全 文 ：收稿日期：!""#$"%$&! 接受日期：!""#$"’$!(
基金项目：广西农业科学院科技发展基金（!"")"&’）；桂科青（"#!*"!*）；国家支撑计划项目（!""#+,-%"+"%）；桂科攻（"#*!"")$%）项目资助。
作者简介：苏天明（&(##—），男，广西贵港市人，博士研究生，从事植物营养与肥料、土壤环境方面的研究。
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泥炭对菜心!土壤系统中重金属
生物有效性的效应研究
苏天明&，!，李杨瑞&!，江泽普&，韦广泼&，蒙炎成&
（&广西农业科学院土壤肥料研究所，广西南宁 ’%"""#；!广西大学农学院，广西南宁 ’%"""’）
摘要：以菜心为研究对象，利用盆栽试验，观测在重金属 D7（!"" 3: E F:）、DA（%"" 3: E F:）、GH（&""" 3: E F:）污染的土壤
上添加不同用量的泥炭（"I、"=’I、&I、!I、)I、’I）对重金属生物有效性及其土壤形态分布的影响。结果表明，
随着泥炭施用量的增加，菜心采收时土壤重金属的形态分布发生了改变，-.G,交换态的重金属明显减少，有机结
合态重金属明显增加，菜心根、茎、叶重金属含量显著降低；从总体趋势来看，产量有所提高，只是在 ’I或 )I的泥
炭施用水平下产量略有下降。说明在 "I!’I范围内的泥炭施用量能降低铜、铬、铅重金属污染土壤的生物有效
性，"I!%I范围内的泥炭施用量能提高菜心产量。
关键词：泥炭；菜心；重金属；生物有效性
中图分类号：J<%’ 文献标识码：, 文章编号：&""*$’"’K（!""*）"!$"%%($"<
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目前，世界各国的土壤均存在不同程度的重金
属污染，全世界平均每年排放 ^:约 &=’万吨，D7为
%)"万吨，GH为 ’""万吨，V9为 &’""万吨，Q5为 &""
万吨［&］。据统计，我国约有 %万多公顷土地受汞的
污染，有 &万多公顷土地受镉的污染［!］。如沈阳市
张士灌区因污灌使 !’%% B3! 农田遭受 D[ 污染，其
中严重污染面积占 &%I［%］；江西大余县污灌引起的
镉污染面积达 ’’"" B3!［)］；青岛市 !=#I!(="I的
植物营养与肥料学报 !""*，&)（!）：%%( $ %))
""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
G0498 Q78A585?9 49[ _/A8505‘/A J>5/9>/
农田土壤分别受到 !"、#$、!%、&’、()、!*、+,等 -种
重金属的轻污染［.］。重金属是致癌物质，对植物也
有相当的毒性，因此土壤重金属污染的治理工作十
分重要。
泥炭富含有机质，其中腐植酸是含量最高的组
分，其比表面积大，吸附螯合能力强，对 (、/$、!*、
()、!"、+,、01等离子为强吸附［2］；并且有较强的离
子交换能力和盐分平衡控制能力。因此，泥炭在农
业上得到较广泛的应用，尤其用于土壤改良、园艺材
料和肥料原料等方面［-］。
关于泥炭对污染土壤重金属生物有效性及毒性
影响方面的研究，特别是泥炭有机物对铜生物有效
性的影响已有较多的报道，而对其它重金属生物有
效性的影响研究报道较少。陈世俭［3］的研究表明，
添加泥炭可以降低铜污染土壤化学活性铜（醋酸浸
提）的含量；韩照信［4］认为，泥炭可以吸附废水溶液
中的重金属离子，!"、!*、()、+, 重金属离子脱去率
达 435!445，说明泥炭对重金属生物有效性的影
响是有其内在机制的。本试验以菜心为对象，利用
盆栽试验，研究泥炭的施用对土壤重金属的形态转
化及其生物有效性的影响，为重金属污染土壤的改
良及治理提供理论依据。
! 材料与方法
!"! 试验设计
盆栽试验于 6772年 87月 63日至 88月 63日在
广西农科院农场塑料大棚内进行。供试作物菜心
（!"#$$%&# &#’()$*"%$ 9: ’’;: &+%,),$%$ <=": -*%.%$ >’?,?@
9??）品种为广研油青菜心。供试土壤取自广西农科
院农场的水稻土，为第三纪红壤壤土；灌溉水为自
来水，泥炭由南宁市天元顺丰科技有限公司提供，其
主要化学性质见表 8。
表 ! 供试土壤、灌溉水及泥炭理化性质
#$%&’ ! ()*+,-$& $./ -)’0,-$& 1231’24,’+ 35 +3,&，,22,6$4,3. 7$4’2 $./ 1’$4
试验材料
AB;?": C=@?"1=D
速效 0
&E=1D : 0
速效 (
&E=1D : (
速效 F
&E=1D : F ;#
有机质
G/
腐殖酸
#& #6G
全 !*
>H@ : !*
全 !"
>H@ : !"
全 ()
>H@ : ()
（C$ I J$） （5） （C$ I J$）
土壤 KH1D 884L6. 6.L77 8-2L77 2L3- 6LM8 8L83 .L777 6NL-47 82L637
灌溉水 O""1$=@1H, P=@?" 8LM8 7L88 8L72 -L87 7L776
泥炭 (?=@ N2L-. 64L42 6NL27
在供试土壤中分别添加铜（!* 677 C$ I J$）、铬（!"
M77 C$ I J$）、铅（() 8777 C$ I J$），制成 M组土壤，每组
土壤又设 2个泥炭的添加量处理，分别为 75、7L.5、
85、65、N5、.5（占土重的百分含量），N次重复，共
-6 盆。铜、铬、铅 重 金 属 元 素 分 别 以 硫 酸 铜
（!*KGN·.#6G）、氯 化 铬（ !"!DM·2#6G）、醋 酸 铅
（!N#2GN()·M#6G）加入。试验用盆容积 .L4 9，盆内
高 8.L7 QC、盆底内部半径 -L. QC、盆口内部半径
88L. QC，每盆装风干土 .L7 J$。另外各处理均施等
量肥料，施用 0 677、(6G. 37、F6G 2-8 C$ I J$（0R (6G. R
F6G S 8L7 R7LN RMLN），用硝酸钾和钙镁磷肥作基肥一
次性施入。
试验时将土壤与营养肥料、重金属、泥炭等充分
搅拌均匀，并浇几次水，让其平衡一周。菜心种子点
播于长 27 QC，宽 M7 QC的 877孔育苗盘上，每穴播 N
颗，待小苗长出两叶一针后，选择相对一致的小苗移
栽，按“T”型规格每盆种 . 株。菜心育苗时用通用
蔬菜营养液提供营养。
!"8 测定项目与方法
土壤、灌溉水样、泥炭化学性质按照常规分析方
法测定。速效 0，碱解扩散法；速效 (，#!D提取—
钼锑抗比色法；速效 F，乙酸铵提取—火焰光度法；
;#，电位法；有机质，重铬酸钾容量法；腐殖酸，容
量法（UV884.- W34）；土壤全 !*、!"、()，酸消煮—
&&K法；灌溉水样全 !*、!"、()，酸溶—&&K法。
在菜心生长到“齐口花”时期适时采收，测定植
株重金属含量和土壤不同形态重金属含量。植株
铜，高温灰化—盐酸溶解—&&K法［87］；植株铬、铅，
浓 #6KGNW#6G6 消煮—&&K法［88］；土壤有机结合态
铜，碱性焦磷酸盐和 ;# 6L7 的 M75 #6G6 等提
取［86］；土壤有机结合态铬，875 #6G6 W 6 CHD I 9 #!D
溶液提取［8M］；土壤有机结合态铅，#0GMW#6G6提取
法［8N］；土壤交换性铜、铬、铅，X>(&提取—&&K法
测定［8.］。
数据方差分析用 K&K 3L6 统计软件进行分析
（美国 K&K O,’@1@*@?公司），标准偏差计算和相关性作
图、分析用 ABQ?D 677M软件进行。
7NM 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 8N卷
! 结果与分析
!"# 泥炭不同用量对土壤、菜心的 $%、$&、’(含量
和菜心鲜重的影响
从表 !可以看出，在添加 "# !$$ %& ’ (&、") *$$
%& ’ (&、+, -$$$ %& ’ (&的基础上，施用不同用量的泥
炭，改变了重金属在土壤中的形态分布，采收时土壤
有机结合态的重金属含量极显著地增加，交换态重
金属含量极显著地减少。同时，菜心各部分的重金
属含量极显著或显著地下降，而且菜心鲜重也有所
提高。说明泥炭能引起土壤重金属形态发生变化，
使菜心对重金属的吸收减少，产量增加，起到了改土
增产的良好效果。
表 ! 不同泥炭用量对土壤、菜心的铜、铬、铅含量和菜心鲜重的影响
)*(+, ! -..,/0 1. 2,*0 &*0,3 14 05, $%，$&，’( /140,403 64 316+ *47 2+*40 *47 .&,35 8,6950 1. .+18,&649 $564,3, /*((*9,
泥炭
用量
+./0 )/0.1
（2）
有机结合态
3)&/456/778 ,9#4:.:
;9)%1
（%&’ (&）
<=+>交换态
<=+>?.@6A/4&./,7.
;9)%1
（%& ’ (&）
菜心铜（铬、铅）含量
"#（")，+,）6940.40 9; B7/40（%& ’ (&）
菜心鲜重
C).1A D.5&A0
9; B7/40
（& ’ B7/40）根 E990 茎 F0.% 叶 G./;
"#
$ -HIJK L -I!M " -*I*M L !I$! >N OJI*M L KI-! > -*IJK L -I*J / -OIKM L -IOM > KIOM L -I!K ,
$IJ -PI-$ L -I!* N" -*IJO L -I*J > O*I$H L JI!J >N -!IPO L -I!J /, -JIPJ L !IJK N PI$J L -I!J ,
- -PI!J L $I!O N" -!I!K L !IJK >N O-I$K L JIJO >N -*I$$ L $IOM /, -!IKH L -IPJ " OI*$ L -I*H /,
! !$I-! L !I*H >N -$IJ- L -IJP N" O$IKH L KIHK N -!I*H L -I$! , MIMH L !IKP < OIJJ L -I-J /
H !!IHO L -IH! > PIJ* L -I!K < PJIM- L HI!J " -!IHP L -I$$ , OI$* L !IOJ < OIP$ L $I!O /
J !!IHP L -I*K > PIO- L -IHO "< PJIPH L JI*! " -$IO- L $IJK 6 PIMP L -IMJ < OI!J L $IMJ /,
")
$ !HIJK L -IHJ < !KI!J L -I*J > *$IJK L !IHJ > -OIKM L $I!J / !OIHP L !I$! > MIHO L $I$M 6
$IJ !PI!K L !I!K "< !-I!K L -I!- N !OIMH L !I!* > -KIMK L *IKM /, !PIMH L !I*$ > MIJJ L $I*! ,6
- !OI-J L !I*J "< -OI*J L -I$J " !PIOM L -IH! > -JIMH L *IKP /, !JIOM L *IJM >N -$I! L $IH! /,
! *$I-- L *IKH N" -PIJO L -IKM " !!IMP L $IMJ N -!I-! L !IOJ , !!IMP L -IKP N" -$IH L $I*M /
H *HI!$ L !I!J >N -JIMJ L $IJK "< !$IMM L !I!J N --IJJ L $I!* , !-IMM L !IPJ N" -$IJJ L $IKJ /
J *JI!J L -IJ! > -HI!P L -IP! < !$IH- L -IOP N --IH$ L -IJH , !-IH- L !IK! " -$I!- L $IH! /,
+,
$ O!I-$ L *I*H " K$I!! L *I*O > JPI!$ L !I*J > !-I!J L -I-* > HKI!K L !IPO > MIHO L -I!K ,
$IJ OJI!H L !I-J N" JPI!K L !IJK > JKI$O L !I-* >N -MI*O L -I$J > HHIK$ L *I-! > -$IH L $I*H /,
- OOI!J L HIMO N" J!I*P L !I-* N JHIMP L *IPO >N -MI-- L -I$M > H!I$H L *I$! N --I*J L -IJ! /,
! M*IOM L *IJK N HOIO! L !IPM " J!IM! L !IOM N" -OIP- L $IMO > *MIK$ L !IOM " --IMJ L $I-K /
H -$OI-! L !IHK > H*IJK L !I$- < J$IKH L !I*- "< -HI$- L $IOJ N *JI$O L !IJH < --I$J L $I!P /,
J -$PI!* L JIMP > H!IKH L !I-! < HOIJJ L !IKH < -HI-P L !IJ* N *HIJJ L !I$J < -$IMJ L $I*H /,
注（Q90.）：不同大、小字母表示处理间差异达 -2和 J2显著水平，下同。<5;;.).40 6/B50/7 /4: 79D6/1. 7.00.)1 %./4 15&45;56/40 /0 -2 /4: J2 7.R.7，
).1B.605R.78S =A. 1/%. ,.79DS
!"! 泥炭不同用量与土壤、植株 $%、$&、’(含量及
菜心产量的相关分析
!I!I- 与土壤 <=+>交换态、有机结合态的 "#、")、
+,含量的相关性 随着土壤泥炭施用量增加，土壤
中有机结合态的 "#、")、+,含量极显著或显著地增
加，相关系数分别达到了 $IMJ*K!!、$IOP$M!、
$IMO*-!!；<=+>交换态的 "#、")、+,都极显著地减
少，相关系数分别达到了 T $IMP*$!!、T $IMOJM!!、
T $IMK$J!!（图 -）。
!I!I! 泥炭不同用量与菜心 "#、")、+,含量的相关
性 图 !看出，泥炭的施用减少了重金属的生物有
效性，菜心的重金属含量减少，泥炭施用与菜心根的
"#、")、+,含量的相关系数分别达到了 T $IMPKM!!、
T $IMJ!K!!、T $IMM*H!!；与菜心茎的 "#、")、+,含
量的相关系数分别达到了 T $IOP!K!、T $IM$JK!、T
$IMKOJ!!；与菜心叶片的 "#、")、+,含量的相关系
数 分 别 达 到 了 T $IM$K$!、 T $IM*JM!!、 T
$IMO$!!!。表明适当的施用泥炭能降低种植于重
金属污染土壤的菜心的重金属含量，从而改善蔬菜
品质（图 !）。
-H*!期 苏天明，等：泥炭对菜心T土壤系统中重金属生物有效性的效应研究
!"!"# 菜心鲜重与泥炭不同用量、菜心叶片重金属
含量的关系 相关分析表明，在 $%、$&、’(污染的土
壤上分别添加不同用量的泥炭时，菜心鲜重与泥炭
施用量间的相关性方程分别为 )$% * +"!,#- .
,"#/,0， & * +",++1； )$& * +"230- . 0",##/， & *
+",21,；)’( * +"2,/1- . 2+"402，& * +"4!#/，虽都呈
正效应关系，但相关性不显著，表明在一定程度内施
用泥炭有提高菜心产量趋势。另外，菜心鲜重与菜
心根、茎、叶重金属含量均表现为负效应关系，其中
与菜心叶片 $%、$&、’(含量的相关性系数（&）依次分
别为 5 +"0213!、 5 +"//,,!、 5 +"313#，与 6789
等［21］研究的植物产量与重金属含量呈负效应的结
果一致。
图 ! 泥炭施用量与土壤 "#$%交换态和有机结合态 &’、&(、$)含量的关系
*+,-! ./012+3456+7 )/28//4 7/12 (12/5 149 :342/425 3; "#$% )3’49/9 &’，&(，$) +4 26/ 53+0
图 ? 泥炭施用量与菜心根、茎、叶 &’、&(、$)含量的关系
*+,-? ./012+3456+7 )/28//4 7/12 (12/5 149 :342/425 3; &’，&(，$) +4 26/ (332，52/@，0/1; 3; ;038/(+4, &6+4/5/ :1))1,/
A 讨论
本研究的结果表明，受 $%、$&、’(污染的土壤增
施泥炭（+:!3:）时，菜心采收前土壤有机吸附态
的 $%、$&、’(含量增加，并与泥炭添加量呈明显的正
相关关系，;<’6交换态的 $%、$&、’(含量降低，与泥
炭添加量呈明显的负相关关系；同时，菜心根、茎、
叶各部分的 $%、$&、’( 含量显著或极显著地降低。
泥炭有机质、腐植酸含量高（本试验所用的泥炭有机
质 41",3:、腐植酸 !0"01:），比表面积大，吸附螯
合能力强。当泥炭施用量增加时，土壤外加的有机
质自然就增加，重金属的有机吸附与螯合得到了加
强，使土壤有机吸附态的 $%、$&、’(含量自然增加；
具有较高活性的 ;<’6交换态的 $%、$&、’( 含量随
之减少，菜心对重金属的吸收明显减少。这与徐宁
彤［2,］认为，有机质能增加土壤对重金属的吸附，使
吸附态的重金属比例增加的研究结果一致。一般而
言，重金属在土壤中可以水溶态、交换态、有机束缚
态、与 =>、?@、67等的碳水化合物结合以及残余态等
3种形态存在［2/］。由于泥炭本身含较少的 =>、?@、
67等元素，而且一般后两种形态的重金属含量是比
较稳定的，且水溶态含量很少，所以当土壤重金属在
!4# 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 24卷
总量不变的情况下，重金属各形态的变化主要是发
生在交换态和有机吸附态之间。有机吸附态的重金
属被认为是缓效性的形态，其含量与植株的吸收量
关系不大。多数学者认为，交换态 !"是作物吸收的
主要形态［#$%&#］，但对于有机结合态 !" 的有效性则
有不同的看法。有人认为，分子量小于 #’’ 的有机
化合物缔合的 !"，对植物是易效的；但是与分子量
大于 (’’’ 的有机化合物缔合的 !"，有效性小得
多［&&］。因此，要对泥炭有机物进行分子量测定，或
对有机结合态的重金属的测定区分为松结合或紧结
合的形态，才能进一步确定不同泥炭有机物所缔合
的重金属的生物有效性。可见促进重金属污染土壤
的重金属吸附、螯合、钝化等，是减少作物对重金属
的吸收，改善作物品质的关键。
在本试验中，添加 ’)!*)的泥炭，菜心鲜重表
现出增加的趋势。这是与泥炭具有良好的透水、透
气、保肥、离子交换、吸附等的特性是分不开的。也
可能是因为泥炭的施用，降低了土壤 +,-.交换态
的重金属含量，使重金属的生物毒性下降［&*%&/］，并
通过促进植物生长及产量提高表现出来。
参 考 文 献：
［#］ 周泽义 0 中国蔬菜重金属污染及控制［1］0 资源生态环境网络
研究动态，#$$$，#’（*）：&#%&23
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［1］0 I9H J9@0 +&23
［&］ 陈怀满 0 土壤—植物系统中的重金属污染［L］0 北京：科技出
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