随着我国工农业的快速发展, 土壤重金属污染严重, 耕地土壤重金属污染形势日益严峻.我国遭受不同程度重金属污染的土壤已经接近2 000万hm², 其中铅(Pb)和镉(Cd)污染引起的生态环境、食品安全及区域人体健康风险最为严重, 有报告显示, 全国土壤中污染物点位超标率达16.1%, 其中耕地土壤的点位超标率达19.4%, 重金属是重要的污染物质, Cd和Pb的点位超标率分别为7.0%和1.5%^{[1, 2]}.重金属Cd和Pb作为生物体的一种非必需元素, 具有毒性大, 迁移性强的特点^[3], 易在蔬菜等农作物中富集^[4].在不同蔬菜品种中, 叶菜类蔬菜最易受Cd影响^[5], 有研究表明, 叶菜类蔬菜Cd的积累大于根茎类和茄果类^[6~8].土壤重金属含量超过安全值就会对蔬菜生长产生毒害作用, 严重影响人体健康^[9~12].因此, 减少毒性Cd和Pb在叶菜食用部位的积累对保障食品安全生产至关重要.

目前, 在阻控蔬菜对重金属Cd和Pb吸收累积方面已有大量的研究.贺希格都楞等^[13]在盆栽条件下, 利用扫帚菜与白菜轮作, 有效降低白菜可食部Cd含量, 达到“边生产边修复”的目的.Su等^[14]研究发现, 白菜与不同品种油菜轮作后Cd含量下降.然而, Cd的超富集植物与主栽蔬菜的轮间套作不仅降低蔬菜产量而且增加了农艺措施的难度, 同时, 低Cd积累蔬菜品种及超积累植物的研究工作当前大多尚处在实验室试验阶段.Tack等^[15]研究发现, 水肥措施能够促进菠菜重金属的稳态转化, 降低菠菜Cd含量, 减少农产品特别是植株可食用部分对土壤重金属的吸收和转移, 确保安全生产.然而由于生产成本问题, 水肥措施在蔬菜田间生产实践中运用还较少, 而且可能会引起土壤的理化性质变化, 产生二次污染.目前钝化修复技术是土壤重金属污染修复的重要方法之一, 其钝化效率高、成本低且种类丰富, 具有良好的前景^[16].施用叶面阻控剂是实现重金属污染农田作物安全生产的重要修复措施, 因其具有肥效好、使用方便、养分利用高和环境友好等特点, 使得叶面阻控剂在农田土壤重金属污染修复和作物安全生产方面已成为重要研究方向^{[17, 18]}.

目前叶面阻控剂的研究主要集中在水稻等粮食作物上进行, 且大多尚处于实验室研究阶段, 针对蔬菜的研究报道较少.He等^[19]曾报道, 人们通过吃蔬菜摄入的Cd几乎占人体总Cd含量的70%. 蔬菜领域中的Cd污染, 是一个需要解决的关键且困难的问题.因此, 寻求有效途径降低土壤重金属污染和蔬菜中重金属含量, 保障蔬菜质量安全, 对推动农业可持续发展具有迫切而重要的意义.

供试土壤：由采自云南省昆明市云南农业大学农场没有受污染的山地表层红壤(0~20 cm)和云南省曲靖市罗平县以堵勒村受重金属镉铅复合污染的耕层土样(0~20 cm)均匀混合而成.供试土壤的基本化学性质如表 1.

表 1 (Table 1)

表 1 供试土壤的主要化学属性 Table 1 Main chemical properties of tested soil 项目 pH ω/mg·kg-1 有机质 碱解氮 速效磷 速效钾 全镉 全铅 有效镉 有效铅 数值 6.47 16.93 40.05 20.21 73.15 13.55 215.65 3.93 43.96

表 1 供试土壤的主要化学属性 Table 1 Main chemical properties of tested soil

供试蔬菜：选取低累积的生菜品种(名称：万农快菜王, 缩写：KCW, 来源：山东), 种子从云南省昆明市呈贡农资市场购买.

供试土壤钝化剂和叶面阻控剂详见表 2.

表 2 (Table 2)

表 2 供试土壤钝化剂和叶面阻控剂信息 Table 2 Information of tested soil passivators and leaf surface inhibitors 编号 名称 缩写 来源 pH 1 生物炭基 TC 实验室自制 11.15 2 天壤一号 TFZ 新疆双龙腐殖酸公司 5.22 3 EDTA二钠叶面阻控剂 YCM 实验室配制 2.20 4 FAK-Zn叶面阻控剂 YFAK 实验室配制 4.81 5 降镉灵叶面阻控剂 YSI 佛山市铁人环保科技有限公司 9.36 6 无机型叶面阻控剂 YK 实验室配制 4.22 7 前海万物生植物干细胞水溶肥 YWAN 深圳万物生生物科技控股有限公司 9.12

表 2 供试土壤钝化剂和叶面阻控剂信息 Table 2 Information of tested soil passivators and leaf surface inhibitors

盆栽试验于2020年9~11月在云南农业大学后山阳光大棚内进行, 共设计16个处理, 包括2种土壤钝化剂处理和5种叶面阻控剂处理.具体处理见(表 3), 每处理重复3次.

表 3 (Table 3)

表 3 钝化剂和叶面阻控剂盆栽处理 Table 3 Treatment with passivators and foliar inhibitors 处理 编号 处理设置 对照 CK 不施调理剂 TC1 45 g·m-2生物炭基钝化剂 TC2 90 g·m-2生物炭基钝化剂 土壤钝化剂 TC3 135 g·m-2生物炭基钝化剂 TFZ1 36 g·m-2腐殖酸钝化剂 TFZ2 54 g·m-2腐殖酸钝化剂 TFZ3 72 g·m-2腐殖酸钝化剂 YCM1 2% EDTA二钠叶面阻控剂 YCM2 3% EDTA二钠叶面阻控剂 YCM3 4% EDTA二钠叶面阻控剂 叶面阻控剂 YFAK1 0.4% FAK-Zn叶面阻控剂 YFAK2 0.6% FAK-Zn叶面阻控剂 YFAK3 0.8% FAK-Zn叶面阻控剂 YK 0.25% 磷酸二氢钾 YSI 降镉灵 YWAN 万物生

表 3 钝化剂和叶面阻控剂盆栽处理 Table 3 Treatment with passivators and foliar inhibitors

向盆钵中装土, 每盆装土8 kg, 然后向土壤钝化剂处理盆中分别添加钝化剂(生物质炭和腐殖酸), 将钝化剂和土壤混匀, 保持土壤含水量为田间持水量的65%左右, 待稳定5 d后播种.常规水肥管理, 出苗5 d后进行间苗, 每盆保留4株长势相近的生菜幼苗, 生长5 d后向叶面阻控剂处理的生菜叶片的正面和背面均匀喷施叶面阻控剂, 于2020年11月20收样.

植株样品采集：每盆选择有代表性的生菜2株, 分成地上部和地下部两个部分, 先用自来水冲洗, 再用蒸馏水淋洗3次.将洗净晾干的植物样品按根、茎和叶分类后, 将茎叶分别取出一半样品, 在105℃烘箱中杀青30 min, 然后在65℃烘干至恒重, 研磨, 过200目筛, 分装于一次性塑料袋中, 备用.另一半新鲜植物样品用于测定植株品质.

土壤样品采集：每盆取植株地下部根系周围的土壤, 取回后分别经自然通风干燥, 磨碎, 过2 mm、0.149 mm筛, 分装于一次性塑料袋中, 备用.

测定分析：土壤pH值用蒸馏水以水土比为5 ∶1浸提后, 采用EZ-9909五合一水质测试仪(YierYi, 中国)测定; 土壤重金属Cd和Pb全量测定采用HF-HClO₄-HNO₃消煮; 土壤中有效态Cd和Pb含量测定采用DTPA(二乙三胺五乙酸)浸提, 原子荧光法测定; 生菜根部和可食部Cd和Pb含量测定采用电感耦合等离子体质谱仪, 采用了植物标准物质GBW100351[(0.42±0.02)mg·kg^-1]进行质量控制, Cd和Pb回收率为80% ~95%; 生菜中可溶性蛋白含量测定采用考马斯亮蓝法; 生菜中可溶性糖含量测定采用蒽酮比色法; 生菜中维生素C含量测定采用紫外分光光度法.

本试验中生菜Cd和Pb富集系数的计算公式如下：

(1)

式中, BCF为Cd和Pb富集系数; C为生菜可食部分Cd和Pb含量; C_soil为生菜根际土壤中Cd和Pb含量.

本试验中生菜Cd和Pb转运系数的计算公式如下：

(2)

式中, TF为Cd和Pb转运系数; C为生菜地上可食部分Cd和Pb含量; C_root为生菜地下根中Cd和Pb含量.

本研究所有数据均采用Excel 2016进行统计, 使用SPSS 20.0进行数据分析, 通过Ducan法进行差异显著性分析.图表采用Excel 2016制作.

土壤酸碱度是土壤重要的化学性质之一, 土壤pH的改变会影响土壤对Cd离子的吸附行为^[20].不同阻控措施对生菜土壤pH值影响不同, 如图 1所示.在施用两种钝化剂处理中, 施用生物炭基钝化剂显著提高了土壤pH, 且土壤pH与生物炭基施用量呈显著正相关(P < 0.05), 与对照相比, 随钝化剂用量增加从小到大pH值依次增加0.64、0.72和0.8个单位.而施用腐殖酸钝化剂却降低了土壤pH, 且土壤pH与腐殖酸施用量呈显著负相关(P < 0.05), 与对照相比, 随钝化剂用量增加从小到大pH值依次降低0.05、0.15和0.25个单位.钝化剂的组成和理化性质是影响土壤pH的主要因素之一^[21], 供试钝化剂生物炭基本身pH值为11.15, 施入土壤中明显能增加土壤pH值, 腐殖酸钝化剂pH值为5.22, 施入土壤中能降低土壤pH.张静静等^[21]和赵庆圆等^[22]的研究也表明, 添加生物炭能提高土壤pH值且土壤pH随生物炭施用量的增加而增高, 单一施用腐殖酸会显著降低土壤pH.

图 1

Fig. 1

1.CK, 2.TC1, 3.TC2, 4.TC3, 5.TFZ1, 6.TFZ2, 7.TFZ3, 8.YCM1, 9.YCM2, 10.YCM3, 11.YFAK1, 2.YFAK2, 13.YFAK3, 14.YK, 15.YSI, 16.YWAN; 不同小写字母表示各处理间差异显著(P < 0.05), 下同 图 1 不同处理条件下生菜土壤的pH值 Fig. 1 The pH value of lettuce soil under different treatment conditions

在喷施5种叶面阻控剂中, Y_WAN和Y_FAK3处理显著增加了土壤pH, 较CK显著增加0.11和0.07个单位; 而Y_K处理显著降低土壤pH, 较CK显著降低0.15个单位; 其他处理对生菜土壤pH均无显著变化.

施用土壤钝化剂和喷洒叶面阻控剂对生菜土壤有效态Cd和Pb含量有不同程度的影响, 如图 2和图 3所示.在所有阻控处理中, 与对照相比, T_C1处理对降低土壤有效态Cd含量差异最显著, 较CK显著降低53%, 说明施用45 g·m^-2生物炭基钝化剂对土壤有效态Cd含量的降低效果最好; 而T_C3处理对降低土壤有效态Pb含量差异最显著, 较CK显著降低64%, 说明施用135 g·m^-2生物炭基钝化剂对土壤有效态Pb含量的降低效果最好.在施用2种钝化剂处理下, 2种钝化剂处理均显著降低土壤有效态Cd和Pb含量(P < 0.05).阻控效果：生物炭基钝化剂>腐殖酸钝化剂.且生物炭基钝化剂对生菜土壤有效态Cd含量的阻控效果与其施用量呈负相关; 对有效态Pb含量的降低效果与其施用量呈正相关.在喷施5种叶面阻控剂处理下, 不同叶面阻控剂处理均显著降低土壤有效态Cd和Pb含量(P < 0.05), 其中Y_CM3处理对降低土壤有效态Cd含量差异最显著, 说明4% EDTA二钠叶面阻控剂对土壤有效态Cd含量的降低效果最好, 较CK显著降低46%, 且降低效果与EDTA二钠叶面阻控剂喷施浓度呈显著正相关(P < 0.05); 而Y_FAK2处理对降低土壤有效态Pb含量差异最显著, 较CK显著降低43%.

图 2

Fig. 2

图 2 不同处理条件下生菜根际土壤有效态Cd含量 Fig. 2 Content of available Cd in lettuce rhizosphere soil under different treatment conditions

图 3

Fig. 3

图 3 不同处理条件下生菜根际土壤有效态Pb含量 Fig. 3 Content of available Pb in lettuce rhizosphere soil under different treatment condition conditions

在所有处理中, 与对照相比, Y_FAK3处理对降低生菜可食部Cd含量效果最显著, 较CK显著降低77%; 对降低生菜可食部Pb含量最明显, 较CK降低60%. 说明0.8% FAK-Zn叶面阻控剂对降低生菜可食部Cd和Pb含量效果最好, 且降低效果与喷施浓度呈显著正相关(P < 0.05), 如图 4和图 5所示.在施用2种钝化剂处理下, 两种钝化剂处理均显著降低生菜可食部Cd和Pb含量(P < 0.05), 生物炭基对生菜可食部Cd和Pb含量的钝化效果比腐殖酸处理更佳, 其中T_C1处理对降低生菜可食部Cd含量差异最显著, 较CK显著降低53%, 且降低效果与施用量呈显著负相关(P < 0.05); 而T_C3处理对降低土壤有效态Pb含量差异最显著, 较CK显著降低58%, 且降低效果与施用量呈显著正相关(P < 0.05).在喷施5种叶面阻控剂处理下, 与对照相比, 不同叶面阻控剂处理均显著降低生菜可食部Cd和Pb含量(P < 0.05), 降幅分别为4% ~77%和18% ~60%, 其中Y_FAK3处理对降低生菜可食部Cd和Pb含量差异最明显, 而Y_WAN处理对生菜可食部Cd和Pb含量的降幅最小.

图 4

Fig. 4

图 4 不同处理条件下生菜可食部位Cd含量 Fig. 4 Cd content in edible parts of lettuce under different treatment conditions

图 5

Fig. 5

图 5 不同处理条件下生菜可食部位Pb含量 Fig. 5 Pb content in edible parts of lettuce under different treatment conditions

生物富集系数代表生菜对土壤Cd和Pb的吸收富集能力, 富集系数越大其吸收富集Cd和Pb的能力越强.不同处理下生菜的Cd和Pb富集系数见表 4, 所有处理中, 与对照相比, Y_FAK3处理对降低KCW可食部Cd富集系数差异最显著, 较CK显著降低78%, 说明0.8% FAK-Zn叶面阻控剂对降低生菜可食部Cd生物富集系数效果最好; 且Y_FAK3处理也显著降低生菜的Pb富集系数, 较CK显著降低30%. 在施用2种钝化剂处理下, 不同梯度的生物炭基处理均显著降低生菜的Cd和Pb富集系数, 较CK处理降幅分别为6% ~7%和19% ~28% (P < 0.05), 其中T_C1处理对降低生菜的Cd富集系数差异最显著, 较CK显著降低7%; 而T_C3处理对降低生菜的Pb富集系数差异最显著, 较CK显著降低28%. 不同梯度的腐殖酸处理显著增加生菜的Cd富集系数, 较CK处理增幅为39% ~46%(P < 0.05), 而对生菜的Pb富集系数无显著差异(P>0.05).在喷施5种叶面阻控剂处理下, 不同梯度的EDTA二钠和FAK-Zn两种叶面阻控剂处理均显著降低生菜的Cd富集系数, 较CK处理降幅为12% ~78% (P < 0.05), 其中Y_FAK3处理对降低生菜可食部Cd富集系数差异最显著, 较CK显著降低78%. 而不同梯度的EDTA二钠和FAK-Zn两种叶面阻控剂处理对生菜的Pb富集系数影响各不相同, 其中Y_CM3和Y_FAK1处理显著增加生菜铅的富集系数, 分别较CK显著增加3%和21%, 其他梯度均显著降低生菜的Pb富集系数.Y_K与Y_SI处理显著增加生菜的Cd富集系数, 分别较CK显著增加15%和39%, 而Y_WAN处理对生菜的Cd富集系数无显著差异.Y_K、Y_SI和Y_WAN处理显著降低生菜的Pb富集系数, 分别较CK显著降低19%、52%和10%.

表 4 (Table 4)

表 4 不同处理条件下生菜可食部Cd和Pb富集系数和体内转移系数1) Table 4 Cd and Pb enrichment coefficients and in vivo transfer coefficients of edible parts of lettuce under different treatment conditions 处理 可食部富集系数 根部向可食部的转运系数 Cd Pb Cd Pb CK 0.109±0.003c 0.232±0.002de 0.541±0.006d 0.695±0.004d TC1 0.101±0.001d 0.187±0.010g 0.528±0.003d 0.556±0.006g TC2 0.101±0.01d 0.177±0.002h 0.565±0.004cd 0.531±0.003h TC3 0.102±0.001d 0.166±0.003i 0.509±0.003d 0.491±0.003i TFZ1 0.154±0.002a 0.265±0.002b 0.764±0.002ab 0.764±0.002b TFZ2 0.159±0.001a 0.237±0.007cd 0.788±0.007a 0.718±0.007c TFZ3 0.152±0.002a 0.227±0.003ef 0.782±0.010ab 0.713±0.002c YCM1 0.096±0.003d 0.187±0.002g 0.447±0.143e 0.555±0.004g YCM2 0.086±0.002e 0.208±0.005f 0.439±0.009e 0.617±0.003f YCM3 0.086±0.003e 0.240±0.002c 0.440±0.010e 0.623±0.009f YFAK1 0.056±0.004f 0.281±0.006a 0.260±0.003f 0.552±0.004g YFAK2 0.038±0.002g 0.228±0.002e 0.178±0.007g 0.685±0.006e YFAK3 0.024±0.004h 0.162±0.002i 0.150±0.004g 0.484±0.004i YK 0.125±0.005b 0.187±0.002g 0.617±0.002c 0.835±0.004a YSI 0.151±0.008a 0.111±0.003j 0.723±0.004b 0.327±0.008j YWAN 0.114±0.006c 0.208±0.001f 0.548±0.007d 0.624±0.008f 1)数据为3个重复的平均值±标准误差; 不同小写字母表示不同处理间差异显著(P < 0.05), 相同字母表示不显著, 下同

表 4 不同处理条件下生菜可食部Cd和Pb富集系数和体内转移系数1) Table 4 Cd and Pb enrichment coefficients and in vivo transfer coefficients of edible parts of lettuce under different treatment conditions

转运系数是指重金属在植株体内的转运, 转运系数越大表明重金属向下一个器官的迁移能力越强.不同阻控措施处理下生菜的Cd和Pb转运系数见表 4, 在所有处理中, 与对照相比, Y_FAK3处理对降低生菜的Cd转移系数差异最显著, 较CK显著降低72%, 且Y_FAK3处理也显著降低生菜的Pb转移系数, 较CK显著降低53%. 说明0.8% FAK-Zn叶面阻控剂有效抑制了生菜的Cd和Pb由地下部向地上部转移.

在施用2种钝化剂处理下, 与CK相比, 不同梯度的生物炭基处理对生菜的Cd转运系数无显著差异, 而不同梯度的生物炭基处理却显著降低生菜的Pb转运系数, 抑制了生菜的Pb由地下部向地上部转移.不同梯度的腐殖酸处理明显增加了生菜的Cd和Pb转移系数, 说明施用腐殖酸一定程度上促进了生菜的Cd和Pb由地下部向地上部转移.在喷施5种叶面阻控剂处理下, 与对照相比, 不同梯度的EDTA二钠和FAK-Zn两种叶面阻控剂均显著降低生菜的Cd和Pb转运系数; Y_K处理显著增加生菜的Cd和Pb转运系数; Y_SI和Y_WAN两个处理对生菜的Cd转运系数无显著差异, 而对生菜的Pb转运系数却表现相反效果.

不同叶面阻控剂对生菜营养品质指标影响差异不同(表 5). 在15个阻控处理下可溶性蛋白含量范围为2.56~4.09 mg·g^-1.与对照相比, 除0.8% FAK-Zn叶面阻控剂对生菜可溶性蛋白含量无显著变化外, 其他阻控处理均显著提高了生菜可溶性蛋白含量, 其中0.4%FAK-Zn阻控剂对提高生菜可溶性蛋白含量效果最佳, 可溶性蛋白含量为4.09 mg·g^-1, 较CK显著增加64%. 在所有阻控处理下生菜可溶性糖含量范围为9.40~12.97 mg·g^-1.施用2种土壤钝化剂后可溶性糖提高8.50% ~44.15%, 其中以54 g·m^-2腐殖酸对生菜可溶性糖含量提升效果最佳, 较CK显著增加44.15%; 喷施叶面阻控剂后可溶性糖提高22.77% ~49.62%, 其中0.6%FAK-Zn阻控剂对提升生菜可溶性糖含量效果最佳, 较CK显著增加49.62%. 所有阻控处理下生菜可食部维生素C含量范围为18.04~22.39mg·(100 g)^-1, 其中54 g·m^-2腐殖酸、72 g·m^-2腐殖酸、0.8%FAK-Zn和4%EDTA二钠阻控剂处理与CK相比, 均降低了可食部维生素C含量[19.08mg·(100 g)^-1], 但差异不显著; 其中喷施0.4%FAK-Zn阻控剂处理对提升生菜维生素C含量最佳, 含量达到22.39 mg·(100 g)^-1, 较CK显著增加17.3%.

表 5 (Table 5)

表 5 不同处理条件下生菜可食部位可溶性蛋白、可溶性糖和维生素C含量 Table 5 Content of soluble protein, soluble sugar, and vitamin C in edible parts of lettuce under different treatment conditions 处理 可溶性蛋白含量/mg·g-1 可溶性糖含量/mg·g-1 维生素C含量/mg·(100 g)-1 CK 2.61±0.37c 8.67±0.45f 19.08±0.53cdef TC1 2.73±0.23ab 9.90±0.28def 19.88±0.17bcde TC2 3.11±0.46ab 11.17±0.57bcd 21.37±1.02ab TC3 2.96±0.08ab 9.40±0.70ef 20.83±0.81ab TFZ1 2.68±0.30ab 12.28±0.89ab 19.92±0.34bcde TFZ2 3.17±0.09ab 11.94±0.21abc 18.42±0.67ef TFZ3 3.09±0.18ab 12.49±0.48ab 18.87±0.85def YCM1 3.17±0.10ab 12.67±0.58ab 21.32±0.57ab YCM2 4.04±0.18a 12.00±0.28abc 20.67±0.35bc YCM3 2.75±0.17ab 10.64±0.63cde 18.25±0.56f YFAK1 4.09±0.16a 11.93±1.96abc 22.39±0.64a YFAK2 3.30±0.30b 12.97±0.06a 21.27±1.00ab YFAK3 2.56±0.49c 11.06±0.73bcd 18.04±1.31f YK 3.19±0.17ab 11.94±1.67abc 20.07±1.90bcd YSI 3.06±0.68ab 12.33±0.83ab 20.77±1.00ab YWAN 2.74±0.60ab 12.58±0.40ab 21.13±0.45ab

表 5 不同处理条件下生菜可食部位可溶性蛋白、可溶性糖和维生素C含量 Table 5 Content of soluble protein, soluble sugar, and vitamin C in edible parts of lettuce under different treatment conditions

本研究施用两种不同梯度的生物炭基、腐殖酸土壤钝化剂对低累积品种生菜土壤中有效态Cd和Pb含量具有一定的降低效果(图 2和图 3), 并且施用生物炭基还能显著提高土壤pH值(图 1), 这与Wang等^[23]和毕冬雪等^[24]研究的结果一致.因为一方面生物炭或腐殖酸添加到受重金属污染的土壤中后, 可以直接吸附或固持土壤中的重金属离子, 从而降低土壤溶液中重金属离子浓度, 另一方面能通过提高土壤pH值来降低重金属生物有效性, 其作用原理主要包括改善土壤物理性质和化学性质、调控土壤微生物活性、降低重金属生物有效性等^[25].已有研究表明生物质炭的多孔、比表面积大和表面丰富的官能团(—OH、—COOH、C O等)使得生物质炭对重金属具有较强的吸附能力.Deng等^[26]研究发现生物炭表面官能团C C对Cd的吸附有重要作用, N—C O对于铅的去除有效.Liang等^[27]研究指出生物炭钝化剂包括吸附和沉淀作用, 能有效去除土壤和水体中的Pb、Zn和Cd.本研究施用生物炭降低土壤中Cd和Pb含量和植株中Cd和Pb含量的效果明显优于施用腐殖酸的效果(图 4和图 5), 并且不同梯度的生物炭处理显著降低生菜Pb的转运系数, 抑制了生菜体内Pb含量由地下部向地上部转移(表 4).生物质炭表面有许多如羧基和羟基等含氧官能团及负电荷, 能够吸附固定重金属, 降低其移动性.于静静等^[28]研究也证明在土壤中施加生物炭比有机质更有利于促进土壤团聚体的形成, 从而导致土壤中重金属离子形态发生变化, 进一步抑制土壤重金属向植株体内转移.

本研究结果表明, 所有叶面阻控剂处理均对土壤中有效态Cd和Pb含量和植株中Cd和Pb含量的阻控效果明显, 其中4% EDTA二钠叶面阻控剂对土壤中有效态Cd含量的阻控效果最明显(图 2), 这与吴龙华等^[29]研究发现EDTA可明显降低土壤对重金属吸收的研究结果相似, EDTA对Pb和Cd具有很强的螯合能力.所有叶面阻控剂处理中, 施用FAK-Zn叶面阻控剂对降低生菜可食部Cd和Pb含量效果最佳(图 4和图 5).主要原因是叶面阻控剂富含多种作物生长所需营养元素, 如硅、锌和硼等, 这些微量元素可以显著影响作物对重金属Cd的吸收, 还能促进其生长和提高其抗逆性^[30~32]. 本研究还表明, 在喷施不同叶面阻控剂后, 低Cd累积品种生菜Cd和Pb的转移系数也表现出明显差异, 喷施FAK-Zn叶面阻控剂不但显著降低生菜可食部Cd和Pb含量, 并且还显著降低生菜Cd和Pb富集系数和转运系数, 有效抑制了生菜根部Cd和Pb含量向可食部转移(表 4), 这与陈志琴等^[33]研究的结果一致, 叶菜可食部位Cd含量与富集系数和转运系数存在显著正相关关系.Zn施入后引发与Cd的离子拮抗作用, 增强了光合产物以及对Cd的螯合作用, 增强膜的稳定性, 降低了植物对Cd的转运和吸收^{[34, 35]}.Fe和Zn都能减少ROS的生成, 降低Cd对植株的氧化胁迫^[36].

(1) 不同阻控措施对生菜土壤pH值影响不同, 其中施用45%生物炭基钝化剂对提高生菜土壤pH值差异最显著, 施用72 g·m^-2腐殖酸钝化剂对降低生菜土壤pH值差异最显著.

(2) 所有阻控措施中, 施用45 g·m^-2和135 g·m^-2的生物炭基钝化剂分别对土壤有效态Cd和Pb含量的阻控效果最好, 施用生物炭基钝化剂对生菜土壤有效态Cd和Pb含量的阻控效果优于叶面阻控剂.

(3) 所有阻控措施中, 喷施0.8% FAK-Zn叶面阻控剂不仅对降低生菜可食部Cd和Pb含量效果最佳, 还显著降低生菜可食部Cd和Pb富集系数和根部向可食部的转运系数, 对生菜可食部Cd富集系数的阻控效果最好; 且其阻控效果与喷施浓度呈显著正相关, 喷施FAK-Zn叶面阻控剂比施用土壤钝化剂更有效地抑制生菜中Cd和Pb含量由根部向可食部转移吸收.

(4) 所有阻控措施中, 喷施0.4%FAK-Zn阻控剂对可溶性蛋白提升效果最佳; 喷施0.6%FAK-Zn阻控剂对可溶性糖提升效果最佳; 喷施0.4%FAK-Zn阻控剂对维生素C含量提升效果最好, 说明喷施FAK-Zn叶面阻控剂比施用土壤钝化剂更能提升生菜的营养品质.