馮圣東， 張雪娜， 賈海濱， 張麗秀， 馬 堃， 楊志新， 王小敏

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院， 河北省農(nóng)田生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 河北保定 071000)

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施用有機(jī)肥對葡萄植株Hg富集的影響

馮圣東， 張雪娜， 賈海濱， 張麗秀， 馬 堃， 楊志新*， 王小敏

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院， 河北省農(nóng)田生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 河北保定 071000)

【目的】以葡萄果樹為研究對象，研究了不同劑量Hg脅迫下施用羊糞有機(jī)肥對不同生長期葡萄植株各部位Hg富集的影響，為利用有機(jī)肥控制葡萄Hg污染提供科學(xué)依據(jù)?！痉椒ā坎捎门柙栽囼?yàn)，每個盆缽裝過5 mm篩的風(fēng)干土15 kg，土壤汞含量設(shè)置0、 1.5、 25 mg/kg 3個處理水平，以HgCl2固體粉末形式施入土壤，每個水平分別設(shè)置施用有機(jī)肥和不施用有機(jī)肥兩種情況。供試有機(jī)肥為羊糞，并按12.5%施入土壤，混勻后放置平衡15 d，于4月8日定植葡萄苗，每盆移栽健壯無病、 生長狀況基本一致的植株1株，每個處理重復(fù)6次。【結(jié)果】不管施用有機(jī)肥與否，葡萄花瓣、 果實(shí)、 枝條和葉片中的汞含量均隨土壤Hg含量的增加而明顯增加，而葡萄不同部位中Hg的富集系數(shù)卻呈現(xiàn)出顯著降低的趨勢，且在各部位的大小順序?yàn)槿~片>花>枝條>果實(shí)。葡萄葉片和枝條Hg含量及其富集系數(shù)基本上表現(xiàn)出了幼果期最高，成熟期最低的生長期富集特征。與未施有機(jī)肥處理相比，低Hg處理施用有機(jī)肥后使開花期葡萄枝條汞含量降低了69.16%; 高Hg處理施肥后使開花期、 幼果期和成熟期葡萄枝條汞含量分別降低了50.52%、 58.33%和48.35%，并使三個時(shí)期葉片汞含量的降低幅度比低Hg處理分別高出了26%、 29.70%和37%。在土壤Hg污染下，施用有機(jī)肥的葡萄各器官汞含量均低于未施肥處理，且高Hg處理下的Hg含量降低幅度大多高于低Hg處理。不管低Hg或高Hg處理，施肥使葉片汞含量在幼果期和成熟期降低均最突出，而低Hg處理施肥使枝條汞含量在開花期降幅最高，高Hg處理在幼果期降幅最高?！窘Y(jié)論】施用有機(jī)肥后，葡萄花、 葉片、 枝條和果實(shí)受Hg污染脅迫的影響明顯減輕，尤其土壤Hg含量越高，有機(jī)肥的這種抑制作用越明顯。

葡萄; 生長期; Hg; 有機(jī)肥; 富集

金屬礦產(chǎn)開采、 煤炭等化石燃料燃燒及日常生活垃圾導(dǎo)致向環(huán)境中釋放大量的Hg，而土壤作為環(huán)境中Hg的匯受到了嚴(yán)重的污染[1-2]。我國Hg污染的耕地面積約有3.2×104hm2，涉及15個省市的21個地區(qū)[3]。土壤汞污染的治理和修復(fù)技術(shù)已成為目前研究的熱點(diǎn)問題。土壤汞污染治理與修復(fù)技術(shù)較多，其中利用有機(jī)質(zhì)對土壤重金屬Hg的抑制作用說法不一。有些研究指出，有機(jī)物料的加入降低了土壤重金屬Hg的活性。例如，劉文拔等[4]研究表明，在低汞處理下，施用商品有機(jī)肥完全抑制了土壤中汞向小麥籽粒的轉(zhuǎn)移。而另一些報(bào)道的結(jié)果則不同。張孟孟等[5]認(rèn)為長期施用有機(jī)物料的土壤，重金屬有向土壤深層遷移的現(xiàn)象。Wallschlager等[6]也表明在Elbe河洪泛區(qū)汞都是以胡敏酸的形式遷移到河流中。但是腐植酸組成不同，對金屬離子的絡(luò)合能力有很大的差異[7]。國內(nèi)外許多研究揭示了商品有機(jī)肥、 腐植酸(化學(xué)純試劑)、 煤基腐植酸物質(zhì)對土壤-作物系統(tǒng)汞形態(tài)和生物有效性的影響[8-10]； 王開峰等[11]報(bào)道了長期施用有機(jī)肥導(dǎo)致土壤Hg向水稻地上部遷移，此現(xiàn)象是否在有機(jī)肥施用量高的果樹生產(chǎn)中存在，對果品質(zhì)量安全非常重要。本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，葡萄果園土壤Hg含量和有機(jī)質(zhì)顯著相關(guān)，但施用農(nóng)家肥對于葡萄果樹土壤Hg的遷移抑制作用，以及在葡萄生長哪個階段受影響較強(qiáng)都不清楚。因此，本研究以葡萄植株為研究對象，通過施入不同劑量的外源汞，探索施用腐熟羊糞有機(jī)肥對土壤-葡萄植株系統(tǒng)重金屬汞的富集影響，以期為施用有機(jī)肥控制葡萄Hg污染提供科學(xué)依據(jù)。

1　材料與方法

1.1供試材料

土培試驗(yàn)于2010年3月至2012年9月在河北農(nóng)業(yè)大學(xué)標(biāo)本園內(nèi)進(jìn)行。供試土壤取自保定市烏馬莊村農(nóng)田潮褐土(0—20 cm)，有機(jī)質(zhì)含量為23.43 g/kg，有效氮、磷及速效鉀含量分別為1.171、 7.720和242.6 mg/kg，全汞含量為0.363 mg/kg。供試葡萄品種為巨峰，屬中熟品種，歐美雜交種，于保定市滿城縣小馬坊村購買。試驗(yàn)用塑料盆，盆底直徑20 cm，盆口直徑30 cm，盆高26 cm。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用盆栽試驗(yàn)方法。每個塑料盆裝入過5 mm篩的風(fēng)干土15 kg，根據(jù)污灌區(qū)及礦區(qū)實(shí)際污染情況，設(shè)置Hg2+0、 1.5、 25 mg/kg 3個處理水平，分別以Hg 0、 Hg 1.5、 Hg 25表示，其中Hg2+1.5 mg/kg為土壤質(zhì)量三級標(biāo)準(zhǔn)，Hg2+25 mg/kg相當(dāng)于嚴(yán)重污染區(qū)的實(shí)際水平。每個汞濃度均設(shè)置施有機(jī)肥和不施有機(jī)肥兩個因素共6個處理。汞為HgCl2，按照處理量以固體粉末形式施入土壤，供試有機(jī)肥為羊糞(有機(jī)質(zhì) 48.46 g/kg、 汞 0.365 mg/kg)，按照1 ∶8的比例加入土壤。將土壤、 有機(jī)肥、 HgCl2混勻后放置平衡15 d，于4月8日定植葡萄苗，選擇健壯無病、 生長狀況基本一致的植株每盆移栽1株，每個處理6個重復(fù)。生長過程中及時(shí)補(bǔ)充土壤水分，為防止重金屬流失，塑料盆下墊塑料托盤，將滲出的溶液倒回盆中。

1.3樣品采集與制備

1.4測定方法

土壤和植株樣品重金屬 Hg采用氫氟酸-高氯酸-硝酸消化—原子吸收分光光度法。

2　結(jié)果與分析

2.1施用有機(jī)肥對葡萄花瓣與果實(shí)富集Hg的影響

無論施用有機(jī)肥或不施肥，葡萄花瓣與果實(shí)中的汞含量均隨土壤Hg含量的增加而明顯增加(表1)。低Hg處理與對照相比，花瓣與果實(shí)Hg含量差異均不顯著，表明土壤添加 Hg1.5 mg/kg時(shí)對葡萄果實(shí)和花瓣的吸收影響不大，果實(shí)中汞的含量符合我國食品中污染物限量標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定(GB 2762-2005)。在土壤輕度污染地區(qū)，建議通過改種高富集Hg的蔬菜或糧食作物為葡萄果樹，可以大大降低食品安全風(fēng)險(xiǎn)。土壤添加Hg 25 mg/kg時(shí)葡萄果實(shí)和花瓣的吸收明顯增大，在施肥處理下，花瓣和果實(shí)Hg的含量分別為施肥對照的9.99倍、 8.33倍; 在不施肥處理下，花瓣和果實(shí)Hg的含量分別為不施肥對照的13.37倍、 8.60倍。

表1　不同Hg濃度土壤中葡萄花和果實(shí)Hg含量(mg/kg)

注(Note): 同列數(shù)據(jù)后不同字母表示在相同有機(jī)肥施用量下處理間差異顯著(P<0.05)Values followed by different letters are significantly different among treatments with the same rate of organic manure(P<0.05).

所有Hg處理水平下，施用有機(jī)肥的葡萄花瓣與果實(shí)汞含量均低于未施肥的處理(表1)。在對照和低Hg處理下，施肥的葡萄花瓣與果實(shí)汞含量比未施肥大約降低了30%和10%。在高Hg處理下，施肥的葡萄花瓣與果實(shí)汞含量比未施肥大約降低了48.3%和12.8%?？梢钥闯?，施用有機(jī)肥后，葡萄花瓣和果實(shí)受Hg污染脅迫的影響明顯減輕，尤其Hg含量越高，有機(jī)肥的這種抑制作用越明顯。因此，在Hg污染土壤中施用羊糞可以大大降低葡萄果實(shí)的安全風(fēng)險(xiǎn)。

圖1　葡萄不同生長期施肥與不施肥葉片Hg含量Fig.1　Hg content in grape leaves with and without fertilization in different growth periods

2.2施用有機(jī)肥對葡萄葉片富集Hg的影響

無論施用有機(jī)肥或不施肥，葡萄葉片中的汞含量均隨土壤Hg含量的增加而明顯增加，且不同時(shí)期葉片對Hg的吸收差異較大(圖1)。在未施肥情況下，低Hg處理開花期、 幼果期和成熟期葡萄葉片中Hg含量分別為對照的1.56、 2.73、 0.79倍，而高Hg處理分別為7.03、 7.22、 4.66倍。低Hg和高Hg脅迫下葉片吸收Hg均表現(xiàn)出了幼果期>開花期>成熟期的特征，差異顯著。在施肥情況下，低Hg處理與對照相比，開花期、 幼果期和成熟期葡萄葉片中Hg含量分別為對照的1.26、 3.82、 1.41倍，而高Hg處理分別為4.04、 6.58、 4.79倍。在低Hg脅迫下葉片吸收Hg表現(xiàn)出了幼果期>開花期>成熟期的特征，而高Hg脅迫下也表現(xiàn)出了幼果期≈開花期>成熟期的類似特征，不同時(shí)期具有明顯的差異性，且均在幼果期表現(xiàn)最高?？梢?，葉片在該時(shí)期更容易受到Hg的傷害。

由圖1可以看出，對照Hg0處理，幼果期和成熟期施有機(jī)肥的葡萄葉片汞含量比未施肥處理分別降低了39.2%和50.9%，而開花期卻增加了10.4%; 在低Hg處理下，開花期、 幼果期和成熟期施有機(jī)肥的葡萄葉片汞含量均比未施肥處理有所下降，分別降低了10.5%、 14.9%和12.5%; 而高Hg處理下分別降低了36.5%、 44.6%和49.5%?？梢?，在Hg脅迫下，施用有機(jī)肥的葡萄葉片汞含量均明顯低于未施肥處理，葡萄葉片受Hg污染脅迫的影響明顯減輕，尤其是Hg含量越高，有機(jī)肥的這種抑制作用越明顯。

2.3施用有機(jī)肥對葡萄枝條富集汞的影響

所有處理葡萄枝條中的汞含量均隨土壤Hg含量的增加而明顯增加，且Hg在不同生長期枝條中的積累存在著顯著差異(圖2)。在未施肥情況下，低Hg處理開花期、 幼果期和成熟期葡萄枝條中Hg含量分別為對照的3.12倍、 3.01倍和2.94倍，高Hg處理分別為22.17倍、 19.54倍和21.16倍。低Hg和高Hg處理下枝條吸收Hg均表現(xiàn)出了幼果期>開花期>成熟期的共同特征，不同生長期差異明顯。在施肥情況下，低Hg處理開花期、 幼果期和成熟期葡萄枝條中Hg含量分別為對照的0.73倍、 3.35倍和1.86倍，而高Hg處理分別為8.32倍、 8.91倍和6.80倍。在低Hg脅迫下枝條吸收Hg量表現(xiàn)為幼果期>成熟期≈開花期，而高Hg脅迫下表現(xiàn)出了幼果期≈開花期>成熟期的特征，均在幼果期表現(xiàn)最高，與葉片結(jié)果相似。

由圖2可以看出，在Hg脅迫下，施用有機(jī)肥對葡萄枝條吸收汞產(chǎn)生了明顯的影響。在對照處理下，開花期和成熟期施有機(jī)肥的葡萄枝條汞含量比未施肥處理分別提高了31.8%和60.78%，而幼果期降低了8.61%。在低Hg處理下，施有機(jī)肥對開花期葡萄枝條汞含量影響較大，與未施肥處理相比，降低了69.16%，而在幼果期和成熟期對葡萄枝條汞的含量影響不大，分別提高了1.79%和1.90%。在高Hg處理下，施肥對三個生長期的葡萄枝條汞含量影響均較大，分別比未施肥處理降低了50.52%、 58.33%和48.35%?？梢?，施用有機(jī)肥后開花期葡萄枝條受低Hg污染脅迫的影響明顯減輕，而受高Hg脅迫的葡萄枝條在生長的三個時(shí)期內(nèi)，施用有機(jī)肥均能明顯減少葡萄枝條對汞的富集。

圖2　不同處理葡萄枝條的汞含量Fig.2　Hg content in branches of vine under different treatments

2.4施用有機(jī)肥對葡萄植株不同部位富集系數(shù)的影響

富集系數(shù)可以反映葡萄植株某部位對土壤Hg的富集能力。由表2看出，所有處理葡萄花瓣、 枝條、 葉片和果實(shí)中Hg富集系數(shù)在生長各時(shí)期均隨土壤汞含量的增加而顯著降低。葡萄植株不同部位對土壤Hg的吸收富集總體趨勢表現(xiàn)是葉片>花>枝條>果實(shí)。葡萄枝條和葉片對土壤汞的富集能力在不同生長時(shí)期也表現(xiàn)出了不同。幼果期葡萄枝條和葉片對汞的富集能力最強(qiáng)，其次為開花期，富集系數(shù)最小的時(shí)期為成熟期。因此，在汞污染脅迫下葡萄在幼果生長期所受危害最大，此時(shí)期采取控制葡萄植株Hg富集的措施應(yīng)該為最佳時(shí)期。在成熟期，葡萄植株對汞的富集系數(shù)最小，可能是由于葡萄在此時(shí)期已接近老化，生命活動較弱，減少了對汞的富集。無論施肥或不施肥處理，不同部位對汞的富集系數(shù)均小于1，說明葡萄果樹為抗土壤汞污染強(qiáng)且低吸收的植物。

表2　Hg在葡萄不同生長部位的富集系數(shù)

注(Note): 富集系數(shù)=葡萄植株某部位Hg含量/土壤Hg含量 Enrichment coefficients=Hg content in some parts of grape plants/soil Hg content.

3　討論

本研究中，無論施用有機(jī)肥與否，葡萄花瓣、 葉片、 枝條及果實(shí)各部位中的Hg含量均隨土壤Hg含量的增加而明顯增加。淳長品[12]在柑橘上的試驗(yàn)也得到了類似的結(jié)果。不同果樹器官對土壤Hg的吸收累積存在著一定的差異。張連忠等[13]在蘋果上的試驗(yàn)認(rèn)為根系吸收能力和重金屬累積量是地上部分重金屬含量變化的前提，重金屬進(jìn)入根系后先與蛋白質(zhì)、 多糖和核酸等結(jié)合，然后才向地上部遷移，葉片處于重金屬遷移的最末端，因此重金屬含量根系>枝干>葉片，柑橘試驗(yàn)各器官組織中的Hg含量就表現(xiàn)為根系>葉片>枝干>果皮>果肉[12]。本研究中葡萄植株不同部位富集Hg為葉片>花>枝條>果實(shí)，可能是在Hg脅迫下，Hg隨土壤水分通過蒸騰作用進(jìn)入葉片，水分蒸發(fā)后，Hg滯留于葉片，導(dǎo)致葉片Hg累積量相對較高。另外，本研究還發(fā)現(xiàn)，Hg脅迫下葡萄葉片和枝條Hg含量及其富集系數(shù)均在幼果期最高，成熟期最低，這種吸收特點(diǎn)可能與葡萄植株的生長旺盛期有關(guān)。

本研究結(jié)果還表明，在低Hg脅迫下施用有機(jī)肥的葡萄花瓣、 葉片、 枝條與果實(shí)汞含量均明顯低于未施肥的處理，這與閆雙堆等[8]發(fā)現(xiàn)的添加腐植酸處理的油菜植株莖葉汞的吸收量均有不同程度的降低相一致。李波[14]在萵苣上的試驗(yàn)結(jié)果證明腐植酸對土壤Hg形態(tài)有較大影響，腐植酸能使土壤中植物有效態(tài)Hg含量明顯減少，這可能是其吸收量降低的重要原因之一。另外，在本試驗(yàn)中，施用有機(jī)肥對葡萄植株不同生長期不同器官Hg含量均有抑制效果，且存在著明顯差異。本研究出現(xiàn)的這些差異特點(diǎn)可能歸因于以下三個方面，一是與葡萄植株各器官的吸收功能有關(guān); 二是與葡萄植株在不同生長期的分泌代謝產(chǎn)物有關(guān); 三是可能與羊糞有機(jī)肥在不同生長時(shí)期的腐植酸組分不同有關(guān)。

4　結(jié)論

1)葡萄花瓣、 葉片、 枝條及果實(shí)中的汞含量均隨土壤Hg含量的增加而明顯增加，而Hg富集系數(shù)卻顯著下降，其在各部位分布規(guī)律表現(xiàn)為葉片>花>枝條>果實(shí)，且富集系數(shù)在各生長期表現(xiàn)出幼果期最高，成熟期最低的富集特征。

2)土壤Hg脅迫下，施用有機(jī)肥可顯著降低葡萄花瓣、 葉片、 枝條與果實(shí)汞含量，且高Hg脅迫下的降低幅度明顯高于低Hg處理。施羊糞在低汞和高汞脅迫下葉片汞含量在幼果期和成熟期降低最為明顯，低Hg脅迫下枝條汞含量在開花期降幅最高(69.16%)，高Hg處理枝條汞含量在幼果期降幅最高(58.33%)。

3)施用有機(jī)肥后，葡萄花、 葉片、 枝條和果實(shí)受Hg污染脅迫的影響明顯減輕，尤其土壤Hg含量越高，有機(jī)肥的這種抑制作用越明顯。在Hg污染土壤中施用羊糞有機(jī)肥來降低葡萄果實(shí)的安全風(fēng)險(xiǎn)具有一定的可行性。

[1]梁俊, 趙政陽, 樊明濤. 陜西渭北蘋果園土壤中汞、 鎘污染與分布特征研究[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2008, 24(3): 209-213.

Liang J, Zhao Z Y, Fan M T. Spatial distribution and pollution of mercury and cadmium in Weibei apple orchard soils of Shaanxi Province[J].Transactions of Chinese Society of Agricultural Engineering, 2008, 24(3): 209-213.

[2]王美. 長期施肥對土壤及作物產(chǎn)品重金屬累積的影響[D]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文, 2014.

Wang M. Effects of long-term fertilization on heavy metal accumulation in soils and crops [D]. Beijing: MS Thesis of Chinese Academy of Agricultural Sciences, 2014.

[3]史貴濤, 陳振樓, 許世遠(yuǎn), 等. 上海市區(qū)公園土壤重金屬含量及其污染評價(jià)[J]. 土壤通報(bào), 2006, 37(3):490-494.

Shi G T, Chen Z L, Xu S Y,etal. Heavy metal concentrations of soils in Shanghai urban parks and their assessment[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2006, 37(3): 490-494.

[4]劉文拔, 張琴, 張崇玉. 有機(jī)肥對土壤小麥系統(tǒng)汞污染影響的研究[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2009, 28(5): 890-896.

Liu W B, Zhang Q, Zhang C Y. Effects of applying organic fertilizer and mercury added on Hg pollution in soils-winter wheat system[J]. Journal of Agro-Environment Science, 2009, 28(5): 890-896.

[5]張孟孟, 戴九蘭, 王仁卿, 等. 溶解性有機(jī)質(zhì)對土壤中汞吸附遷移及生物有效性影響的研究進(jìn)展[J]. 環(huán)境污染與防治, 2011, 33(5): 95-110.

Zhang M M, Dai J L, Wang R Q,etal. Research progress of the effect of dissolved organic matter (DOM) on adsorption, migration and bioavailability of Hg in soil[J]. Environmental Pollution & Control, 2011, 33(5): 95-110.

[6]Wallsch L D, Desai M V M, Wilken R D. The role of humic substances in the aqueous mobilization of mercury from contaminated floodplain soils[J]. Water, Air, and Soil Pollution, 1996, 90(3/4): 507-520.

[7]李士杏, 李波, 王定勇. 腐植酸對土壤汞向植株遷移的影響[J]. 西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2002, 24(4): 378-380.

Li S X, Li B, Wang D Y. Effect of humus on the shift of mercury from the soil to the plants[J]. Journal of Southwest Agricultural University, 2002, 24(4): 378-380.

[8]閆雙堆, 卜玉山, 劉利軍, 等. 不同腐植酸物質(zhì)對土壤中汞的固定作用及植物吸收的影響[J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2007, 27 (1): 101-105.

Yan S D, Bu Y S, Liu L J,etal. Effects of different humic acid materials on mercury fixation in soil and mercury absorption by plant[J]. Acta Scientiae Circumstantiae, 2007, 27 (1): 101-105.

[9]李靜, 陳宏, 陳玉成, 楊學(xué)春. 腐植酸對土壤汞、 鎘、 鉛植物可利用性的影響[J]. 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2003, 21(3): 234-237.

Li J, Chen H, Chen Y C, Yang X C. Effects of humus on phyto-availability of Hg, Cd, Pb in soil[J]. Journal of Sichuan Agricultural University, 2003, 21(3): 234-237.

[10]Wang R. Effects of humus acid on transport and transportation of mercury in soil plant systems[J]. Water, Air and Soil Pollution, 1997, 95: 34-43.

[11]王開峰, 彭娜, 王凱榮, 謝小立. 長期施用有機(jī)肥對稻田土壤重金屬含量及其有效性的影響[J]. 水土保持學(xué)報(bào), 2008, 22(1): 105-108.

Wang K F, Peng N, Wang K R, Xie X L. Effects of long-term manure fertilization on heavy metal content and its availability in paddy soils[J]. Journal of Soil and Water Conservation, 2008, 22(1): 105-108.

[12]淳長品. 土壤砷鉛汞脅迫對臍橙生長和重金屬累積的影響[D]. 重慶: 西南大學(xué)碩士學(xué)位論文, 2009.

Chun C P. The effect of growth and accumulation of heavy metals in organs and tissues of Newhall Navel orange trees under As, Pb and Hg stress [D]. Chongqing: MS Thesis of Southwest University, 2009.

[13]張連忠, 路克國, 王宏偉, 楊吉華. 重金屬鎘、 銅在蘋果幼樹體內(nèi)的分布特性及生物有機(jī)肥減少重金屬效應(yīng)的研究[J]. 水土保持學(xué)報(bào), 2004, 18 (3): 123-125, 129.

Zhang L Z, Lu K G, Wang H W, Yang J H. Heavy metal (Cd & Cu) distribution in apple plant and effect of bio-fertilizer in reducing absorption of heavy metal[J]. Journal of Soil and Water Conservation, 2004, 18(3): 123-125, 129.

[14]李波. 土壤-植物系統(tǒng)中汞生物活性的調(diào)控及其機(jī)理研究[D]. 重慶: 西南農(nóng)業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文, 2001.

Li B. Study on controlling the availability of mercury in soil-plant ecosystem and its mechanisms [D]. Chongqing: PhD Dissertation of Southwest Agricultural University, 2001.

Effects of sheep manure on Hg concentrations in grape vines

FENG Sheng-dong, ZHANG Xue-na, JIA Hai-bin, ZHANG Li-xiu, MA Kun, YANG Zhi-xin*, WANG Xiao-min

(CollegeofResourcesandEnvironmentalScience,AgriculturalUniversityofHebei/KeyLabforFarmlandEcologicalEnvironmentofHebeiProvince,Baoding,Hebei071000,China)

【Objectives】 The paper is to study the effects of applying different amounts of sheep manure on Hg accumulation in different parts of grape vines during different growing periods at different Hg addition rates in soil. 【Methods】 The experiment was conducted in the lab by using pots. Each pot contains 15 kg dry soil (< 5 mm). Three different concentrations of Hg (0, 1.5, 25 mg/kg) were added in the form of HgCl2solid powder into the soil. Each level of Hg treatment was compared between application of 12.5% (12.5% sheep manure vs 87.5% soil) of sheep manure and no sheep manure. At 15 days after mixing, a disease-free and strong grape plant was planted in each pot on April 8, 2015. Each treatment repeated 6 times.【Results】 The results showed that mercury contents in grape fruits, flowers, vines and leaves were significantly increased with the increase of soil Hg contents for all the treatments. However, the Hg accumulation rates vary dramatically in different parts of grape plants in the following order: leaves>flowers>vines>fruits. Mercury contents and their accumulation rates in vines and leaves were the highest during early fruit stage and the lowest during late fruit stage with or without sheep manure applications. The mercury concentrations in flowers, leaves, vines and fruits with sheep manure in the soil were lower than those without the sheep manure and the decreasing rates of Hg concentrations in the grape plants at the higher addition of Hg in soils are greater than those at the lower addition of Hg in the soils. Comparing to the treatments with no sheep manure, the Hg concentrations in the grape leaves with sheep mature treatments were decreased by 26%, 29.7% and 37%, respectively, during flowering, early fruit growth and late fruit growth periods. The decrease of Hg contents in the vines during flowering stage was greater than other growth stages with sheep manure application at low Hg stress and the Hg content was reduced by 69.16% comparing to no manure treatment. However, Hg content in the vines was reduced by 50.52%, 58.33% and 48.35%, respectively, during flowering period, early fruit growth and late fruit growth periods with organic fertilization comparing with no fertilization. Applying sheep manure in soils can reduce Hg accumulation in different parts of the grape plants significantly, especially under high Hg stress in soils. 【Conclusions】 Application of organic fertilizer in soils that are contaminated with Hg significantly reduces the Hg content in different parts of grape vine.

grape vine; growth stage; Hg enrichment; organic fertilizer

2015-03-19接受日期: 2015-11-19網(wǎng)絡(luò)出版日期: 2016-05-05

國家科技支撐計(jì)劃(2012BAD15B02)； 河北省教育廳項(xiàng)目(ZD20131013， ZH2012034)資助。

馮圣東(1969—)， 男， 河北東光人， 碩士， 副研究員， 主要從事土壤環(huán)境質(zhì)量研究 。E-mail: fengshengdong@126.com

E-mail: yangzhixin@126.com

S141; S663.1

A

1008-505X(2016)04-1010-06