蔬菜是人们日常饮食中必不可少的食物之一，可以为人体提供多种维生素、蛋白质、膳食纤维素、矿物质等营养物质，其质量的优劣直接关系到我国的“菜篮子”安全及人们的身体健康[1-3]。但是由于现代工农业的快速发展，自然环境的恶化，工业“三废”的不合理排放以及农药、化肥的不合理使用，使得菜地重金属污染日趋严重[4-6]。 重金属污染不仅会抑制作物生长发育，还可通过食物链传递进入人体，危害人类身体健康[7-9]。尤为重要的是，重金属具有潜伏性、长期性、累积性、地域性、多样性、不可逆性、难治理性及后果严重性等特点，一旦进入土壤，则难以清理出来[10-11]。 随着人们生活水平的日益提高，食品质量安全越来越受重视。日前，刚刚落幕的十八届五中全会，首次将“美丽中国”列入规划，把“绿色发展”列入五大发展理念之一，可见我国对“生态环保、绿色食品”的高度重视。因此，如何生产绿色蔬菜,保障蔬菜食用安全已迫在眉睫，而开展蔬菜重金属Cd污染治理研究对解决这一问题具有重要的现实意义[12-13]。 1 材料与方法 1.1 供试蔬菜 选择长沙市售常见的4种蔬菜：红菜苔、小白菜、雪里红、莴笋，各蔬菜均撒播种植。 1.2 供试土壤 试验于2015年9月～11月在湖南省长沙市郊某重金属污染农田进行，土壤的基本理化性质见表1，土壤中全Cd含量为2.42 mg/kg，超过国家土壤环境质量二级标准的8倍。 表1 供试土壤基本理化性质pH值有机质(g/kg)全氮(g/kg)全磷(P,g/kg)有效磷(P,mg/kg)速效钾(K,mg/kg)全镉(mg/kg)有效镉(mg/kg). 1.3 供试调理剂 供试土壤调理剂主要成分为硅酸盐，施入土壤后，其中的偏硅酸盐大量水解，可迅速改变土壤的pH值，使土壤中的Cd与OH—及焦磷酸盐反应形成聚合物，从而阻止Cd从全态转化为有效态。调理剂基本理化性质见表2。 表2 供试调理剂基本理化性质pH值Cd(mg/kg)粒径(mm)主要成分·nSiO2、K2O·nSiO2、MgO·nP2O5 1.4 试验设计 本试验采用双因素裂区设计，主区为硅酸盐土壤调理剂施用量，设4个水平，副区为蔬菜种类，设4个水平，共16个处理。每个处理设3个重复，共48个小区，每个小区面积15 m2。具体处理见表3。 表3 因素水平表水平A调理剂施用量(kg/hm2)B蔬菜种类10小白菜红菜苔雪里红莴笋 1.5 样品处理 各种蔬菜均在土壤调理剂施用50～60 d后采集可食用部分(莴笋只采集叶子)，用去离子水清洗，待水晾干后称重，放入65℃烘箱中烘干，再称重，获得蔬菜样品的干鲜比。烘干后的样品粉碎，放入自封袋中以备检测用。 1.6 项目测定与方法 土壤pH值的测定：称取风干土样10 g置于25 mL烧杯中，加入10 mL蒸馏水，用玻璃棒搅拌混匀，静置30 min，用pH计测定。 蔬菜中Cd含量的测定：采用硝酸—盐酸—过氧化氢微波消解,电感耦合等离子体质谱仪(ICP—MS)测定，蔬菜中Cd含量以鲜重计。 土壤有效态Cd含量的测定：以二乙烯五乙酸盐(DTPA)作为提取剂，在25℃条件下，放入180 r/min振荡机中振荡60 min。过滤后用电感耦合等离子体质谱仪(ICP—MS)测定。 2 结果与分析 2.1 土壤调理剂对土壤pH值的影响 土壤pH值是影响重金属形态的一个重要因素[14]，调理剂对土壤pH值的影响见图1,从图1可知，本试验田为酸性土壤，施用调理剂可有效改善土壤的酸碱性，土壤pH值的升高幅度与调理剂的施用量成正相关，随着施用量的增加，同一品种蔬菜地土壤pH值均有不同程度的提高，从处理B1A1到处理B1A4、处理B2A1到处理B2A4、处理B3A1到处理B3A4、处理B4A1到处理B4A4，土壤pH值分别升高了2.22、2.02、2.12、2.31个单位，平均升高了2.17个单位。当土壤调理剂施用量为同一水平时，B1、B2、B3、B4之间，pH值变化不大，波动范围在0～0.2内，说明蔬菜种类对土壤pH值的影响不明显。 图1 土壤调理剂对土壤pH值的影响 硅酸盐土壤调理剂的主要成分为MgO·nSiO2、K2O·nSiO2、MgO·nP2O5等，施入土壤后，其中的偏硅酸盐大量水解，可改变土壤的pH值，并且其水化速度非常缓慢，能较长时间维持土壤的pH值保持基本不变。但施用过量可能会影响土壤的结构，应适量添加。 2.2 土壤调理剂对土壤有效态Cd含量的影响 由图2可知，蔬菜种类为同一水平时，随着调理剂用量的增加，土壤中有效态Cd含量不断降低，降低Cd效果为A1<A2<A3<A4，其中A3趋近于A4，考虑适量原则，A3处理(9 000 kg/hm2)为最佳施用量。 图2 土壤调理剂对土壤有效态Cd含量的影响 调理剂施入土壤后，改变了土壤的pH值，使土壤中的Cd与OH-及焦磷酸盐反应形成聚合物，因土壤调理剂具有比表面积较大的特性及强大的吸附螯合作用，在晶种的作用下形成集合体，避免了因酸介质的作用而发生可逆反应，最终阻止了Cd转为有效态。 2.3 土壤调理剂对不同蔬菜种类吸收Cd能力的影响 不同种类的蔬菜对Cd的吸收能力存在差异[15]。由表4可见，各类蔬菜吸收能力为B4>B1>B2>B3，其中莴笋对Cd吸收能力较强，雪里红对Cd吸收能力相对较弱，前者为后者的3.75倍；随着调理剂施用量的增加，同一种类蔬菜Cd含量不断降低，降低了20%～60%；与A1相比，A2、A3、A4分别降低30.5%、53.3%、56.7%；当土壤调理剂施用量由A1-A2、A2-A3、A3-A4逐渐增加时，Cd含量分别降低了30.5%、30.9%、7.5%，由此可见，当调理剂施用量由A3增加到A4时，Cd含量变化相对较小，降Cd效果并不理想，考虑适量原则，A3处理(9 000 kg/hm2)为土壤调理剂最佳施用量。 表4 土壤调理剂用量和蔬菜种类对蔬菜Cd含量的影响调理剂用量蔬菜种类Cd含量 由表5得知，不同土壤调理剂用量条件下蔬菜中Cd含量差异极显著(P=0.015)，不同蔬菜种类条件下蔬菜中Cd含量差异极显著(P=0.001)。说明蔬菜种类和适宜的土壤调理剂用量均能显著影响蔬菜中Cd的含量。 表5 土壤调理剂用量和蔬菜种类对蔬菜Cd含量影响的双因素方差分析效果检验变异来源平方和自由度均方F值P值调理剂用量蔬菜种类82...1080.001误差18..091— —总变异139.——— 3 结论 (1)施用硅酸盐土壤调理剂可有效提高土壤pH值，随着调理剂施用量的增加，pH值不断提高，平均提高了2.17个单位，pH值最高可达7.93。 (2)硅酸盐土壤调理剂能显著降低土壤Cd活性以及蔬菜中Cd的含量，其中处理A3使土壤中有效态Cd含量降低了55.4%，使蔬菜中Cd的含量降低了53.3%，考虑适量原则，9 000 kg/hm2(处理A3)为最佳施用量。 (3)不同种类的蔬菜对重金属富集能力存在较大的差异，试验所用4种蔬菜对Cd的富集能力依次为莴笋(叶)>小白菜>红菜苔>雪里红。筛选出对重金属富集能力低的蔬菜品种，是防控蔬菜重金属污染的有效措施之一。