2022, Vol. 43
2. 稻米品质安全控制湖南省工程实验室, 长沙 410004
2. Hunan Engineering Laboratory for Control of Rice Quality and Safety, Changsha 410004, China
我国土壤环境状况不容乐观, 部分地区存在严重的重金属土壤污染问题.文献[1]显示, 土壤污染点位超标率为16.1%, 其中无机污染物镉(Cd)的污染点位超标率最大, 达到7.0%, 且文献[2]显示, Cd依旧是影响农用地土壤环境质量的首要污染物.因此, 探寻适宜于修复Cd污染土壤的技术至关重要.
有机酸强化植物修复(植物提取)技术是目前针对重金属污染土壤较为有前景的修复方法[3].柠檬酸(citric acid)是一种由植物原料制成的低成本可生物降解有机酸, 已有诸多淋洗试验表明其对土壤Cd具有较强的活化能力.例如, 魏佳等[4]的研究表明, 向Cd污染土壤施入柠檬酸并振荡, 可以有效活化难溶态Cd. 李珍[5]的研究发现, 土壤经柠檬酸多次淋洗后, 吸附态、碳酸结合盐态、硫化物残渣态和残渣态Cd可得到有效去除.杨文俊等[6]的研究也表明, 柠檬酸淋洗可有效降低土壤酸可提取态Cd.由此可见, 柠檬酸在辅助植物提取Cd污染土壤方面具有较大活化土壤重金属、强化植物吸收的潜力.有研究也证实了这一结论, 例如, 0.5 mmol·kg-1柠檬酸应用于伴矿景天(Sedum plumbizincicola)的情况下对红黄泥土壤Cd修复效率提升29.35%[7], 青葙(Celosiaargentea L.)在5 mmol·kg-1柠檬酸施用量的情况下叶中Cd含量较对照提升了2.72倍[8], 高羊茅(Festuca elata)施用1 mmol·kg-1柠檬酸使根际土壤中Cd浓度提高了11.6倍, 高羊茅植株Cd的吸收总量增加了2.8倍[9].但在技术应用上, 由于伴矿景天和青葙等植物大多存在生物量小和抗逆性差等缺点, 使得技术推广、规模化较难.
象草(Pennisetum purpureum Schum)是多年生丛生高秆禾本科草本植物, 具有抗逆性强、生物量大和生长速度快的特点, 目前已被应用于各类污染土壤的修复研究中.例如, 高姗姗[10]的研究发现, 象草对土壤石油污染有很强的耐受性, 在5%、10%和20%的石油污染水平下, 象草的降解效率分别达到了30.93%、34.51%和45.37%.象草对Cd也有较好耐受性, 盆栽试验表明, 在土壤ω(Cd)≤16 mg·kg-1的范围内, 象草均可存活; 当土壤ω(Cd)≤0.5 mg·kg-1时还有促进象草生长的效应[11].刈割指收割植株的地上部分, 同时留茬, 象草茎节可再次萌芽生长, 是象草栽培的常规做法, 也是提高一季种植象草生物量的重要措施[12], Yang等[13]的盆栽试验表明, 象草刈割1次与未刈割相比生物量增加了26.1%.周志强[11]指出盆栽试验多次刈割的方式可以提高象草对土壤Cd的修复效率.可见, 将象草应用于Cd污染土壤的修复治理, 并结合刈割措施有望通过提高生物量, 增大象草植物提取Cd的效率.
本研究假设在象草种植中联合刈割措施和柠檬酸施用能够有效提升象草植物提取Cd的效率.在尽可能还原象草种植过程中自然光、热和水等气候条件下, 开展象草的田间盆栽试验, 研究象草刈割次数与柠檬酸施用量对于象草生物量、各部位Cd含量、Cd提取量、土壤pH和有机质的影响和相关关系, 构建象草Cd富集移除技术, 以期为Cd污染土壤的修复提供技术参考.
1 材料与方法 1.1 试验材料本试验地点位于湖南省七宝山矿区附近, 地处亚热带季风湿润气候区, 四季分明, 光照充足, 降水丰沛.试供土壤取自试验地点农田耕作层(0~20 cm), 为红壤性水稻土, 基本理化性质见表 1.供试象草为桂闽引象草(Pennisetum purpureum Schum. Cv. Gui Min Yin), 为高产量象草品种.柠檬酸购于潍坊英轩实业有限公司.
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表 1 试供土壤基本性质 Table 1 Physical and chemical properties of the test soil |
1.2 试验设计
本研究采用田间盆栽试验.将试供土壤自然风干, 去除杂质和混匀后装入上口径43.0 cm, 底径32.5 cm, 高32.0 cm圆形塑料盆中, 每盆装干土15 kg, 然后置于当地大田, 盆口与周边地面平齐.试验柠檬酸施用设置低、中和高3个梯度, 分别为1.25、2.5和5 mmol·kg-1, 标记为L、M和H; 刈割设置未刈割、刈割1次和2次, 标记为0、1和2次, 对应象草地上部收获茬数有1、2和3茬; 同时设置对照组CK(表 2), 试验共12个处理, 每个处理重复3次, 共36盆, 随机区组排列于试验田中.象草种植前7 d, 基肥(氮磷钾复合肥, 总养分≥45%)按1.5 g·kg-1施入试供土壤. 2020年5月8日, 选取长势相近的象草幼苗移栽(1盆1穴1株).象草生长满60 d开始施用柠檬酸, 施用方法是将各处理对应重量的柠檬酸配制为2 L溶液浇灌于种植土上, 施用时间是每次刈割前15 d施入, 共施用3次.象草生长满75 d开始刈割, 刈割间隔天数为75 d, 且每次刈割后所有处理均追施0.1 g·kg-1尿素(氮含量约为46.7%).象草全程种植225 d, 期间土壤持水率维持在50%左右, 并适时松土, 不进行农药喷施.
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表 2 柠檬酸及刈割处理措施 Table 2 Treatments of citric acid and mowing application |
1.3 样品采集与预处理
象草生长周期内, 记录各处理象草的生长性状(株高, 叶片萎蔫发黄情况).象草生长至75 d和150 d开展刈割, 收获地上部位(距离根基茎10 cm), 225 d后收获全株(含根), 同时称量植株其地上部鲜重, 并采集225 d后象草根际土壤.象草植株分根、茎和叶3个部位(部分样品只分根和地上部), 依次用自来水、超纯水洗净, 晾干后, 于105℃烘箱杀青, 再70℃烘干至恒重.称量干重后粉碎, 过10目筛, 密封保存备测.土壤自然风干、去除杂质、碾磨, 分别过10目和100目筛, 密封保存备测.
1.4 化学分析与检测土壤pH、有机质含量(OM)、阳离子交换量(CEC)和Cd总含量参照文献[14]的相应方法测定.土壤Cd的生物有效态含量采用HCl提取法[15]、美国EPA的毒性浸出法(toxicity characteristic leaching procedure, TCLP)提取量[16]来表达.象草植株各部位Cd含量采用干灰法消解、稀硝酸浸提[17].使用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-6300, 美国Themo)测定植株和土壤消解液中Cd含量.土壤和植物样品分析过程以国家标准物质土壤(GBW(E)-070009)和生物成分标准物质(GBW-10010)进行质量控制分析, 同时做空白试验.土壤Cd的回收率为99% ~103%, 植物Cd的回收率为98% ~103%.
1.5 数据统计与分析采用SPSS 19统计分析数据, 其中ANOVA中Duncan多重比较法(P＜0.05)分析处理间差异, 图表中不同字母表示差异具有统计学意义, 并使用Spearman指数分析数据间相关关系.Origin pro 8.0进行图形绘制.象草Cd提取量按以下公式计算.
第i茬象草植株:
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一季种植象草植株:
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式中, i为收获茬数(对应移栽后第75、150和225 d收获的第一茬、第二茬和第三茬); n为总收获茬数, 最大为3; Ci分别为第i茬收获象草茎、叶中Cd含量(mg·kg-1); Mi为第i茬收获象草茎和叶干重(kg).
2 结果与分析 2.1 柠檬酸施用和刈割对象草地上部生物量的影响生物量是影响植物重金属提取量的重要因素[18].由图 1可知, 在相同的柠檬酸施用量处理下, 刈割措施影响了象草的生物量.在柠檬酸低剂量L处理组中(L0~L2), 与L0相比, L1处理地上部生物量增加了10.26%, 而L2处理则显著(P＜0.05)降低了56.49%.在中剂量M处理组中(M0~M2), 与M0相比, M1处理地上部生物量增加了12.42%, 而M2处理则显著(P＜0.05)降低了30.44%.在高剂量H处理组中(H0~H2), 与H0相比, H1处理地上部生物量减少了8.18%, 而H2处理则显著(P＜0.05)降低了42.11%.这说明在柠檬酸低剂量和中剂量施用下, 刈割1次处理可辅助获得更大的生物量.
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不同小写字母代表柠檬酸不同施用量之间的差异显著(P＜0.05), 不同大写字母表示不同刈割次数平均值之间的差异显著(P＜0.05) 图 1 柠檬酸与刈割处理对象草生物量的影响 Fig. 1 Effects of citric acid and mowing on biomass of napier grass |
由图 1也可知, 在未刈割处理组中(CK0~H0), 与CK0相比, L0处理象草生物量显著(P＜0.05)增大了26.17%, 而M0和H0处理减少了19.78%和11.53%.在刈割1次处理组中(CK1~H1), 与CK1相比, L1处理象草生物量显著(P＜0.05)增大了41.70%, 而M1和H1处理则减少了8.14%和17.26%.在刈割2次处理组中(CK2~H2), 与CK2相比, L2、M2和H2处理的生物量均无显著差异.这说明柠檬酸低剂量L处理(1.25 mmol·kg-1施用量)可提升刈割1次的象草总生物量, 而中、高剂量(≥2.5 mmol·kg-1)施用处理对象草持续生长不利.
综合分析柠檬酸与刈割联合施用, 与未刈割处理组(CK0~H0)生物量的平均值相比, 刈割1次处理组(CK1~H1)的平均生物量增加了3.03%, 刈割2次处理组(CK2~H2)的平均生物量则显著(P＜0.05)降低了45.45%, 这说明联合处理下, 刈割1次具有整体提高象草生物量的潜力, 多次刈割则不利.此外, 本试验中L1处理中象草地上部位累积生物量最大, 达到1.85 kg·株-1, 与CK0相比提高了39.11%, 是生物量提升最大的联合施用技术组合.
2.2 柠檬酸施用和刈割对象草各部位Cd含量的影响象草各部位Cd含量不仅直接决定了象草植物提取Cd效果, 还能为其资源化利用提供参考[19].由表 3可知, 在未刈割处理组中(CK0~H0), 象草各部位Cd含量的大小顺序是根＞茎＞叶, 柠檬酸施用对茎中Cd含量有增大效应, 其中M0和H0处理茎Cd含量显著(P＜0.05)增大了73.64%和66.67%.在刈割1次处理组中(CK1~H1), 第一茬收获的象草茎Cd含量大于叶, 随柠檬酸施用量的增加, 茎和叶中Cd含量有降低趋势; 在第二茬收获的象草中, 茎Cd含量远大于根, 随柠檬酸施用量增大, 茎和叶中Cd含量增大, 其中H1处理茎和叶Cd含量相比CK1显著(P＜0.05)增大53.52%和143.68%; 对比两茬收获象草茎和叶Cd含量, 第二茬收获的象草茎和叶均大于第一茬收获的, 且茎Cd含量显著增大, 增大了1.7~6.4倍.在刈割2次处理组中(CK2~H2), 第一茬收获的象草茎Cd含量略大于叶, 第二茬收获的象草CK2和L2处理象草茎Cd含量小于叶, M2和H2处理象草茎Cd含量大于叶, 柠檬酸施用对根和叶Cd含量增大的效应不显著; 第三茬收获的象草茎Cd含量最大, 远大于根和叶, 随柠檬酸施用量增大, 茎和叶Cd含量有增大的效应, 分别增大25.45% ~83.33%和42.62% ~80.00%, 其中H2处理差异显著(P＜0.05); 对比三茬收获象草茎和叶Cd含量, 整体呈现：第三茬＞第二茬＞第一茬, 其中第三茬的茎Cd含量相比第一茬增大了3.1~4.7倍.综上分析, 柠檬酸施用有增大象草茎和叶Cd含量的效应, 刈割也能增加象草茎和叶Cd含量, 且随刈割次数增加, 茎和叶Cd含量逐渐增大.
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表 3 柠檬酸与刈割对象草Cd含量的影响1) Table 3 Effects of citric acid and mowing on Cd content in napier grass tissues |
2.3 种植天数、柠檬酸施用和刈割对象草植物提取Cd的影响
第75 d、150 d和225 d象草Cd提取量分别为刈割2次、刈割1次和未刈割组的第一茬地上部象草Cd提取量.由图 2(a)可知, 随着象草生长天数的增加, CK、L、M和H处理象草地上部位Cd提取量总体呈先增加后减少的趋势.CK、L、M和H处理种植150 d和种植75 d相比, 分别增大了6.3、7.3、2.5和2.3倍; 而种植225 d试验各处理, 与150 d时相比, CK、L和M处理植株Cd提取量则分别降低了0.7、0.6和0.1倍, H处理无明显变化.这表明, 除柠檬酸高剂量施用处理外, 其他3组处理中均是在象草移栽种植150 d收获的象草植株地上部Cd提取量较大, 且以柠檬酸低剂量L处理Cd提取量最大.
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不同小写字母表示柠檬酸不同施用量之间的差异显著(P＜0.05), 不同大写字母表示不同刈割次数平均值之间的差异显著(P＜0.05) 图 2 种植天数、柠檬酸与刈割对象草提取量的影响 Fig. 2 Effects of transplanting days, citric acid and mowing on Cd uptake accumulation by napier grass |
由图 2(b)可知, 象草地上部位Cd总累积提取量, 以刈割1次处理组最大, 各处理平均值达4.37 mg·株-1, 显著大于未刈割和刈割2次处理组.在刈割1次处理组中, 与CK1相比, L1处理植物Cd总累积提取量增大了34.30%, 而M1和H1则显著(P＜0.05)下降了48.83%和47.30%.在未刈割和刈割2次处理组中, 对比CK0和CK2, 柠檬酸施用处理并没有显著增大植株Cd总累积提取量.
本试验中, L1处理象草地上部位Cd总累积提取量达到6.95 mg·株-1, 与CK0相比显著增大了321.93%, 同时, 植株Cd累积量也占到了供试盆栽土壤Cd总量的9.38%.综上分析, 柠檬酸1.25 mmol·kg-1施用联合刈割1次措施下象草地上部位Cd总累积提取量最大.
2.4 柠檬酸施用和刈割对象草根际土壤pH和有机质的影响土壤pH和有机质不仅能影响植物生长, 还是影响Cd生物可利用性的重要因素[20].如图 3(a)所示, 随柠檬酸施用量的增加, 土壤pH呈降低趋势, CK组(CK0~CK2)的pH平均值为5.42, 柠檬酸施用量的增大后, L(L0~L2)、M(M0~M2)和H(H0~H2)处理组的土壤平均pH分别下降了0.15、0.22和0.04个单位, 其中柠檬酸M处理组达到显著差异(P＜0.05).在相同柠檬酸施用量处理下, 随刈割次数的增加, 土壤pH呈降低趋势, 与未刈割相比, CK、L、M和H这4组处理土壤pH分别降低0.67~1.21、0.23~0.75、0.22~0.60和0.20~0.37单位, 二次刈割均与未刈割差异显著(P＜0.05).上述结果说明, 柠檬酸施用和刈割措施均对象草根际土壤pH有降低效应, 且刈割措施的降低效应更显著.图 2(b)显示, 在相同柠檬酸施用量处理下, 土壤有机质的降低效应不显著, 而增大柠檬酸施用, 相比CK组处理(CK0~CK2), L(L0~L2)、M(M0~M2)和H(H0~H2)组的平均有机质含量均有所下降, L组和M组显著(P＜0.05)下降了14.02%和10.66%, 这表明柠檬酸施用后加速了土壤有机质的消耗, 而刈割的效应则不显著.
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不同小写字母代表不同刈割次数之间的差异显著(P＜0.05), 不同大写字母表示柠檬酸不同施用量平均值之间的差异显著(P＜0.05) 图 3 柠檬酸与刈割对土壤pH和有机质的影响 Fig. 3 Effect of citric acid and mowing on soil pH and organic matter |
柠檬酸施用可以促使土壤Cd的形态转化[21], 土壤中赋存形态关乎其生物有效性, HCl-Cd和TCLP-Cd含量可表示土壤中生物有效性Cd含量[22, 23].由图 4(a)可知, 对比柠檬酸不同施用量, 与对照CK组(CK0~CK2)相比, L(L0~L2)、M(M0~M2)和H(H0~H2)组的土壤总Cd含量平均分别下降了11.43%、14.29%和13.85%, 各处理与对照差异显著(P＜0.05); 在相同柠檬酸施用量处理下, 随刈割次数的增加, CK、L、M和H组处理土壤总Cd含量呈降低趋势, 但仅在M2处理下有显著差异, 相比M0, 降低了7.48%; 对比象草种植前土壤总Cd含量4.94 mg·kg-1, CK、L、M和H组的土壤总Cd含量平均分别下降了7.89%、18.42%、21.05%和20.65%; 这表明, 试验各处理有降低土壤总Cd含量的效应, 柠檬酸和刈割组合措施降低效应更显著.由图 4(b)和4(c)可知, 土壤Cd的HCl提取态含量大于TCLP提取态含量, 柠檬酸不同施用量CK、L、M和H组处理平均值之间与各组内刈割次数0、1和2次之间土壤HCl-Cd含量无显著变化; 就土壤TCLP-Cd含量, 对比不同刈割次数, 仅CK组, 刈割对土壤TCLP-Cd有增大效应, 而随柠檬酸施用量增大, 土壤TCLP-Cd含量呈降低趋势, 其中H组平均值显著小于对照CK组, 降低了10.17%; 对比象草种植前土壤HCl-Cd和TCLP-Cd含量, 试验各处理均有增大效应, 4组处理的增幅分别在2.81% ~10.11%和8.16% ~20.41%范围; 综上分析可知, 试验开展后土壤Cd的生物有效性整体增大, 同时伴随象草植物吸收, 柠檬酸H组处理象草根际土壤Cd的生物有效性整体呈现低于CK、L和M组的趋势.
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不同小写字母代表不同刈割次数之间的差异显著(P＜0.05), 不同大写字母表示柠檬酸不同施用量平均值之间的差异显著(P＜0.05) 图 4 柠檬酸与刈割对根际土壤总Cd、HCl-Cd和TCLP-Cd含量的影响 Fig. 4 Effects of citric acid and mowing on contents of soil total Cd, HCl-Cd, and TCLP-Cd |
象草Cd提取量由生物量、象草地上部Cd含量决定, 需要探究柠檬酸施用量、刈割次数与象草生物量、象草地上部Cd含量的关系, 相关系数如表 4所示.象草生物量与刈割次数存在负线性相关关系(P＜0. 01), 相关系数r为-0.669, 并结合图 1可知, 刈割次数是生物量的关键影响因子.本研究中, 刈割次数的增加会显著降低象草地上部生物量, 并且刈割1次与未刈割相比生物量没有显著差异, 刈割2次则显著下降.这可能是由于象草最适宜生长的季节是夏季[24], 在此时进行刈割, 会使象草的单次生物量降低.本试验结果表明, 未刈割象草茎和叶Cd含量低于刈割处理, 刈割处理中第一茬象草茎Cd含量低于第三茬3.1~4.7倍(表 3), 且象草在移栽150 d后Cd的植物提取量大于移栽225 d[图 2(a)], 其原因可能来自两个方面, 一是刈割后象草地上部生长减缓, 尤其是最后一茬象草生长时已进入秋冬季, 生长发育滞于分蘖期, 而根系仍在持续生长, 从而使得大量的Cd吸收富集在生物量较小的茎和叶中, 形成生物浓缩的现象; 二是象草属禾本科植物, 而禾本科植物如玉米、小麦和水稻等都可通过水孔结构产生吐水现象[25~27], 从而外泌Cd, 降低茎和叶内Cd含量.例如, 有研究发现[28, 29], 禾本科植物高羊茅体内赋存的Cd, 主要分布在维管束、叶脉的机械组织中, 老叶和枯叶可以通过叶片的水孔结构外泌更多的Cd.所以, 在本试验中未刈割处理以及前茬收获的茎和叶可能因叶片老化, 外泌Cd增多, 进而致使象草茎和叶Cd含量相对较低, 植株Cd提取量较低.因此, 象草成熟前需及时刈割或是收割, 以保障植物Cd的提取效率.
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表 4 柠檬酸施用量、刈割次数、土壤理化性质、象草生物量和Cd吸收累积的皮尔逊相关系数1) Table 4 Pearson's correlation coefficients between citric acid application, mowing frequency, soil physical and chemical properties, napier grass biomass and Cd uptake accumulation |
本试验发现, 当柠檬酸施用量超过2.5 mmol·kg-1以上的施用量时(M和H处理), 象草的生长明显出现叶片发黄枯萎, 茎秆变细变矮的现象; 当柠檬酸施用量为5 mmol·kg-1时, 象草生物量显著下降.有研究表明[30, 31], 随着柠檬酸施用量的增加, Cd毒性有所增强, 使得黑麦草的叶绿素含量和生物量随之降低; 黄玉婷等[32]和刘欢[33]的研究也表明, 低施用量的柠檬酸会使美洲商路(Phytolacca americana L.)和多花黑麦草(Lolium multiflorum Lam.)体内的SOD、POD和CAT酶活性提高, MDA下降, 高施用量的柠檬酸则恰恰相反.由此可以推测, 高量施用柠檬酸也会对象草叶绿素含量及抗氧化酶活性产生影响, 进而影响象草的生物量增大.结合本试验结果, 柠檬酸1.25 mmol·kg-1施用量并刈割1次(L1处理), 象草的植物Cd的提取能力最大.
3.2 柠檬酸和刈割措施影响土壤pH、有机质含量、总Cd和Cd生物有效态含量相关分析显示(表 4), pH与刈割次数存在极显著的负线性关系(P＜0.01), 相关系数r为-0.886, pH含量与TCLP-Cd含量也存在负线性相关关系(P＜0.05), 相关系数r为-0.582, 而TCLP-Cd含量与象草地上部Cd含量存在正线性相关关系(P＜0.05), 相关系数r为0.632, 这表明刈割次数的增大能降低土壤pH, pH的降低则促进了土壤Cd形态转化, 提高了土壤TCLP-Cd含量, 进而增大土壤Cd的生物可利用性, 最终使得象草地上部Cd含量得以提高, 这与Yang等[34]的研究结果一致.本试验中刈割降低象草根际土壤pH, 其原因可能是, 刈割提高了植物根系活力, 促进了根系代谢[35, 36], 从而促进了象草根系分泌物的产生, 根系分泌物中含有的有机酸等物质能降低土壤pH, 并使得土壤Cd形态发生转化[37~39].柠檬酸是低分子有机酸, 其施用向土壤大量引入H+[40], 降低土壤pH的效应应该更显著, 但本试验中刈割对pH的降低效应更为显著, 原因可能是试验分析的是柠檬酸第三次施用15 d后的土壤, 因柠檬酸的降解, 对土壤pH的降低效应减弱, 而刈割对pH的降低是由于根系活动, 在试验中是一个持续作用的过程.
本试验发现, 象草各种植处理结束后土壤总Cd含量降低, 且从物质平衡角度, 将象草种植前土壤总Cd减去象草提取Cd与种植后土壤总Cd相比, 整体是相当的.但是, 同时发现, 刈割联合2.5 mmol·kg-1和5 mmol·kg-1柠檬酸施用后的土壤总Cd与种植前土壤总Cd相比, 除被植物提取的Cd之外, 土壤总Cd“损失”了14.84% ~21.41%, 其原因可能是柠檬酸对Cd的吸收、转运和代谢起着重要作用[41, 42], 加速了象草老叶、枯叶的产生, 致使其通过水孔结构外泌更多的Cd, 而这些Cd附着在茎和叶上, 伴随试验的清洗过程而损失.试验采样处理中舍弃了腐败老叶, 这也可能是土壤总Cd“损失”的原因.
象草各种植处理结束后土壤TCLP-Cd和HCl-Cd含量整体增大, 这源于柠檬酸的活化效应和象草根际分泌有机酸的酸化效应, 这有利于促进象草吸收更多的有效态Cd.此外, 象草吸收土壤有效态Cd又会使得土壤有效态Cd含量降低, 所以土壤TCLP-Cd与HCl-Cd含量在象草根际呈现一个动态的过程.试验中柠檬酸施用15 d后收获最后一茬象草, 柠檬酸活化了更多的Cd, 伴随象草植物吸收, 柠檬酸H组处理象草根际土壤Cd活化的更多, 象草吸收的更多(表 3), 这可能就是其土壤Cd生物有效性反而整体呈现低于L和M组的原因.
最后, 本试验显示施用1.25 mmol·kg-1和2.5 mmol·kg-1柠檬酸处理(L和M处理)对土壤有机质含量有显著的降低作用, 一方面可能是由于柠檬酸对象草根系的激发效应, 促进了原有机质的分解[43], 另一方面是因为柠檬酸对细菌和放线菌的数量有增加态势, 对真菌有抑制作用, 真菌参与土壤有机质的分解和腐殖质的形成[44, 45], 因此, 1.25 mmol·kg-1和2.5 mmol·kg-1柠檬酸施用加速了土壤有机质的消耗, 而5 mmol·kg-1柠檬酸施用有机质消耗减缓.
4 结论(1) 高剂量施用柠檬酸和多次刈割均不利于象草总生物量的增大, 在施用1.25 mmol·kg-1柠檬酸并联合刈割1次的处理中象草地上部位生物量最大, 达到1.85 kg·株-1.
(2) 柠檬酸施用有增大象草茎和叶Cd含量的效应, 刈割也能增加象草茎和叶Cd含量, 且随刈割次数增加, 茎和叶Cd含量逐渐增大, 其中刈割1次和刈割2次最后一茬收获的象草茎ω(Cd)较大, 可达18.53 mg·kg-1, 相比第一茬增大约6倍.
(3) 柠檬酸施用和刈割措施能够降低象草根际土壤pH和有机质, 土壤总Cd含量和Cd的TCLP含量也能降低, 可最大幅度分别降低14.29%和10.17%.
(4) 在柠檬酸施用量为1.25 mmol·kg-1且刈割1次时, 象草植物提取Cd的效果最好, 地上部位Cd提取量达到6.95 mg·株-1, 占盆栽试供土壤Cd总量的9.38%.
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