矿物改良剂对酸性镉污染土壤中菠菜生长及镉累积的影响

摘要

为评估矿物改良剂对农田土壤酸度降低和植物生长的效果，解析改良剂阻控菠菜Cd累积的可能机制，采用白云石(CaMg（CO₃）₂)、煅烧牡蛎壳和钙硅镁钾肥开展盆栽试验，探究3种改良剂对酸性Cd污染土壤中菠菜生长和Cd累积的影响。结果表明：施用10 g/kg矿物改良剂均能显著提高土壤pH 1.44～2.40个单位（P<0.05），降低土壤交换性酸71.9%～82.8%、交换性Al³⁺82.9%～100%，有效缓解土壤铝毒害。施用改良剂均能显著降低土壤Cd有效性28.5%～47.5%、富集系数68.8%～78.1%（P<0.05），使菠菜植株Cd浓度降低68.4%～78.5%。除了改善土壤酸度和抑制Cd/Al毒性外，改良剂还能增加植株对Ca和Mg的累积。Pearson相关性和结构方程分析表明，土壤Cd有效性降低、植株Cd富集能力减弱和植株根系Ca²⁺/Mg²⁺与Cd²⁺的竞争吸收作用是菠菜植株Cd浓度显著降低的重要原因。白云石、煅烧牡蛎壳和钙硅镁钾肥使菠菜鲜重和干重分别增加4.02～20.0倍和3.32～11.6倍。其中，钙硅镁钾肥处理效果最好，使菠菜鲜重和干重分别提高20.0倍和11.6倍。综上，白云石、牡蛎壳粉和钙硅镁钾肥均能改良酸性Cd污染土壤，促进菠菜生长并抑制菠菜对Cd的累积，其中钙硅镁钾肥被推荐为优选材料。在农业实践上，建议采用富钙镁的碱性矿物改良剂修复酸性Cd污染土壤，提高作物产量，促进酸性土壤的可持续利用。

关键词

镉污染 / 土壤酸化 / 矿物改良剂 / 菠菜 / 污染修复

基金资助

井冈山农高区省级科技专项“揭榜挂帅”项目(20222-051261); 中央高校基本科研业务费专项资金项目(2021TC117)