李虎，趙一莎，劉沖，武文飛，王厚成，南忠仁

蘭州大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，甘肅 蘭州 730000

Cd脅迫下黃土施用污泥對(duì)小麥生長(zhǎng)及Cd富集遷移的影響

李虎，趙一莎，劉沖，武文飛，王厚成，南忠仁*

蘭州大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，甘肅 蘭州 730000

為了能給污泥資源開發(fā)利用開辟新的途徑，以黃土為供試土壤，小麥（Triticumaestivum L.）為供試作物。采用盆栽試驗(yàn)研究了泥在不同Cd脅迫黃土中對(duì)小麥生長(zhǎng)的影響及其對(duì)小麥各部位Cd的富集遷移規(guī)律。試驗(yàn)設(shè)計(jì)2個(gè)污泥處理水平，每個(gè)塑料盆中加入8.0 kg供試土壤或污泥含量為4.0%的供試土壤，土壤中以Cd(NO3)2?4H2O溶液形式加入的Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.5、1.0、2.5、5.0、10.0、25.0、50 mg·kg-1，對(duì)應(yīng)各處理為TS1～TS7。各脅迫水平均設(shè)置3個(gè)平行，同時(shí)設(shè)置對(duì)照TS0。結(jié)果表明，黃土中低水平的Cd脅迫可促進(jìn)小麥的生長(zhǎng)，且在Cd污染水平5.0 mg·kg-1時(shí)施污泥和未施污泥土壤中小麥生物量均最大，而高水平的Cd脅迫抑制小麥的生長(zhǎng)，且Cd脅迫水平越高，抑制作用越強(qiáng)烈；Cd脅迫下施用污泥可促進(jìn)小麥的生長(zhǎng)，尤其是莖葉和籽粒的生長(zhǎng)；小麥各部位Cd的含量隨土壤Cd處理水平的升高而增加且呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），各部位最大濃度分別可以達(dá)到：45.32、14.41、9.66 mg·kg-1，且根系＞莖葉＞籽粒，污泥的施用能促進(jìn)小麥對(duì)Cd的吸收；小麥各部位對(duì)Cd的富集能力均隨著土壤Cd脅迫水平的升高而先增加后減小，污泥的施用在一定程度上提高了小麥對(duì)Cd的富集能力，各部位富集系數(shù)最大分值分別為1.81、0.93、0.51，但對(duì)Cd進(jìn)入小麥根系后向莖葉和籽粒的遷移影響不顯著。

小麥；污泥；Cd；富集；遷移

城市污泥中含有植物生長(zhǎng)所需要的N、P、K等營(yíng)養(yǎng)元素、大量的有機(jī)質(zhì)及微量元素（郭廣慧等，2009；李艷霞等，2003），其資源化利用方式主要有土地利用、林業(yè)利用和城市綠化等（黃雅曦等，2006），其中土地利用是最為看好的城市污泥處置與資源化方式，受到世界各國(guó)重視（莫測(cè)輝等，2000）。污泥土地利用的主要問題是重金屬的毒害問題（Ahumada等，2009），但科學(xué)合理的施用就會(huì)得到良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益（蔡全英和莫測(cè)輝，2003）。如何科學(xué)合理的實(shí)現(xiàn)城市污泥的土地資源化利用，摸清城市污泥的土地資源化利用過程中植物對(duì)重金屬的吸收效應(yīng)，是亟待解決的問題（張朝升等，2008）。

污泥中的重金屬進(jìn)入土壤后經(jīng)溶解、沉淀、凝聚、絡(luò)合、吸附等過程表現(xiàn)出不同的環(huán)境效應(yīng)（Gupta和Sinha ，2006；Karvelas等，2003）。Cd是城市污泥中最常見的重金屬之一（史昕龍和陳紹偉，2001）。在這方面國(guó)外研究報(bào)道較多（Egiarte等，2008；Fuentes等，2004），國(guó)內(nèi)也有一些報(bào)道（張瑋和傅大放，2007；于瑞蓮等，2011）。蘭州地處黃土高原西部，境內(nèi)大部分為海拔1450～2500 m的黃土覆蓋的丘陵、河谷和盆地，其中丘陵所含的黃土熟化程度很低，植被覆蓋率很?。ɡ钇嫉龋?013），Cd含量很低（晉王強(qiáng)等，2010）。近年來，隨著城市的發(fā)展，綠化用土供需矛盾日益突出，黃土常被作為綠化土用于園林和荒漠化土地等（安登奎和王玉宏，2005），但黃土土粒板結(jié)、通透性差，缺乏有機(jī)養(yǎng)分，常導(dǎo)致植物生長(zhǎng)不良而枯萎致死（王志和楊藝淵，2002）。用污泥能明顯的改良生土并供給植物養(yǎng)分，且肥效持久、后效顯著，優(yōu)于化肥（薛澄澤和杜新科，2000）。

目前，黃土中施用污泥及其重金屬對(duì)作物生長(zhǎng)影響的研究尚鮮見報(bào)道。本文即擬通過盆栽實(shí)驗(yàn)，探求污泥在不同Cd脅迫黃土中對(duì)小麥生長(zhǎng)的影響及其對(duì)小麥各部位Cd的富集遷移規(guī)律，為污泥資源的開發(fā)利用開辟新的途徑。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試土壤為黃土，采自蘭州市榆中縣郊區(qū)，采回后鋪在塑料薄膜上于自然陰涼處風(fēng)干，壓碎，剔除石塊等異物，過2 mm尼龍篩備用。其基本理化性質(zhì)為：pH=8.85，有機(jī)質(zhì)含量1.54%，EC＝895.5 μs·cm-1，Cd背景含量0.116 mg·kg-1；供試污泥采自蘭州市七里河污水處理廠（A2O工藝），采回后鋪在塑料薄膜上于自然陰涼處風(fēng)干，壓碎，過2 mm尼龍篩，備用。其基本理化性質(zhì)為：pH=7.81，EC=3142 μs·cm-1，有機(jī)質(zhì)含量24.50%，Cd背景含量為0.116 mg·kg-1。

供試作物為小麥（Triticumaestivum L.），購自甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)長(zhǎng)期對(duì)黃土中Cd含量的調(diào)查，對(duì)出現(xiàn)的最大濃度作適當(dāng)延伸，確定為試驗(yàn)設(shè)計(jì)的8個(gè)處理水平。同時(shí)根據(jù)研究區(qū)的施肥狀況，確定為試驗(yàn)設(shè)計(jì)的2個(gè)污泥處理水平。每個(gè)塑料盆中加入8.0 kg供試土壤或污泥含量為 4.0%的供試土壤，土壤中以Cd(NO3)2?4H2O溶液形式一次性加入的Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.5、1.0、2.5、5.0、10.0、25.0、50 mg·kg-1，對(duì)應(yīng)各處理為TS1～TS7。各脅迫水平均設(shè)置3個(gè)平行，同時(shí)設(shè)置對(duì)照TS0。加去離子水使得土壤含水率為田間持水量的60%，保持3周后按農(nóng)作制度播入小麥種子。幼苗生長(zhǎng)7 d后間苗留取10棵，約120 d后收獲測(cè)量小麥的主枝長(zhǎng)度和平均根系長(zhǎng)度以及麥穗長(zhǎng)度，并測(cè)定小麥的根、莖葉、籽粒 Cd含量及生物量，并采集土壤樣品和植物樣品。土壤樣品自然風(fēng)干后過100目尼龍篩，以四分法取50 g待用。植物樣品分為莖葉、根系和籽粒，用自來水沖洗干凈后再用去離子水反復(fù)沖洗，經(jīng)105 ℃殺青2 h，75 ℃烘干至恒重后粉碎，過60目尼龍篩待用。

1.3 分析測(cè)試

土壤理化指標(biāo)用土壤農(nóng)化常規(guī)分析方法測(cè)定（魯如坤，2000）。土壤樣品用HNO3-HF-HClO4三酸法消解（Tessier等，1979）。植物樣品用 GB/T5009規(guī)定的HNO3-HClO4混合酸法消解。Cd含量用原子吸收光譜儀（Thermo Fishier，SOLAAR M6）測(cè)定。試驗(yàn)中均采用20%平行樣、GSS-1標(biāo)準(zhǔn)土樣和GSB-6標(biāo)準(zhǔn)菠菜樣品進(jìn)行質(zhì)控，誤差控制在5%以內(nèi)。試劑均為優(yōu)級(jí)純，試驗(yàn)器皿在使用前均用10%硝酸浸泡24 h以上。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所得數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2007和SPSS 19.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析、作圖等。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同處理對(duì)小麥生長(zhǎng)的影響

生物量（干質(zhì)量）的變化是在正常環(huán)境中生長(zhǎng)的植物受到外界重金屬影響時(shí)最直接的響應(yīng)，可以表征重金屬元素對(duì)植物的作用類型和程度（Liu等，2008）。不同Cd脅迫水平污泥施加與否情景下小麥各部位的干質(zhì)量變化情況見表1。

由表1可知，隨著土壤Cd脅迫水平的升高，無論污泥施加與否，小麥各部位干質(zhì)量均呈先增加后減小的趨勢(shì)。與對(duì)照TS0相較，未施加污泥情景下， TS4和TS5Cd脅迫水平下的小麥根系干質(zhì)量顯著高于其他脅迫水平，且TS4（0.33±0.07 g）顯著高于 TS5（0.20±0.08 g）（P＜0.05），TS2～TS6脅迫水平下莖葉干質(zhì)量顯著高于其他脅迫水平（P＜0.05），TS2～TS5脅迫水平下籽粒干質(zhì)量顯著高于其他脅迫水平（P＜0.05）；施加污泥情景下，TS4和 TS5Cd脅迫水平下的小麥根系干質(zhì)量顯著高于其他脅迫水平，且TS4（0.41±0.02 g）顯著高于TS5（0.30±0.02 g）（P＜0.05），TS2～TS5脅迫水平下莖葉干質(zhì)量顯著高于其他脅迫水平（P＜0.05），TS2～TS4脅迫水平下籽粒干質(zhì)量顯著高于其他脅迫水平（P＜0.05）。該結(jié)果表明，無論污泥施加與否，一定范圍內(nèi)較低濃度的Cd脅迫均能促進(jìn)小麥生長(zhǎng)，較高濃度的Cd脅迫則抑制小麥生長(zhǎng)，小麥對(duì)Cd脅迫的耐受作用存在臨界濃度，與已有的相關(guān)研究結(jié)果（Liu和 Zhang，2007；賈夏，2011）相同。這可能是較低的Cd濃度能使提高作物體內(nèi)酸性磷酸酶和過氧化氫酶等的活性或加快生物體內(nèi)某些生化反應(yīng)，從而促進(jìn)其生長(zhǎng)，而當(dāng)Cd濃度超過作物生長(zhǎng)極限值時(shí)，作物的生理生化、生長(zhǎng)環(huán)境和營(yíng)養(yǎng)狀況均不同程度的受到傷害，作物的生長(zhǎng)發(fā)育就開始受到不同程度的抑制（Bonten，2008）。因此，高濃度的Cd會(huì)嚴(yán)重抑制作物的生長(zhǎng)發(fā)育和新陳代謝，從而使得生物量顯著降低（Xia等，2000）。實(shí)驗(yàn)觀察亦發(fā)現(xiàn)，Cd對(duì)小麥毒害達(dá)到一定程度后，植株就會(huì)表現(xiàn)出生長(zhǎng)遲緩、植株矮小、褪綠等中毒癥狀，嚴(yán)重影響其產(chǎn)量，這與黎佳佳等人（黎佳佳等，2006）的觀測(cè)結(jié)果一致。

表1 不同Cd脅迫水平添加與不添加污泥情景下小麥各部位的干質(zhì)量Table 1 The dry weight of wheat on different levels of Cd stress and sewage sludge amendment rates

表2 不同Cd脅迫水平添加與不添加污泥情景下小麥各部位的Cd含量Table 2 The Cd content of various parts of wheat on different levels of Cd stress and sewage sludge amendment rates

施加污泥與未施加污泥情景相較，同一Cd脅迫水平施加污泥情景下小麥各部位的干質(zhì)量較大，僅在TS5和TS6Cd脅迫水平下，小麥根系干質(zhì)量在兩種處理間差異顯著（P＜0.05），僅在 TS0和TS1Cd脅迫水平下，小麥莖葉干質(zhì)量在兩種處理間差異顯著（P＜0.05），在Cd所有脅迫水平下，小麥籽粒干質(zhì)量在兩種處理間差異顯著著（P＜0.05）。該結(jié)果表明，在Cd脅迫下，施用污泥有利于促進(jìn)小麥生長(zhǎng)，尤其是莖葉和籽粒的生長(zhǎng)，可能是由于一定水平內(nèi)的Cd對(duì)小麥的毒害作用小于污泥中豐富的N、P、K和有機(jī)質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)元素對(duì)小麥的促進(jìn)作用，污泥在一定程度上能顯著提高小麥莖葉和籽粒的生物量（康少杰等，2011a）。可見，小麥在單一Cd脅迫下無論施加污泥與否，其各部位的生物量較之對(duì)照均有一定程度的增加，且高濃度Cd脅迫下仍能較好的生長(zhǎng)，各部位的干質(zhì)量并未顯著小于對(duì)照TS0，說明小麥對(duì)Cd具有較高的耐性。

2.2 小麥對(duì)Cd的吸收和分布

不同Cd脅迫水平污泥施加與否情景下小麥各部位的Cd含量變化情況見表2。

由表2可知，無論污泥施加與否，小麥各部位的Cd含量均隨著Cd脅迫濃度的升高而持續(xù)增加。在試驗(yàn)設(shè)計(jì)的濃度范圍內(nèi)，盡管小麥的生物量已受到一定程度的抑制，但其不同部位對(duì)Cd的吸收并未達(dá)到峰值。與對(duì)照TS0相較，未施加污泥情景下，TS3～TS7Cd脅迫水平下的小麥根系和籽粒Cd含量顯著高于其他脅迫水平（P＜0.05），在所有Cd脅迫水平下莖葉 Cd含量顯著高于都差異性顯著（P＜0.05）；施加污泥情景下，自TS3 Cd脅迫水平開始小麥各部位 Cd含量顯著高于其他脅迫水平（P＜0.05）。各部位的Cd含量相較，根系最高，莖葉次之，籽粒最低，此結(jié)果與莫爭(zhēng)（2002）等研究結(jié)果一致。該結(jié)果表明，有較多的Cd 從土壤進(jìn)入了根系，但 Cd 從根系轉(zhuǎn)移至莖葉相對(duì)比較困難，而Cd從莖葉轉(zhuǎn)移至籽粒更加困難。原因可能是當(dāng)植物根系暴露在濃度較高的重金屬環(huán)境中時(shí)，植物可以通過一些轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白如 MRP7、HMA3、CAXs等將重金屬轉(zhuǎn)運(yùn)到液泡，并且產(chǎn)生更多的植物絡(luò)合素將一些重金屬絡(luò)合在液泡中，限制重金屬轉(zhuǎn)運(yùn)到木質(zhì)部，進(jìn)而減少其向地上部的運(yùn)輸，導(dǎo)致根系中的重金屬含量高于莖葉和籽粒（黃白飛等，2013）。

如表3所示，無論施加污泥與否，小麥各部位的Cd含量與土壤中Cd添加量均達(dá)到極顯著的正相關(guān)關(guān)系（P＜0.01），表明小麥各部位的Cd含量與土壤 Cd污染的程度直接相關(guān)，即實(shí)驗(yàn)情景下 Cd的脅迫濃度（全量）可以很好地表征小麥各部位對(duì)Cd的吸收特征和變化趨勢(shì)。

表3 不同部位Cd含量與土壤中Cd添加量的相關(guān)性分析結(jié)果Table 3 The correlation analysis of Cd content of various parts of wheat and add the amount of Cd in soil

表4 不同Cd脅迫水平添加與不添加污泥情景下小麥各部位的生物富集系數(shù)Table 4 The BCF of various parts of the wheat on different levels of Cd stress and sewage sludge amendment rates

施加污泥與未施加污泥情景相較，同一Cd脅迫水平施加污泥情景下小麥各部位的Cd含量較大，僅在TS4Cd脅迫水平下，小麥根系和莖葉Cd含量在兩種處理間差異顯著（P＜0.05），僅在 TS5和TS7Cd脅迫水平下，小麥莖葉Cd含量在兩種處理間差異顯著（P＜0.05）。陳曦等（2010）研究發(fā)現(xiàn)，在Cd脅迫下，施用污泥有利于促進(jìn)小麥各部位對(duì)Cd的吸收，此外許田芬（2012）和康少杰（2011）研究青菜和玉米等植物結(jié)果亦是如此。可能是污泥中豐富的N、P、K和有機(jī)質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)元素所致（戴亮等，2012；陳桂梅等，2010）。同時(shí)，與未施加污泥情景相較，Cd脅迫水平較低時(shí)施加污泥情景下小麥各部位的Cd含量總體較高，但差異并不顯著，即在低Cd脅迫水平時(shí)，兩種情景下小麥對(duì)Cd的富集量相差不大，甚至還出現(xiàn)施加污泥情景下小麥各部位Cd含量比未施加污泥情景下含量少的現(xiàn)象，與Walker等（2003）研究結(jié)果一致。這表明，Cd脅迫水平較低時(shí)，污泥的施用對(duì)小麥吸收Cd的影響不顯著（P＞0.05），隨著土壤Cd脅迫水平的升高，污泥的施用對(duì)小麥吸收Cd的影響開始變得顯著（P＜0.05），且差異愈加明顯（褚艷春等，2013）。已有研究表明，重金屬Cd含量與營(yíng)養(yǎng)元素含量間呈正相關(guān)關(guān)系，即兩者表現(xiàn)為協(xié)同作用（Thapa等，2012），本實(shí)驗(yàn)表明，在污泥提供的營(yíng)養(yǎng)元素一定時(shí)，高Cd脅迫水平下二者的交互作用較低Cd脅迫水平更大。

2.3 施用污泥對(duì)小麥富集和轉(zhuǎn)運(yùn)Cd的影響

為了更好的探究Cd在小麥－黃土系統(tǒng)施加污泥與未施加污泥情景下的轉(zhuǎn)運(yùn)積累規(guī)律，本文引入了生物富集系數(shù)（BCF）和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)（TF）。生物BCF是植物根系與土壤中重金屬濃度的比值，TF是植物體地上部分與地下部分重金屬濃度的比值（Nan等，2000）。富集、轉(zhuǎn)移系數(shù)越大（黃麗榮等，2011），說明作物對(duì)重金屬的富集和遷移能力越大（Yoon等，2006）。小麥根系、莖葉和籽粒的富集系數(shù)分別以BCFR、BCFSL和BCFS表示，小麥莖葉和籽粒的遷移系數(shù)分別以 TFR－SL和 TFR－S表示。表4和表5分別是施加污泥與未施加污泥情景下Cd在小麥中的BCF和TF。

表4表明，隨著Cd脅迫水平的升高，施加污泥與未施加污泥情景下，小麥各部位的 BCF均呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì)，且均在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的最高處理TS7水平最小。與對(duì)照TS0相較，未施加污泥情景下，BCFR除TS7水平外均差異顯著（P＜0.05），BCFSL僅TS5和TS6水平差異不顯著（P＜0.05），且TS7水平顯著小于對(duì)照TS0（P＜0.05），BCFS則在TS1～TS4水平差異顯著（P＜0.05）；施加污泥情景下，BCFR和 BCFS在TS1～TS4水平差異顯著（P＜0.05），BCFSL在 TS3～TS6水平差異顯著（P＜0.05）。小麥各部位Cd的BCF表現(xiàn)為根系最大，莖葉次之，籽粒最小，與李曉晨等（2007）研究結(jié)果一致，說明Cd富集能力更易在土壤－小麥根系界面進(jìn)行，小麥根系－小麥莖葉界面次之，小麥莖葉－小麥籽粒界面相對(duì)最不易富集。

施加污泥與未施加污泥情景相較，施加污泥情景下小麥各部位的 BCF均大于未施加污泥情景，同一Cd脅迫水平下，BCFR僅TS6水平差異不顯著（P＜0.05），BCFSL僅TS1和TS2水平差異不顯著（P＜0.05），BCFS則在TS2、TS4、TS6和TS7水平差異顯著（P＜0.05），有研究表明，同一Cd脅迫水平下污泥的施用在一定程度上提高了小麥對(duì)Cd的富集能力，對(duì)小麥根系的Cd富集能力影響尤為顯著（陳祥等，2009）。即當(dāng)Cd脅迫濃度超過一定范圍時(shí)，小麥對(duì)Cd的富集系數(shù)變得越來越小。武文飛等（2012）研究油菜也得出了相同的結(jié)果，這主要是因?yàn)殡S著土壤中Cd元素濃度的升高，植物生長(zhǎng)受到一定程度的抑制，Cd的吸收機(jī)能將會(huì)受到阻礙。

表5 不同Cd脅迫水平添加與不添加污泥情景下小麥各部位的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)Table 5 The TF of various parts of the wheat on different levels of Cd stress and sewage sludge amendment rates

表5表明，隨著 Cd 脅迫水平的升高，施加污泥與未施加污泥情景下，小麥各部位的TF變化較為波動(dòng)，但整體呈先升高后減小的趨勢(shì)，Cd向植物體內(nèi)的遷移能力與土壤性質(zhì)、重金屬形態(tài)等有關(guān)，當(dāng)外源Cd濃度超過轉(zhuǎn)運(yùn)極限值后，轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)將會(huì)變?。═opcuoglu等，2005）。與對(duì)照TS0相較，未施加污泥情景下，TFR－SL僅TS2水平顯著高于對(duì)照TS0（P＜0.05），TFR－S僅 TS1水平顯著高于對(duì)照TS0（P＜0.05）；施加污泥情景下，TFR－SL僅 TS2和 TS6水平顯著高于對(duì)照 TS0（P＜0.05），TFR－S僅TS2和TS3水平顯著高于對(duì)照TS0（P＜0.05）。

施加污泥與未施加污泥情景相較，TFR－SL僅TS0、TS6和TS7水平差異顯著（P＜0.05），TFR－S僅TS1和TS7水平差異顯著（P＜0.05），表明污泥的施用對(duì)Cd進(jìn)入小麥根系后向莖葉和籽粒的遷移影響不顯著，Allan等（1989）也得到了相同的結(jié)論。

3 結(jié)論

1）黃土中低水平的Cd脅迫可促進(jìn)小麥的生長(zhǎng)，且在Cd污染水平5.0 mg·kg-1時(shí)施污泥和未施污泥土壤中小麥生物量均最大，而高水平的Cd脅迫抑制小麥的生長(zhǎng)，且Cd脅迫水平越高，抑制作用越強(qiáng)烈，Cd脅迫下施用污泥可促進(jìn)小麥的生長(zhǎng)，尤其是莖葉和籽粒的生長(zhǎng)；

2）小麥各部位Cd的含量隨土壤Cd處理水平的升高而增加且呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），各部位最大濃度分別可以達(dá)到：45.32、14.41、9.66 mg·kg-1，且根系＞莖葉＞籽粒，污泥的施用能促進(jìn)小麥對(duì)Cd的吸收；

3）小麥各部位對(duì) Cd的富集能力均隨著土壤Cd脅迫水平的升高而先增加后減小，污泥的施用在一定程度上提高了小麥對(duì)Cd的富集能力，各部位富集系數(shù)最大分值分別為 1.81、0.93、0.51，但對(duì)Cd進(jìn)入小麥根系后向莖葉和籽粒的遷移影響不顯著。

AHUMADA I, GUDENSCHWAGER O, CARRASCO M A, et al. 2009.Cpper and zinc bioavailabilities to ryegrass (Loliumperenne L.) and subterraneanclover (Trifoliumsubterraneum L.) grown in biosolid treated Chilean soils[J]. Journal of Environmental Management, 90(8): 2665-2671.

ALLAN D L, JARRELL W M. 1989. Proton and copper adsorption to maize and soybean root cell walls[J]. Plant physiology, 1989, 89(3): 823-832.

EGIARTE G, Pinto M, RUIZ-ROMERA E, et al. 2008.Monitoring heavy metal concentrations in leachates from a forest soil subjected to repeated applications of sewage sludge[J]. Environmental pollution, 156(3): 840-848.

FUENTES A, LORENS M, SAEZ J, et al. 2004. Simple and sequential extractions of heavy metals from different sewage sludges[J]. Chemosphere, 54(8): 1039-1047.

GUPTA A K, SINHA S. 2006. Chemical fractionation and heavy metal accumulation in the plant of Sesamumindicum(L.) var. T55 grown on soil amendedwith tannery sludge: selection of single extractants[J]. Chemosphere, 64(1):161-173.

KARVELAS M, KATSOYIANNIS A, SAMARA C. 2003. Occurrence and fate of heavy metals in the wastewater treatment process[J]. Chemosphere, 53(10):1201-1210.

LIU J, ZHOU Q, SUN T, et al. 2008. Growth responses of three ornamental plants to Cd and Cd-Pb stress and their metal accumulation characteristics[J]. Journal of hazardous materials, 151(1): 261-267.

LIU X, ZHANG S. 2007. Intraspecific differences in effects of co-contamination of cadmium and arsenate on early seedling growth and metal uptake by wheat[J]. Journal of Environmental Sciences, 19(10): 1221-1227.

NAN ZHONGREN, ZHAO CHUANYAN. 2000. Heavy metal concentrations in gray calcareous soils of Baiyin region, Gansu Province, P. R. China[J]. Water, Air, and Soil Pollution, 118(1-2): 131-142.

TESSIER A, CAMPBELL P G C, BISSON M. 1979. Sequential extraction procedure for the speciation of particulate trace metals[J]. Analytical chemistry, 51(7): 844-851.

THAPA G, SADHUKHAN A, PANDA S K, et al. 2012. Molecular mechanistic model of plant heavy metal tolerance[J]. Biometals, 25(3): 489-505.

TOPCUOGLU B. 2005. Effects of Repeated Applications of Sewage Sludge and MSW Compost on the Bioavailability of Heavy Metals in Greenhouse Soil[J]. Polish Journal of Environmental Studies, 14(2): 217.

WALKER D J, CLEMENTE R, ROIG A, et al. 2003. The effects of soil amendments on heavy metal bioavailability in two contaminated Mediterranean soils[J]. Environmental Pollution, 122(2): 303-312.

XIA H, SHU W. 2000. Resistance to and uptoke of heavy metals by Vetiveriazizanioides and paspalumnotatum from lead/zinc mine tailings[J]. ActaEcologicaSinica, 21(7): 1121-1129.

YOON J, CAO X, ZHOU Q, et al. 2006. Accumulation of Pb, Cu, and Zn in native plants growing on a contaminated Florida site[J]. Science of the Total Environment, 368(2): 456-464.

安登奎, 王玉宏. 2005. 陜西黃土高原地區(qū)高速公路高陡邊坡綠化技術(shù)[J]. 水土保持通報(bào), 24(6): 49-52.,

蔡全英, 莫測(cè)輝. 2003. 城市污泥及其堆肥對(duì)盆栽通菜和蘿卜產(chǎn)量的影響[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 22(1): 52-55.

陳桂梅, 劉善江, 張定媛, 等. 2010. 污泥堆肥的應(yīng)用及其在農(nóng)業(yè)中的發(fā)展趨勢(shì)[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào), 26(24): 301-306.

陳曦, 楊麗標(biāo), 王甲辰, 等. 2010. 施用污泥堆肥對(duì)土壤和小麥重金屬累積的影響[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào), 26(8): 278-283.

陳祥, 包兵, 張曉艷, 等. 2009. 三種污水污泥對(duì)兩種地被植物和土壤的影響. 西南大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 31(5): 130 - 133.

褚艷春, 葛驍, 魏思雨, 等. 2013. 污泥堆肥對(duì)青菜生長(zhǎng)及重金屬積累的影響[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 32(10): 1965-1970.

戴亮, 任琚, 陶玲, 等. 2012. 蘭州市城市污泥施用對(duì)小麥生長(zhǎng)和重金屬富集的影響[J]. 土壤通報(bào), 43(5): 1257-1263.

郭廣慧, 楊軍, 陳同斌, 等. 2009. 中國(guó)城市污泥的有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分含量及其變化趨勢(shì)[J]. 中國(guó)給水排水, 25(13).

黃白飛, 辛俊亮. 2013. 植物積累重金屬的機(jī)理研究進(jìn)展[J]. 草業(yè)學(xué)報(bào), 22(1): 300-307.

黃麗榮, 李雪, 唐鳳德, 等. 2011. 污泥對(duì)樟子松生物量及其重金屬積累和土壤重金屬有效性的影響[J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 30(12): 2450-2456.

黃雅曦, 李季, 李國(guó)學(xué), 等. 2006. 污泥資源化處理與利用中控制重金屬污染的研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 14(1): 156-158.

賈夏, 周春娟, 董歲明. 2011. 鎘脅迫對(duì)小麥的影響及小麥對(duì)鎘毒害響應(yīng)的研究進(jìn)展[J]. 麥類作物學(xué)報(bào), 31(4): 786-792.

晉王強(qiáng), 南忠仁, 王勝利, 等. 2010. 蘭州市城市污水處理廠污泥中重金屬形態(tài)分布特征與潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 29(6): 1211-1216.

康少杰, 劉善江, 李文慶, 等. 2011a.污泥肥對(duì)油菜品質(zhì)性狀及其重金屬累積特征的影響[J]. 水土保持學(xué)報(bào), 25(1): 92-95.

康少杰, 劉善江, 鄒國(guó)元, 等. 2011.污泥肥和生活垃圾肥對(duì)小麥-玉米重金屬累積及產(chǎn)量的影響[J]. 土壤通報(bào), 42(3): 752-757.

黎佳佳, 胡紅青, 付慶靈, 等. 2006. Cd Pb單一與復(fù)合污染對(duì)辣椒生物量及重金屬殘留的影響[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 25(1): 49-53.

李萍, 黃麗娟, 李振江, 等. 2013. 甘肅黃土高邊坡可靠度研究[J]. 巖土力學(xué), 34(3):811-817.

李曉晨, 馬海濤, 馮士龍, 等. 2007. 污泥中重金屬的形態(tài)及在小麥幼苗中的富集[J]. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù), 30(3): 1-3.

李艷霞, 陳同斌, 羅維, 等. 2003. 中國(guó)城市污泥有機(jī)質(zhì)及養(yǎng)分含量與土地利用[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 23(11).

魯如坤. 2000. 土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法[M]. 北京: 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)出版社, 147-211.

莫測(cè)輝, 吳啟堂, 蔡全英, 等. 2000. 論城市污泥農(nóng)用資源化與可持續(xù)發(fā)展[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 11(1): 157-160.

莫爭(zhēng), 王春霞. 2002. 重金屬 Cu, Pb, Zn, Cr, Cd 在水稻植株中的富集和分布[J]. 環(huán)境化學(xué), 21(2): 110-116.

史昕龍, 陳紹偉. 2001. 城市污水污泥的處置與利用[J]. 環(huán)境保護(hù), 3(45): 6.

王志, 林藝淵. 2002. 城市綠化用土的有效利用與管理[J]. 新疆林業(yè), (4): 27-27.

武文飛, 南忠仁, 王勝利, 等. 2012. 單一與復(fù)合脅迫下油菜對(duì)鎘, 鉛的吸收效應(yīng)[J]. 環(huán)境科學(xué), 33(9): 3253-3260.

許田芬, 謝方文, 丘錦榮, 等. 2012. 污泥植物處理后對(duì)玉米生長(zhǎng)及土壤重金屬含量的影響[J]. 中國(guó)環(huán)境科學(xué), 32(9): 1640-1646.

薛澄澤, 杜新科. 2000. 復(fù)合污泥堆肥施用于高速公路綠化帶效果的研究: Ⅰ. 中央分隔[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù), 19(4): 204-208.

于瑞蓮, 徐加慶, 胡恭任, 等. 2011. 施用污泥對(duì)小白菜生長(zhǎng)及其遷轉(zhuǎn)重金屬的影響[J]. 生態(tài)學(xué)雜志, 30(1): 82-86.

張朝升, 陳秋麗, 張可方, 等. 2008. 大坦沙污水廠污泥重金屬形態(tài)及其生物有效性的研究[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 27(3): 1259-1264.

張瑋, 傅大放. 2007. 不同污泥處置方法中重金屬的遷移規(guī)律[J]. 中國(guó)給水排水, 23(12): 22-25.

Effects of the Application of Municipal Sewage Sludge to Loess on the Growth of Wheat and Cd Accumulation and Migration under Cd Stress

LI Hu, ZHAO Yisha, LIU Chong, WU Wenfei, WANG Houcheng, NAN Zhongren*

College of Earth and Environmental Sciences, Lanzhou University, Lanzhou 730000, China

In order to develop new approaches to utilization of sewage sludge, a pot experiment was conducted out for loess and wheat to study the effects of application of municipal sewage sludge on growth of wheat and accumulation and migration of cadmium under stress. There are two sludge treatment levels in the experimental and 8.0 kg test soil or amended with 4.0% sludge were added in each plastic pots. The solution of Cd (NO3)2·4H2O was added in soils with concentration of 0.5, 1.0, 2.5, 5.0, 10.0, 25.0, 50 mg·kg-1, corresponding to each treatment for TS1-TS7. Various stress levels were set up three parallel, and set the control TS0.The results indicated that low stress levels of cadmium in loess can promote the growth of wheat, and biomass of wheat in both soils reached maximum in stress levels of 5.0 mg·kg-1. However, high stress levels of cadmium inhibits the growth of wheat and inhibition promoted with increase of the stress levels. The application of municipal sewage sludge under cadmium stress can promote the growth of wheat, especially is the shoots and seeds; The content of cadmium of various parts of wheat increased with the increase of stress levels and this phenomenon was a significant positive correlation (P ＜0.05), and the maximum content of cadmium of various parts of wheat were the roots (45.32 mg·kg-1), followed by the shoots (14.41 mg·kg-1), the minimum is seed (9.66 mg·kg-1). The application of sludge can promote the absorption of cadmium in wheat; The accumulation capability of various parts of the wheat first increase and then decrease with increase of stress levels of cadmium. The application of municipal sewage sludge can improve the accumulation ability of cadmium in wheat and the maximum enrichment factor of the various parts of wheat were 1.81, 0.93, 0.51, but the impact on the migration of cadmium which shift from the roots to shoots and seed were not significant.

wheat municipal sludge; Cd; accumulation; translocation

X53

：A

：1674-5906（2014）08-1366-06

李虎，趙一莎，劉沖，武文飛，王厚成，南忠仁. Cd脅迫下黃土施用污泥對(duì)小麥生長(zhǎng)及Cd富集遷移的影響[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào), 2014, 23(8): 1366-1371.

LI Hu, ZHAO Yisha, LIU Chong, WU Wenfei, WANG Houcheng, NAN Zhongren. Effects of the Application of Municipal Sewage Sludge to Loess on the Growth of Wheat and Cd Accumulation and Migration under Cd Stress [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2014, 23(8): 1366-1371.

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（NSFC 51178209；NSFC 91025015）；蘭州大學(xué)中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目（lzujbky-2014-279；lzujbky-2014-208）

李虎（1990年生），男，碩士研究生，主要研究方向?yàn)榄h(huán)境污染機(jī)制與控制修復(fù)。E-mail：lih2013@lzu.edu.cn *通訊聯(lián)系人，E-mail：zhongrennan@126.com

2014-05-26