大棚轮作对土壤重金属污染的修复和控制作用探究崔向丽王沛李啸飞王储贾超敏王春玲陈玉鹏摘要随着新时代农业的发展，蔬菜大棚在农业产值方面取得了可观的收益，但封闭式大棚内的土壤因使用周期、化肥农药等原因污染越来越严重，为蔬菜食品安全和人类身体健康带来了隐患。基于此，以山西省太谷县周边蔬菜大棚为主要调查对象，采集20多个不同设施大棚中土壤和植物样品，并对其进行镉铜锌重金属元素的含量测定，通过重金属含量、植物富集系数、土壤去除率等评定土壤和农作物现状，比较出不同轮作方式下能够修复和控制土壤中重金属污染的最优轮作方式。关键词蔬菜大棚；土壤污染；轮作方式；重金属：X53文献标志码：BDOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.23.0931研究背景土壤在农业生产中起着重要的作用，其健康指标是衡量人类生存环境的重要指数。但近年来由于过度使用农业化肥、农药以及大棚使用年限的增长等原因，导致我国蔬菜大棚频繁出现土壤重金属污染问题。朱兰保等人指出北京市土壤受Pb、Hg、Cd不同程度的污染，其中Hg污染最为严重[1]。马晓瑾等人也指出太谷县玛钢厂附近的种植田地中，土壤重金属单项污染指数的特征为---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---Cu>Cr>Hg>Zn>Pb>Cd，多半采样点都属于中等以上重金属污染水平[2-3]。土壤中的重金属通过一定的物理化学过程，会形成不同形态的络合物，严重时可导致土壤失去自然生产力，成为不毛之地[4-5]。重金属在土壤环境中具有一定的相对稳定性，因此治理重金属污染要花费巨大的代价。据测算，在发达国家利用掩埋法清除0.4hm2土地内的重金属污染，平均需要花费247.11万美元[6]。目前，在清除重金属污染的方法中，如物理化学方法或微生物法不仅具有二次污染，且现场施工过程复杂，难以有效地付诸实施。IlyaRaskin认为植物修复所取得的最大的进步是去除环境中的重金属之后，利用植物去除环境中污染物的植物修复技术备受关注[7]。环境科学家们先从研究超量积累植物起步，到近几年不仅局限于研究超量积累植物，并开始着手研究农业活动用于去除环境中重金属的可能性，在研究范畴与观念上发生了一定的变化，希望探索合理的农业生产活动，以修复、控制土壤中的重金属污染。2材料与方法2.1试验地点2016—2018年，在山西省晋中市太谷县周边设施蔬菜大棚及资源与环境试验基地进行了该实验。太谷县位于东经111°28′～111°111′、北纬37°12′～37°32′，属暖温带、温带大陆性气候，年平均气温9.9℃，年平均降水量462.9mm，平均无霜期176d。2.2试验设计为滿足较高重金属累积的研究需求，本实验通过调查种植年限达5年及以上的大棚，采取轮作方式一年内种植2茬以上且每茬作物种类不一的植物样和土样，并记录大棚内农作物的种植情况、每种植一茬作物所使用化肥的种类、结构、比例以及用量、部分蔬菜水果喷洒农药的种类等情况，具体情况见表1。试验共设3个处理，分别为采样、土壤及植物样处理、重金属测定。---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---2.3样品处理与测定2.3.1样品处理将土壤样品倒在A4白纸上，将其中的大石块、落叶等非土壤残落物捡出来，并在A4纸上标记好该土壤所属大棚号，防止混淆，待土壤全部风干后，每一波土壤样均用玛瑙研钵研细，多次过直径为0.2mm的尼龙筛，完成后保存于聚乙烯袋中密封，做好标记，备用。植物样用自来水、蒸馏水冲洗干净后，用干净的剪刀或刀子切成片状放于培养皿中，然后把培养皿放入烘箱中，经95℃杀青30min，60℃下烘干至恒重，最后用玛瑙研钵研磨碎，备用。2.3.2样品测定各元素所需测定方法不一，按照国家标准对各元素分别进行测定。Cd、Cu根据《食品安全国家标准食品中镉的测定》GB/T17141—1997用石墨炉原子吸收分光光度法。Zn根据《食品安全国家标准食品中锌的测定》GB5009.14—2017用火焰原子吸收分光光度法。2.4数据处理分析2.4.1富集系数富集系数指植物某一部位的元素含量与土壤中相应元素含量之比，反映植物中元素迁移的难易程度，其公式为：BCF=C植物/C土壤（1）C植物指第二茬植物重金属Cd的浓度，C土壤指采集第...