生长受到严重抑制，其地上部及根系的生物量
呈下降趋势，各项根系形态指标（根系长度、根系表面
积、根系直径、根系体积）均有所降低。由此可见，植物
修复过程中氮肥过量使用及不合理使用，易导致氮肥
的利用率降低，植物修复效率下降，致使修复成本增
加。何冰等（2012）通过研究发现，增加施用泥炭土壤
有机质水平，可使东南景天的生物量和锌积累量增
加，从而提高修复效率。【本研究切入点】氮肥利用率
不仅与氮素水平有关，还与氮肥类型有关。在相同氮
素水平下，不同氮肥类型（有机氮、无机铵态氮等）也
可能影响东南景天和玉米的生长，或影响两种植物对
重金属的吸收，但目前尚未见相关报道。【拟解决的关
键问题】通过大田试验研究不同类型氮肥对东南景天
和玉米的生长及积累重金属的影响，以期为东南景天
在重金属污染土壤的修复实践提供理论基础。
1 材料与方法
1. 1试验材料
试验时间为2010年2~11月，试验点位于广西西南
部某铅锌矿区，属亚热带湿润季风气候区，供试土壤
为赤红壤水稻土，土壤的基本理化性质（表1）表明，土
壤酸化程度严重，重金属锌、镉、铅含量高，缺磷缺钾，
保肥性能差。超积累植物东南景天采自浙江省衢州市
某古老铅锌矿区，选取生长一致的带顶芽茎段进行移
栽。玉米品种为HH14号。供试氮肥为：有机肥（鸡粪，N
2.30%，南宁某养鸡场提供）、硫酸铵（N 21.2%，中国石油
化工股份有限公司产）和尿素（N 46.0%，山东华鲁恒
升化工股份有限公司产）。
表 1 供试土壤的基本理化性质
Tab.1 Physical and chemical properties of tested soil
pH 有机质（g/kg） 全N（mg/kg） 全P（mg/kg） 全K（mg/kg） 铅（mg/kg） 镉（mg/kg） 铜（mg/kg） 锌（mg/kg）
Organic matter Total N Total P Total K Pb Cd Cu Zn
5.46 43.38 89.30 10.32 103.60 824.2 170.30 67.57 4903.00
1. 2试验方法
试验采用随机区组设计，3次重复。以不施肥处
理为对照（CK），按不同类型氮肥有机肥（鸡粪）、硫酸
铵和尿素设3个处理（编号分别为SY、SL和SN），施用
量分别为10000、1086和500 kg/ha，3种氮肥的总氮量
均为230 kg/ha。鸡粪全部作底肥施用、硫酸铵其中
181 kg/ha作底肥施用，余下量每月施用一次，施用量
分别为362、362和181 kg/ha；尿素以84 kg/ha作底肥施
用，剩余尿素每月施用一次，施用量分别为166、166和
84 kg/ha。播前底施石灰1875 kg/ha（调节土壤pH）、氯
化钾150 kg/ha和过磷酸钙225 kg/ha，土壤深翻，将石
灰、钾肥和磷肥与土壤混匀。以深沟间隔小区（2.5 m×
3.5 m）。
小区采用东南景天套种玉米种植模式。玉米采用
播种种植，行间距0.6 m×0.4 m，每小区种植玉米36株。
在玉米植株间隙种植东南景天，行间距0.10 m×0.10 m，
每小区875株。东南景天移栽初期，采用遮光率为30%
的遮阳网在离地高度1.2 m处遮阳，待玉米植株株高
达60 cm时，去除遮阳网。玉米一年种植两季，东南景
天收获3次。
1. 3测定项目及方法
按梅花点法每小区取5个土样（表层0~15 cm），混
匀，风干，粉碎过筛，分别用于测定土壤理化性质、重
金属有效态含量及全量。每小区收获所有玉米和东南
景天后分为根系和地上部，测定地上部总鲜重，再分
别清洗、烘干、称干重，粉碎后测定重金属含量。东南
景天的地上部生物量按每年收获3次计算，玉米按每
年收获两次计算。
土壤pH采用鲁如坤（1999）的方法测定；有机质含
量采用重铬酸钾容量法—外加热法测定（鲍士旦，
1999）；有效态重金属含量采用0.1 mol/L CaC12中性盐
溶液提取—原子吸收分光光度法测定（李亮亮等，
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何冰等：氮肥类型对东南景天生长及重金属积累的影响
2008；肖振林等，2008）；锌和镉含量采用王水—高氯
酸消解，原子吸收分光光度法测定。植株样品锌和
镉含量采用浓HNO3微波消解，原子吸收分光光度
法测定。
植物地上部分对污染土壤中重金属的去除量计
算公式为：Qhm=Bdwi×Cdwi；式中，Qhm为套种植物地上部
重金属去除量（g/ha），Bdwi为每公顷套种植物地上部分
干物质量（kg/ha），Cdwi为套种植物地上部分重金属含
量（mg/kg）。
1. 4统计分析
试验所得数据采用SPSS 16.0软件进行单因素方
差（ANOVA）分析和新复极差法进行多重比较。
2 结果与分析
2. 1氮肥类型对土壤性质的影响
从表2可知，各有机肥处理的土壤pH与CK相比无
显著差异（P＞0.05，下同），说明施用有机肥处理并不能
显著改变土壤pH。不同氮肥处理土壤有机质含量均显
著高于对照处理（P＜0.05，下同），有机肥处理组的土壤
有机质含量增加最明显，其次为硫酸铵处理组和尿素
处理组。
不同氮肥类型对土壤锌和镉的生物有效性的影
响并不一致，从表3可以看出，在本研究中添加有机
肥并不能显著改变土壤锌有效态水平；但添加硫酸
铵和尿素可增加有效态锌含量，降低土壤有效态镉
含量。说明硫酸铵和尿素的施用具有活化锌和固定
镉的效应。
2. 2氮肥类型对植物地上部锌和镉含量的影响
由表4可知，东南景天具有超积累锌/镉的特性。
CK处理下，东景天地上部的锌和镉含量分别达到
19029.00和1642.00 mg/kg。不同氮肥处理组的东南景
天地上部锌和镉含量与CK相比均无显著性差异，说
明不同氮肥处理并不影响东南景天地上部对锌和镉
的积累。对照处理玉米地上部的锌和镉含量为787.90和
21.42 mg/kg，仅为东南景天的4.1%和1.3%。不同氮肥
处理对玉米地上部锌含量有显著影响，其中硫酸铵处
理的玉米锌含量最高，为CK的1.6倍；其次为尿素处
理，为CK的1.4倍；有机肥处理的玉米地上部锌含量与
空白对照无显著差异。不同氮肥处理对玉米地上部镉
含量无显著性影响。
从表4还可以看出，不同氮肥处理均可显著增加
东南景天和玉米的生物量。有机肥处理的东南景天地
上部生物量最高，为CK的139%；其次为硫酸铵处理和
尿素处理，为CK的120%和118%。玉米的地上部生物
量也表现为有机肥处理最高，硫酸铵处理和尿素处理
的地上部生物量与CK无显著性差异。
表 2 氮肥类型对土壤pH和有机质含量的影响
Tab.2 Effect of different N fertilizers on pH and organic sub-
stance content in soil
处理编号
Treatment No.
pH 有机质含量（g/kg）
Organic matter content
表 3 氮肥类型对土壤重金属有效态的影响
Tab.3 Effect of different N fertilizer on available Zn and avail-
able Cd in soil
处理编号 土壤有效态锌含量 土壤有效态镉含量
Treatment （mg/kg） （mg/kg）
No. Available Zn in soil Available Cd in soil
CK 148.10b 14.11b
SY 147.40b 15.05a
SL 172.50a 12.77c
SN 172.90a 12.73c
表 4 氮肥类型对植物地上部锌和镉含量及植物生长的影响
Tab.4 Effect of different N fertilizers on Zn，Cd content in shoot and plant growth of S. alfredii and corn
编号
Treatment
东南景天地上部 Upper part of Sedum alfredii field 玉米地上部 Upper part of corn field
CK 6.35 42.02c
SY 6.42 52.53a
SL 5.88 48.14b
SN 5.90 48.53b
同列数据后不同字母表示差异显著（P＜0.05）。下同
Different letters in the same column represent significant difference at
P＜0.05. The same applies below
锌（mg/kg）Zn 镉（mg/kg）Cd 生物量（kg/ha）Biomass 锌（mg/kg）Zn 镉（mg/kg）Cd 生物量（kg/ha）Biomass
CK 19029.00 1642.00 10627.00c 787.90c 21.42 22300.00b
SY 19419.00 1636.00 14763.00a 682.60c 23.24 24292.00a
SL 19371.00 1613.00 12833.00b 1237.00a 27.62 23445.00b
SN 18468.00 1532.00 12503.00b 1056.00b 28.41 22898.00b
2. 3氮肥类型对重金属去除量的影响
从锌去除量上看，不同氮肥处理对东南景天锌去
除量的增加效应为：有机肥＞尿素＞硫酸铵＞CK；对玉
米锌去除量的促进效应为：硫酸铵＞尿素＞有机肥＞
CK。从镉去除量上看，由于玉米对镉的积累量较低，
各处理组间无显著性差异；东南景天以有机肥处理组
为最高，尿素处理组与CK无显著性差异（表5）。每小
区的重金属总去除量等于东南景天与玉米的去除量
之和。不同氮肥条件下东南景天对金属元素的去除量
明显高于玉米。东南景天的锌去除量占小区总去除量
的87%~95%；镉总去除量占小区总去除量的95%~
98%。从小区的总去除量上看，有机肥处理对重金属
去除量的增加效果最好，其次为硫酸铵和尿素。
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南 方 农 业 学 报
表 5 氮肥类型对锌和镉去除量的影响
Tab.5 Effect of different N fertilizers on Zn and Cd removal amount
东南景天
Sedum alfredii
玉米
Corn
东南景天
Sedum alfredii
玉米
Corn
处理编号
Treatment
No.
锌去除量（kg/ha）Zinc removal amount 镉去除量（kg/ha）Cadmium removal amount
总去除量
Total removal amount
总去除量
Total removal amount
CK 202.20c 17.69c 219.8c 17.44b 0.48 17.93b
SY 286.70a 16.63c 303.3a 24.15a 0.56 24.72a
SL 247.50b 27.76a 275.3b 20.61a 0.62 21.23a
SN 230.90b 24.18b 255.1b 19.15b 0.65 19.81b
2. 4氮肥类型对土壤重金属有效性的影响
通过相关分析表明，土壤锌有效态含量与土壤pH
呈显著负相关（r=-0.791），而土壤镉有效态含量与土
壤pH呈显著正相关（r=0.766）。土壤锌和镉的生物有效
性高低与土壤有机质含量无显著相关关系。说明施用
硫酸铵和尿素可降低土壤pH，从而提高了土壤锌有效
性，促进玉米地上部对锌的积累。本研究结果表明，一
定水平的硫酸铵和尿素条件下土壤锌有效态含量增
加，有机肥无此效应。
3 讨论
植物对重金属的吸收与土壤重金属的生物有效
性有关，重金属的有效性常受到土壤条件的影响，特
别是土壤养分条件。目前已有研究证明土壤养分通过
影响重金属在土壤中的存在形态、迁移和吸附解吸等
过程从而影响其生物有效性（Zhao et al.，2006）。
徐明岗等（2009）研究表明，硫酸铵导致污染土壤
中锌生物有效性增加，这可能是硫酸铵中的阴离子在
土壤颗粒表面的专性吸附作用而导致土壤颗粒表面
负电性增加，此外，占据相当数量的表面活性位置所
致。同时这些阴离子还可以与金属络合形成可溶性金
属—配位体络合物，导致土壤颗粒对金属的吸附作用
减弱。本研究结果表明，一定水平的硫酸铵和尿素处
理使土壤镉有效性下降，而有机肥处理使土壤镉有效
性增加。有关研究结果认为硫酸铵和尿素处理后土壤
pH下降，土壤颗粒电负性增加，致使土壤镉有效性增
加（徐明岗等，2006）。但曾清如等（1997）比较了5种氮
肥对铅锌矿尾矿污染区土壤中重金属溶出的影响，认
为硫酸铵可促进土壤锌的溶出，但对镉无明显促进作
用，本研究结果与其相似。
相同氮素水平下，不同氮肥类型对植物的生长具
有不同的影响。有机肥（鸡粪）成分较复杂，包括多种
有机酸、肽类及氮、磷、钾，相对硫酸铵和尿素，有机肥
对土壤有机质的贡献最大，可增加和更新土壤有机
质，促进微生物繁殖，改善土壤的理化性质和生物活
性。本研究结果表明，有机肥处理的东南景天和玉米
地上部生物量均高于硫酸铵和尿素处理。除玉米地上
部锌含量外，不同氮肥类型并不影响东南景天地上部
对锌和镉的积累，也不影响玉米地上部对镉的积累。
由此推测不同氮肥类型主要通过调节植物生长，增加
地上部生物量，从而提高植物修复效率。
4 结论
本研究结果表明，在3种氮肥类型中，以有机肥处
理的植物修复效率最高，其次为硫酸铵和尿素处
理。有机肥处理获得较高的植物修复效率主要是通过
促进植物生长而非通过提高植物地上部对重金属的
积累能力。在今后以东南景天为材料的植物修复实践
中应注重施加有机肥，减少硫酸铵和尿素的使用。
致谢：试验用东南景天由浙江大学杨肖娥教授惠
赠，在此表示感谢！
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（责任编辑 汪羽宁）
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