腐殖酸改良鉛污染土壤對蔬菜生長及其養(yǎng)分利用的影響?yīng)?/h1>
2013-12-31 00:00:00寇太記賈曉慧王儷睿徐曉峰
山東農(nóng)業(yè)科學(xué) 2013年12期
收稿日期：2013-06-11
基金項目：國家自然科學(xué)基金（41003030）與河南科技大學(xué)人才基金（09001266）共同資助。
作者簡介：寇太記（1975-）， 男， 副教授， 碩士生導(dǎo)師， 主要從事氣候環(huán)境變化與物質(zhì)循環(huán)、逆境營養(yǎng)生理與農(nóng)田生態(tài)研究。E-mail：tjkou@aliyun.com
摘要：通過盆栽試驗，研究了腐殖酸改良鉛污染土壤對蔬菜生長與生物產(chǎn)量、養(yǎng)分積累和肥料農(nóng)學(xué)利用效率的影響。結(jié)果表明，污染土壤中鉛增多則不利于蔬菜生長、植株富集氮磷鉀素和氮磷鉀肥農(nóng)學(xué)利用效率提升。鉛污染土壤上施用腐殖酸對蔬菜產(chǎn)量的影響與施用量、污染嚴(yán)重程度有關(guān)，增加腐殖酸用量使輕微污染土壤上的蔬菜生物量減產(chǎn)，卻使較重污染土壤上的蔬菜增產(chǎn)。施用腐殖酸和增加用量在較重污染土壤上能促進(jìn)氮磷鉀素的植株積累，但輕微污染土壤上腐殖酸用量對蔬菜吸收養(yǎng)分的影響因肥料種類、生長階段、改良劑用量而異。輕微污染土壤上施用小劑量腐殖酸僅使鉀肥農(nóng)學(xué)利用效率顯著降低，而使用大劑量的腐殖酸則使氮磷鉀肥農(nóng)學(xué)利用效率顯著降低；較重污染土壤上施用小劑量腐殖酸顯著降低了氮磷肥的農(nóng)學(xué)利用效率，而施用大劑量腐殖酸則顯著增加了氮磷鉀肥的農(nóng)學(xué)利用效率。因此，重度鉛污染土壤改良可通過加大腐殖酸用量改土調(diào)肥實現(xiàn)逆境高產(chǎn)栽培，但輕度鉛污染土壤上應(yīng)慎用腐殖酸改良土壤。
關(guān)鍵詞：腐殖酸； 土壤改良； 蔬菜； 土壤污染； 養(yǎng)分利用率
中圖分類號：X53文獻(xiàn)標(biāo)識號：A文章編號：1001-4942（2013）12-0057-05
目前重金屬污染農(nóng)業(yè)土壤趨勢明顯，鉛是導(dǎo)致環(huán)境重金屬污染的重要元素之一[1]，可通過土壤-植物系統(tǒng)進(jìn)入食物鏈，危害人畜健康。改良污染土壤，減輕重金屬危害是目前污染土壤改良的熱點。腐殖酸通常作為農(nóng)業(yè)肥料[2]與土壤改良劑施用[3]，能刺激植物生理代謝[4，5]，促進(jìn)根系生長[6]，提高養(yǎng)分利用率[4]，改善土壤結(jié)構(gòu)[7]，增強(qiáng)植物抗逆性[8]，提高產(chǎn)量和改善品質(zhì)[4，8]。腐殖酸作為功能多樣、優(yōu)質(zhì)的土壤改良劑[3，7]，能降低土壤中重金屬的生物有效性[9]，減輕土壤污染對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響[3，7]。然而，大量研究結(jié)果主要來自丹參、煙草、樹木等經(jīng)濟(jì)植物和糧食作物[10～13]，涉及蔬菜的報道較少，仍有待深入研究。因此，本研究采用盆栽試驗，選取蔬菜中最具代表性的小白菜“上海青”作為供試材料，研究鉛污染土壤施用腐殖酸對蔬菜生長動態(tài)與產(chǎn)量、養(yǎng)分積累與利用效率的影響，以期明確污染土壤改良對植物吸收利用養(yǎng)分的特征與機(jī)制，并為科學(xué)制定污染土壤的改良措施提供依據(jù)。
1材料與方法
1.1試驗條件與材料
試驗于2011年在河南科技大學(xué)試驗農(nóng)場網(wǎng)室進(jìn)行。供試土壤為褐土，取自農(nóng)場大田耕層，土壤經(jīng)自然風(fēng)干后，除去植物未腐爛殘體后混勻備用。其基礎(chǔ)理化性狀為：pH 8.3，有機(jī)質(zhì)含量13.6g/kg，堿解氮74.0 mg/kg，有效磷12.5 mg/kg，速效鉀123.0 mg/kg。氮、磷、鉀肥分別為尿素、過磷酸鈣、硫酸鉀；供試腐殖酸和“上海青”小白菜種子購置于市場。
1.2試驗設(shè)計
試驗按土壤污染程度（2水平）×改良劑添加量（3水平）雙因素設(shè)計，通過盆栽試驗進(jìn)行。供試土壤污染劑選用醋酸鉛、改良劑選用腐殖酸；其中，醋酸鉛分Q （輕微污染土壤，按純鉛量0.02 g/kg干土添加）和Z （較重污染土壤，純鉛量0.04 g/kg干土添加） 2個水平，腐殖酸分CK（對照，不施腐殖酸）、H1（小劑量，施用腐殖酸30 g/kg干土）和H2（大劑量，施用腐殖酸60 g/kg干土） 3個用量水平。組合成QCK、QH1、QH2、ZCK、ZH1、ZH2共6個處理，隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)9次。試驗盆皿為市售PVC大桶（高60 cm，直徑50 cm），每盆裝干土35 kg。氮（N）用量每盆2.1 g（折合純N約135 kg/hm2），磷（P2O5）和鉀（K2O）肥用量分別為每盆1.4 g（約合90 kg/hm2 P2O5或K2O）。準(zhǔn)確稱量腐殖酸改良劑、醋酸鉛污染劑與供試土壤充分混均后裝盆。每盆種65株“上海青”，幼苗高1 cm時定為50株。分別于出苗后第25、40、60 d每處理隨機(jī)選取生長均勻一致的3盆進(jìn)行測定。
1.3試驗管理與測定
種植前45 d 裝盆以確保土壤自然壓實，試驗盆埋入地下0.5 m，底部均勻打直徑為1 cm 的6個孔，覆蓋以300目尼龍網(wǎng)布以利桶內(nèi)水分與土體自由交換。2011年6月25日播種，6月28日出苗。種植前2 d向盆施入肥料并灌水2 L，所有肥料均作基肥溶于水中施用。整個測定期內(nèi)除施肥、特旱時保苗灌等量水外，其它時期均依靠自然降水。
收獲時測定完土壤容重后，將小白菜植株從盆中完整取出，用自來水洗凈根系泥土后放入烘箱中在105℃條件下殺青30 min，80℃條件下經(jīng)過48 h烘至恒重，稱量干重。樣品經(jīng)粉碎、過60目篩后以備測定N、P、K含量。
全氮采用H2SO4-H2O2消煮-開氏法；全磷采用H2SO4-H2O2消煮-釩鉬黃比色法；全鉀采用H2SO4-H2O2消煮-火焰光度計法測定；具體操作詳見文獻(xiàn)[10]。
1.4數(shù)據(jù)處理與計算
養(yǎng)分積累量（g/盆）=干物質(zhì)重（g/盆）×養(yǎng)分含量（g/kg）/1000
農(nóng)學(xué)養(yǎng)分利用效率（%）=某養(yǎng)分干物質(zhì)積累總量/施肥純養(yǎng)分量×100
所有數(shù)據(jù)均利用Microsoft Excel軟件進(jìn)行方差分析、作圖。
2結(jié)果與分析
2.1腐殖酸與醋酸鉛用量對蔬菜生物產(chǎn)量的影響
各處理生物量隨生育進(jìn)程均增加，但腐殖酸施用量對小白菜生長的影響因土壤鉛污染程度而異（表1）。ZCK相比QCK處理，第25、40 d和60 d的蔬菜生物產(chǎn)量分別下降25.6%、35.2%和50.5%（P<0.05），抑制程度隨生長時間的延長而增大。相比未施改良劑對照處理，輕微污染土壤施用腐殖酸將顯著降低蔬菜的生物產(chǎn)量，降幅隨腐殖酸用量的增加而增大，QH2比QH1處理在第40 d和60 d分別下降23.9%和11.3%（P<0.05）；較重污染土壤施用腐殖酸將顯著增加蔬菜的生物產(chǎn)量，增幅隨著腐殖酸用量的增加而增大，ZH2比ZH1處理在第25、40 d和60 d分別增產(chǎn)45.9%、10.0%和25.0%（P<0.05）。試驗結(jié)果表明，土壤鉛污染程度增加對蔬菜生長的抑制程度增大；利用腐殖酸改良輕微鉛污染土壤不利于蔬菜生長，且隨施用量增大而抑制增加，但改良較重鉛污染土壤則促進(jìn)蔬菜生長，且促進(jìn)效應(yīng)與施用量呈正相關(guān)。
2.2腐殖酸與醋酸鉛用量對植株養(yǎng)分吸收積累的影響
2.2.1氮素隨著生育進(jìn)程，所有處理植株體內(nèi)氮素含量呈下降和總吸氮量呈增加趨勢（表2）。土壤鉛污染加重使蔬菜整個生長期的氮素積累量降低36.5%～51.8% （P<0.05），第25、40 d小白菜植株的氮含量也降低13.98%、26.95% （P<0.05），而增加了第60 d的氮含量13.2%（P<0.05）。腐殖酸用量對植株吸收積累氮素的趨勢受土壤鉛污染的程度影響明顯（表2），輕微鉛污染土壤上施用小劑量腐殖酸在第25、40d顯著降低而第60d顯著增加了氮素積累量，而施用大劑量腐殖酸則顯著降低生長期氮素積累量21.7%～45.4%（P<0.05）；較重鉛污染土壤上施用小劑量與大劑量腐殖酸均顯著增加蔬菜全生長期氮素積累量。隨腐殖酸用量的增大，輕微鉛污染處理蔬菜中氮素含量和積累量分別降低8.8%～19.5%和10.6%～36.8%（P<0.05）；而較重鉛污染處理蔬菜中氮含量呈下降而積累量呈增加態(tài)勢，并均在第25 d和第60 d達(dá)到顯著水平?？偟膩碚f，調(diào)控鉛污染土壤上植株體內(nèi)的氮素積累，需要根據(jù)鉛污染程度來選擇腐殖酸用量。
2.2.2磷素隨著生育進(jìn)程，所有處理植株體內(nèi)磷素含量均呈下降趨勢，而積累量則呈上升趨勢（表3）。土壤鉛污染加重顯著降低了第40d蔬菜中磷素含量10.7%（P<0.05），卻對第25、60 d蔬菜中磷素含量的影響差異不顯著，且顯著降低了蔬菜中磷素積累量25.1%～51.5%（P<0.05）。相比對照來說，施用腐殖酸具有降低第25、40 d卻增加第60 d蔬菜磷素含量的趨勢；蔬菜中磷積累量在輕微鉛污染土壤上隨腐殖酸用量的增加基本呈下降趨勢，而在較重鉛污染土壤上則基本呈增加趨勢；但影響程度受土壤鉛污染水平與腐殖酸改良劑用量綜合作用。綜合來說，調(diào)控鉛污染土壤上植株體內(nèi)的磷素積累，需要根據(jù)鉛污染程度、生長時間等因素來選擇合適的腐殖酸用量。
2.2.3鉀素隨生育進(jìn)程，植株體內(nèi)的鉀素含量呈先升高后降低趨勢而積累量呈富集趨勢（表4）。相比對照處理，施用腐殖酸處理顯著降低了鉛污染土壤上生長的蔬菜中鉀素含量；輕微鉛污染土壤上隨腐殖酸用量的增大，蔬菜中鉀素含量呈下降態(tài)勢，且在第25、40 d達(dá)到顯著水平，而積累量則降低22.0%～41.2% （P<0.05）；較重鉛污染土壤上隨腐殖酸用量的增大，蔬菜中鉀素含量在3個測定時段均未達(dá)顯著差異水平，但卻具有增加鉀素積累量的趨勢，并在第25、60 d達(dá)到顯著水平。綜合來說，輕微鉛污染土壤上施用腐殖酸不利于植物鉀素利用，但較重鉛污染土壤上施用較大劑量的腐殖酸則一定程度上有利于鉀素積累。
2.3腐殖酸與醋酸鉛用量對肥料利用率的影響
氮磷鉀肥的農(nóng)學(xué)利用效率與肥料種類、腐殖酸用量水平、土壤鉛污染程度密切相關(guān)（圖1）。隨土壤鉛污染程度的增加，土壤氮磷鉀肥的農(nóng)學(xué)利用效率均顯著降低。相比對照處理，輕微鉛污染土壤中施用小劑量腐殖酸顯著降低了鉀肥的農(nóng)學(xué)利用效率，而施用大劑量腐殖酸則顯著降低了氮磷鉀肥的農(nóng)學(xué)利用效率；較重鉛污染土壤上施用小劑量腐殖酸顯著增加了氮磷肥農(nóng)學(xué)利用效率，而施用大劑量的腐殖酸則顯著增加了氮磷鉀肥的農(nóng)學(xué)利用效率。輕微鉛污染土壤上腐殖酸施用量的增大具有降低氮磷鉀肥農(nóng)學(xué)利用效率的趨勢，但在較重鉛污染土壤上具有增加氮磷鉀肥農(nóng)學(xué)利用效率的趨勢。表明施用腐殖酸改良土壤影響肥料利用率，影響程度受綜合因素制約。
3討論
3.1土壤遭受重金屬污染形勢嚴(yán)峻[1]，改良污染土壤是減少重金屬危害、促進(jìn)植物生長、遏制土壤退化的重要措施，高聚物腐殖酸是功能多樣、優(yōu)質(zhì)的土壤改良劑[3，7]。本研究發(fā)現(xiàn)，重金屬鉛污染土壤程度越重則對蔬菜生長抑制程度越大，這與先前的研究一致[14]。本研究發(fā)現(xiàn)在較重鉛污染土壤上施用腐殖酸將顯著增加蔬菜的生物量，增幅隨著腐殖酸用量的增加而增大。由于腐殖酸具有豐富的活性功能基團(tuán)，能與重金屬發(fā)生多種形式結(jié)合[15]，將土壤重金屬固定鈍化來減輕重金屬危害[9]，腐殖酸用量越大則解除土壤中重金屬的生物毒害能力愈強(qiáng)[16]，越能減少污染危害促進(jìn)植物生長。而在輕微鉛污染土壤上施用腐殖酸降低了蔬菜生物量，降幅隨腐殖酸用量增加而增大，這與腐殖酸鈍化固定重金屬、減少污染危害、促進(jìn)植物生長作用相矛盾。可能由于本研究中在輕微鉛污染土壤上加入的腐殖酸量偏大，吸持并降低了土壤養(yǎng)分水分的供給量，造成蔬菜減產(chǎn)。由于腐殖酸具有強(qiáng)大的水分吸持能力，腐殖酸施入土壤后將與植物競爭水分，造成土壤中植物可利用水分減少，腐殖酸除固定重金屬外，過剩的腐殖酸將吸持固定氮磷鉀等養(yǎng)分元素且釋放緩慢，一定時間內(nèi)降低了土壤中植物可吸收養(yǎng)分?jǐn)?shù)量，水分減少可能進(jìn)一步抑制養(yǎng)分的供應(yīng)，理論上，腐殖酸施用量越大則抑制程度表現(xiàn)越明顯；本研究發(fā)現(xiàn)在輕微鉛污染土壤上隨著腐殖酸用量的增加，小白菜植株氮磷鉀素積累量和肥料的農(nóng)學(xué)利用效率則不同程度地降低。然而腐殖酸相同用量施用于未污染的種植丹參的土壤中則促進(jìn)了丹參生長[10]，與本研究不一致，這表明土壤是否污染、污染程度、植物類型均影響腐殖酸的施用效果。
3.2隨著生育進(jìn)程，蔬菜植株內(nèi)氮磷鉀含量呈下降態(tài)勢，這或與植物生長的“稀釋效應(yīng)”有關(guān)。植物養(yǎng)分積累量與養(yǎng)分含量、生物量有關(guān)，受生物量增長變化趨勢影響。本研究中土壤鉛污染加重，顯著降低了植株體內(nèi)氮磷鉀素積累量，主要原因應(yīng)為重金屬鉛的毒害作用使植株生長受限與利用氮磷鉀養(yǎng)分不足的共同作用。重金屬鉛污染嚴(yán)重的土壤上隨腐殖酸用量的增大蔬菜生長期氮磷鉀素積累量均呈增加趨勢，這主要為腐殖酸分子具有多種活性功能團(tuán)，能與重金屬鉛結(jié)合[15]，降低鉛對蔬菜的毒害作用，降毒作用在一定范圍內(nèi)隨腐殖酸用量的增加而增大，進(jìn)而促進(jìn)了蔬菜的生長及其對養(yǎng)分的吸收積累。
3.3重金屬鉛輕微污染土壤上隨腐殖酸用量的增加越不利于植株氮磷鉀素的積累，這主要與腐殖酸對污染元素、養(yǎng)分元素的吸附-絡(luò)合與釋放有關(guān)[17]，腐殖酸除降低污染元素含量和毒害作物的強(qiáng)度，但過多的腐殖酸吸附-絡(luò)合植物必需的營養(yǎng)元素，既降低了土壤中可供應(yīng)的養(yǎng)分有效含量，又不利于植物生長。此外，腐殖酸施入鉛污染土壤將激活土壤酶活性[5，16]，改善土壤結(jié)構(gòu)[7]，增強(qiáng)植物抗逆性[8]，這均會影響?zhàn)B分有效性與植物生長能力。因此，施用腐殖酸改良鉛污染土壤，尤其是輕微污染土壤，對氮磷鉀養(yǎng)分元素利用的影響有待深入研究。
4結(jié)論
重金屬鉛污染土壤將抑制蔬菜生長且抑制程度隨生育進(jìn)程而加大。施用腐殖酸改良污染土壤對蔬菜生長、氮磷鉀養(yǎng)分利用的影響受腐殖酸用量與土壤污染程度雙重作用。輕微鉛污染土壤上施用腐殖酸相對不利于蔬菜生長與養(yǎng)分吸收積累；但較重鉛污染土壤上施用腐殖酸則能促進(jìn)蔬菜生長與養(yǎng)分吸收積累并與腐殖酸用量呈正相關(guān)，增加腐殖酸用量將提高肥料的農(nóng)學(xué)利用效率。生產(chǎn)實踐中，重度鉛污染土壤改良可通過加大腐殖酸用量進(jìn)行改土調(diào)肥，促進(jìn)蔬菜的生長、養(yǎng)分吸收和肥料利用，實現(xiàn)逆境高產(chǎn)栽培；但在輕微鉛污染土壤上不宜施用腐殖酸改良土壤。
參考文獻(xiàn)：
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作者簡介：寇太記（1975-）， 男， 副教授， 碩士生導(dǎo)師， 主要從事氣候環(huán)境變化與物質(zhì)循環(huán)、逆境營養(yǎng)生理與農(nóng)田生態(tài)研究。E-mail：tjkou@aliyun.com
摘要：通過盆栽試驗，研究了腐殖酸改良鉛污染土壤對蔬菜生長與生物產(chǎn)量、養(yǎng)分積累和肥料農(nóng)學(xué)利用效率的影響。結(jié)果表明，污染土壤中鉛增多則不利于蔬菜生長、植株富集氮磷鉀素和氮磷鉀肥農(nóng)學(xué)利用效率提升。鉛污染土壤上施用腐殖酸對蔬菜產(chǎn)量的影響與施用量、污染嚴(yán)重程度有關(guān)，增加腐殖酸用量使輕微污染土壤上的蔬菜生物量減產(chǎn)，卻使較重污染土壤上的蔬菜增產(chǎn)。施用腐殖酸和增加用量在較重污染土壤上能促進(jìn)氮磷鉀素的植株積累，但輕微污染土壤上腐殖酸用量對蔬菜吸收養(yǎng)分的影響因肥料種類、生長階段、改良劑用量而異。輕微污染土壤上施用小劑量腐殖酸僅使鉀肥農(nóng)學(xué)利用效率顯著降低，而使用大劑量的腐殖酸則使氮磷鉀肥農(nóng)學(xué)利用效率顯著降低；較重污染土壤上施用小劑量腐殖酸顯著降低了氮磷肥的農(nóng)學(xué)利用效率，而施用大劑量腐殖酸則顯著增加了氮磷鉀肥的農(nóng)學(xué)利用效率。因此，重度鉛污染土壤改良可通過加大腐殖酸用量改土調(diào)肥實現(xiàn)逆境高產(chǎn)栽培，但輕度鉛污染土壤上應(yīng)慎用腐殖酸改良土壤。
關(guān)鍵詞：腐殖酸； 土壤改良； 蔬菜； 土壤污染； 養(yǎng)分利用率
中圖分類號：X53文獻(xiàn)標(biāo)識號：A文章編號：1001-4942（2013）12-0057-05
目前重金屬污染農(nóng)業(yè)土壤趨勢明顯，鉛是導(dǎo)致環(huán)境重金屬污染的重要元素之一[1]，可通過土壤-植物系統(tǒng)進(jìn)入食物鏈，危害人畜健康。改良污染土壤，減輕重金屬危害是目前污染土壤改良的熱點。腐殖酸通常作為農(nóng)業(yè)肥料[2]與土壤改良劑施用[3]，能刺激植物生理代謝[4，5]，促進(jìn)根系生長[6]，提高養(yǎng)分利用率[4]，改善土壤結(jié)構(gòu)[7]，增強(qiáng)植物抗逆性[8]，提高產(chǎn)量和改善品質(zhì)[4，8]。腐殖酸作為功能多樣、優(yōu)質(zhì)的土壤改良劑[3，7]，能降低土壤中重金屬的生物有效性[9]，減輕土壤污染對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響[3，7]。然而，大量研究結(jié)果主要來自丹參、煙草、樹木等經(jīng)濟(jì)植物和糧食作物[10～13]，涉及蔬菜的報道較少，仍有待深入研究。因此，本研究采用盆栽試驗，選取蔬菜中最具代表性的小白菜“上海青”作為供試材料，研究鉛污染土壤施用腐殖酸對蔬菜生長動態(tài)與產(chǎn)量、養(yǎng)分積累與利用效率的影響，以期明確污染土壤改良對植物吸收利用養(yǎng)分的特征與機(jī)制，并為科學(xué)制定污染土壤的改良措施提供依據(jù)。
1材料與方法
1.1試驗條件與材料
試驗于2011年在河南科技大學(xué)試驗農(nóng)場網(wǎng)室進(jìn)行。供試土壤為褐土，取自農(nóng)場大田耕層，土壤經(jīng)自然風(fēng)干后，除去植物未腐爛殘體后混勻備用。其基礎(chǔ)理化性狀為：pH 8.3，有機(jī)質(zhì)含量13.6g/kg，堿解氮74.0 mg/kg，有效磷12.5 mg/kg，速效鉀123.0 mg/kg。氮、磷、鉀肥分別為尿素、過磷酸鈣、硫酸鉀；供試腐殖酸和“上海青”小白菜種子購置于市場。
1.2試驗設(shè)計
試驗按土壤污染程度（2水平）×改良劑添加量（3水平）雙因素設(shè)計，通過盆栽試驗進(jìn)行。供試土壤污染劑選用醋酸鉛、改良劑選用腐殖酸；其中，醋酸鉛分Q （輕微污染土壤，按純鉛量0.02 g/kg干土添加）和Z （較重污染土壤，純鉛量0.04 g/kg干土添加） 2個水平，腐殖酸分CK（對照，不施腐殖酸）、H1（小劑量，施用腐殖酸30 g/kg干土）和H2（大劑量，施用腐殖酸60 g/kg干土） 3個用量水平。組合成QCK、QH1、QH2、ZCK、ZH1、ZH2共6個處理，隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)9次。試驗盆皿為市售PVC大桶（高60 cm，直徑50 cm），每盆裝干土35 kg。氮（N）用量每盆2.1 g（折合純N約135 kg/hm2），磷（P2O5）和鉀（K2O）肥用量分別為每盆1.4 g（約合90 kg/hm2 P2O5或K2O）。準(zhǔn)確稱量腐殖酸改良劑、醋酸鉛污染劑與供試土壤充分混均后裝盆。每盆種65株“上海青”，幼苗高1 cm時定為50株。分別于出苗后第25、40、60 d每處理隨機(jī)選取生長均勻一致的3盆進(jìn)行測定。
1.3試驗管理與測定
種植前45 d 裝盆以確保土壤自然壓實，試驗盆埋入地下0.5 m，底部均勻打直徑為1 cm 的6個孔，覆蓋以300目尼龍網(wǎng)布以利桶內(nèi)水分與土體自由交換。2011年6月25日播種，6月28日出苗。種植前2 d向盆施入肥料并灌水2 L，所有肥料均作基肥溶于水中施用。整個測定期內(nèi)除施肥、特旱時保苗灌等量水外，其它時期均依靠自然降水。
收獲時測定完土壤容重后，將小白菜植株從盆中完整取出，用自來水洗凈根系泥土后放入烘箱中在105℃條件下殺青30 min，80℃條件下經(jīng)過48 h烘至恒重，稱量干重。樣品經(jīng)粉碎、過60目篩后以備測定N、P、K含量。
全氮采用H2SO4-H2O2消煮-開氏法；全磷采用H2SO4-H2O2消煮-釩鉬黃比色法；全鉀采用H2SO4-H2O2消煮-火焰光度計法測定；具體操作詳見文獻(xiàn)[10]。
1.4數(shù)據(jù)處理與計算
養(yǎng)分積累量（g/盆）=干物質(zhì)重（g/盆）×養(yǎng)分含量（g/kg）/1000
農(nóng)學(xué)養(yǎng)分利用效率（%）=某養(yǎng)分干物質(zhì)積累總量/施肥純養(yǎng)分量×100
所有數(shù)據(jù)均利用Microsoft Excel軟件進(jìn)行方差分析、作圖。
2結(jié)果與分析
2.1腐殖酸與醋酸鉛用量對蔬菜生物產(chǎn)量的影響
各處理生物量隨生育進(jìn)程均增加，但腐殖酸施用量對小白菜生長的影響因土壤鉛污染程度而異（表1）。ZCK相比QCK處理，第25、40 d和60 d的蔬菜生物產(chǎn)量分別下降25.6%、35.2%和50.5%（P<0.05），抑制程度隨生長時間的延長而增大。相比未施改良劑對照處理，輕微污染土壤施用腐殖酸將顯著降低蔬菜的生物產(chǎn)量，降幅隨腐殖酸用量的增加而增大，QH2比QH1處理在第40 d和60 d分別下降23.9%和11.3%（P<0.05）；較重污染土壤施用腐殖酸將顯著增加蔬菜的生物產(chǎn)量，增幅隨著腐殖酸用量的增加而增大，ZH2比ZH1處理在第25、40 d和60 d分別增產(chǎn)45.9%、10.0%和25.0%（P<0.05）。試驗結(jié)果表明，土壤鉛污染程度增加對蔬菜生長的抑制程度增大；利用腐殖酸改良輕微鉛污染土壤不利于蔬菜生長，且隨施用量增大而抑制增加，但改良較重鉛污染土壤則促進(jìn)蔬菜生長，且促進(jìn)效應(yīng)與施用量呈正相關(guān)。
2.2腐殖酸與醋酸鉛用量對植株養(yǎng)分吸收積累的影響
2.2.1氮素隨著生育進(jìn)程，所有處理植株體內(nèi)氮素含量呈下降和總吸氮量呈增加趨勢（表2）。土壤鉛污染加重使蔬菜整個生長期的氮素積累量降低36.5%～51.8% （P<0.05），第25、40 d小白菜植株的氮含量也降低13.98%、26.95% （P<0.05），而增加了第60 d的氮含量13.2%（P<0.05）。腐殖酸用量對植株吸收積累氮素的趨勢受土壤鉛污染的程度影響明顯（表2），輕微鉛污染土壤上施用小劑量腐殖酸在第25、40d顯著降低而第60d顯著增加了氮素積累量，而施用大劑量腐殖酸則顯著降低生長期氮素積累量21.7%～45.4%（P<0.05）；較重鉛污染土壤上施用小劑量與大劑量腐殖酸均顯著增加蔬菜全生長期氮素積累量。隨腐殖酸用量的增大，輕微鉛污染處理蔬菜中氮素含量和積累量分別降低8.8%～19.5%和10.6%～36.8%（P<0.05）；而較重鉛污染處理蔬菜中氮含量呈下降而積累量呈增加態(tài)勢，并均在第25 d和第60 d達(dá)到顯著水平?？偟膩碚f，調(diào)控鉛污染土壤上植株體內(nèi)的氮素積累，需要根據(jù)鉛污染程度來選擇腐殖酸用量。
2.2.2磷素隨著生育進(jìn)程，所有處理植株體內(nèi)磷素含量均呈下降趨勢，而積累量則呈上升趨勢（表3）。土壤鉛污染加重顯著降低了第40d蔬菜中磷素含量10.7%（P<0.05），卻對第25、60 d蔬菜中磷素含量的影響差異不顯著，且顯著降低了蔬菜中磷素積累量25.1%～51.5%（P<0.05）。相比對照來說，施用腐殖酸具有降低第25、40 d卻增加第60 d蔬菜磷素含量的趨勢；蔬菜中磷積累量在輕微鉛污染土壤上隨腐殖酸用量的增加基本呈下降趨勢，而在較重鉛污染土壤上則基本呈增加趨勢；但影響程度受土壤鉛污染水平與腐殖酸改良劑用量綜合作用。綜合來說，調(diào)控鉛污染土壤上植株體內(nèi)的磷素積累，需要根據(jù)鉛污染程度、生長時間等因素來選擇合適的腐殖酸用量。
2.2.3鉀素隨生育進(jìn)程，植株體內(nèi)的鉀素含量呈先升高后降低趨勢而積累量呈富集趨勢（表4）。相比對照處理，施用腐殖酸處理顯著降低了鉛污染土壤上生長的蔬菜中鉀素含量；輕微鉛污染土壤上隨腐殖酸用量的增大，蔬菜中鉀素含量呈下降態(tài)勢，且在第25、40 d達(dá)到顯著水平，而積累量則降低22.0%～41.2% （P<0.05）；較重鉛污染土壤上隨腐殖酸用量的增大，蔬菜中鉀素含量在3個測定時段均未達(dá)顯著差異水平，但卻具有增加鉀素積累量的趨勢，并在第25、60 d達(dá)到顯著水平。綜合來說，輕微鉛污染土壤上施用腐殖酸不利于植物鉀素利用，但較重鉛污染土壤上施用較大劑量的腐殖酸則一定程度上有利于鉀素積累。
2.3腐殖酸與醋酸鉛用量對肥料利用率的影響
氮磷鉀肥的農(nóng)學(xué)利用效率與肥料種類、腐殖酸用量水平、土壤鉛污染程度密切相關(guān)（圖1）。隨土壤鉛污染程度的增加，土壤氮磷鉀肥的農(nóng)學(xué)利用效率均顯著降低。相比對照處理，輕微鉛污染土壤中施用小劑量腐殖酸顯著降低了鉀肥的農(nóng)學(xué)利用效率，而施用大劑量腐殖酸則顯著降低了氮磷鉀肥的農(nóng)學(xué)利用效率；較重鉛污染土壤上施用小劑量腐殖酸顯著增加了氮磷肥農(nóng)學(xué)利用效率，而施用大劑量的腐殖酸則顯著增加了氮磷鉀肥的農(nóng)學(xué)利用效率。輕微鉛污染土壤上腐殖酸施用量的增大具有降低氮磷鉀肥農(nóng)學(xué)利用效率的趨勢，但在較重鉛污染土壤上具有增加氮磷鉀肥農(nóng)學(xué)利用效率的趨勢。表明施用腐殖酸改良土壤影響肥料利用率，影響程度受綜合因素制約。
3討論
3.1土壤遭受重金屬污染形勢嚴(yán)峻[1]，改良污染土壤是減少重金屬危害、促進(jìn)植物生長、遏制土壤退化的重要措施，高聚物腐殖酸是功能多樣、優(yōu)質(zhì)的土壤改良劑[3，7]。本研究發(fā)現(xiàn)，重金屬鉛污染土壤程度越重則對蔬菜生長抑制程度越大，這與先前的研究一致[14]。本研究發(fā)現(xiàn)在較重鉛污染土壤上施用腐殖酸將顯著增加蔬菜的生物量，增幅隨著腐殖酸用量的增加而增大。由于腐殖酸具有豐富的活性功能基團(tuán)，能與重金屬發(fā)生多種形式結(jié)合[15]，將土壤重金屬固定鈍化來減輕重金屬危害[9]，腐殖酸用量越大則解除土壤中重金屬的生物毒害能力愈強(qiáng)[16]，越能減少污染危害促進(jìn)植物生長。而在輕微鉛污染土壤上施用腐殖酸降低了蔬菜生物量，降幅隨腐殖酸用量增加而增大，這與腐殖酸鈍化固定重金屬、減少污染危害、促進(jìn)植物生長作用相矛盾。可能由于本研究中在輕微鉛污染土壤上加入的腐殖酸量偏大，吸持并降低了土壤養(yǎng)分水分的供給量，造成蔬菜減產(chǎn)。由于腐殖酸具有強(qiáng)大的水分吸持能力，腐殖酸施入土壤后將與植物競爭水分，造成土壤中植物可利用水分減少，腐殖酸除固定重金屬外，過剩的腐殖酸將吸持固定氮磷鉀等養(yǎng)分元素且釋放緩慢，一定時間內(nèi)降低了土壤中植物可吸收養(yǎng)分?jǐn)?shù)量，水分減少可能進(jìn)一步抑制養(yǎng)分的供應(yīng)，理論上，腐殖酸施用量越大則抑制程度表現(xiàn)越明顯；本研究發(fā)現(xiàn)在輕微鉛污染土壤上隨著腐殖酸用量的增加，小白菜植株氮磷鉀素積累量和肥料的農(nóng)學(xué)利用效率則不同程度地降低。然而腐殖酸相同用量施用于未污染的種植丹參的土壤中則促進(jìn)了丹參生長[10]，與本研究不一致，這表明土壤是否污染、污染程度、植物類型均影響腐殖酸的施用效果。
3.2隨著生育進(jìn)程，蔬菜植株內(nèi)氮磷鉀含量呈下降態(tài)勢，這或與植物生長的“稀釋效應(yīng)”有關(guān)。植物養(yǎng)分積累量與養(yǎng)分含量、生物量有關(guān)，受生物量增長變化趨勢影響。本研究中土壤鉛污染加重，顯著降低了植株體內(nèi)氮磷鉀素積累量，主要原因應(yīng)為重金屬鉛的毒害作用使植株生長受限與利用氮磷鉀養(yǎng)分不足的共同作用。重金屬鉛污染嚴(yán)重的土壤上隨腐殖酸用量的增大蔬菜生長期氮磷鉀素積累量均呈增加趨勢，這主要為腐殖酸分子具有多種活性功能團(tuán)，能與重金屬鉛結(jié)合[15]，降低鉛對蔬菜的毒害作用，降毒作用在一定范圍內(nèi)隨腐殖酸用量的增加而增大，進(jìn)而促進(jìn)了蔬菜的生長及其對養(yǎng)分的吸收積累。
3.3重金屬鉛輕微污染土壤上隨腐殖酸用量的增加越不利于植株氮磷鉀素的積累，這主要與腐殖酸對污染元素、養(yǎng)分元素的吸附-絡(luò)合與釋放有關(guān)[17]，腐殖酸除降低污染元素含量和毒害作物的強(qiáng)度，但過多的腐殖酸吸附-絡(luò)合植物必需的營養(yǎng)元素，既降低了土壤中可供應(yīng)的養(yǎng)分有效含量，又不利于植物生長。此外，腐殖酸施入鉛污染土壤將激活土壤酶活性[5，16]，改善土壤結(jié)構(gòu)[7]，增強(qiáng)植物抗逆性[8]，這均會影響?zhàn)B分有效性與植物生長能力。因此，施用腐殖酸改良鉛污染土壤，尤其是輕微污染土壤，對氮磷鉀養(yǎng)分元素利用的影響有待深入研究。
4結(jié)論
重金屬鉛污染土壤將抑制蔬菜生長且抑制程度隨生育進(jìn)程而加大。施用腐殖酸改良污染土壤對蔬菜生長、氮磷鉀養(yǎng)分利用的影響受腐殖酸用量與土壤污染程度雙重作用。輕微鉛污染土壤上施用腐殖酸相對不利于蔬菜生長與養(yǎng)分吸收積累；但較重鉛污染土壤上施用腐殖酸則能促進(jìn)蔬菜生長與養(yǎng)分吸收積累并與腐殖酸用量呈正相關(guān)，增加腐殖酸用量將提高肥料的農(nóng)學(xué)利用效率。生產(chǎn)實踐中，重度鉛污染土壤改良可通過加大腐殖酸用量進(jìn)行改土調(diào)肥，促進(jìn)蔬菜的生長、養(yǎng)分吸收和肥料利用，實現(xiàn)逆境高產(chǎn)栽培；但在輕微鉛污染土壤上不宜施用腐殖酸改良土壤。
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