任秀娟,朱東海,吳海卿,吳大付

（1.河南科技學(xué)院,河南新鄉(xiāng)453003;2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)田灌溉研究所,河南新鄉(xiāng)453003）

我國(guó)耕地資源正在不斷削減,人民大眾面臨很大的糧食壓力,加之隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展,土壤的重金屬污染使糧食生產(chǎn)面臨更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn).近年來(lái)關(guān)于玉米鎘鉛污染的報(bào)道較多[1-6].湖南礦產(chǎn)資源比較豐富,礦業(yè)發(fā)達(dá),礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)和金屬冶煉促進(jìn)了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展,但礦區(qū)的開(kāi)采和金屬冶煉產(chǎn)生大量廢水、廢渣和粉塵,嚴(yán)重污染了礦區(qū)周圍土壤[7-10].本文以湖南礦區(qū)鎘鉛鋅復(fù)合污染的土壤為桶栽基質(zhì),研究鉛單一污染對(duì)玉米干物質(zhì)產(chǎn)量的影響,以及鉛在玉米根系、莖葉、穗軸、籽粒中的分配規(guī)律.

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

玉米品種為農(nóng)樂(lè)168；外源鉛為Pb（CH3COO）2·3H2O（分析純）.

供試土壤采自湖南郴州礦區(qū)農(nóng)田0～20 cm耕作層,質(zhì)地為壤土,土壤基本性質(zhì)如下：有機(jī)質(zhì)10.74 g/kg,全氮1.69 g/kg,pH 6.23,全磷0.93 g/kg,全鉀0.45 g/kg,土壤全鋅含量85.32 mg/kg,全鎘含量0.86 mg/kg,全鉛含量9.69 mg/kg.

1.2 試驗(yàn)處理與設(shè)計(jì)

桶栽試驗(yàn)在中國(guó)農(nóng)田灌溉研究所新鄉(xiāng)站防雨棚內(nèi)進(jìn)行,試驗(yàn)設(shè)置Pb單一污染4個(gè)質(zhì)量分?jǐn)?shù)梯度,分別為400、800、1200和1600 mg/kg,對(duì)照為9.69 mg/kg.每個(gè)處理重復(fù)4次.

栽培桶直徑為30 cm,深40 cm,桶底部密封,防止水分下滲.將盆栽大桶放入提前挖好的土坑內(nèi),大桶上平面高出地面5 cm,然后用土填實(shí)桶與周圍土壤的孔隙.污染土壤配置采用分批多次混勻的方式,根據(jù)處理要求將分別稱好的分析純醋酸鉛磨碎后混入1 kg過(guò)5 mm篩的風(fēng)干土中,接著把這1 kg混合土壤混入10 kg過(guò)5 mm篩的風(fēng)干土中,最后把11 kg的土壤混入到104 kg過(guò)5 mm篩的風(fēng)干土中,經(jīng)過(guò)多次混勻后再裝桶踏實(shí),最后將桶內(nèi)土壤灌水至飽和狀態(tài),平衡1周后種植玉米.

1.3 栽培與樣品采集

2011年6 月每桶移栽4株玉米苗,底肥施用硫酸鉀3 g,磷酸二銨5 g,尿素6 g,灌水采用地下水,田間管理同一般大田.2011年9月20日玉米成熟后,將玉米整株挖出帶回實(shí)驗(yàn)室,用自來(lái)水沖洗后再用純水沖洗,用不銹剪刀分為根（從根部密生不定根部位剪開(kāi)）、莖葉、玉米穗3個(gè)部分,分別裝入紙質(zhì)樣品袋,在105℃的烘箱中殺青10 min,在70℃下烘干至恒重；玉米穗烘干后稱重,并分成穗軸和籽粒后分別稱重,并記錄數(shù)據(jù),從籽粒中選擇均勻的玉米籽粒100粒稱重.

1.4 測(cè)定方法

土壤有機(jī)質(zhì)：重鉻酸鉀容量法外加熱法；全氮：半微量開(kāi)氏法；全磷：NaOH熔融鉬銻抗比色法；全鉀：NaOH熔融火焰光度法；pH值：m（土）∶m（水）為1∶2.5的水浸提電位法[11].

原始土壤及各樣品中鉛含量測(cè)定采用ICP-AES法,分析時(shí)采用內(nèi)插標(biāo)樣進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控[12-13].

1.5 數(shù)據(jù)處理

用SPSS19對(duì)處理間數(shù)據(jù)進(jìn)行獨(dú)立t檢驗(yàn).

2 結(jié)果與分析

2.1 鉛脅迫對(duì)玉米干物質(zhì)產(chǎn)量的影響

不同處理玉米單株平均干物質(zhì)產(chǎn)量見(jiàn)表1.

表1 鉛脅迫對(duì)玉米單株平均干物產(chǎn)量的影響Tab.1 The impact of lead pollution on the maize average biological yieldg

由表1可知,隨土壤鉛含量的增加,玉米百粒重、穗軸重沒(méi)有明顯變化,玉米根干重、莖葉干重、果穗重量、生物產(chǎn)量、果穗籽粒重量逐漸降低.土壤鉛含量為400 mg/kg時(shí),玉米根干重、莖葉干重、果穗重、生物產(chǎn)量、穗軸重、果穗籽粒重分別為對(duì)照的64%、87%、98%、89%、79%、101%；土壤鉛含量為1600 mg/kg時(shí),上述指標(biāo)分別為對(duì)照的57%、75%、84%、77%、74%、86%.其中玉米果穗重、生物產(chǎn)量與土壤鉛含量呈顯著負(fù)相關(guān),相關(guān)性方程為：

y=-0.0087x+90.085 R2=0.948**（y：果穗重g,x：土壤鉛含量mg/kg）

y=-0.0279x+191.27 R2=0.8917**（y：生物產(chǎn)量g,x：土壤鉛含量mg/kg）

2.2 鉛脅迫對(duì)玉米鉛吸收的影響

鉛脅迫對(duì)玉米鉛吸收的影響見(jiàn)表2.

表2 鉛在成熟期玉米體內(nèi)的分布特點(diǎn)Tab.2 Partition of lead in maize at ripening stagemg/kg

由表2可知,土壤鉛污染處理中,隨著土壤鉛含量的增加玉米根系、莖葉、穗軸、籽粒鉛含量呈顯著增加趨勢(shì),鉛在玉米各器官的分配特點(diǎn)為根＞莖葉＞穗軸＞籽粒.鉛單一污染條件下土壤鉛含量為800 mg/kg時(shí)籽粒鉛含量已超過(guò)國(guó)家規(guī)定的糧食衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（≤0.2 mg/kg,GB2715—2005）.

3 小結(jié)

本研究表明,土壤鉛污染條件下,玉米果穗重、穗粒重、生物產(chǎn)量隨土壤鉛含量的增加而顯著降低,鉛污染對(duì)玉米穗軸重、百粒重?zé)o顯著影響.所有處理中,玉米各部位鉛分配規(guī)律為根系＞莖葉＞穗軸＞籽粒,玉米各部位對(duì)鉛的吸收隨土壤鉛含量的增加而顯著增加.

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