全 文 ：收稿日期：!""#$"%$"& 接受日期：!""’$"!$(’
基金项目：浙江省科技厅重大项目（!"")*(!"!)）资助。
作者简介：丁能飞（(%##—），男，浙江宁海人，助理研究员，主要从事农业生态及土壤重金属方面的研究。
+,-：")#($’.&"&"&(，/0123-：4256-7""#89:;123- < 4:1
感谢日本枥木县农业试验场对本研究的支持。
不同种类与浓度的阴离子对菠菜镉吸收的影响
丁能飞(，周吉庆!，龟和田国彦=，傅庆林(，郭 彬(，刘 琛(，林义成(
（(浙江省农科院环境资源与土壤肥料研究所，浙江杭州 =(""!(；! 浙江省仙居县环保局，浙江仙居 =(#=""；
=日本枥木县农业试验场，枥木宇都宫 =!"""!）
摘要：通过盆栽试验，研究了不同种类与浓度的阴离子（*-$，>?! $& ）以及不同镉（*@）水平对菠菜镉吸收的影响。结
果表明，随着土壤中 *@浓度的增加，菠菜中的 *@浓度也随之增加。施 *@ ( 1A B CA处理，菠菜中 *@浓度是对照的
((!(#倍；而施 *@ ) 1A B CA处理，菠菜中 *@ 浓度是对照的 ("!&=倍。增施 *-$可使土壤溶液中镉浓度增加，进而
提高菠菜中镉浓度。施 *-$ )与 (" 11:- B CA，菠菜中 *@浓度分别为对照的 (D&)倍与 !D=(倍。施 >?! $& 处理，则会
降低菠菜中 *@浓度。施 >?! $& ) 11:- B CA，*@浓度仅为对照的 "D##倍。土壤溶液中的 *@浓度与 *-$浓度呈显著正
相关关系。
关键词：镉；伴随阴离子；菠菜；吸收
中图分类号：>.=.D(D."( 文献标识码：E 文章编号：(""’$)")F（!""’）".$((=#$")
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5#6 7’*(&：*@；244:1Y257 253:5；XY35249；RY;2C,
重金属污染已成为全球面临的一个严重的环境
问题，在所有的污染元素中，镉以移动性大、毒性高
而备受关注［(］。镉在土壤中具有较强的化学活性，
作物很容易吸收土壤中的镉而进入食物链，从而在
人体中累积产生毒害［!］。如发生在日本的骨痛病就
是人们长期食用了有毒的镉米所致。
土壤作为环境中植物镉的重要来源，如何降低
土壤中镉的有效性，减少植物对镉的吸收尤为关键。
植物营养与肥料学报 !""’，(&（.）：((=#$((&(
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
‘-25; IR;Z3;3:5 25@ S,Z;3-3_,Z >43,54,
土壤—植物系统对镉的吸收、积累受多种因素的影
响，如 !"值、有机质、土壤质地、氧化还原电位、共
存阳离子等［#$%］。另外，土壤中的伴随阴离子对植
物镉的吸收也有一定的影响。但是在不同的文献
中，伴随阴离子对镉的植物有效性的影响却并不一
致。王芳等［&］的水培试验表明，’( $会抑制水稻和
油菜对镉的吸收，使两种作物地上部与根中的镉浓
度降低。而在美国中部的向日葵试验和奥地利的小
麦试验却得到了相反的结果，即 ’( $具有增加镉的
生物有效性的作用［)$*+］。衣纯真等［**］研究了不同
钾肥对水稻在不同生育期吸收累积镉的影响，结果
表明 ’( $对水稻吸收镉有促进作用，而 ,-. $/ 显著降
低水稻对镉的吸收。为了进一步探讨伴随阴离子对
植物镉吸收、积累的影响，采用盆栽试验，研究了不
同浓度的 ’( $、,-. $/ 及不同镉水平对菠菜生物量，
镉吸收、积累的影响，从而为减少作物对镉的吸收利
用提供科学依据。
! 材料与方法
!"! 试验设计
盆栽试验于 .++0年 *+月 *)日至 .++1年 *月
.+日在日本枥木县农业试验场玻璃温室内进行。
供试土壤为灰色低地土，采自枥木县农业试验场枥
木分场。土壤基本理化性质如下：有机质 #*2+
3 4 53，全氮 .2* 3 4 53，速效氮 ./20 63 4 53，有效磷 .020
63 4 53，’7’ *.20 869( 4 53，交换性盐基含量 ’:- .+/%
63 4 53、;3- //* 63 4 53、<.- ../ 63 4 53，!" 12)+（".-
浸），’= +201* 63 4 53，质地中壤。供试菠菜（!"#$%&#’
% ()*+%&*%）品种为 ,(+(-($（,:5:>:公司提供）。
镉处理设 #个水平，即：’= +、*、0 63 4 53（分别
以 ’=+、’=*、’=0表示）。不同阴离子及浓度设 0 个
水平，即：对照（无阴离子），’( $ 0、*+ 669( 4 53，,-. $/
.20、0 669( 4 53（分别以 ’<、’0、’*+、,.20、,0表示），
共 *0 个处理，# 次重复，随机排列。试验用盆内径
*0) 66，高 *)+ 66。每盆装风干土 .2& 53。每盆施
? .++ 63 4 53（?"/?-#）、@.-0 .++ 63 4 53（’:"@-/·
.".-）、<.- .++ 63 4 53（<."@-/）。’=以 ’=’(. 配成
水溶液，’( $以 ’:’(.·.".-，,-. $/ 以 ’:,-/·.".-施
入。肥料与添加的 ’=及阴离子均与土壤充分混匀
后装盆。试验所用药品与肥料均为分析纯。每盆播
菠菜种子 1粒，出苗后每盆留 .株。通过称重法使
土壤含水量保持田间持水量的 &+A，田间持水量为
./2#A。同时，每盆埋设土壤溶液采取器，每隔 .+ =
取一次土壤溶液分析各阴离子和 ’=浓度。菠菜生
长 )+ =时收获地上部分，称鲜重，然后 &0B杀青，
%+B烘 . =至恒重，磨碎过 +200 66尼龙筛，供分析
’=含量。
!"# 测定项目与方法
土壤基本理化性质采用常规法测定［*.］；土壤
溶液中 ’( $、,-. $/ 用土壤溶液采取器抽取土壤溶液
并经 +2/0!6滤膜过滤后，用离子色谱仪测定（瑞士
;C>D9E6 %1*）；土壤与植株中的 ’=用硝酸—高氯酸
消煮，土壤溶液中的 ’=经 +2/0!6滤膜过滤后，用
等离子体发射光谱仪测定（美国 @C5FG7(6CD -!>F6:
/#++HI）。
所得数据采用 ,JKJL,JL’K软件进行方差分析
及回归分析。
# 结果与分析
#"! 不同处理对土壤溶液 $%浓度的影响
在不施 ’= 水平下，土壤溶液 ’= 均未检出，施
’= * 63 4 53，土壤溶液中 ’= 浓度为未检出至 /2.
!3 4 M（均值 *2+，N O .0，最低检测限 +2#!3 4 M）；施 ’=
0 63 4 53，土壤溶液中 ’=浓度为 *2&!#&21!3 4 M（均
值 &2&，N O .0）。表明随着土壤 ’=添加量的增加，
土壤溶液中的 ’=浓度也随之增加。经一元线性回
归方程拟合表明，土壤溶液中的 ’=浓度与土壤中的
’=呈显著正相关关系，其方程为：
P O *2&*#1Q $ *2#1*.（N O #，D O +2))%!）
式中，P代表土壤溶液中的 ’=浓度（!3 4 M），Q代表土
壤 ’=的添加量（63 4 53）。
图 *看出，土壤溶液中的 ’=浓度随施用后时间
的增长呈先上升后下降的趋势。’=*处理，’=浓度
的峰值出现在施 ’=后 # 个星期左右；而施 ’=0 处
理，’= 浓度的峰值出现在施 ’= 后 0 个星期左右
（’*+除外）。不同阴离子处理对土壤溶液中 ’= 浓
度影响不同，以 ’*+ 处理 ’=浓度最高，其次是 ’0，
’<、,.20与 ,0处理则较低。统计分析表明，’*+、’0
处理的 ’=浓度极显著高于 ’<的 ’=浓度，而 ’<与
,.20、,0处理之间并无显著性差异。
图 .表明，施 ’= 063 4 53处理，土壤溶液中的 ’=
与 ’( $呈极显著正相关，其一元回归方程为：
P O +2&1.1Q R *2/1%（N O *0，D O +2&%)1!!）
式中，P代表土壤溶液中的 ’=浓度（!3 4 M），Q代表
&#** 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 */卷
图 ! 不同处理下土壤溶液中 "#的变化
$%&’! ()* *++*,-. /+ #%++*0*1- -0*2-3*1-. /1 "# ,/1,*1-02-%/1 /+ ./%4 ./45-%/1
土壤溶液中的 !" #浓度（$$%" & ’）。而土壤溶液中的
!(与 )*+ #, 的相关不显著（- . /0，1 . 23++）。表明
增加 !" #浓度会提高土壤中水溶性 !( 的浓度，而
)*+ #, 的浓度与土壤溶液中 !(的浓度无相关性。
图 6 土壤溶液中 "#浓度与 "47浓度的相关性
$%&’6 "/00*42-%/1 8*-9**1 "# 21# "47 ,/1,*1-02-%/1
%1 ./%4 ./45-%/1
6:6 不同处理对菠菜干物重的影响
表 /看出，施 !(会降低菠菜地上部干重，在施
!( / $4 & 54，各处理干重分别比对照下降了 03+6
!703,6；!( 0 $4 & 54，各处理干重分别比对照下降
了 ,8396!9:306。方差分析表明，不同 !(处理间
菠菜地上部干重的差异均达到极显著水平（; .
,2+3:!!，! < 232/）。
表 /还看出，不同阴离子处理菠菜地上部干重
也存在着极显著差异（（; . /+39!!，! < 232/）。在
不施 !(水平下，只有 !" # /2 $$%" & 54与其他处理的
差异达到显著水平。施 !( /$4 & 54下，!" # 0 $$%" &
54处理与对照无显著性差异；而 !" # /2 $$%" & 54、
)*+ #, +30和 0 $$%" & 54处理均比对照显著降低。在
表 ! 不同处理对菠菜地上部干物质积累的影响（& ; (284* ! =++*,-. /+ #%++*0*1- -0*2-3*1-. /1
.<%12,) .)//- #0> 9*%&)-
阴离子浓度
=->%- ?%-?@-A
（$$%" & 54）
!( 浓度 !( ?%-?@-B1CB>%-（$4 & 54）
2 / 0
!D（2） //300 E /3+7 CF /23+7 E 23:: ? 7329 E 23+2 4G
!"# 032 /230: E 23:2 F? /232/ E /320 ? +3,H E 23+/ G
/232 938H E 23:: (@ 9328 E 23:, @ ,32/ E 237H I4
)*+ #, +30 //3+ E /328 CF? 93+7 E 237: @ ,3H+ E 237: I
032 /+378 E /32H C H3:+ E 23++ ( ,37, E 23+/ I
注（J%B@）：数据后不同字母代表处理间达显著性差异（ ! <
2320），下同 KC"L@M I%""%N@( FO (>II@1@-B "@BB@1M >-(>?CB@ M>4->I>?C-B (>II@1@-?@
CB BG@ 06 "@P@" A QG@ MC$@ F@"%NA
施 !( 0 $4 & 54 下，!" # 0 和 /2 $$%" & 54处理与对照
无显著差异，而 )*+ #, +30和 0 $$%" & 54处理比对照
显著增加。
6:? 不同处理对菠菜镉浓度和吸收量的影响
随着土壤 !(浓度的增加，菠菜中的 !(浓度也
随之增加（图 7=）。在不施 !(水平下，菠菜中的 !(
浓度较低，在 23/7!230/ $4 & 54之间，阴离子处理间
差异不显著。而在施 !( / $4 & 54水平下，菠菜中 !(
浓度显著提高，达 +3++!:390 $4 & 54，施 !" #会显著
提高菠菜的 !( 浓度。如施 !" # /2 $$%" & 54 下，!(
浓度为对照的 /3H倍；而施 )*+ #, 处理，菠菜中 !(浓
度虽有所降低，但与对照差异不明显。在施 !( 0
$4 &54 水平下，菠菜中 !( 浓度达 /23/H! 72302
$4 & 54，施 !" #会显著提高菠菜 !(浓度，且随 !" #添
加量的增加 !( 浓度也随之增加。施 !" # 0 与 /2
$$%" & 54下，菠菜中 !(浓度分别为对照的 /3,0倍与
+37/倍；而施 )*+ #, +30 $$%" & 54与对照的 !(浓度
差异不大，施 )*+ #, 0 $$%" & 54其 !(浓度比对照明显
87//:期 丁能飞，等：不同种类与浓度的阴离子对菠菜镉吸收的影响
降低，仅为对照的 !"##倍。表明增施 $% &会使菠菜
$’浓度显著提高，而增施 ()* &+ 则会降低菠菜中 $’
浓度。方差分析表明，不同镉水平与不同阴离子处
理间菠菜镉浓度间的差异均达到了极显著水平（,
镉 - ./01"2，,阴 - .31"/，! 4 !"!.），另外，不同镉水
平与不同阴离子间的交互作用也极显著（, - #/".，
! 4 !"!.）。
从图 35可以看出，随着土壤 $’浓度的增加，菠
菜对 $’的吸收量也成倍增加。施 $’ . 67 8 97水平
下，菠菜 $’ 的吸收量是不施 $’ 的 .."!/!.2"#1
倍；而施 $’ / 67 8 97水平下，$’的吸收量是对照的
.!"32!+*"00倍。施 $% &会增加菠菜 $’的吸收量，
但在低浓度 $’下（. 67 8 97），施 ()* &+ 会减少菠菜对
$’的吸收量，而在 $’ / 67 8 97水平下，其吸收量有
所增加，这是因为在该水平下，增施 ()* &+ 会增加菠
菜的干物质重，从而增加其 $’的吸收量。
图 ! 不同处理对菠菜 "#浓度（$）和吸收量（%）的影响
&’()! *++,-./ 0+ #’++,1,2. .1,3.4,2./ 02 "# -02-,2.13.’02（$）32# "# 56.37,（%）0+ /6’23-8
! 讨论
土壤体系中的重金属并非都是单一游离重金属
离子，而常常与阴离子（包括无机阴离子、有机阴离
子）相伴在一起，以络合物、络合离子等复杂形式存
在。这些阴离子在一定程度上会影响到土壤对其相
应的重金属阳离子的吸附和解吸，从而影响到重金
属阳离子在土壤中的生物有效性或毒性［.3&.+］。刘
平等［./］用等温平衡法研究了伴随阴离子 $% & 和
()* &+ 对赤红壤和水稻土 $’* :的吸附解吸规律，结
果表明，在 *种土壤上 ()* &+ 对 $’的吸附影响均大
于 $% &；$% &存在时，$’不易被土壤吸附，即有效态
$’含量较高，而 ()* &+ 存在时，有效态 $’相对较少。
;<等［0］和 =>?@A%%等［.2］以及 BC%DE7F%调查发现，土壤 $% &是影响作物吸收积累 $’的一个
非常重要的因子。本试验的结果表明，随着土壤 $’
添加量的增加，土壤溶液中的 $’浓度也随之增加，
并呈现很好的线性相关。在相同 $’添加量下，$% &
的增加，可显著增加土壤溶液中的 $’ 浓度，并且
$% &的浓度与土壤溶液中的 $’浓度呈线性正相关，
其拟合回归方程为：H - !"12*2I : ."+2#（G - ./，? -
!"1#02!!），其原因主要是因为 $% &在溶液中能形成
相对稳定的配合物 $’$% :和 $’$%*!，当 $% &浓度增加
时，这种配合物生成就越多，使土壤吸附的 $’向土
壤溶液迁移，从而提高土壤溶液中的 $’ 浓度。而
()* &+ 的添加对土壤溶液 $’ 的浓度影响不大，两者
相关性不明显，与对照相比也无显著差异，其原因有
待进一步研究。
本研究表明，菠菜中 $’ 浓度随土壤 $’浓度的
增加而成倍增长，施 $’ . 67 8 97处理，菠菜中 $’ 浓
度是不施 $’的 ..!.#倍，而施 $’ / 67 8 97处理，菠
菜中 $’ 浓度是不施镉的 .!!+3倍。增施 $% &会使
土壤溶液中 $’ 浓度增加，进而提高菠菜中 $’ 浓
度。在施 $% & .! 66>% 8 97处理下，菠菜中 $’ 浓度高
达 3!"/ 67 8 97，而对照仅为 .3"*. 67 8 97；而施 ()* &+
处理则会降低菠菜中 $’ 浓度。这一结果与 ;<［0］、
JAGKA%［.!］、衣纯真［..］、$FAG等［.1］的研究结果基本一
致，但与王芳等［1］的研究结果相反。原因可能是因
为试验条件不同所致，王芳等是用水培方法进行试
验，由于没有土壤颗粒对 $’* :的吸附、解吸等过程，
所以 $% & 对植物 $’ 的有效性并不一致。另外，
BC;DE7F%()* &+ 对植物吸收 $’ 没有明显的促进作用，认为
()* &+ 与 $’的络合物不像 $% &与 $’ 的络合物那样
!+.. 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 .+卷
稳定，不会像 !" #那样对植物吸收 !$ 产生影响。目
前，普遍认为 %!&可促进植物对镉的吸收；而有关
’() #* 对镉植物有效性的影响存在不同的看法。可
见，合理施肥对控制作物 !$的吸收十分重要，在 !$
含量较高的土壤中，要尽量选用硫酸盐肥料而不是
含氯肥料。
参 考 文 献：
［&］ 张从，夏立江 +污染土壤生物修复技术［,］+ 北京：中国环境科
学出版社，)---.
/0123 !，451 6 7+ 859:;<;$51=592 =;>029"935;? 92 @9""A=;$ ?95"［,］+
8;5B523：!052;?; C2D5:92<;2= ’>5;2>; E:;??，)---.
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&FR：)RS#)T-.
［&-］ I;2Y;" I I+ CKK;>=? 9K ?95" @:9@;:=5;? 12$ >A"=5D1: 92 >1$<5A< 1>L
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&*&&F期 丁能飞，等：不同种类与浓度的阴离子对菠菜镉吸收的影响