外源有机酸对土壤pH值、酶活性和Cd迁移转化的影响

陆红飞，乔冬梅，齐学斌，胡 超,3，赵志娟,4，白芳芳，赵宇龙，韩 洋

（1.中国农业科学院农田灌溉研究所，河南新乡453002；2.中国农业科学院研究生院，北京100081；3.中国农业科学院新乡农业水土环境野外科学观测试验站，河南新乡453002；4.中国农业科学院农业水资源高效安全利用重点开放实验室，河南新乡453002）

当前我国的土壤重金属Cd污染形势非常严峻[1]。矿场周边的农田[2]、污灌区土壤[3]均受到不同程度的重金属污染。Cd是一种积累性很强的重金属元素，可通过食物链进入人体，严重威胁人类健康，已被公认为是对人类最具威胁的主要有毒重金属之一[4-5]。研究发现，农产品中Cd污染主要来源于土壤，而土壤Cd污染主要来自工业废弃物及灌溉水[6]。

目前修复重金属污染土壤的方法包括物理法、化学法、生物法以及联合修复方法等。但单个方法在修复土壤重金属污染时存在一些不足，如客土法存在成本、人力等限制，两种或两种以上方法结合治理重金属污染，能够充分发挥不同方法的优点，相互之间能够起到促进作用。不同螯合剂的使用可不同程度地增加土壤中具有生物可利用性的水溶态重金属，并增强不同植物对不同重金属的富集[7-8]。

土壤低分子量有机酸是具有一个或数个羧基的小分子碳水化合物，主要来源于有机质分解、微生物代谢、根系分泌等[9-10]，其中以柠檬酸、苹果酸、草酸、乙酸最为常见，其在根系分泌的有机物中占较高比例。低分子有机酸可改变根际土壤理化性状，促进植物对养分的吸收等，在土壤环境中具有重要的生态功能[11]。近年来，采用有机酸修复重金属污染土壤得到越来越多的重视。醋酸、EDTA、柠檬酸、乳酸、草酸、苹果酸等有机酸均能促进植株地上部对重金属的吸收，起到强化修复效果的作用[12-13]。植物与外源有机酸联合可充分利用植物体内或根际的有益微生物，增强植物对环境污染物和其他逆境的耐受性，从而有效增强共生体系对环境的修复能力，同时也能通过调节根际pH值、螯合作用等途径影响土壤中重金属的溶解[14-15]。利用植物根系本身的特性，施加适量的有机酸可促进植物吸收土壤重金属离子。

土壤重金属形态及理化性质和作物生长发育等密切相关。土壤酶参与土壤中各种生物化学反应[16]，在土壤生态系统的物质循环和能量流动方面扮演着重要角色。在土壤中添加有机酸可影响土壤酶活性和pH值，研究发现根际土壤有机酸量与土壤酶活性之间有明显的相关关系[17-18]。在酸性土壤中施加有机酸时，有机酸的pH值越低，土壤pH值越低[19]，可能是因为有机酸电离出部分H+，使土壤的pH值降低[20]；也可能是有机物通过分解过程中产生的有机酸和一氧化碳影响土壤pH值的变化，从而导致pH值的降低[21]。研究表明，对酶活性起促进作用的主要为可交换态和碳酸盐结合态Cd，起抑制作用的主要为铁锰氧化物结合态Cd[22]。虽然将有机酸强度从1 mmol·L-1增加到 10 mmol·L-1，金属溶解量显著增加[23]，但不同有机酸、不同施加量以及不同类型土壤对Cd迁移转化的影响存在较大差异[15，17，19，24]。

在治理农田重金属污染时，采用一些生物量较大、符合当地种植条件、有较强重金属耐受能力、可以吸收提取重金属的非食用性农作物来进行修复，比野外的一些超富集植物在应用和修复潜力上有明显的优势，因为其在修复重金属污染的同时还可能带来一定的经济效益。以往研究多针对粮食作物、黑麦草以及一些重金属超富集植物，而不同有机酸施加量下油菜地土壤Cd形态、酶活性的变化规律报道较少。油菜是油料作物中唯一的越冬作物，是一种用地养地的经济作物[25-27]，既有助于增加土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷量，又是非常好的观赏植物，而且油菜的茎秆和菜籽可以用于制作生物燃料。李明锐等[28]研究发现油菜主要在根和茎叶累积Cd和Pb。近年华北部分地区也出现了较为严重的Cd污染事件，综合当地实际情况，提出以种植油菜，配合施加一定量的有机酸来修复Cd污染的方法，通过研究不同有机酸对土壤理化指标和油菜干物质量的影响，分析土壤理化指标与土壤Cd形态和油菜干物质中Cd含量的关系，以期为植物配施有机酸修复土壤重金属提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试土壤为自行配制的含Cd土壤。原土取自中国农业科学院农田灌溉研究所洪门试验站农田表层（0～20 cm），为砂壤土，土壤颗粒组成为：粒径小于0.002 mm的土壤颗粒占11.53%，粒径0.002～0.05 mm之间的占75.37%，粒径大于0.05 mm的占13.10%。土壤容重为1.39 g·cm-3，田间持水率（质量）为24%，pH值为8.5，土壤Cd全量为0.838 mg·kg-1，TN、TP和K含量分别为1.14、0.63 g·kg-1和 0.086 g·kg-1。土样风干后过2 mm筛。试验设计土壤Cd含量为4.838 mg·kg-1，即向原土（共计279 kg）喷施CdCl2水溶液（Cd含量为1.116 g），迅速搅拌以充分混合，然后在阴凉处熟化1个月。种植作物为油菜，品种为甘杂1号，该品种油菜对低浓度Cd有一定的吸收能力[29]。

1.2 试验方法

试验于2017年在中国农业科学院农田灌溉研究所洪门试验站（35°15'N，113°55'E）温室中进行。采用盆栽试验方式。试验设5种有机酸施加类型和6个有机酸施加水平，5种有机酸分别为乙酸、草酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸，6个施加水平分别为1、2、3、4、5、6 mmol·kg-1，以不加有机酸处理为对照（CK），共计31个处理，每个处理设3次重复，共计93盆。试验以分析纯尿素、分析纯KH2PO4、分析纯KNO3作为肥料，供试土壤施肥量为 N 150 mg·kg-1，P2O5100 mg·kg-1，K2O 300 mg·kg-1，肥料与干土混合均匀，放置平衡一周后每盆装土3 kg。2017年5月10日播油菜种子，每盆播种10颗，出苗后留5颗。5月13日出苗，5月17日间苗，在盆钵中呈三角形分布保留3株，10月11日收割油菜。采用称重法控制土壤含水率在田间持水率的60%～80%。分2次（6月14日和7月30日）施加有机酸，即每次随水喷施3、6、9、12、15、18 mmol。

1.3 测试内容和分析方法

（1）油菜干物质量：收获后，将油菜根和地上部（茎叶荚作为一个整体收集在一起）先用自来水冲洗，再用去离子水冲洗，烘箱中105℃下杀青30 min，然后在75℃下烘至恒质量，分别称质量。

（2）油菜植株Cd含量：将烘干的植株样品磨碎过60目筛，采用HNO3-HClO4（体积比为5∶1）消化法测定植株Cd含量。

（3）土壤Cd及不同形态Cd含量：土样在室内自然风干，研磨，过200目尼龙筛，采用AA-6300FG型原子吸收光谱仪测定土壤Cd含量，其中可交换态、铁锰氧化物结合态、碳酸盐结合态、有机态、残渣态Cd采用Tessier同步提取法测定。

（4）转运系数和富集系数：转运系数为植物地上部重金属含量与根部重金属含量的比值，本文中富集系数为植物地上部（根）重金属含量与土壤重金属含量的比值。

（5）土壤pH值：土水比1∶5浸提后，采用雷磁pH计测定。

（6）土壤酶活性：土壤过氧化氢酶活性采用高锰酸钾滴定法测定，其活性以1 g土壤消耗0.1 mol·L-1KMnO4的体积（mL）表示；土壤淀粉酶采用二硝基水杨酸比色法测定，以5 h后1 g土壤中葡萄糖的质量（mg）表示；土壤蔗糖酶活性采用3，5-二硝基水杨酸比色法测定，其活性以24 h后1 g土壤释放的葡萄糖质量（mg）表示[30]。

采用Excel 2010和SPSS19.0统计并分析数据，采用Duncan's新复极差法进行方差分析，显著性水平为0.05，采用皮尔逊双侧检验进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 不同有机酸对土壤pH值和土壤酶活性的影响

不同有机酸处理下的土壤pH值和酶活性见表1。由表1可知，有机酸处理的pH值比CK增大了0～0.22 个单位，其中 2 mmol·kg-1乙酸和草酸、1 mmol·kg-1柠檬酸和苹果酸以及5 mmol·kg-1酒石酸处理下的pH值相对低于其他有机酸施加量处理。与CK相比，施加1、3、4、5、6 mmol·kg-1乙酸可以显著增大土壤pH值（P＜0.05），其中6 mmol·kg-1处理增大了0.22个单位；添加不同摩尔浓度草酸对土壤pH值无显著影响（P＞0.05）；施加4、5、6 mmol·kg-1柠檬酸处理的pH值显著大于CK和1、2、3 mmol·kg-1柠檬酸处理（P＜0.05），其中5 mmol·kg-1柠檬酸处理增加幅度最大；施加3 mmol·kg-1苹果酸的处理显著增大了土壤pH值（P＜0.05），其他苹果酸处理与CK无显著差异（P＞0.05）；施加3、6 mmol·kg-1酒石酸处理pH值较CK显著增大了0.19、0.20个单位（P＜0.05），其他酒石酸处理pH值与CK无显著差异（P＞0.05）。

施加6 mmol·kg-1乙酸有利于提高土壤过氧化氢酶活性，较CK提高了0.51%，其他处理均与CK无显著差异。施加2 mmol·kg-1乙酸处理有利于提高土壤淀粉酶活性，较CK增加了38.46%，但差异不显著（P＞0.05）；6 mmol·kg-1苹果酸处理淀粉酶活性降低了15.38%，但与CK差异不显著（P＞0.05）；3 mmol·kg-1草酸、6 mmol·kg-1柠檬酸、2 mmol·kg-1苹果酸、4 mmol·kg-1酒石酸处理土壤淀粉酶活性较CK增幅均超过38%，但差异均不显著（P＞0.05）。与CK相比，6 mmol·kg-1柠檬酸处理蔗糖酶活性显著提高了0.32 mg·g-1（P＜0.05），2 mmol·kg-1酒石酸处理蔗糖酶活性显著降低了0.19 mg·g-1（P＜0.05），其余处理与CK无显著差异（P＞0.05）；1 mmol·kg-1草酸处理的蔗糖酶活性显著高于3 mmol·kg-1草酸处理（P＜0.05）。

2.2 不同有机酸对油菜地上部（茎叶荚）和根干物质量的影响

不同有机酸处理对油菜地上部干物质量和根干物质量的影响如图1所示。从图1A可以看出，与CK相比，施加 1、4、6 mmol·kg-1乙酸处理油菜地上部干物质量分别提高了27.47%、12.71%、15.36%，差异显著（P＜0.05）；2、4、5、6 mmol·kg-1草酸处理油菜地上部干物质量高于CK，1、3 mmol·kg-1草酸处理油菜地上部干物质量低于CK，但各处理间差异均不显著（P＞0.05）；1、2、3、5、6 mmol·kg-1柠檬酸处理地上部干物质量较 CK分别增加了 9.73%、3.92%、15.11%、13.43%、16.25%，但差异均不显著（P＞0.05）；1、5、6 mmol·kg-1苹果酸处理地上部干物质量高于CK，而2、3、4 mmol·kg-1则低于CK，但各处理间差异均不显著（P＞0.05）；与柠檬酸处理相似，1、2、3、5、6 mmol·kg-1酒石酸处理地上部干物质量也高于CK，而4 mmol·kg-1处理低于CK，除6 mmol·kg-1处理显著高于4 mmol·kg-1处理外（P＜0.05），其余处理间差异不显著（P＞0.05）。

表1 不同有机酸处理下土壤pH值和酶活性Table 1 pH and enzyme activity of soil under different organic acids treatments

从图1B可以看出，与CK相比，1～6 mmol·kg-1乙酸处理均提高了油菜根干物质量，其中，1、6 mmol·kg-1乙酸处理较CK增加了1倍以上；2、4、5、6 mmol·kg-1草酸处理油菜根干物质量较CK提高了66.86%、12.74%、38.47%、8.25%，而1、3 mmol·kg-1草酸处理则低于CK，但各处理与CK间差异均不显著（P＞0.05）；1～6 mmol·kg-1柠檬酸处理油菜根干物质量较CK增加了3.31%～30.60%，但差异不显著（P＞0.05）；4、6 mmol·kg-1苹果酸处理油菜根干物质量较CK增加了77.13%、88.30%，1、2、3、5 mmol·kg-1处理根干物质量也高于CK，但差异不显著（P＞0.05）；1、2、4、5、6 mmol·kg-1酒石酸处理油菜根干物质量分别较CK增加了18.84%、77.39%、21.57%、7.15%、20.53%，而3 mmol·kg-1酒石酸处理则降低了31.77%，但各处理间差异不显著（P＞0.05）。

2.3 不同有机酸对油菜地上部和根系Cd累积量以及转运系数和富集系数的影响

不同有机酸处理对油菜地上部分和根系Cd累积量的影响如图2所示。从图2A可以看出，随着乙酸施加量的增加，油菜地上部和根系Cd累积量呈降低趋势，其中1 mmol·kg-1乙酸处理地上部Cd累积量较CK增加了51.52%，差异显著（P＜0.05），其余处理与CK差异不显著（P＞0.05），且1 mmol·kg-1乙酸处理显著高于5、6 mmol·kg-1乙酸处理（P＜0.05）；施加乙酸处理根系Cd累积量均高于CK，其中1 mmol·kg-1处理显著增加了3.21倍（P＜0.05），其余处理与CK差异不显著（P＞0.05）；1 mmol·kg-1乙酸处理地上部+根系Cd累积量显著高于 CK 和 5、6 mmol·kg-1乙酸处理（P＜0.05）。

图1 不同有机酸处理下油菜干物质量Figure 1 Dry matter weight of rapeseed under different organic acidstreatments

从图2B可以看出，地上部和根系Cd累积量随草酸施加量的增加呈先升高后降低再升高再降低的趋势；不同草酸施加量处理地上部Cd累积量与CK无显著差异（P＞0.05）；2 mmol·kg-1草酸处理根系Cd累积量较CK增加了1.58倍，差异显著（P＜0.05），其余草酸处理根系Cd累积量虽高于CK，但与CK差异不显著（P＞0.05）；2 mmol·kg-1草酸处理地上部+根系Cd累积量较CK增加了75.00%，差异显著（P＜0.05）。

从图2C可以看出，柠檬酸处理地上部、根系Cd累积量呈先降低后升高的趋势；与CK相比，柠檬酸处理地上部Cd累积量无显著差异（P＞0.05），根系Cd累积量较CK增加了42.11%～231.58%，其中1 mmol·kg-1柠檬酸处理与CK差异显著（P＜0.05），其地上部+根系Cd累积量也显著高于CK（P＜0.05）。

从图2D可以看出，苹果酸处理地上部Cd累积量与CK无显著差异（P＞0.05），根系Cd累积量随苹果酸施加量增加呈增加趋势，但与CK差异不显著（P＞0.05），地上部+根系Cd累积量与CK也无显著差异（P＞0.05）。

从图2E可以看出，地上部Cd累积量随酒石酸施加量的增加呈降低趋势；与CK相比，1 mmol·kg-1酒石酸处理地上部Cd累积量增加了33.33%，1、2 mmol·kg-1酒石酸处理根系Cd累积量增加了1.68、1.95倍，但差异不显著，其余处理与CK差异也不显著（P＞0.05），地上部+根系Cd累积量均高于CK，但差异也均不显著（P＞0.05）。

图2 不同有机酸处理地上部和根系Cd累积量Figure 2 Cd accumulation in shoot and root under different organic acids treatments

不同有机酸处理富集系数和转运系数如图3所示。从图3A可以看出，加酸处理转运系数均低于CK，其中柠檬酸处理与CK差异显著（P＜0.05）；随浓度升高，乙酸处理转运系数先升高后降低，草酸处理表现为先降低后升高，柠檬酸呈线性变化，苹果酸处理起伏变化，酒石酸处理先升高后降低。

从图3B可以看出，3 mmol·kg-1乙酸处理地上部富集系数较CK增加了33.89%，差异显著（P＜0.05）；1 mmol·kg-1柠檬酸处理地上部富集系数较 4、5、6 mmol·kg-1处理增加了24.32%、39.19%、40.54%，差异显著（P＜0.05）；3、4、5 mmol·kg-1苹果酸处理地上部富集系数较6 mmol·kg-1处理增加了64.52%、83.97%、103.23%，6 mmol·kg-1苹果酸处理较 CK 降低了47.46%，差异显著（P＜0.05）；1、3 mmol·kg-1酒石酸处理地上部富集系数显著高于6 mmol·kg-1处理（P＜0.05）。随浓度升高，乙酸处理地上部富集系数呈起伏变化，草酸处理呈抛物线变化，柠檬酸处理则呈不断降低趋势，苹果酸处理先降低后升高再降低，酒石酸处理呈波动降低趋势。

从图3C可以看出，除1 mmol·kg-1草酸和2 mmol·kg-1苹果酸处理外，其余处理根富集系数均高于CK。与CK相比，3 mmol·kg-1乙酸处理根富集系数增加了95.36%，1 mmol·kg-1柠檬酸处理增加了97.94%，差异显著（P＜0.05）；在1～6 mmol·kg-1区间，草酸处理根富集系数呈先升高后降低趋势，柠檬酸处理呈逐渐降低趋势，其余处理规律不明显。

2.4 土壤pH值、土壤酶活性与土壤Cd形态和干物质中Cd含量的关系

由表2可知，施加乙酸时，乙酸施加量与土壤碳酸盐结合态Cd、铁锰氧化物结合态Cd和土壤Cd总量显著负相关，r分别为-0.484、-0.534和-0.475，同时与地上部Cd极显著负相关；土壤pH值与铁锰氧化物结合态Cd和试验结束时土壤Cd总量显著负相关，r分别为-0.447和-0.469。施加草酸时，草酸施加量与可交换态Cd极显著正相关（r=0.617），土壤pH值与土壤和植株中的Cd均呈弱负相关关系。施加柠檬酸时，柠檬酸施量与碳酸盐结合态Cd、铁锰氧化物结合态Cd显著正相关，r分别为0.494、0.445，土壤pH值与碳酸盐结合态Cd和土壤Cd总量显著正相关，r分别为0.474、0.448。施加苹果酸时，苹果酸施加量与可交换态Cd显著正相关（r=0.487），pH值与可交换态Cd显著正相关（r=0.454）。施加酒石酸时，酒石酸施加量与地上部Cd极显著负相关（r=-0.571），而土壤pH值与土壤Cd含量及其形态的相关性不显著。

图3 不同有机酸处理转运系数和富集系数Figure 3 Transfer and accumulation coefficient under different organic acids treatments

施加乙酸时，土壤过氧化氢酶活性与土壤和植株中的Cd均呈弱负相关关系；淀粉酶活性与残渣态Cd显著正相关（r=0.458），蔗糖酶活性与有机态Cd显著负相关（r=-0.460）。施加草酸时，过氧化氢酶活性与铁锰氧化物结合态Cd呈显著负相关（r=-0.436）；除残渣态外，蔗糖酶活性与其余形态的Cd和植株中Cd呈弱负相关。施加柠檬酸时，过氧化氢酶、淀粉酶和蔗糖酶活性与土壤和植株中的Cd相关关系均不明显。施加苹果酸时，过氧化氢酶活性与碳酸盐结合态Cd显著正相关（r=0.437）；淀粉酶活性与铁锰氧化物结合态Cd和地上部Cd极显著正相关，与残渣态Cd极显著负相关，r分别为0.596、0.608、-0.549；蔗糖酶与土壤和植株中的Cd相关关系不明显。施加酒石酸时，过氧化氢酶、淀粉酶和蔗糖酶活性与其他指标之间的相关性均较弱。

从表3可以看出，乙酸、草酸、柠檬酸、苹果酸施加量与地上部和根干物质量均正相关，其中苹果酸施量与根干物质量极显著正相关（r=0.655）；酒石酸施量与地上部干物质量正相关，与根干物质量关系较弱。

3 讨论

土壤pH值和酶活性易受到外界环境的影响，同时也会对土壤养分产生作用。一般而言，植物对Cd的吸收量随pH值的降低而增加[31]。但也有研究发现，介质的最终pH可以是酸性的，也可以是碱性的，这取决于同一给电子体的电子受体的选择，如乙酸盐为碳源的大肠杆菌好氧生长过程中消耗H+，而用乙酸盐作为供体和Fe（Ⅲ）作为胞外电子受体时地杆菌生长分泌H+[32]。本研究表明，除草酸外，不同摩尔浓度的乙酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸对土壤pH值产生了不同程度的影响，但试验结束时，所有处理土壤pH值均高于原土，不同于前人研究结果[19，33]。一方面可能是因为试验用土本身为碱性土，一定量的有机酸施入后不足以大幅降低土壤pH值，且前人研究多为短期且未种植作物，而本研究经过一个生育期的灌溉，可能导致土壤pH值升高，故仍需要监测生育期土壤pH值加以验证。吴曦等[34]也证实盐碱土种植油菜土壤pH值随时间缓慢增加，这可能与土壤本身的缓冲能力有关[35]；另一方面可能是因为施加的酸作为碳源也可被认为是供给微生物的食物[36]，酸的种类和量不同均会影响微生物对H+的消耗或生成，这一点需要对土壤微生物进行检测加以验证。不同有机酸对土壤过氧化氢酶活性的影响较弱，仅6 mmol·kg-1乙酸处理显著增加了土壤过氧化氢酶活性。各有机酸处理淀粉酶活性与CK无显著差异。6 mmol·kg-1柠檬酸和2 mmol·kg-1酒石酸处理蔗糖酶活性与CK差异显著，其余处理差异不显著。这与赵鹏志等[37]研究结果存在较大差异，主要是因为本研究的土样取自收获期，土壤理化性质在施加有机酸之后经历了较长时间的演变，而赵鹏志等研究则是短期的培养性试验，且未种植作物。

表2 土壤pH值、土壤酶活性与土壤Cd形态和干物质中Cd含量的相关分析结果Table 2 Correlation analysis result of soil pH value，soil enzyme activity with Cd formand Cd content in dry matter

表3 有机酸施加量与地上部和根干物质量的相关性结果Table 3 Correlation analysis result of organic acid application amount with dry matter weight of shoot and root

向土壤中施加添加剂可以促进植物吸收更多的Cd，如施加聚多曲霉菌有利于提高芥菜单株Cd吸收量[38]。本研究发现，1、4、6 mmol·kg-1乙酸处理油菜地上部干物质量与CK差异显著，其余处理则不显著。除 3 mmol·kg-1草酸、2 mmol·kg-1苹果酸、3 mmol·kg-1酒石酸处理外，其余处理根干物质量均高于CK，其中1 mmol·kg-1和 6 mmol·kg-1乙酸、2 mmol·kg-1和 5 mmol·kg-1草酸、4 mmol·kg-1和 6 mmol·kg-1苹果酸、2 mmol·kg-1酒石酸根干物质量增幅较大。说明添加有机酸有利于提高作物生物量，这与已有研究结果[39]相似。而有研究表明在土壤中投加EDTA导致植物生物量降低[40-41]，与本研究结果不同，可能是因为柠檬酸、苹果酸、草酸、乙酸等是根分泌物中的主要有机物，适当增加这些有机酸能够进一步促进植株吸收水分和养分，增加干物质积累。除酒石酸处理的根干物质量外，不同有机酸施加量均与油菜的干物质量呈一定程度的正相关，也证明了添加有机酸有利于提高作物的干物质量。这与针对烤烟[42]、玉米[43]的研究结果相似，祝方等[44]研究也表明草酸可以增加黄芥生物量。施加5种有机酸均可以增加根系吸收的Cd量，可能是因为施加有机酸短期内土壤pH值有所降低，促进了植物吸收Cd[45-46]，且提高有机酸浓度有利于提高土壤重金属去除率[47]。本研究发现，增加有机酸施加量不利于富集系数的增加，1 mmol·kg-1乙酸处理转运系数较高，这说明种植油菜时不宜增加有机酸施加量。同时，乙酸、草酸、柠檬酸施加量较低时，油菜地上部Cd累积量和总Cd累积量较高，可能是因为低施加量的有机酸提高了重金属Cd的生物有效性[48]，增加了根系吸收的Cd量，这与在小白菜[49]、水稻[50]上的研究结果相似。

在评估当前受污染土壤的农业生产实践时，考虑土壤中Cd的有效性和土壤pH值非常重要[51]。乙酸处理土壤pH值与铁锰氧化物结合态Cd和土壤总Cd显著负相关，这与李江遐等[52]研究结果较为一致；而淀粉酶活性与残渣态Cd显著正相关，蔗糖酶活性与有机态Cd显著负相关，同时不同施加量乙酸均增大了土壤pH值，但对淀粉酶活性和蔗糖酶活性的影响较弱。草酸处理过氧化氢酶与铁锰氧化物结合态Cd显著负相关，但不同施加量草酸对过氧化氢酶活性无显著影响。柠檬酸处理土壤pH值与碳酸盐结合态Cd和土壤总Cd显著正相关，而较高摩尔浓度的柠檬酸增加了土壤pH值，说明不宜增加柠檬酸施加量，马欢欢等[24]也证实低施加量柠檬酸有利于提高油葵对Cd的富集效果。苹果酸处理土壤pH值与可交换态Cd显著正相关，淀粉酶活性与铁锰氧化物结合态Cd和地上部Cd极显著正相关，与残渣态Cd极显著负相关，说明淀粉酶能够更多地参与重金属Cd在土壤中的物理化学变化。酒石酸处理土壤pH值、过氧化氢酶、淀粉酶、蔗糖酶活性与土壤的Cd关系不明显。从有机酸施加量角度来看，乙酸与碳酸盐结合态Cd、铁锰氧化物结合态Cd和土壤Cd总量显著负相关，草酸、苹果酸与可交换态Cd显著正相关，柠檬酸与碳酸盐结合态Cd显著正相关，酒石酸与地上部Cd极显著负相关，这与文献[22]研究结果不同，可能是因为文献[22]的研究并未种植作物，且试验时间仅为3 d。综上可知，乙酸对土壤中Cd的迁移及其形态变化影响更大。

土壤重金属污染防治以及相关机理研究越来越深入[53-54]，本文仅分析了pH值、过氧化氢酶活性、淀粉酶活性、蔗糖酶活性4个土壤理化指标与土壤Cd形态之间的关系。前人研究表明不同有机酸对脲酶活性的影响更为明显[55]，且脲酶活性可以反映土壤重金属污染状况，尤其与Cd显著相关[56]。另外，盐分对土壤Cd形态的变化有较大影响[57-58]，有研究表明含盐量越高可交换态和还原态Cd的比例越高[59]。而且本研究只测试了收获时的土壤理化性质，缺乏试验过程中土壤理化性质的演变分析以及土壤根系对重金属的滞留方面[60]的研究，有机酸施入土壤后，因种植时期为5～10个月，花期授粉不足，至收获时油菜籽粒产量较低，不足以用于测试籽粒中的Cd含量，这是本研究的不足；另外，养分与土壤重金属的关系也需要进一步深入研究。

4 结论

（1）在碱性土种植油菜，施加乙酸、草酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸均会增大收获时土壤pH值；但5种有机酸对油菜收获时土壤过氧化氢酶、淀粉酶、蔗糖酶的影响较弱。

（2）5种有机酸较低施加量（乙酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸 1 mmol·kg-1，草酸为 2 mmol·kg-1）和施加量为5、6 mmol·kg-1均有利于提高油菜地上部和根干物质量。施加1 mmol·kg-1乙酸可以显著提高地上部和根系吸Cd量，增加苹果酸施用量可提高根系Cd累积量。施加5、6 mmol·kg-1乙酸可以降低油菜地上部Cd含量。施加有机酸会降低转移系数，而1 mmol·kg-1乙酸、柠檬酸、酒石酸处理均能增加根和地上部富集系数。

（3）不同有机酸施加量对土壤Cd形态的影响不同。乙酸施加量与碳酸盐结合态Cd、铁锰氧化物结合态Cd显著负相关，而柠檬酸则均显著正相关，草酸和苹果酸施加量与可交换态Cd显著正相关。施加乙酸时，土壤pH值与铁锰氧化物结合态Cd和土壤总Cd显著负相关。

（4）综合土壤Cd含量、干物质量、植株吸收Cd量来看，在本试验条件下，施加乙酸的土壤Cd修复效果优于其他4种有机酸，以1 mmol·kg-1为最佳施加量。