全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2010, 36(1): 154−162 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家高技术研究发展计划项目 (2005AA219040)，湖南省自然科学市州联合基金重点项目 (09JJ8003)，湖南省科技计划项目
(2007RS412)，湖南省教育厅优秀青年项目(07B018)和湖南科技大学教育科学研究项目(G30607)资助。
第一作者联系方式: E-mail: yancixiang@yahoo.cn
Received(收稿日期): 2009-06-23; Accepted(接受日期): 2009-09-30.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2010.00154
在铀尾渣污染土壤中添加磷对植物生长及重金属积累的影响
向言词 1, 2 官春云 1 黄 璜 1 严明理 2 彭秀花 2
1 湖南农业大学油料作物研究所, 湖南长沙 410128; 2 湖南科技大学生命科学学院, 湖南湘潭 411201
摘 要: 在重金属污染土壤中添加化学稳定剂, 可降低重金属的生物有效性, 阻控重金属进入食物链。设计盆栽试验,
在铀尾渣污染土壤中添加不同浓度的磷肥(0、30、60、120、240和 480 mg kg−1), 调查磷对芥菜型油菜(Brassica juncea)
和甘蓝型油菜(B. napus)的生长及植株积累重金属铀、镉、锌和铅的状况, 分析添加磷肥前后植株内磷含量和土壤重
金属 DTPA提取态含量的变化。结果表明, 添加磷肥前, 铀尾渣污染土壤总氮、总磷、总钾和有机质的含量低, 铀、
镉、锌和铅的含量高, 对两种油菜的生长有抑制作用; 添加磷肥后, 两种油菜体内磷含量增加, 污染土壤中的铀、镉、
锌和铅的 DTPA 提取态含量显著降低, 其降幅分别为 17.1%~70.5%、24.0%~57.6%、8.9%~32.4%和 8.6%~55.8%; 大
幅度降低两种油菜体内的铀、镉、锌和铅含量, 其含量与土壤中这些重金属 DTPA提取态含量显著正相关; 显著增加
两种油菜的干重、株高、根长和叶绿素含量, 显著降低其体内的 SOD 活性和 MDA含量。因此在铀尾渣污染土壤中
添加磷可有效减少重金属在油菜体内积累, 降低重金属沿食物链传递的风险。
关键词: 油菜; 磷; 积累; 铀尾渣; 重金属
Effects of Phosphorus on Growth and Uptake of Heavy Metals in Plants Grown
in the Soil Contaminated by Uranium Tailing
XIANG Yan-Ci1,2, GUAN Chun-Yun1, HUANG Huang1, YAN Ming-Li2, and PENG Xiu-Hua2
1 Institute of Oil Crops, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China; 2 School of Life Science, Hunan University of Science and Tech-
nology, Xiangtan 411201, China
Abstract: The uranium tailing contains uranium and other heavy metals, such as lead, cadmium and zinc, which usually makes
the surrounding soil and water bodies seriously polluted with contaminated rain and dust. There is a potential threat to human’s
health because the heavy metals can be absorbed and accumulated by the crops grown in the polluted areas, and then possibly
transferred to human body by an environment-crop-food chain. The development of an economical and effective remediation
method for the heavy-metal contaminated soil is urgent to improve environmental quality and enhance the food safety. As one of
the fast-developing technologies, chemical stabilization has been widely studied, and the study on inhibition of heavy metal
contamination by adding phosphorus-containing material to soil is becoming an international hotspot. In this study, two species of
oilseed rapes, B. junea and B. napus, grown in containers with the uranium-tailing contaminated soil, were used to investigate the
effects of phosphorus fertilization on plant growth and accumulation of heavy metals (U, Cd, Zn, and Pb). Container soil was
treated by adding a phosphorus fertilizer NaH2PO4 with a rate of 0, 30, 60, 120, 240, and 480 mg P kg−1, respectively. For the
control soil (without adding phosphorus fertilization), there were a lower concentration of total nitrogen, phosphorus, potassium,
and organic matter, and a higher concentration of U, Cd, Zn, and Pb. Plant growth of both species was inhibited. Compared with
the control group, the concentration of phosphorus significantly increased in plants grown in the P-fertilizer added soil. The
DTPA-exactable concentrations of U, Cd, Zn, and Pb in this soil were decreased by 17.1–70.5%, 24.0–57.6%, 8.9–32.4%, and
8.6–55.8%, respectively. Also, addition of phosphorus in the uranium-tailing contaminated soil significantly decreased the con-
tents of U, Cd, Zn, and Pb in plant organs. A significant positive correlation (P<0.01) was observed between the contents of U, Cd,
Zn, and Pb in plant organs of both species and DTPA-exactable concentrations of these metals in the contaminated soil. Addition-
ally, addition of phosphorus fertilization of 60−480 mg P kg−1 significantly increased dry weight, height, root length and chloro-
phyll content of plants. A significant decrease of SOD activity and MDA content occurred in both species grown in the P-fertilizer
treated soil compared to the control. Therefore, application of phosphorus fertilizer to the uranium-tailing contaminated soil is a
practical and effective approach to reduce accumulation of heavy metals in plant organs of oilseed rapes and the risk of these pol-
第 1期 向言词等: 在铀尾渣污染土壤中添加磷对植物生长及重金属积累的影响 155


lutants entering the food chain.
Keywords: Oilseed rape; Phosphorus; Accumulation; Uranium tailing; Heavy metal
中南地区某铀尾矿库堆存量大, 占地广, 离村
落近, 铀尾矿渣含有铀等放射性核素, 也含有铅、镉
和锌等重金属[1]。该铀尾矿库生态系统不稳定, 重金
属随雨水和扬尘扩散, 造成周边土壤和水体严重污
染[2]。在污染区内的作物吸收积累重金属, 造成重金
属通过食物链传递而危害人类健康的隐患[3]。研发
经济高效的重金属污染土壤修复技术是改善我国环
境质量的迫切要求, 也是世界环境科学的研究热点
和难点。
在修复重金属污染土壤方面, 化学稳定技术是
研究较多并且发展快的措施之一。化学稳定技术 ,
即向污染土壤中添加化学物质, 改变土壤的理化性
质, 增强土壤吸附重金属, 促进重金属转化成溶解
性小的沉淀或络合物, 降低其生物有效性, 减少其
生物积累, 阻控其沿食物链传递[4-5]。近年来, 根据
磷与金属络合的原理而采用添加含磷物质来阻控土
壤金属污染的研究是国际上该领域的关注热点[5,6-8]。
含磷化合物降低金属有效性的机理有 3类：(1) 磷酸
盐诱导重金属吸附。富含氧化铁、氧化铝及高岭石
的土壤, 能够专性吸附磷酸盐, 引起土壤表面负电
荷增加和/或溶液 pH 升高, 诱导重金属吸附, 形成
土壤-磷酸盐-金属表面络合物[9]。(2) 磷酸盐表面直
接吸附重金属。将羟基磷灰石、磷灰石和磷矿石加
入富含金属土壤后, 这些含磷物质表面会直接吸附
重金属[10]。(3) 磷酸盐与重金属结合生成沉淀或矿
物。土壤中的磷以 H2PO4−或 H2PO42−形式存在, 这些
带负电荷离子与带正电荷的金属离子发生反应, 生
成水溶性小的化合物[11]。磷与铀反应可形成难溶于
水的磷酸双氧铀或钙铀云母[12-14]。土壤铅和磷酸盐
能生成氯磷铅矿等矿物[15-18]。有研究显示锌与磷酸
盐作用生成锌-磷酸盐矿物或磷酸锌沉淀[15-16]。羟基
磷灰石主要以表面络合吸附和共沉淀固定镉与锌[19]。
污染土壤中添加磷会影响植物生长及其植株内
金属含量。添加 0~1 000 mg kg−1磷降低土壤中水溶
性和交换态镉含量 , 促进芥菜型油菜(B. juncea)生
长, 降低植株的镉含量[20]。钙镁磷肥显著促进白菜
(B. chinensis)生长, 显著抑制镉、铅和锌的毒害及向
地上部的迁移[21]。添加磷处理污染土壤, 显著降低
空心菜(Ipomoea aquatica Forsk)地上部的铅、锌和镉
含量, 降低根系吸收累积铅, 增加根系吸收锌[22]。在
锌、镉、铅和铜污染的土壤中添加重过磷酸钙, 可
减少伏生臂形草(Brachiaria decumbens)地上部分对
这些金属的积累[23]。在砷污染的土壤中添加磷肥显
著减少转运到小麦(Triticum durum L.)地上部分和籽
粒的砷量[24]。在含锌、铜和镍污水灌溉的土壤中添
加过磷酸盐后 , 莴苣 (Lactuca sativa var. Chinese
Yellow)体内的铜含量降低, 但对植株内锌和镍含量
影响不显著[25]。施磷可以减少土壤中有效态镉含量,
增加小叶芥菜(B. juncea var foliosa Bailey)的生物量,
但对雪里蕻(B. juncea var multiceps Tsen et Lee)的生
物量影响不大, 降低植株镉含量[26]。铅污染土壤添
加磷使铅由非残渣态转变成残渣态, 降低小油菜(B.
campetris L. var. communis)和甘蓝(B. oleracea L. var.
acephala)地上部分和根部铅含量[27]。
在添加磷固定重金属和降低其生物有效性方面
研究得较多的是镉、铅和锌等非放射性元素, 而对
铀等放射性核素的报道少。本试验拟通过在铀尾渣
污染土壤中添加不同浓度的磷肥, 探讨对植物生长
和积累重金属的影响, 为农业生产中通过施肥阻控
重金属进入食物链提供科学依据。
1 材料与方法
土样采自中南地区某铀尾矿库周边污染区, 其
pH 5.17, 含全氮 1.25 g kg−1、全磷 0.41 g kg−1、全钾
3.82 g kg−1、有机质 5.03 g kg−1、铀 36.02 mg kg−1、
镉 18.04 mg kg−1、锌 897.44 mg kg−1、铅 1 023.44 mg
kg−1。将土样自然风干, 研碎过 0.25 mm 孔径筛备
用。以 NaH2PO4 作磷源, 在污染土壤中添加磷, 两
个品种各设 6个处理(0、30、60、120、240和 480 mg
kg−1), 代号分别为 P-0、P-30、P-60、P-120、P-240
和 P-480。添加磷的量超过正常农业生产施肥量, 而
在化学阻控重金属移迁时, 该施磷量符合要求[27]。
将处理土壤装入直径为 15 cm, 深为 20 cm的盆中,
每盆土重 2.0 kg, 喷去离子水充分混匀后平衡 3周。
将芥菜型油菜和甘蓝型油菜的种子分别播于盆中 ,
每处理 6 个重复。种子发芽出苗后, 每盆保留 4 株
幼苗, 苗间距相等。定期浇水, 记录株高。120 d后
每处理取 3 盆, 采集鲜样, 测定叶绿素含量、SOD
活性和 MDA含量。其余处理生长到 220 d时, 采集
整株, 用自来水和蒸馏水冲洗, 再用去离子水冲洗,
晾干样品, 105℃条件下烘 1 h, 80℃条件下烘 8 h至
恒重, 测定干重。
156 作 物 学 报 第 36卷


采用电位法(水土比为 2.5∶1)测土壤 pH值, 重
铬酸钾氧化-外加热法测土壤有机质, 半微量凯氏法
测土壤全氮, 氢氟酸-高氯酸消煮-火焰光度法测土
壤全钾, HClO4-H2SO4 消化-钼锑抗比色法测土壤全
磷, 直接截获法测根系长度。参照张志良等[28]方法
测定叶绿素含量、MDA 含量和 SOD 活性。污染土
壤中添加磷肥平衡 3 周后就取样测定其重金属
DTPA提取态含量, 采用 pH 5.1 (用 HCl调节)的 0.005
mol L−1 DTPA+0.1 mol L−1 TEA (三乙醇胺) + 0.01
mol L−1的 CaCl2溶液, 按 1∶5土液比浸提, 室温下
以 120 r min−1振荡 2 h, 离心 10 min (离心力 1 150×g)
后取样[29]。用浓硝酸+氢氟酸+高氯酸消解土壤中的
重金属, 用浓硝酸+高氯酸消解植株中的重金属。用
电感耦合等离子体质谱法( ICP-MS)测定重金属。
2 结果与分析
2.1 添加磷对油菜农艺性状的影响
随污染土壤中磷的增加, 两种油菜的干重、株
高和根长均不断增加, 芥菜型油菜分别增 11.5%~
73.1%、7.0%~42.1%和 4.7%~89.0%, 甘蓝型油菜分
别增 27.3%~109.1%、32.1%~79.3%和 66.3%~120.5%。
添加 60 mg kg−1以上磷时, 芥菜型油菜的干重、株高
和根长显著增加, 甘蓝型油菜的干重显著增加; 添
加 30 mg kg−1以上的磷时, 甘蓝型油菜株高和根长
的增加达到显著水平(表 1)。
2.2 添加磷对油菜生理的影响
随污染土壤中磷的增加, 两种油菜的 SOD 活
性、MDA含量都不断降低, 而其叶绿素含量则不断
增加。添加的磷多于 60 mg kg−1时, 芥菜型油菜的
SOD活性、MDA含量都显著降低, 而其叶绿素含量
则显著增加。添加磷多于 30 mg kg−1时, 甘蓝型油菜
的 SOD 活性、MDA 含量显著降低, 而其叶绿素含
量则显著增加(表 2)。
2.3 添加磷对油菜植株内的磷和重金属含量的
影响
添加磷增加两种油菜根、茎、叶和籽粒中磷含
量 , 芥菜型油菜的增幅分别为 29.0%~363.4%、
12.0%~310.9%、39.9%~185.7%和 50.0%~322.0%, 添

表 1 铀尾渣污染土壤添加磷对芥菜型油菜和甘蓝型油菜的农艺性状的影响
Table 1 Effects of adding phosphorus on the agronomic traits of B. juncea and B. napus grown in the soil contaminated by
uranium tailing
芥菜型油菜 B. juncea 甘蓝型油菜 B. napus
处理
Treatment
干重
Dry weight
(g plant−1)
株高
Height
(cm)
根长
Root length
(cm)
干重
Dry weight
(g plant−1)
株高
Height
(cm)
根长
Root length
(cm)
P-0 5.2±0.6 a 61.8±3.9 a 12.7±1.3 a 3.3±0.3 a 41.5±2.9 a 8.3±0.2 a
P-30 5.8±0.2 a 66.1±4.8 a 13.3±0.9 a 4.2±0.6 ab 54.8±3.1 b 13.8±1.2 b
P-60 7.8±0.7 b 77.1±4.3 b 17.5±1.8 b 6.0±0.4 b 60.8±2.2 bc 15.3±0.7 b
P-120 8.2±0.3 b 85.1±3.6 b 20.6±2.0 b 6.2±0.1 b 64.3±3.0 c 16.6±0.9 b
P-240 8.9±0.9 b 87.8±5.3 b 23.6±1.5 b 6.9±0.6 b 66.1±2.9 c 17.0±1.0 b
P-480 9.0±0.3 b 86.5±2.1 b 24.0±1.2 b 6.8±0.8 b 74.4±4.1 c 18.3±1.7 b
同列内标以不同字母的值在 0.05水平上差异显著。
Values within a column followed by different letters are significantly different at the 0.05 probability level.

表 2 铀尾渣污染土壤添加磷对芥菜型油菜和甘蓝型油菜的生理参数的影响
Table 2 Effects of adding phosphorus on physiological parameters of B. juncea and B. napus grown in the soil contaminated by
uranium tailing
芥菜型油菜 B. juncea 甘蓝型油菜 B. napus
处理
Treatment SOD
(U g−1)
MDA
(μmol g−1)
叶绿素
Chlorophyll (mg g−1)
SOD
(U g−1)
MDA
(μmol g−1)
叶绿素
Chlorophyll (mg g−1)
P-0 155.3±8.1 a 148.7±6.2 a 1.07±0.07 a 129.7±8.1 a 168.7±3.0 a 0.89±0.05 a
P-30 151.9±7.7 a 148.5±4.1 a 1.12±0.16 a 106.6±3.3 b 128.1±7.4 b 1.29±0.02 b
P-60 135.8±5.2 b 132.4±3.7 b 1.35±0.09 b 100.6±6.3 b 124.7±5.1 b 1.29±0.07 b
P-120 130.4±4.7 b 128.1±1.9 b 1.48±0.11 b 100.1±7.1 b 120.9±1.3 b 1.35±0.14 b
P-240 119.7±5.0 c 110.5±7.5 bc 1.54±0.03 b 96.6±3.8 b 120.0±4.0 b 1.68±0.09 c
P-480 108.9±2.1 c 92.5±6.4 c 1.65±0.04 b 90.6±4.3 b 113.3±4.6 b 1.79±0.13 c
同列内标以不同字母的值在 0.05水平上差异显著。
Values within a column followed by different letters are significantly different at the 0.05 probability level.
第 1期 向言词等: 在铀尾渣污染土壤中添加磷对植物生长及重金属积累的影响 157


加磷多于 120 mg kg−1时, 达显著水平; 甘蓝型油菜
的增幅分别为 13.1%~274.4%、 24.5%~408.8%、
18.6%~431.4%和 4.5%~300.0%, 添加 60 mg kg−1以
上磷时, 甘蓝型油菜则除叶外, 其他器官的磷含量
增幅都达到显著水平(表 3)。
添加磷显著降低两种油菜根、茎、叶和籽粒中
的铀含量。芥菜型油菜根、茎和叶中铀含量降幅分
别为 37.0%~87.2%、30.0%~73.4%和 31.8%~93.5%;
添加 30 mg kg−1以上磷时, 其籽粒中难以检测出铀。
甘蓝型油菜铀含量降幅根中为 48.7%~92.4%, 添加
30~120 mg kg−1 磷时, 其茎和叶中分别为 32.8%~
58.2%和 61.4%~79.9%, 添加磷多于 30 mg kg−1时,
其籽粒中难以检测出铀, 添加磷在 240 mg kg−1以上
时, 其茎和叶也难以检测出铀(表 4)。
添加磷显著降低两种油菜根、茎、叶和籽粒中
的镉含量。芥菜型油菜根、茎和叶中镉含量降幅分
别为 20.0%~84.0%、62.2%~95.5%和 24.8%~74.9%;
添加 30~60 mg kg−1 磷时 , 其籽粒中镉降幅为
65.2%~78.7%, 添加磷在 120 mg kg−1以上时, 其籽
粒中难以检测出镉。甘蓝型油菜根、茎和叶中镉含
量降幅分别为 40.1%~48.1%、27.3%~58.3%和 53.8%~
89.4%, 添加 30 mg kg−1磷时, 其籽粒中镉含量降幅
为 50%, 添加磷多于 60 mg kg−1时, 其籽粒中检测不
出镉(表 5)。
添加磷降低油菜根、茎、叶和籽粒中的锌含量;
芥菜型油菜降幅分别为 26.0%~38.8%、 27.7%~
74.4%、25.2%~49.6%和 47.3%~62.9%, 都达显著水
平 ; 甘蓝型油菜降幅分别为 3.1%~53.4%、6.9%~
64.3%、6.6%~69.8%和 5.8%~80.6%, 添加 30~60 mg
kg−1磷时, 下降不显著, 添加磷多于 120 mg kg−1时,
降幅达显著水平(图 1和图 2)。
添加磷显著降低两种油菜根、茎、叶和籽粒中
铅含量 , 芥菜型油菜降幅分别为 31.1%~66.3%、
40.5%~53.7%、53.9%~83.5%和 39.4%~66.9%, 甘蓝
型油菜降幅分别为 28.5%~70.7%、30.4%~56.0%、
45.3%~80.0%和 42.5%~89.9% (图 3和图 4)。

表 3 铀尾渣污染土壤添加磷对芥菜型油菜和甘蓝型油菜磷含量的影响
Table 3 Effects of adding phosphorus on phosphorus content of B. juncea and B. napus grown in the soil contaminated by uranium
tailing (mg kg−1)
芥菜型油菜 B. juncea 甘蓝型油菜 B. napus 处理
Treatment 根 Root 茎 Stem 叶 Leaf 籽粒 Seed 根 Root 茎 Stem 叶 Leaf 籽粒 Seed
P-0 1.31±0.07 a 0.92±0.10 a 1.33±0.04 a 0.82±0.09 a 1.60±0.22 a 1.02±0.01 a 1.88±0.07 a 1.77±0.32 a
P-30 1.69±0.11 a 1.03±0.15 a 1.86±0.12 a 1.23±0.18 a 1.81±0.16 a 1.27±0.02 a 2.23±0.10 a 1.85±0.08 a
P-60 1.72±0.08 a 1.20±0.04 a 1.93±0.12 a 1.27±0.12 a 2.75±0.20 b 2.52±0.07 b 2.99±0.13 a 3.82±0.11 b
P-120 2.84±0.05 b 2.38±0.17 b 2.91±0.07 b 2.39±0.20 b 3.02±0.14 b 3.79±0.11 b 5.29±0.39 b 3.09±0.27 bc
P-240 3.63±0.07 b 3.24±0.14 b 3.62±0.06 b 2.72±0.30 b 3.63±0.12 b 3.83±0.31 b 6.52±0.33 b 6.79±0.36 c
P-480 6.07±0.24 c 3.78±0.31 b 3.80±0.20 b 3.46±0.22 b 5.99±0.08 c 5.19±0.23 c 9.99±0.51 c 7.08±0.72 c
同列内标以不同字母的值在 0.05水平上差异显著。
Values within a column followed by different letters are significantly different at the 0.05 probability level.

表 4 铀尾渣污染土壤添加磷对芥菜型油菜和甘蓝型油菜铀含量的影响
Table 4 Effects of adding phosphorus on uranium content of B. juncea and B. napus grown in the soil contaminated by uranium
tailing (mg kg−1)
芥菜型油菜 B. juncea 甘蓝型油菜 B. napus 处理
Treatment 根 Root 茎 Stem 叶 Leaf 籽粒 Seed 根 Root 茎 Stem 叶 Leaf 籽粒 Seed
P-0 8.03±0.24 a 4.03±0.09 a 3.24±0.02 a 0.19±0.02 4.33±0.08 a 1.89±0.13 a 1.84±0.11 a 0.13±0.02
P-30 5.06±0.13 b 2.83±0.07 b 2.21±0.11 b nd 2.22±0.16 b 1.27±0.11 b 0.71±0.05 b nd
P-60 4.53±0.20 b 2.53±0.03 b 1.88±0.06 b nd 1.56±0.07 b 0.83±0.03 b 0.58±0.03 bc nd
P-120 3.61±0.09 b 2.01±0.09 b 1.67±0.13 b nd 1.50±0.06 b 0.79±0.04 b 0.37±0.02 c nd
P-240 1.26±0.03 c 1.23±0.05 c 0.81±0.05 c nd 0.86±0.05 c nd nd nd
P-480 1.03±0.08 c 1.07±0.04 c 0.21±0.03 c nd 0.33±0.02 c nd nd nd
同列内标以不同字母的值在 0.05水平上差异显著。nd: 检测不出。
Values within a column followed by different letters are significantly different at the 0.05 probability level. nd: not detected.

158 作 物 学 报 第 36卷


表 5 铀尾渣污染土壤添加磷对芥菜型油菜和甘蓝型油菜体内镉含量的影响
Table 5 Effects of adding phosphorus on cadmium content of B. juncea and B. napus grown in the soil contaminated by uranium
tailing (mg kg−1)
芥菜型油菜 B. juncea 甘蓝型油菜 B. napus 处理
Treatment 根 Root 茎 Stem 叶 Leaf 籽粒 Seed 根 Root 茎 Stem 叶 Leaf 籽粒 Seed
P-0 12.03±1.01 a 19.22±1.22 a 6.66±0.35 a 0.89±0.08 a 2.89±0.21 a 1.32±0.15 a 1.99±0.13 a 0.18±0.02 a
P-30 9.63±0.26 b 7.26±1.28 b 5.01±0.20 b 0.31±0.02 b 1.73±0.13 b 0.96±0.06 b 0.92±0.02 b 0.09±0.01 b
P-60 8.81±0.22 b 6.93±0.61 b 4.01±0.18 b 0.19±0.03 b 1.71±0.12 b 0.93±0.03 b 0.81±0.04 b nd
P-120 4.05±0.31 c 5.91±0.24 b 3.67±0.13 b nd 1.62±0.10 b 0.84±0.04 b 0.77±0.03 b nd
P-240 3.86±0.21 c 1.82±0.13 c 2.15±0.25 c nd 1.50±0.07 b 0.84±0.08 b 0.40±0.04 c nd
P-480 1.93±0.18 d 0.87±0.05 c 1.67±0.11 c nd 1.53±0.08 b 0.55±0.05 b 0.21±0.03 c nd
同列内标以不同字母的值在 0.05水平上差异显著。nd: 检测不出。
Values within a column followed by different letters are significantly different at the 0.05 probability level. nd: not detected.



图 1 铀尾渣污染土壤添加磷对芥菜型油菜锌含量的影响
Fig. 1 Effects of adding phosphorus on zinc content of B. juncea grown in the soil contaminated by uranium tailing
同一器官标以不同字母的值在 0.05水平上差异显著。
Different letters above columns for the same organ indicate significant difference at the 0.05 probability level.



图 2 铀尾渣污染土壤添加磷对甘蓝型油菜体内锌含量的影响
Fig. 2 Effects of adding phosphorus on zinc content of B. napus grown in the soil polluted by uranium tailing
同一器官标以不同字母的值在 0.05水平上差异显著。
Different letters above columns for the same organ indicate significant difference at the 0.05 probability level.
第 1期 向言词等: 在铀尾渣污染土壤中添加磷对植物生长及重金属积累的影响 159




图 3 铀尾渣污染土壤添加磷对芥菜型油菜体内铅含量的影响
Fig. 3 Effects of adding phosphorus on lead content of B. juncea grown in the soil polluted by uranium tailing
同一器官标以不同字母的值在 0.05水平上差异显著。
Different letters above columns for the same organ indicate significant difference at the 0.05 probability level.



图 4 铀尾渣污染土壤添加磷对甘蓝型油菜铅含量的影响
Fig. 4 Effects of adding phosphorus on lead content of B. napus grown in the soil polluted by uranium tailing
同一器官标以不同字母的值在 0.05水平上差异显著。
Different letters above columns for the same organ indicate significant difference at the 0.05 probability level.

2.4 添加磷对土壤重金属 DTPA 提取态含量的
影响
添加磷显著降低铀尾渣污染土壤中铀、镉、锌
和铅的 DTPA 提取态含量, 其降幅分别为 17.1%~
70.5%、24.0%~57.6%、8.9%~32.4%和 8.6%~55.8%
(图 5)。
3 讨论
铀尾渣污染土壤中铀、镉、锌和铅含量高, 对
植物产生毒害, 抑制植物生长[30]。另外, 铀尾渣污染
土壤总氮、总磷、总钾和有机质含量低, 同样不利
于植物生长。生长在铀尾渣污染土壤中时, 芥菜型
油菜和甘蓝型油菜体内的铀、镉、锌和铅含量高, 其
干重、株高和根长都最小, 生长受到抑制。添加磷
可减弱铀尾渣污染土壤对油菜的毒性, 使其体内的
铀、镉、锌和铅含量降低, 根、茎、叶和籽粒中磷
含量增加, 其干重、株高和根长都增加。镉污染土
壤中添加磷后, 减弱污染土壤的毒性, 促进芥菜型
油菜生长[20]。在铅锌矿污染土壤中添加钙镁磷肥等
改良剂, 显著增加灯心草(Juncus effuses)的株高和干
160 作 物 学 报 第 36卷




图 5 添加磷对铀尾渣污染土壤铀、镉、锌和铅的 DTPA提取态含量的影响
Fig. 5 Effects of adding phosphorus on DTPA-exactable concentrations of U, Cd, Zn and Pb in the soil contaminated
by uranium tailing
同种金属标以不同字母的 DTPA值在 0.05水平上差异显著。
DTPA-exactable concentrations with different letters for the same metal are significantly different at the 0.05 probability level.

重[31]。在重金属污染土壤中, 添加磷促进伏生臂形
草生长, 显著降低其体内重金属含量[23]。
添加磷显著降低铀尾渣污染土壤中铀、镉、锌
和铅的 DTPA 提取态含量。污染土壤添加磷后, 土
壤铀、镉、锌和铅的 DTPA 提取态含量与磷添加量
之间的关系都成显著负相关性, 其相关系数分别为
–0.820 (P<0.01)、–0.748 (P<0.01)、–0.621 (P<0.05)
和–0.794 (P<0.01)。在重金属污染土壤中添加磷后,
重金属可与磷结合形成难溶态化合物, 降低重金属
有效态浓度[10]。这方面有许多相关的研究报道。添
加 10 g kg−1磷酸氢二铵, 使矿区土壤铅、锌、镉的
有效浓度下降 98. 9%、95. 8%和 94. 6%[32]。添加磷
使铅、铜和锌残渣态增加 53%、13%和 15%[16]。磷
肥中的磷与铅锌矿污染土壤的非残渣态铅结合形成
难溶性磷铅矿, 显著降低污染土壤中铅的非残渣态含
量[17]。添加磷促使铅、镉和锌从非残渣态转变成残
渣态, 造成油菜(B. campestris)地上部分积累的铅、
镉和锌分别减少 34.6%~53.3%、31.2%~47.3% 和
39.1%~42.4%[7]。铅矿石污染土壤中添加 KCl 和
Ca(H2PO4)2·H2O, 可形成难溶于水的 Pb5(PO4)3Cl,
降低铅的水溶性[18]。施入磷酸氢钙、磷矿粉及羟基
磷灰石显著降低土壤表层 CaC12 提取态铅含量, 有
效铅含量随磷的增加而显著降低 [33]。铀与磷可结
合生成磷酸双氧铀沉淀, 降低其生物有效性[14,34]。添
加磷促使镉、锌与磷形成难溶性的络合物[35]。污染
土壤中添加 1%的 P-H3PO4 降低高羊茅 (Festuca
arundinacea)体内铅、锌和镉效果最好[36]。添加磷酸
钙可减少淋渗液中镉、铅和锌含量 , 促进发草
(Deschampsia cespitosa)生长和降低其体内重金属
含量[37]。
添加磷降低铀尾渣污染土壤的铀、镉、锌和铅
的 DTPA 提取态含量, 同时降低两种油菜体内的重
金属含量。芥菜型油菜根、茎和叶的铀含量与土壤
铀 DTPA 提取态含量间相关系数分别为 0 .954
(P<0.01), 0.970 (P<0.01)和 0.945 (P<0.01), 甘蓝型油
菜的相应值分别为 0.922 (P<0.01)、0.954 (P<0.01)和
0.916 (P<0.01); 芥菜型油菜根、茎和叶的镉含量与
土壤镉 DTPA 提取态含量间相关系数分别为 0.911
(P<0.01)、0.943 (P<0.01)和 0.963 (P<0.01), 甘蓝型
油菜的相应值分别为 0.879 (P<0.01)、0.834 (P<
第 1期 向言词等: 在铀尾渣污染土壤中添加磷对植物生长及重金属积累的影响 161


0.01)和 0.941 (P<0.01); 芥菜型油菜根、茎、叶和籽
粒的锌含量与土壤锌 DTPA 提取态含量间相关系数
分别为 0.858 (P<0.01)、0.852 (P<0.01)、0.893 (P<0.01)
和 0.777 (P<0.05), 甘蓝型油菜的相应值分别为 0.746
(P<0.05)、0.800 (P<0.01)、0.753 (P<0.01)和 0.699 (P<
0.05); 芥菜型油菜根、茎、叶和籽粒的铅含量与土
壤铅 DTPA 提取态含量间相关系数分别为 0.863
(P<0.01)、0.720 (P<0.01)、0.840 (P<0.01)和 0.838 (P<
0.01), 甘蓝型油菜的相应值分别为 0.867 (P<0.01)、
0.777 (P<0.01)、0.853 (P<0.01)和 0.847 (P<0.01)。由
此可见, 两种油菜体内铀、镉、锌和铅含量与土壤
中这些重金属 DTPA 提取态含量间的正相关性都达
到显著水平, 而且大多数达到极显著水平。
基质中重金属含量高时, 植物细胞会受到损害,
细胞膜脂发生过氧化而产生MDA, 植物体内自由基
增加, 诱导 SOD 等过氧化物酶活性升高, 过氧化物
酶氧化分解自由基, 减除其毒害作用[38]。当土壤中
磷含量低时, 植物同样会受到胁迫, 其细胞膜脂发
生过氧化, 造成 MDA含量和 SOD活性升高[39]。生
长在铀尾渣污染土壤中时, 芥菜型油菜和甘蓝型油
菜的 SOD 活性与 MDA 含量高, 叶绿素含量低; 随
污染土壤中磷的增加, 其 SOD 活性与 MDA 含量都
不断降低, 叶绿素含量不断增加。
4 结论
铀尾渣污染土壤的营养贫乏, 重金属铀、镉、
锌和铅的含量高, 对芥菜型油菜和甘蓝型油菜的生
长有抑制作用; 在该土壤中添加磷促进两种油菜生
长, 增加其磷含量和叶绿素含量, 降低其 SOD 活
性、MDA含量与重金属铀、镉、锌和铅的含量; 降
低污染土壤的铀、镉、锌和铅的 DTPA提取态含量;
有效减少重金属在油菜体内的积累, 降低重金属沿
食物链传递的风险。

致谢：感谢美国奥本大学田代科博士对本文的精心
修改。
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