關(guān)鍵詞：有機(jī)酸；飼用玉米；鎘鉛污染；強(qiáng)化修復(fù)；農(nóng)田

隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，土壤重金屬污染已成為日益突出的環(huán)境問題。由于其存在滯后性、累積性和不可降解性等特點(diǎn)，長期積累在土壤中會影響土壤質(zhì)量和作物生長，同時其還可以通過食物鏈影響人類健康。原位鈍化技術(shù)雖然能夠降低重金屬的有效性，但其只能轉(zhuǎn)化重金屬的化學(xué)形態(tài)，而無法將重金屬徹底移除。因此，為了維持安全的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，從農(nóng)田中移除重金屬尤為重要。1983年，Chaney等提出利用超富集植物來修復(fù)重金屬污染土壤，即植物修復(fù)。但超富集植物根系短小、生物量低和不能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益等的局限性，導(dǎo)致修復(fù)過程更加漫長且農(nóng)民生產(chǎn)積極性降低。因此，如何在對土壤進(jìn)行有效修復(fù)的同時進(jìn)行安全生產(chǎn)，已經(jīng)成為植物修復(fù)能否大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵。

為了提高植物修復(fù)的效率，許多螯合劑強(qiáng)化植物修復(fù)的組合強(qiáng)化技術(shù)被推廣應(yīng)用。螯合劑通過與重金屬發(fā)生螯合反應(yīng)，形成具有水溶性的金屬絡(luò)合物，從而增加重金屬有效性，促進(jìn)植物對重金屬的富集。然而，常見的化學(xué)螯合劑（如EDTA、EGTA和DPTA等）易造成重金屬浸出風(fēng)險，引起二次污染，且會降低土壤肥力，在應(yīng)用中有較大局限性。有機(jī)酸是天然的螯合劑，具有可生物降解性和環(huán)境友好性，也是參與重金屬反應(yīng)最多的物質(zhì)。研究表明，有機(jī)酸能夠強(qiáng)化植物對重金屬的提取和富集，且具有較強(qiáng)的降解性，不會造成二次污染。雖然有機(jī)酸對植物提取重金屬具有顯著促進(jìn)效果，但以往的研究多為超積累植物，且以室內(nèi)盆栽試驗(yàn)為主，研究結(jié)果需要在田間試驗(yàn)中進(jìn)行驗(yàn)證。

《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB 15618-2018）中規(guī)定嚴(yán)格管控類耕地不能種植食用農(nóng)產(chǎn)品，這進(jìn)一步減少了我國可利用耕地面積。近年來，一些學(xué)者開始著眼于研究大宗經(jīng)濟(jì)作物非食用部位對重金屬的修復(fù)潛力，并取得一定的進(jìn)展。玉米作為生物量大的作物，能夠彌補(bǔ)超積累植物生物量低的不足，且能夠作為植物性飼料產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，即使沒有超富集能力，也能夠通過措施強(qiáng)化玉米提取重金屬。因此，對廣大發(fā)展中國家而言，玉米是對受污染耕地邊修復(fù)邊生產(chǎn)的理想作物，具有巨大的修復(fù)潛力。本研究在前人研究的基礎(chǔ)上，以3種不同品種的飼用玉米為研究材料，進(jìn)一步采用田間試驗(yàn)探究在檸檬酸（CA）、酒石酸（TA）和聚天冬氨酸（PASP）強(qiáng)化下不同玉米之間對鎘、鉛吸收積累的特點(diǎn)及差異性，分析修復(fù)效果及作物生產(chǎn)安全性，為在有效修復(fù)受污染耕地的同時進(jìn)行安全生產(chǎn)提供理論和實(shí)踐依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地點(diǎn)

本試驗(yàn)田位于安徽省銅陵市義安區(qū)某鎘、鉛復(fù)合污染農(nóng)田，該地區(qū)屬于丘陵地帶，位于亞熱帶溫度帶，土壤類型主要為紅壤，亞類是黃紅壤，土屬為細(xì)粒黃紅壤，土種為薄層細(xì)粒黃紅壤，成土母質(zhì)是中性結(jié)晶巖殘、坡積物。試驗(yàn)小區(qū)土壤全量鎘含量為1.72mg·kg-1，有效態(tài)鎘含量為0.78mg·kg-1，土壤全量鉛含量為198.5mg·kg-1，有效態(tài)鉛含量為55.63mg·kg-1。試驗(yàn)地土壤基本理化性質(zhì)：土壤容重為1.16g·cm-3，pH值為5.16，有機(jī)質(zhì)含量為21.32g·kg-1，全氮含量為1.05g·kg-1，堿解氮含量為82.61mg·kg-1，有效磷含量為15.64mg·kg-1，速效鉀含量為117.65mg·kg-1。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

基于安徽省農(nóng)作物審定委員會審定（引種）的品種名錄和實(shí)驗(yàn)室前期對嚴(yán)格管控類耕地玉米品種篩選的研究成果，本次試驗(yàn)所采用的玉米品種為裕豐303（YM-1）、京科968（YM-2）和高玉2068（YM-3）。

有機(jī)酸濃度根據(jù)前期實(shí)驗(yàn)室室內(nèi)研究基礎(chǔ)及預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出，檸檬酸、酒石酸和聚天冬氨酸的用量為1.5g·m-2，溶于500mL水中，CK組施用等量清水。

本試驗(yàn)共計(jì)36個小區(qū)，區(qū)組隨機(jī)分布，每個處理小區(qū)12m2（2mx6m），3次重復(fù)。田間試驗(yàn)于2022年6月16日進(jìn)行玉米點(diǎn)播，按照當(dāng)?shù)胤N植模式采用雙行種植，行距65cm，株距30cm，每個小區(qū)共種植72株，四周設(shè)保護(hù)行。根據(jù)當(dāng)?shù)亻L江流域玉米高產(chǎn)栽培技術(shù)進(jìn)行施肥，基肥采用45%（15-15-15）氮磷鉀復(fù)合肥，每公頃用量為600kg，在種植前1～2d施人；在大喇叭口期，每公頃追施尿素375kg，采取撒施，水肥結(jié)合，采用當(dāng)?shù)毓喔人?，正常田間水肥管理和病蟲、草害防治。在玉米生長的穗期，以每穴為單位，在距離每株玉米的根部5cm左右環(huán)繞一圈，將檸檬酸、酒石酸和聚天冬氨酸以溶液的形式，均勻施入其對應(yīng)小區(qū)玉米的根際土壤中。當(dāng)年10月9日進(jìn)行成熟期采樣并收獲。

1.3樣品采集與處理

在玉米成熟期對玉米植株樣品隨機(jī)采樣，每個試驗(yàn)處理小區(qū)隨機(jī)采集3～5株長勢較為均勻的玉米整株樣品。土壤樣品在采集玉米樣品當(dāng)日采集，用木鏟在采取玉米樣品的點(diǎn)位處采集相對應(yīng)的土壤樣品（0～20cm）組成混合土樣。

采集后的玉米植株樣品按照小區(qū)進(jìn)行分類和對應(yīng)，再將整株分為根部、秸稈、穗軸和籽粒。樣品先后用自來水和去離子水清洗干凈，植株部于105℃下殺青30min，80℃下烘干至恒質(zhì)量。稱量干質(zhì)量后，通過不銹鋼粉碎機(jī)分別進(jìn)行粉碎，組成混合樣。采集的土壤樣品在陰涼處風(fēng)干后，粉碎、研磨，過10目篩和100目篩后裝入自封袋備用。

1.4樣品檢測

根據(jù)《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中多元素的測定》（GB 5009.268-2016），用美國賽默飛（iCAP 7000 Se-ries）電感耦合等離子發(fā)射光譜儀（ICP-OES）測定植株各部位鎘和鉛的含量。根據(jù)《土壤質(zhì)量鉛、鎘的測定》（GB/T 17141-1997），用德國耶拿2700P原子吸收分光光度計(jì)石墨爐法測定土壤全量鎘和鉛的含量。根據(jù)《土壤質(zhì)量有效態(tài)鉛和鎘的測定》（GB/T23739-2009），用德國耶拿2700P原子吸收分光光度計(jì)火焰法測定土壤有效態(tài)鎘和鉛的含量。土壤pH值采用去C02蒸餾水浸提（土水比1：2.5），精密pH計(jì)（TARTER 2100）測定。根據(jù)《土壤農(nóng)化分析》中的方法測定土壤理化指標(biāo)。為保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，以國家標(biāo)準(zhǔn)參比物質(zhì)土壤樣品（GBW 07461）和植物樣品（GBW 10012）進(jìn)行質(zhì)量控制，分析結(jié)果均在允許誤差范圍內(nèi)。

1.5數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)通過Excel 2016整理后，使用SPSS 23.0進(jìn)行方差分析和相關(guān)性分析。采用最小顯著差異法（LSD）進(jìn)行處理間平均數(shù)比較，表中數(shù)據(jù)均采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差（M±SD）表示，用Duncan's法檢驗(yàn)顯著性差異（Plt;0.05）。采用Origin 2021繪圖。

2結(jié)果與分析

2.1不同處理對玉米生物量和產(chǎn)量的影響

由表1分析可知，不同玉米的生物量和產(chǎn)量在3種有機(jī)酸處理下均較CK顯著提高（Plt;0.05），其中產(chǎn)量增幅在2.92%～8.37%之間，說明3種有機(jī)酸的施用在一定程度上促進(jìn)了玉米的生長。YM-1和YM-3在各處理下的產(chǎn)量分別為9.12～9.22t·hm-2和9.21～9.32t·hm-2，而YM-2在各處理下的產(chǎn)量為4.81-4.92t．hm-2，說明不同玉米品種產(chǎn)量之間具有差異性。

2.2不同處理對玉米各部位鎘、鉛含量的影響

2.2.1不同處理對玉米籽粒鎘含量的影響

由圖1分析可知，YM-1在各處理下籽粒鎘含量為0.13-0.17mg·kg-1，較CK增加了45.35%-96.16%．增幅最大的是TA。YM-2在各處理下籽粒鎘含量為0.31-0.36mg·kg-1，較CK增加了28.50%-48.19%，增幅最大的是PASP。YM-3在各處理下籽粒鎘含量為0.81-0.90mg·kg-1，較CK增加了28.06%-42.23%，增幅最大的是TA。綜合分析來看，對玉米籽粒鎘含量提升最好的是TA和PASP。YM-1在處理后籽粒鎘含量低于0.2mg·kg-1，達(dá)到了《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》（GB 2762-2022）中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。YM-2和YM-3在處理后籽粒鎘含量雖然超出了該標(biāo)準(zhǔn)，但符合《國家飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 13078-2017）規(guī)定的鎘含量低于1.0mg·kg-1的標(biāo)準(zhǔn)，可作為植物性飼料原料。

2.2.2不同處理對玉米籽粒鉛含量的影響

由圖2可知，YM-1在各處理下籽粒鉛含量為0.06-0.10mg·kg-1，較CK增加了61.22%-180.76%；YM-2在各處理下籽粒鉛含量為0.12-0.14mg·kg-1，較CK增加了35.16%-58.23%；YM-3在各處理下籽粒鉛含量為0.20-0.25mg·kg-1，較CK增加了11.22%-38.29%。綜合分析可知，對3種玉米籽粒鉛含量提升最好的均是PASP。YM-1和YM-2在處理后籽粒鉛含量均低于0.2mg·kg-1，達(dá)到了《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》（GB 2762-2022）中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。YM-3在處理后籽粒鉛含量雖然超出了該標(biāo)準(zhǔn)，但符合《國家飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 13078-2017）規(guī)定的鉛含量低于1.0mg·kg-1的標(biāo)準(zhǔn)，可作為植物性飼料原料。

2.2.3不同處理對玉米植株各部位鎘含量的影響

由表2分析可知，YM-1在各處理下穗軸、秸稈和根的鎘含量分別較CK分別增加了43.01%-61.64%、22.02%-46.38%和29.33%-41.29%，增幅最大的部位是穗軸。YM-2在各處理下穗軸、秸稈和根的鎘含量較CK分別增加了27.62%-37.74%、36.82%-49.55%和35.31%-65.03%．增幅最大的部位是根。YM-3在各處理下穗軸、秸稈和根的鎘含量較CK分別增加了13.55%-52.00%、42.30%-65.03%和22.70%-30.05%，增幅最大的部位是秸稈。

2.2.4不同處理對玉米植株各部位鉛含量的影響

由表3分析可知，YM-1在各處理下穗軸、秸稈和根的鉛含量較CK分別增加了17.94%-35.16%、34.43%-44.35%和14.98%-29.12%，增幅最大的部位是秸稈。YM-2在各處理下穗軸、秸稈和根的鉛含量較CK分別增加了47.41%-55.08%、69.88%-77.32%和26.98%-60.74%．增幅最大的部位是秸稈。YM-3在各處理下穗軸、秸稈和根的鉛含量較CK分別增加了44.45%-53.66%、34.66%-48.25%和26.76%-44.82%，增幅最大的部位是穗軸。

2.3不同處理對鎘、鉛富集和轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

2.3.1不同處理鎘富集和轉(zhuǎn)運(yùn)的差異

由表4分析可知，YM-1在各處理下秸稈和根的富集系數(shù)較CK分別增加了22.95%-47.54%和29.47%-41.05%，秸稈一根和籽粒一秸稈的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)分別為0.61-0.71和0.09-0.13。YM-2在各處理下秸稈和根的富集系數(shù)較CK分別增加了37.29%-49.15%和35.38%-64.62%，秸稈一根和籽粒一秸稈的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)分別為0.83-0.93和0.22-0.25。YM-3在各處理下秸稈和根的富集系數(shù)較CK分別增加了43.10%-65.52%和23.08%-30.77%，秸稈一根和籽粒一秸稈的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)分別為1.04-1.18和0.50-0.58。

2.3.2不同處理對鉛富集和轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

由表5可知，YM-1在各處理下秸稈和根的富集系數(shù)較CK分別增加了40.00%-50.00%和16.67%-27.78%，秸稈一根的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)為0.61-0.72。YM-2在各處理下秸稈和根的富集系數(shù)較CK分別增加了71.43%-85.71%和25.00%-58.33%，秸稈一根的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)為0.67-0.89。YM-3在各處理下秸稈和根的富集系數(shù)較CK分別增加了21.86%-47.96%和14.95%-44.99%，秸稈一根的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)為0.30-0.36。各處理對籽粒一秸稈轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)的影響差異均不顯著（Pgt;0.05）。

2.4不同處理對鎘、鉛提取能力的影響

不同處理對玉米提取鎘、鉛的能力具有差異性。由表6分析可知，在有機(jī)酸強(qiáng)化下，YM-1對鎘和鉛的提取量分別較CK提高了36.24%-56.92%和38.28%-48.79%．PASP和TA分別對鎘和鉛的提取能力最強(qiáng)。YM-2對鎘和鉛的提取量分別較CK提高了45.68%-64.90%和80.79%-90.73%，PASP和TA分別對鎘和鉛的提取能力最強(qiáng)。YM-3對鎘和鉛的提取量分別較CK提高了46.63%-70.17%和47.68%-59.79%，TA對鎘和鉛的提取能力均最強(qiáng)。若要使0-20cm耕層土壤鎘含量降低到農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控值（1.50mg·kg-1）以下，理論上YM-3在TA和PASP強(qiáng)化下修復(fù)年限最短，分別為13a和14a，之后可采取安全利用類農(nóng)藝措施實(shí)現(xiàn)可食用農(nóng)作物的安全生產(chǎn)。由于試驗(yàn)地土壤中鉛含量低于農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控值，因此未計(jì)算土壤鉛的修復(fù)年限。

2.5不同處理對土壤pH值、全量鎘鉛及有效態(tài)鎘鉛的影響

2.5.1不同處理對土壤pH值的影響

不同處理使玉米成熟期土壤pH值呈現(xiàn)出不同程度的下降。由圖3分析可知，在有機(jī)酸處理后3種玉米成熟期土壤pH值為4.97-5.09，較CK均顯著性降低。其中YM-1、YM-2和YM-3成熟期土壤pH值較CK分別下降了0.09-0.13、0.10-0.15個和0.10-0.19個單位。

2.5.2不同處理對土壤全量鎘和鉛的影響

不同處理下玉米成熟期土壤全量鎘和鉛均不同程度地降低。由圖4分析可知，YM-1在各處理下土壤全量鎘和鉛的含量分別較CK降低了14.54%-19.43%和6.32%-11.02%，PASP對鎘和鉛的降幅均最大。YM-2在各處理下土壤全量鎘和鉛的含量較CK分別降低了24.55%-33.79%和8.32%-12.47%，TA和PASP分別對鎘和鉛的降幅最大。YM-3在各處理下土壤全量鎘和鉛的含量較CK分別降低了27.10%-31.06%和6.23%-16.60%．CA和PASP分別對鎘和鉛的降幅最大。

2.5.3不同處理對土壤有效態(tài)鎘和鉛的影響

不同處理使玉米成熟期土壤有效態(tài)鎘和鉛均不同程度地提高。由圖5分析可知，YM-1在各處理下土壤有效態(tài)鎘和鉛的含量分別較CK提高了20.88%-40.94%和35.62%-49.35%，PASP對有效態(tài)鎘和鉛的增幅均最大。YM-2在各處理下土壤有效態(tài)鎘和鉛的含量分別較CK提高了30.81%-52.37%和48.69%-63.22%．TA和PASP分別對有效態(tài)鎘和鉛的增幅最大。YM-3在各處理下土壤有效態(tài)鎘和鉛的含量分別較CK提高了19.61%-31.86%和22.09%-41.75%，TA和CA分別對有效態(tài)鎘和鉛的增幅最大。

2.6玉米各部位重金屬含量與土壤有效態(tài)及pH的相關(guān)性分析

2.6.1玉米各部位鎘含量與土壤有效態(tài)鎘及pH的相關(guān)性

相關(guān)性分析結(jié)果如圖6所示，玉米籽粒與穗軸之間呈現(xiàn)出極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（Plt;0.01），籽粒與根之間呈現(xiàn)出顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（Plt;0.05），穗軸和根之間呈現(xiàn)出極顯著正相關(guān)關(guān)系（Plt;0.01）。有效態(tài)鎘與秸稈之間呈現(xiàn)出極顯著正相關(guān)關(guān)系（Plt;0.01），土壤pH與有效態(tài)鎘和秸稈之間均呈現(xiàn)出極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（Plt;0.01）。

2.6.2玉米各部位鉛含量與土壤有效態(tài)鉛及pH的相關(guān)性

相關(guān)性分析結(jié)果如圖7所示，玉米籽粒與穗軸之間呈現(xiàn)出極顯著正相關(guān)關(guān)系（Plt;0.01），籽粒與根之間呈顯著正相關(guān)關(guān)系（Plt;0.05）。有效態(tài)鉛與秸稈之間呈現(xiàn)出極顯著正相關(guān)關(guān)系（Plt;0.01），但有效態(tài)鉛與土壤pH值之間呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（Plt;0.01），土壤pH值與根之間呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（Plt;0.05）。

2.7不同處理經(jīng)濟(jì)效益分析

本試驗(yàn)中的投入成本主要包括有機(jī)酸、種子和其他（如化肥、機(jī)械和人工等），成本價格和玉米銷售價主要通過對當(dāng)?shù)剞r(nóng)資市場調(diào)查得出，具體價格以市場實(shí)際價格為準(zhǔn)。當(dāng)玉米籽粒鎘含量超出0.2mg·kg-1時，售價僅為正常價格的60%。在其他管理水平一致的基礎(chǔ)上，經(jīng)濟(jì)效益如表7所示，投入產(chǎn)出比較高的玉米品種是YM-1，最高達(dá)到了1.78。在CA處理下，3個不同品種玉米投入產(chǎn)出比均要顯著高于其他處理（Plt;0.05）。

3討論

3.1有機(jī)酸促進(jìn)玉米生長并提高生物量

生物量是影響植物提取重金屬效率的關(guān)鍵因素之一，在同等條件下，生物量越大的植物，其植株體內(nèi)積累的重金屬越多，因此種植高生物量的植物對移除農(nóng)田中重金屬效果更顯著。但重金屬會對植物根系產(chǎn)生危害，在重金屬脅迫下植物生物量減少是一種不可逆的植物生長抑制現(xiàn)象。以往的研究表明，玉米具有生長迅速、生物量大及適應(yīng)性廣等特點(diǎn)，且對重金屬具有較強(qiáng)的耐受性。本試驗(yàn)在鎘、鉛脅迫下3種玉米均未出現(xiàn)明顯的重金屬中毒現(xiàn)象，表明玉米在本試驗(yàn)條件下可以正常生長。有機(jī)酸能夠在土壤中產(chǎn)生解聚腐殖質(zhì)，通過激活生長素和減輕脅迫對光合器官的損害來促進(jìn)植物生長。Farid等的研究表明，檸檬酸增強(qiáng)了植物對養(yǎng)分的吸收，促進(jìn)了其生長；Li等研究發(fā)現(xiàn)，苧麻（Boehmeria nivea L．）在施用檸檬酸后的鮮質(zhì)量和干質(zhì)量分別提高44.6%和74.4%：Tao等通過添加酒石酸，使東南景天（Sedumalfredii）的地上生物量增加了15%。許偉偉等研究發(fā)現(xiàn)施用聚天冬氨酸能夠明顯提高作物的生物量。但也有研究發(fā)現(xiàn)，過量施用有機(jī)酸會抑制植物生長，導(dǎo)致植物生物量呈下降趨勢。這說明植物對有機(jī)酸濃度存在耐受范圍，高濃度的有機(jī)酸會使植物根尖附近的側(cè)根發(fā)育受到抑制，甚至導(dǎo)致根尖細(xì)胞壞死。在本試驗(yàn)中，3種不同品種的玉米在檸檬酸、酒石酸和聚天冬氨酸強(qiáng)化后，玉米產(chǎn)量顯著提高，較對照增產(chǎn)2.92%～8.37%，表明施用濃度為10mmol·L-1的檸檬酸、酒石酸和聚天冬氨酸對玉米的生長是安全的，這為有機(jī)酸強(qiáng)化玉米修復(fù)鎘鉛污染農(nóng)田提供了基礎(chǔ)保障。

3.2有機(jī)酸強(qiáng)化玉米提取土壤重金屬的能力

土壤重金屬有效性一定程度上決定了植物對重金屬的提取效率。重金屬在酸性土壤環(huán)境下會從相對穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐妆恢参镂盏挠行B(tài)，從而提高植物的提取效率。Antonkiewicz等研究發(fā)現(xiàn)，檸檬酸能夠通過酸化作用，降低土壤pH值，提高土壤中重金屬有效態(tài)含量，顯著增加金銀花地上部重金屬含量。Evangelou等研究發(fā)現(xiàn)有機(jī)酸能夠改變重金屬在土壤中的形態(tài)分布，提高活化效果，促進(jìn)重金屬在植物體內(nèi)富集轉(zhuǎn)運(yùn)的效果。本試驗(yàn)中，不同處理下土壤pH較對照下降了0.09～0.19個單位，有效態(tài)鎘和有效態(tài)鉛分別提高了20.88%～52.37%和22.09～63.22%，根據(jù)相關(guān)性分析（圖6和圖7）可知，土壤有效態(tài)鎘和有效態(tài)鉛與土壤pH值之間均呈現(xiàn)極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，表明施用有機(jī)酸在降低土壤pH值的同時，顯著提高了土壤中有效態(tài)鎘和有效態(tài)鉛的含量。土壤有效態(tài)鎘、有效態(tài)鉛與玉米秸稈鎘、鉛含量之間又呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系（圖6和圖7），表明土壤有效態(tài)鎘和有效態(tài)鉛的提升顯著促進(jìn)了玉米秸稈對土壤中鎘和鉛的吸收。因此，通過合理施用有機(jī)酸可以提高土壤重金屬的有效性，強(qiáng)化植株對重金屬的提取和富集能力。以往的研究表明，不同種類的有機(jī)酸對土壤重金屬有效態(tài)含量的影響存在差異。本試驗(yàn)中，施用酒石酸對提高土壤有效態(tài)鎘、鉛的能力相對較強(qiáng)，這可能是酒石酸具有較多的含氧基團(tuán)，其能與重金屬離子結(jié)合，加速重金屬從游離態(tài)向可交換態(tài)和有機(jī)物結(jié)合態(tài)轉(zhuǎn)化，同時也對土壤中可變電荷位點(diǎn)的正電荷產(chǎn)生影響，降低鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)含量，促進(jìn)碳酸鹽結(jié)合態(tài)向可交換態(tài)轉(zhuǎn)化、殘?jiān)鼞B(tài)向其他形態(tài)轉(zhuǎn)化。基于本研究中玉米提取量及提取率，若要將本試驗(yàn)土壤鎘含量降低至農(nóng)用地安全利用類標(biāo)準(zhǔn)，理論上高玉2068在酒石酸強(qiáng)化下相對修復(fù)時間最短為13a，之后可采取安全利用類農(nóng)藝措施進(jìn)行可食用農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)。但也有學(xué)者認(rèn)為大田試驗(yàn)的環(huán)境條件較復(fù)雜，存在諸多不確定性，實(shí)際的修復(fù)時間還需要多次長期的田間修復(fù)驗(yàn)證。

3.3不同玉米對重金屬富集和轉(zhuǎn)運(yùn)存在差異性

植物的富集和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)分別表示了植物地上部從土壤中提取重金屬的能力和重金屬由植物根部向地上部轉(zhuǎn)移的能力，能夠客觀反映出重金屬在植物體內(nèi)的分布規(guī)律。以往的研究表明，不同品種的玉米之間對重金屬的富集和轉(zhuǎn)運(yùn)存在較為顯著的種間差異性。本試驗(yàn)中，3種不同玉米各部位的富集和轉(zhuǎn)運(yùn)鎘、鉛的能力存在差異性，在有機(jī)酸同等處理下，裕豐303籽粒鎘、鉛含量均可達(dá)到食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)限量值0.2mg·kg-1以下，而高玉2068籽粒鎘含量最高達(dá)到了0.90mg·kg-1，遠(yuǎn)超標(biāo)準(zhǔn)限量值，僅可作為植物性飼料原料使用。但通過對玉米穗軸、秸稈和根中的鎘、鉛含量差異及富集系數(shù)研究發(fā)現(xiàn)，3個不同品種的玉米各部位鎘、鉛含量均表現(xiàn)出逐級遞減的規(guī)律。這一方面可能是由于鎘、鉛主要富集在玉米植株的根部，如本試驗(yàn)中不同有機(jī)酸處理下裕豐303根對鎘的富集系數(shù)均大于1，3種玉米的根對鉛的富集系數(shù)均大于秸稈對鉛的富集系數(shù)；另一方面可能是因?yàn)殒k、鉛在地上部各器官之間轉(zhuǎn)移時，主要富集在秸稈和穗軸中，如高玉2068秸稈對鎘的富集系數(shù)大于根對鎘的富集系數(shù)。研究表明，鎘、鉛富集量較高的玉米植株中與液泡或細(xì)胞壁結(jié)合的鎘、鉛活性較高，具有較強(qiáng)的移動性，上一器官無法有效攔截鎘、鉛向下一器官的轉(zhuǎn)運(yùn)和積累，而富集量較低的玉米則具有較高的攔截能力。究其原因，就是不同種類的玉米因其基因類型和對不同生長環(huán)境的適應(yīng)性對重金屬的富集轉(zhuǎn)運(yùn)能力產(chǎn)生了差異性，此外土壤類型及重金屬污染程度也會對試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響，因此對不同玉米富集重金屬的差異性研究還需要更多的田間試驗(yàn)進(jìn)行論證。

4結(jié)論

（1）3種不同的玉米在有機(jī)酸的強(qiáng)化下均未出現(xiàn)生長抑制現(xiàn)象，且生物量和產(chǎn)量均得到提升，產(chǎn)量最高增幅達(dá)到了8.37%。

（2）不同的有機(jī)酸均強(qiáng)化了玉米對土壤中鎘和鉛的吸收，對鎘和鉛的提取量最高分別提高了70.17%和90.73%，且提取的重金屬主要富集在玉米的非食用部位，雖然玉米各器官間的轉(zhuǎn)運(yùn)能力在增強(qiáng)，但根據(jù)國家飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，處理后的玉米籽粒均可以作為植物性飼料原料。

（3）施用有機(jī)酸后雖然玉米成熟期土壤pH值下降了0.09～0.19個單位，但土壤有效態(tài)鎘和有效態(tài)鉛的含量得到了提高，促進(jìn)了玉米對鎘、鉛的提取能力，降低土壤全量鎘和全量鉛的含量。

（4）高玉2068在酒石酸和聚天冬氨酸處理下的修復(fù)效果最佳，而裕豐303在檸檬酸處理下雖修復(fù)年限相對較長，但其經(jīng)濟(jì)效益最可觀，因此，均可作為受污染耕地邊生產(chǎn)邊修復(fù)技術(shù)進(jìn)行推廣應(yīng)用。