根际土壤中cd, pb 形态转化及其植物效应

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1、李瑛等：根际土壤中Cd、Pb形态转化及其植物效应319根际土壤中Cd、Pb形态转化及其植物效应李瑛1,2，张桂银1，李洪军1，魏静1，赵文辉21.河北农业大学资源与环境科学学院，河北保定071001；2.冶金工业部勘察研究总院环境质量研究所，河北保定071069摘要：采用根袋盆栽试验和连续形态分析方法研究根际土壤中Cd、Pb形态转化及其植物效应。结果表明，（1）在低Cd质量分数（≤1mg/kg）污染条件下，根际土壤中Cd主要以残渣态存在；在较高Cd质量分数（≥5mg/kg）污染条件下，Cd主要以交换态和碳酸盐结合态存在，即根际土壤中Cd由残渣态向

2、交换态和碳酸盐结合态转化，Cd活性增强。（2）Pb在根际土壤中主要以有机结合态和铁锰氧化物结合态存在，交换态质量分数很低，并随Pb污染水平的提高，其主要存在形态未改变。（3）土壤中Cd、Pb总质量分数及各形态质量分数（残渣态除外）与小麦根、茎叶中Cd、Pb质量分数呈正相关性，而与鲜质量呈负相关性；当w(Cd)添加量≥5mg/kg时，小麦鲜质量明显下降；当w(Pb)≥500mg/kg时，小麦鲜质量下降。关键词：镉；铅；根际；形态；植物效应中图分类号：X131.3；X171.5文献标识码：A文章编号：1672-2175（2004）03-0316-04

3、李瑛等：根际土壤中Cd、Pb形态转化及其植物效应319Cd、Pb等重金属元素不是植物生长所必需的元素。人类活动造成这些元素不断地在土壤中积累，这不但影响植物产量与品质，并可通过食物链危害人类的生命和健康。随着根际化学的发展，重金属的形态研究也日渐深入，扩展到对根际的研究[1~4]。根际环境独特的物理、化学和生物学性质能使重金属形态发生变化，改变其迁移性和生物有效性，从而影响植物对它们的吸收。而有关重金属在根际环境中的形态转化及其植物效应的研究尚不够充分，且由于实验材料、形态分析方法和试验条件的差异，结论也不完全一致。鉴于此，本文采用根袋试验方法研

4、究根际土壤中Cd、Pb在单元素处理条件下的形态转化及其植物效应，旨在揭示Cd、Pb在根际土壤中的不同形态与植物毒性的关系。1材料与方法1.1供试材料供试土壤采自河北保定市，为河北山麓平原中壤质潮褐土，其基本性状见表1。供试作物为小麦，品种为中麦九。表1供试土壤的基本性质1)土壤类型采样深度/cmpHb(CEC)/(cmol·kg-1)w(有机质)/(g×kg-1)w(粘粒)/(g×kg-1)w(CaCO3)/(g×kg-1)w(全Cd)/(mg×kg-1)w(全Pb)/(mg×kg-1)潮褐土0~208.015.416.921.323.30.69

5、34.081)土壤pH用水浸提，水土质量比为2.5∶1；全Cd、Pb质量分数采用HNO3-HClO4消煮、原子吸收光谱法测定1.2试验方法1.2.1盆栽试验在供试土壤中施入尿素和磷酸二氢钾作底肥，N、P施用量（质量分数）均为0.2g/kg，并分别加入Cd（形态为CdCl2•2.5H2O）质量分数0、1、5、10、15mg/kg，Pb（形态为PbCl2）质量分数125、250、500mg/kg。充分混匀，然后从中取200g土壤装入根袋中，再将根袋埋入装有同样土样的盆中，每盆装土2500g，浇水，平衡7d后，播种小麦，出苗后每袋定苗６株。1.2.2样

6、品的采集与制备小麦分地上部和根部分别取样，用自来水和蒸馏水冲洗干净，在65℃下烘干，粉碎备用。分别采集根袋内与根袋外的土样作为根际土壤和非根际土壤，土壤经风干，磨碎，过筛＜0.25mm后，备用。1.3分析方法1.3.1土壤基本理化性质的测定方法按土壤农化常规分析法测定[5]。1.3.2土壤重金属的形态分析方法土壤重金属形态分析采用由朱燕婉[6]修订的连续提取法，具体操作步骤为：称土样（≤0.25mm）1.0000g于离心管中，按表2所列步骤分别提取重金属的不同形态，提取液中重金属质量分数用Z5000型原子吸收分光光度计测定。表2土壤中重金属形态分

7、析连续提取法组分名称提取剂操作条件Ⅰ交换态1mol/LMgCl2(pH7.0)25℃振荡1h，离心分离，液∶土质量比=8∶1Ⅱ碳酸盐结合态1mol/LNaAC-HAC(pH5.0)25℃振荡5h，离心分离，液∶土质量比=8∶1Ⅲ铁锰氧化物态0.04mol/LNH2OH•HCl[w(HAC)25%]（96±3）℃水浴加热，搅拌6h，补充失质量，离心分离，液∶土质量比=15∶1Ⅳ有机结合态0.02mol/LHNO3+w(H2O2)30%(pH2.0)3.2mol/LNH4AC[w(HNO3)20%]先加2ml0.02mol/LHNO3和3mlH2O2

8、（用HNO3调pH2.0），（85±2）℃水浴加热5h（反复加H2O2数次），用HNO3补充失质量，再加4ml3.2mol/LNH4AC