含铁调理剂对花生抗砷镉污染胁迫能力的影响研究.pdf

Journal of NuclearAgricultural Sciences1651核农学报2 0 2 3,37(8)：16 51 16 59文章编号：10 0 0-8 551(2 0 2 3)0 8-16 51-0 9含铁调理剂对花生抗砷镉污染胁迫能力的影响研究蒋宏伟1程艳2王章伟3何纪强！李哲泳4涂书新1，冉颖1胡一凡1（华中农业大学资源与环境学院，湖北武汉430070；武汉沃农肥业有限公司，湖北潜江433133；恩施州鹤峰农业农村局生态环保站，湖北恩施445800；4湖北省生态环境科学研究院，湖北武汉：430 0 7 0)摘要：为研究含铁调理剂对旱地花生砷镉复合污染的防控效果，本研究采用砷镉复合污染旱地土壤进行花生（ArachishypogaeaL.）盆栽试验，以不添加土壤调理剂为对照（CK），分析不同含铁土壤调理剂（硅酸钾型、贝壳粉型和麦饭石型）对花生产量和品质的影响，并初步探讨其降低花生Cd、A s 含量的机制。结果表明，与CK相比，施用含铁土壤调理剂能够显著降低花生叶片丙二醛（MDA)含量，提高花生抗砷镉胁迫的能力，促进花生对铁和氮磷钾养分的吸收，进而提高花生产量；含铁调理剂使花生籽仁、花生壳和茎叶的Cd含量分别降低10.6 8%2 2.46%、19.2 3%31.30%、17.31%2 9.94%，As含量分别降低13.23%22.83%、11.2 9%37.18%、10.92%16.8 6%；施用含铁调理剂使土壤pH值增加0.0 7 0.32 个单位，土壤可交换态镉和非专性吸附态砷占比分别降低5.8 0 9.52 和1.32 4.14个百分点。综上，施用含铁调理剂是促进花生增产及降镉砷的有效措施，可应用于砷镉复合污染地区。本研究结果可为生产中降低花生对镉的吸收提供技术支持和理论依据。关键词：花生；含铁材料；镉；砷；复合污染D0I:10.11869/j.issn.1000-8551.2023.08.1651镉(Cd)和砷(As)是两种毒性很强的重金属,严重威胁土壤质量、粮食安全和人体健康。镉和砷都具有迁移性强、极具生理遗传毒性等特点2 ,进人土壤后易累积,对土壤造成的污染难以逆转3。在实际污染土壤中，常常发生砷镉复合污染。由于砷和镉的土壤化学性质不同，土壤砷镉复合污染的同步修复治理极具挑战4。随着砷镉污染土壤范围的逐渐扩大及污染程度的加剧，污染土壤的治理与修复显得尤为重要。然而，过去有关砷镉复合污染治理的研究多针对水稻田进行5而有关旱地土壤砷镉复合污染的研究尚鲜见报道。花生（ArachishypogaeaL.）是我国主要的旱地油料经济作物之一。花生对土壤重金属的吸收能力常常高于一般大田作物。这是由于花生具有较为发达的主根系，且位于地下的花生荚果也可吸收土壤重金属，从而使其具有较强的重金属吸收能力，使得花生籽仁内的重金属含量极易超标6 。因此，防治花生重金属污染对保障农产品安全和人体健康具有重要意义。铁(Fe)是植物生长发育所必需的微量元素。近年来，花生产区发生大规模土壤或生理性缺铁，严重影响了花生生产7 。有研究表明，在植物和土壤的生物地球化学循环过程中，铁是连接镉/砷环境行为的枢纽8 ,合理利用铁与重金属的循环耦合过程，可以高效调控土壤镉和砷的活性，控制植物对镉和砷的吸收9，从而防控砷镉污染，满足作物对铁的营养需要，提高作物产量。前人研究表明，土壤重金属化学钝化技术的工程量相对小、成本低，对重金属修复效果好且稳定，是目前农业农村部重点推广的农田修复镉砷复合污染的主流技术之一10 。贝壳粉主要是牡蛎、扇贝等的外壳，是一种天然的生物矿物材料，具有较强的吸附、交换等能力，且熳烧后吸附性能增强11,能提高土壤pH值、改善土壤理化性质、钝化重金属。麦饭石是一种天然矿石，富含丰富的微量元素，因其以硅酸盐为主的化学组成和多孔性海绵状特殊结构，对重金属离子具有强吸附性12 ,是一种新型的土壤调理剂。硅酸盐中的硅既可以与土壤中的重金属结合，又可以增加植物根系收稿日期：2 0 2 2-12-0 7 接受日期：2 0 2 3-0 2-0 7基金项目：国家自然科学基金（42 2 7 7 392），湖北省技术创新专项重大项目（2 0 17 ABA154）作者简介：蒋宏伟，男，主要从事土壤重金属污染修复研究。E-mail:通讯作者：涂书新，男，教授，主要从事环境重金属污染修复研究。E-mail：s t u ma i l.h z a u.e d u.c n165237卷报农学核的氧化能力13目前这三种土壤钝化剂在治理农田土壤重金属污染方面已有较多研究14-16 1,但针对这三种钝化剂的铁改性材料在治理农田土壤重金属污染方面的研究却罕见报道。据此，本试验设计不同含铁的土壤钝化剂材料，采用砷镉复合污染土壤进行花生盆栽试验，研究含铁调理剂防控旱地花生砷镉复合污染的效果及其生理学和土壤学机制，以期为旱地土壤砷复合污染防控提供理论依据1材料与方法1.1试验材料供试土壤为黄褐土，取自河南省驻马店市汝南县。土壤经自然风干后，磨细,过10 目筛。试验前测定土壤基本理化性质如下：pH值4.1、碱解氮32.7 3mgkgl、速效磷8 0.6 8 mg.kgl、速效钾53.7 1mgkgl、有机质15.36g.kg、有效铁5.6 0 mg.kgl、全镉3.0 4mg.kgl、全砷57.2 4 mgkgl。供试花生（ArachishypogaeaL.）品种为汝南县当地主推品种花育2 3。该品种属疏枝型直立小花生，生育期12 9d，出苗整齐，生长稳健，种子休眠性、抗旱性强，产量高。试验用土壤调理剂为硅酸钾、贝壳粉和麦饭石共三种。铁改性物质为黄腐酸铁,采用黄腐酸和硫酸亚铁进行螯合17 ,形成黄腐酸螯合铁,其Fe含量为11%。黄腐酸铁可有效促进植物体内叶绿素的合成，提高植物对氮磷钾等营养元素的吸收。硅酸钾为分析纯K,SiO3。贝壳粉由牡蛎壳缎烧粉碎制成，CaO、M g、Si 含量分别为40.0%45.0%、2 40 0、30 0 mg kg。天然麦饭石粉的Ca0、M g、Si 含量分别为2 3%、12 0 0、540 0 mg.kg。试验前取5g贝壳粉、5g麦饭石和2 g硅酸钾分别与16.7g黄腐酸铁混合制成铁改性贝壳粉、铁改性麦饭石和铁改性硅酸钾1.2试验设计本试验为土壤盆栽试验，研究不同铁改性调理剂对花生生长发育、重金属和养分元素吸收、抗氧化反应及土壤重金属形态转化和有效性的影响。共设4个处理：（1)不添加土壤调理剂，记为空白对照（CK）；（2)添加铁改性贝壳粉（2.17 gkg土），记为T1；（3)添加铁改性麦饭石（2.17 gkg土），记为T2；（4)添加铁改性硅酸钾(1.8 7 gkg),记为T3。试验盆钵30 x40 x10cm，每盆装土6 kg。每处理4次重复，共16 盆。每1kg土加人0.2 gN、0.2 g P,0，、0.2gK,0,即每千克土壤中加人0.42 90 g尿素、0.2 6 6 4g一水磷酸二氢钙、0.4933g硫酸钾。与此同时，按照各处理设计，将3种铁改性土壤调理剂与土壤混合均勺，添加水分至田间持水量的8 0%（2 0%水分），平衡2周后播种花生。挑选大小适宜、健康的花生种子，每盆播种3粒。试验在华中农业大学大棚基地进行。2 0 2 1年6 月2日播种。2 0 2 1年7 月14日采集花生开花期叶片样品测定花生抗氧化系统指标。各处理采取相同部位的叶片，用去离子水洗净，快速分装后放人盛有冰块的保温箱中，然后转存于-8 0 超低温冰箱保存备用。于2 0 2 1年9月8 日采集花生成熟期样品和土壤，测定花生金属和养分含量、生长和产量指标以及土壤pH值和镉砷形态。取花生地上部和花生荚果，先用自来水将表面杂质清洗干净，再用去离子水润洗数次后擦干，测定成熟期花生的株高、鲜重，然后置于样品袋中10 5杀青30 min，再于7 0 烘干至恒重，称量各样品干重，用粉碎机粉碎后备用。将盆钵土壤充分混匀后，取适量土壤样品，自然风干，磨细过筛，储存备用。1.3测定项目与方法1.3.1土壤金属及基本理化性质的测定土壤镉含量采用王水-高氯酸消煮，ThermoICE3000SERIES火焰原子吸收分光光度计（美国赛默飞世尔科技有限公司）测定；土壤砷含量采用（1+1）王水水浴消煮，AFS-8220原子荧光光度计（北京吉天仪器有限公司）测定18 ；土壤pH值采用水浸提-电位法测定；土壤碱解氮含量采用碱解-扩散法测定；土壤速效磷含量采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定；土壤速效钾含量采用乙酸铵交换-火焰光度法测定；土壤有机质含量采用重铬酸钾容量法-外加热法测定19。土壤形态使用改进的欧共体标准物质局(European Community Bureau of Reference,BCR)提出的连续提取法提取测定2 0 。土壤砷形态使用Wenzel法提取-原子荧光法测定2 1。1.3.2花生抗氧化酶活性的测定超氧化物歧化酶（s u p e r o x i d e d i s mu t a s e,SO D)活性的测定采用氮蓝四唑光还原比色法2 2 ；过氧化物酶（peroxidase,POD)活性测定采用愈创木酚比色法2 3；过氧化氢酶（catalase，CAT)活性测定采用过氧化氢分解法2 4;可溶性蛋白含量测定采用考马斯亮蓝G-250染色法2 5；还原型谷胱甘肽（reducedglutathione，G SH）含量的测定采用5,5-二硫对硝基苯甲酸显色法2 6 ;抗坏血酸(ascorbicacid，A s A)含量测定采用二联吡啶法2 7 ；丙二醛（ma l o n d i a l d e h y d e，M D A）含量测定采用硫代巴比妥酸比色法2 8 1653含铁调理剂对花生抗砷镉污染胁迫能力的影响研究8期1.3.3花生养分和重金属含量的测定花生植株采用H,SOH,O,消煮后，氮、磷含量采用流动注射分析仪（德国SEAL公司）测定，钾含量采用火焰光度计（美国Agilent公司)测定，方法参照土壤农化分析第三版19。花生镉含量采用干灰法消解，ThermoICE3000SERIES火焰原子吸收分光光度计测定2 9;花生砷含量采用HNO,-H,O(5:2,V/V)微波消煮，AFS-8220原子荧光光度计测定1.3.4花花生生长和产量测定于成熟期选择长势一致的单株，收获其荚果，自然风干,用于调查荚果产量、单株生产力、公斤果数和出仁率。每个处理取9片大小、厚度一致的新展开叶片，采用SPAD-502型叶绿素测定仪（日本KONICAMINOLTA公司）测定花生叶片相对叶绿素(soil and plant analyzer development,SPAD)值即叶绿素含量，取其平均值。1.4数据统计分析试验测定数据使用Excel2016进行记录和处理，采用Originpro2018软件绘图，在5%水平下用Duncan多重比较检验各处理平均值之间的差异显著性。所有数据采用3次平行试验的平均值作为最后结果。2结果与分析2.1花生不同部位镉含量由图1可知，花生不同部位镉含量表现为茎叶 花生壳 花生籽仁。施用铁改性贝壳粉（T1）、铁改性麦饭石(T2)和铁改性硅酸钾(T3)等3种调理剂均降低了成熟期花生各部位的Cd含量。与CK相比，施用3种含铁土壤调理剂后，花生籽仁、花生壳和花生茎叶镉含量分别下降10.6 8%2 2.46%，19.2 3%31.3%和17.31%29.94%，其中均以T1处理效果最好。2.2花生不同部位砷含量与花生镉含量不同，花生不同部位砷含量表现为花生壳 茎叶 花生籽仁（图2）。三种含铁土壤调理剂均较对照整体显著降低了成熟期花生各部位的砷含量。与对照相比,T1和T2处理花生籽仁中的含量分别显著降低2 1.6 8%和2 2.8 3%。施用土壤调理剂花生壳和花生茎叶中砷含量分别较对照降低11.2 9%37.18%和10.92%16.8 6%。总体来看，以T3和T1的降砷效果较好2.3花生不同部位养分含量在花生成熟期测定花生籽仁和茎叶养分含量，结果表明（表1）,施加含铁调理剂均能增加花生对N、P、K和Fe的吸收。与对照相比，施加含铁调理剂均显花生籽仁花生壳茎叶100ab80CC6040abbcC工20aCbb0CKT1T2T3处理Treatments注：不同小写字母表示同一部位不同处理间差异显著（P0.05）；CK：不添加含铁调理剂空白对照；T1：铁改性贝壳粉调理剂；T2：铁改性麦饭石调理剂;T3：铁改性硅酸钾调理剂。下同。Note:Different lowercase letters indicate significant difference at0.05 level among different treatments in the same part.CK:Blankcontrol without adding iron modified conditioner.T1:Iron modifiedshell powder conditioner.T2:Iron modified Maifanshi conditioner.T3:Iron modified potassium silicate conditioner.The same as following.图1方施加不同含铁调理剂对成熟期花生不同部位镉含量的影响Fig.1 Effects of iron modified conditioners on Cd content indifferent parts of mature peanut门花生籽仁花生壳叶40a35bb3025C2015abcb10C5abbab王0CKT1T2T3处理Treatments图2施加不同含铁调理剂对成熟期花生不同部位砷含量的影响Fig.2Effects of different iron modified conditioners on Ascontent in different parts of mature peanut著增加花生籽仁中的N含量，增加比例达14.36%28.79%,其中T1处理增加最为明显。而T3处理增加花生茎叶中N含量的效果最佳，增加比例达7.8 9%。与对照相比,T1、T 2、T 3处理均能显著增加花生籽仁中的P含量，增加比例分别为16.2 8%、32.99%、58.6 3%；T3处理使花生茎叶中的P含量显著增加4.43%;T2、T3处理均显著增加花生籽仁中的K含量，增加比例分别为14.6 7%、5.46%;T1、T 2、T 3处理均能显著增加花165437卷报学核农表1施加不同含铁调理剂对成熟期花生不同部位养分吸收的影响Table1Effects of iron modified conditioners on nutrient uptake in different parts of mature peanut全氮含量磷含量钾含量铁含量处理Total N content/(gkgl)Total Pcontent/(gkg*)Total Kcontent/(g-kgl)Total Fecontent/(mg.kgl)Treatments花生籽仁茎叶花生籽仁茎叶花生籽仁茎叶花生籽仁茎叶PeanutkernelLeaf and stemPeanutkernelLeaf and stemPeanutkernelLeaf and stemPeanutkernelLeaf and stemCK13.650.14c34.380.17b2.390.04d6.800.03b9.790.11c22.250.36c35.520.89c151.687.17cT117.580.75a35.911.35ab2.780.03c6.350.06c9.880.20c29.750.33b43.553.85ab193.893.59aT216.090.85ab34.160.25b3.180.04b6.000.12d11.220.41a28.810.81b47.051.87a171.179.32bT315.610.10b37.101.09a3.790.01a7.100.12a10.320.32b31.340.35a40.981.04b182.7214.96ab生茎叶中的K含量，增加比例分别为33.7 0%、2 9.48%、40.83%。施加含铁调理剂后，花生籽仁和茎叶Fe含量分别较对照增加15.8 3%2 2.6 1%和12.8 4%2 7.8 2%，其中T1处理增加茎叶Fe含量效果最显著。2.4花生抗氧化系统反应2.4.1SSOD、PO D、CA T 活性和MDA含量由图3可知，与对照相比，施加含铁调理剂使花生叶片SOD活性降低11.0 2%39.92%，其中T2、T 3处理达到显著性水平；花生叶片POD活性降低12.93%50.7 8%，其中T2处理达到显著性水平；花生叶片CAT活性降低11.66%60.26%，其中T1、T 2 处理达到显著性水平。MDA含量可指示细胞膜受损情况，MDA含量越高说明花生细胞膜受损越严重。与对照相比，施加含铁调理剂均显著降低了花生叶片MDA含量，下降比例达17.89%25.79%，其中T3处理效果最佳。2.4.2AsA、G SH 和可溶性蛋白含量日由图4可知,与对照相比，施加含铁调理剂均能显著增加花生叶片AsA含量，增加比例达2 2.92%58.97%，其中T1处理70厂a3500aa60000aa502500b402000bb3015001000205001000CKT1T2T3CKT1T2T34510a40ab358abb30625bb20415102500CKT1T2T3CKT1T2T3处理Treatments处理Treatments注：不同小写字母表示处理间差异显著（P0.05）。下同。Note:Different lowercase letters indicate significant difference at O.05 level among treatments.The same as following.图3施加不同含铁调理剂后开花期花生叶片MDA含量及SOD、PO D 和CAT活性Fig.3The content of MDA and activities of SOD,POD and CAT in peanut leaves at flowering stage after applyingironmodified conditioners1655含铁调理剂对花生抗碑镉污染胁迫能力的影响研究8期600140a0.16aaaab1200.14aa500b0.12a1004000.10aC803000.08600.06200VSV400.04100200.02000.00CKT1T2T3CKT1T2T3CKT1T2T3处理Treatments处理Treatments处理Treatments图4施加不同含铁调理剂后开花期花生叶片AsA、G SH 和可溶性蛋白含量Fig.4Content of AsA,GSH and soluble protein in peanut leaves at flowering stage after applyingdifferentironmodified conditioners效果最佳,且T1与T2、T 3处理间达到显著性水平。同时，施加含铁调理剂也增加了花生叶片GSH和可溶性蛋白含量。2.5花生生长发育和产量2.5.1花生株高、SPAD值和生物量由表2 可知,与对照相比，施加含铁调理剂后显著促进花生生长，其中T1处理花生生物量显著增加58.19%。表2 含铁调理剂对成熟期花生株高、叶绿素和生物量的影响Table 2Effects of iron modified conditioners on plantheight,chlorophyll content(SPAD)and biomass ofmaturepeanut生物量处理SPAD值株高Weight of peanutTreatmentsSPADvaluePlant height/cm/(g:plant)CK40.820.36a33.440.85a13.730.72bT142.530.36a35.821.98a21.721.82aT240.841.82a35.760.71a14.110.68abT341.472.78a37.132.12a15.620.95ab2.5.2花生果重和出仁率成熟期花生果重和出仁率测定结果如表3所示。与对照相比，T1、T 2 和T3处理均能提高花生的出仁率,T1和T3处理能增加花生的单株果重、百果重和百仁重。其中，T1处理对花生单株果重的增加效果最佳，T3处理对花生百果重和百仁重的增加效果最佳，T2处理对提升花生出仁率效果最佳。2.6土壤pH值和镉、砷形态转化2.6.1土壤pH值由图5可知，与对照相比，施加含铁土壤调理剂后土壤pH值提升0.0 7 0.32 个单位，其中T1和T3处理达到显著水平，分别提升0.32 和0.25个单位。2.6.2土壤镉形态分析含铁调理剂对土壤镉形态的影响发现，与CK相比，施加含铁调理剂使土壤残渣表3含铁调理剂对花生果重和出仁率的影响Table3Effects of iron modified conditioners on fruit weightand kernel yield of peanut单株果重百果重百仁重处理Fruit weight出仁率100-fruit100-kernelTreatmentsper plantKernel rate/%weight/gweight/g/(gplant)CK11.380.47c101.354.25b70.863.37a67.692.87aT114.272.19a103.365.25b71.914.44a69.601.58aT210.260.58d75.743.18c54.622.76b70.022.48aT313.051.04b117.114.08a72.333.59a69.683.17a5abab43210CKT1T2T3处理Treatments图5施加不同含铁调理剂对土壤pH值的影响Fig.5Effects of different iron modified conditionerson soil pH value态镉占比增加3.47 6.11个百分点，其中T1处理增加最多；各处理可还原态镉占比增加1.2 3 4.53个百分点，其中T3处理增加最多；T3处理土壤可氧化态镉占比增加3.10 个百分点；各处理均能降低土壤可交换态镉占比，降低比例达5.8 0 9.52 个百分点，其中T1处理降低最多（图6)。2.6.3土壤砷形态采用Wenzel法测定土壤砷形态，以研究施加含铁调理剂对土壤砷活性的影响。结果如图7 所示，与CK相比，T2、T 3土壤残渣态砷占比增165637卷报农学核加1.6 3和4.49个百分点；各处理土壤结晶铁铝水化氧化物结合态砷占比增加3.14 7.2 3个百分点，其中T1处理增加最多；T2、T 3处理土壤无定形和弱结晶铁铝水化氧化物结合态砷占比降低2.10、5.97 个百分点；T1、T 2 处理土壤专性吸附态碑占比降低0.9 8 1.33个百分点，T3处理土壤专性吸附态碑占比增加2.2 8 个百分点；各处理均能降低土壤非专性吸附态砷占比，降低比例达1.32 4.14个百分点，其中T3处理降低最多。10080残渣态60网可氧化态四可还原态可交换态40200CKT1T2T3处理Treatments图6不同含铁调理剂对土壤镉化学形态百分含量的影响Fig.6Effects of different iron modified conditioners on thepercentage of chemical forms of Cd in soil残渣态结晶铁铝水化氧化物结合态无定形和弱结晶铁铝水化氧化物结合态专性吸附态非专性吸附态100806040200CKT1T2T3处理Treatments图7不同含铁调理剂对土壤砷化学形态百分含量的影响Fig.7Effects of iron modified conditioners on the percentageof chemical formsof Asinsoil3讨论在盆栽条件下，施加三种含铁土壤调理剂后，花生籽仁和花生地上部Cd含量显著降低（图1），其中含铁贝壳粉的效果最佳。究其原因，一方面是因为施加含铁土壤调理剂后土壤pH值明显提高（图5）。土壤pH值的提高可以促进Cd的沉淀，降低土壤中可交换态Cd含量（图6）。其机理是当土壤pH值增大时，有利于Cd2+的沉淀反应正向进行，即促进反应Cd2+H,O一CdOH*+H*向右发生，同样有利于土壤把更多的Cd2+吸附在土壤表面，当土壤中OH-的浓度升高后，Cd2+会同OH和CO？反应产生沉淀，从而固定土壤中的Cd,降低Cd的有效性30 。贝壳粉中还含有Cu*、Zn2+、M n 2 等阳离子，它们可以同Cd2*竞争植物细胞质膜和液泡膜上的运输位点，从而减少镉离子进入植物细胞31。另一方面，三种含铁土壤调理剂中的Fe也会和Cd竞争细胞上的结合位点32 ,同时土壤中的铁氧化物增加了其对镉的吸附,降低了镉的活性33,从而降低花生对Cd的吸收。此外，土壤调理剂中的Si可以在植物根部细胞表面与蛋白形成沉淀，阻塞细胞壁孔隙，减少植物对Cd的吸收和运输34。本试验中，向土壤中添加三种含铁土壤调理剂后，花生籽仁和地上部As含量显著降低（图2），其中含铁贝壳粉降As的效果最好。这首先是由于含铁调理剂中的铁会与土壤中的硫元素结合形成硫化铁或二硫化铁,再与土壤溶液中的砷酸盐形成Fe-AsS、A s,S,等物质35。即：铁是砷的重要清除剂,可以降低As的流动性和生物利用性36 。并且，贝壳粉具有较大的比表面积，吸附能力较强37 ,可以吸附土壤中的有效As,降低作物对As的吸收量。此外，土壤调理剂中Si化合物可以吸附固定土壤中的As,阻控其向花生运转。如Yang等38 研究发现，添加Si可以降低土壤中水溶性和交换性As的浓度，从而降低土壤As的生物有效性。贝壳粉和麦饭石中的Ca可与As形成砷酸钙，还可以固定孔隙水中的砷39。As的阴离子物质也可以通过Ca的内球络合物与碳酸盐如方解石的表面结合40 ,增加土壤残渣态As含量(图7)。本试验结果还表明，含铁调理剂可显著增加花生对铁元素的吸收（表1），这与高明等41的研究结果一致。究其原因，可能是由于含铁调理剂中含有大量的螯合铁，这些铁进入土壤后，易转化为可交换态铁。向土壤中施加螯合铁是提升土壤可交换态铁含量，促进植物对铁吸收量的有效措施。本试验条件下，施加三种含铁调理剂也促进了花生对N、P、K 元素的吸收（表1)。可能是由于三种含铁土壤调理剂中富含黄腐酸，而黄腐酸作为一种生长刺激素，含有多种活性基团42 ,能够刺激组织细胞的分裂和增长，有利于作物根系的生长，增强体内酶的活性，进而促进作物对养分供应的吸收43。植物受到逆境胁迫时，会产生大量的活性氧，导致1657含铁调理剂对花生抗砷镉污染胁迫能力的影响研究8期平衡被打破，膜脂过氧化，打乱植物正常的代谢活动44。SOD、PO D 和CAT是植物体内重要的抗氧化酶,可以协同清理植物体内的活性氧45,本试验中,施加三种含铁调理剂显著降低花生叶片SOD、PO D 和CAT酶的活性（图3）。这可能是由于施加含铁调理剂降低了花生体内Cd和As的累积量，从而降低了Cd和As对花生的胁迫作用。MDA是植物膜脂过氧化的产物，其含量越高，表示植物受损越严重46 。本试验中，施加三种含铁调理剂均可降低花生叶片的MDA含量（图3），这主要是由于施加含铁调理剂降低了花生对Cd和As的吸收,从而降低了Cd和As产生的自由基对细胞的损伤。可溶性蛋白含量是衡量植物体总代谢的一个重要指标47 ,对花生生长发育和产量形成具有决定意义。施加含铁土壤调理剂能够提升花生叶片可溶性蛋白含量（图4），间接提高光合作用酶活性。研究表明，植物体内AsA-GSH循环的快速运转可减少植物体内活性氧自由基含量，保持ROS平衡，缓解植物过氧化进程48 。施加不同形态铁可以增加AsA和GSH的含量（图4），说明铁可以快速激活AsA-GSH循环，提高关键酶活性，维持AsA-GSH循环的高速运转并清除花生体内的ROS副产物。基于上述讨论机制，本研究三种含铁调理剂不仅含有铁、硅、钙等矿物质元素，同时还富含黄腐酸等活性有机质功能成分，施入土壤可增加土壤pH值和有机质含量，促进养分吸收，改变土壤镉砷赋存形态，降低镉砷胁迫对花生生长的不利影响。4结论在砷镉污染土壤中添加铁改性的贝壳粉、麦饭石和硅酸钾三种含铁土壤调理剂可提高土壤pH值和可交换态Fe含量，降低土壤中可交换态Cd和非专性吸附态As的占比，从而降低花生Cd、A s 含量。施用含铁调理剂还能显著提高花生对养分元素的吸收，提高花生植株的抗氧化能力、促进花生生长发育，进而提升产量。综合效果以含铁贝壳粉最好。参考文献：1 J Rajesh K S,Madhoolika A,Fiona M M.Heavy metal(Cu,Zn,Cdand Pb)contamination of vegetables in urban India:A case study inVaranasiJ.Environmental Pollution,2007,254(2):254-263【2 曾晨，郭少娟，杨立新汞、镉、铅、砷单一和混合暴露的毒性效应及机理研究进展J.环境工程技术学报，2 0 18，8（2）：2 2 1-2 30【3王英杰，邹佳玲，杨文，周航，廖柏寒.组配改良剂对稻田系统Pb、Cd 和As生物有效性的协同调控J.环境科学，2 0 16，37(10):4004-4010【4陈娟，张严，郭彦，张可懿，任杰，杜平.负载磷酸盐生物质炭材料对重金属复合污染土壤的稳定化机制研究J.环境科学研究，2 0 2 2,35(8)：18 93-190 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