不同改良剂降低镉硝酸盐复合污染下土壤酶活性

随着工业“三废”排放，城市生活垃圾、污泥以及含重金属的农药、化肥的施入，常导致菜地土壤重金属超标，另外，大量施用氮肥常导致菜地土壤硝酸盐的大量积累。李素霞等已经做了关于氮镉交互作用对蔬菜品质及土壤酶活性影响的研究，但是关于氮镉复合污染土壤的改良至今鲜有报道。为此，采用大田研究，以石灰、双氰胺、有机肥为改良剂，研究了它们对氮镉交互作用土壤上种植辣椒和番茄后土壤酶活性的影响，为修复镉与硝酸盐复合污染土壤提供理论依据。

（一）施用不同改良剂对辣椒、番茄土壤酶活性的影响

（1）不同改良剂对蔗糖酶活性的影响

由表2.24可知，施用3种不同的改良剂，无论是种植辣椒还是番茄，其土壤蔗糖酶活性与对照相比多数有显著差异，施用石灰的效果最好，其次是有机肥；但是种植辣椒的土壤施用双氰胺后其蔗糖酶活性与对照差异不显著（低于对照1.80%），而种植番茄的土壤施用双氰胺后蔗糖酶活性显著低于对照，且低于对照12.19%。这可能因为双氰胺是氮抑制剂，在土壤中对氮有直接影响，由于氮镉互作，对镉的酶抑制性产生间接影响；所以，在氮镉互作下，对土壤蔗糖酶活性来讲，从整个趋势上来看，施用改良剂的优先顺序为：石灰、有机肥、双氰胺。这可能与土壤中有效镉的浓度以及其他肥力因素有关，许炼烽研究表明：蔗糖酶在镉低浓度处理时受到一定程度的抑制，这在李素霞等的研究结果里也得到证实。

表2.24　施用改良剂对辣椒、番茄土壤酶活性的影响

注：表中同列数字后不同字母表示处理显著差异性（P＜0.05）；辣椒和番茄表示收获辣椒和番茄后的土壤酶活性；蔗糖酶活性的单位是葡萄糖mg/（kg·h），脲酶活性单位是NH3-Nmg/（g·h），蛋白酶活性单位是甘氨酸mg/（kg·h），酸性磷酸酶活性单位是酚mg/（g·h）。（下同）

（2）不同改良剂对脲酶活性的影响

根据酶作用的专一性，脲酶活性可以反映有机氮及其转化情况。由表2.24可知，对于辣椒土壤来讲，3种改良剂与对照均达显著差异，石灰处理显著低于对照27.07%，双氰胺与有机肥处理分别显著高于对照12.78%和31.58%；从番茄土壤脲酶活性的分析结果来看，

石灰和双氰胺处理均与对照差异不显著，有机肥处理显著高于对照140.00%。这可能是因为种植作物不同，根际土壤微生物种类、作物需肥状况、作物营养尤其有机氮转化不同所致。从脲酶活性分析结果来看，在试验范围内施用有机肥和双氰胺修复效果比较好。

（3）改良剂对蛋白酶活性的影响

土壤蛋白酶活性的高低直接关系到植物所利用的有效氮源的多少。由表2.24可知，施用有机肥和石灰作为改良剂，土壤蛋白酶活性显著高于对照，施用双氰胺作为改良剂与对照差异不显著。这说明氮镉交互作用下，镉影响土壤供应氮肥的情况不同。

（4）不同改良剂对酸性磷酸酶活性的影响

由表2.24可知，从辣椒土壤酸性磷酸酶活性的分析结果来看，施用石灰和双氰胺与对照差异不显著，而有机肥处理的酸性磷酸酶活性显著低于对照；而种植番茄土壤的酸性磷酸酶活性，施用双氰胺显著高于对照，而施用石灰和有机肥显著低于对照，但石灰和有机肥处理间差异不显著；这说明同一种处理，种植不同的作物，土壤酸性磷酸酶活性有所区别，这可能是因为其根际分泌物、根际微环境不同所致。

（二）施用不同改良剂对小白菜土壤酶活性的影响

（1）不同改良剂对土壤蔗糖酶活性的影响

由表2.25所示供试土壤施用的3种不同改良剂，土壤蔗糖酶活性与对照组差异性显著（P＜0.5）经过3种改良剂的处理的蔗糖酶活性均极显著高于对照组，其平均值分别为415.6038413. 4023437.3374（葡萄糖）mg/kg土。与比对照组相比增长分别为14.03%，13.42%，19.99%，有机肥组的改良效果较石灰和双氰氨明显。蔗糖酶活性反映了土壤有机碳累积与分解转化的规律，左右着土壤的碳循环，一般情况下土壤肥力越高，蔗糖酶活性越强，与土壤许多因子如土壤肥力、微生物数量及土壤呼吸强度有关，可用来表征土壤生物学活性强度和土壤肥力，实验结果表明加入改良剂后对土壤中的蔗糖酶活性得到一定程度的改良。

表2.25　盆栽条件下不同改良剂对小白菜土壤酶活性的影响

注：1.单位：以1kg土壤中葡萄糖的毫克数表示蔗糖酶活性，1g土壤（干基）中含NH3-N 的毫克数表示脲酶活性，1g土壤（干基）中产生酚的毫克数表示酸性磷酸酶活性，1g土壤中含氨基酸的毫克数表示蛋白酶活性。）
2.不同小写字母表示差异达显著水平（P＜0.05），不同大写字母表示差异性显著水平（P＜0.01）。

（2）不同改良剂对土壤脲酶活性的影响

由表2.25 所示，供试土壤施用的3 种不同改良剂，土壤脲酶活性与对照组相比差异性显著（P＜0.5），施用改良剂对于土壤脲酶活性有一定的促进作用；经3种改良剂处理后与对照组差别很大，其平均值分别为0.34、0.29、0.35mg（NH3-N）/g干土。其处理结果中的石灰组结果比对照组增长14.55%，而双氰胺组和有机肥组的实验结果比对照组增长-1.12%和-40.88%。可能是双氰胺和有机肥对小白菜的脲酶活性有一定的抑制作用说明。

双氰胺和有机肥对氮镉交互作用下土壤脲酶活性改良效果不明显。脲酶是尿素胺基水解酶类的通称，是一种将酰胺态有机氮化物水解转化为植物可以直接吸收利用的无机态氮化物的酶。它的活性在某些方面可以反映土壤的供氮水平与能力，与土壤中氮循环体系有着密切联系。(www.xing528.com)

（3）不同改良剂对土壤蛋白酶活性的影响

如表2.25所示，供试土壤施用的3种不同改良剂，土壤蛋白酶活性与对照组相比，石灰和有机肥差异性不显著（P＜0.5）其平均值分别为108.18 和94.89mg/kg·h 分别与对照组相比增长12.66%，-1.22%。而施用双氰胺的组分可能受到镉污染的影响较大时结果偏低为-29.44%。蛋白酶是催化有机态氮分解为无机态氮的酶类，其活性高，说明土壤可利用态氮丰富。这可能由于镉的存在导致氮的转化所致。

（4）改良剂对土壤酸性磷酸酶活性的影响

由表2.25所示，供试土壤施用的3 种不同改良剂，土壤酸性磷酸酶活性与对照相比差异性显著（P＜0.5）其平均值分别为1.98、1.91、1.89 酚g/土（干）比对照组1.80 酚g/土（干）相比增长9.49%，5.83%，4.95%。磷酸酶是土壤中最活跃的酶类之一，是表征土壤生物活性的重要酶，在土壤磷素循环中起重要作用，土壤磷酸酶酶促作用能加速土壤有机磷的脱磷速度，可以表征土壤磷素有效化强度。

（5）施用不同改良剂对苋菜土壤酶活性的影响

由表2.26可知，不同改良剂对苋菜土壤酶活性有不同程度的影响，施用双氰胺及有机肥对苋菜土壤蛋白酶活性和酸性磷酸酶活性均有显著性（P＜0.05）提高，分别提高138.46%、176.92%和12.00%、12.00%；施用双氰胺能够显著提高苋菜蔗糖酶活性和脲酶活性，分别提高5.76%、5.56%；施用有机肥对苋菜土壤蔗糖酶活性而言，有下降的趋势，但是差异不显著，下降0.14%，对苋菜土壤脲酶活性而言，有显著的抑制作用，与对照相比，下降11.11%。

表2.26　盆栽条件下不同改良剂对小白菜土壤酶活性的影响

注：1.单位：以1kg土壤中葡萄糖的毫克数表示蔗糖酶活性，1g土壤（干基）中含NH3-N 的毫克数表示脲酶活性，1g土壤（干基）中产生酚的毫克数表示酸性磷酸酶活性，1g土壤中含氨基酸的毫克数表示蛋白酶活性。2.不同小写字母表示差异达显著水平（P＜0.05）。

（三）讨论与结论

从3种改良剂的性质分析，石灰处理是利用其升高土壤的pH值来络合Cd离子，有机肥处理是直接利用有机物料来络合Cd离子，从而降低镉的有效态；而双氰胺的性质则不同，双氰胺是比较理想的氮抑制剂，在施氮过多的情况下可以抑制蔬菜硝酸盐的积累，通过改变土壤中氮镉比，来影响蔬菜对镉与硝酸盐的积累，以及对土壤酶活性的影响。

从不同改良剂对4种酶活性的影响来看，不同的酶活性表现出来的趋势不尽相同，这可能是因为经过改良和植被作物不同，土壤中镉的形态和有效性不同所致，另外，有研究表明：重金属对酶的作用机理有3种类型，即为激活、抑制或没有关系，但是很多文献表明：重金属镉在低浓度下对有些酶活性是激活的，在高浓度下是抑制的，综合考虑，结合多次试验的研究结果，在氮镉交互作用下，施用改良剂的优先顺序依次为：双氰胺、石灰、有机肥。

总结：

结合所给出的3种不同的改良剂对辣椒、番茄、小白菜、苋菜等品质的影响以及对所对应的土壤酶活性的影响，在试验浓度范围内，在镉与硝酸盐复合污染的情况下，施用改良剂的先后顺序为：双氰胺、石灰、有机肥。

参考文献：

［1］赵勇，李红娟，孙志强. 土壤、蔬菜Cd 污染相关性分析与土壤污染阀值研究［J］.农业工程学报，2006，7（22）：149-153.

［2］李素霞. 土壤—蔬菜系统镉与硝酸盐复合污染效应研究［D］.［硕士学位论文］. 武汉：华中农业大学资源与环境学院，2009.

［3］苏帆，付利波，陈华等.有机肥和化肥对无公害蔬菜生产的影响［J］.钾磷研究所（美国）高效施肥，2004，2（13）：46-48.

［4］张夫道.氮素营养研究中几个热点问题［J］.植物营养与肥料学报，1998，4（4）3-5.

［5］周建英，张惠兰.有机肥和有机复混肥中有机物质含量测定适宜方法的选择［J］. 辽宁农业，2004（1）：42.

［6］华珞，白铃玉，韦东普.有机肥—镉—锌交互作用对土壤镉锌形态和小麦生长的影响［J］. 中国环境科学，2002，22（4）：34-35.