隨著現代化工業的迅猛發展以及農藥、化肥的大量使用,污水灌溉、污泥施肥以及含重金屬廢棄物的堆積,致使重金屬進入土壤,造成土壤中重金屬元素的富集,以及土壤重金屬污染。土壤重金屬污染可通過食物鏈對人體健康造成嚴重危害。由于土壤重金屬不能被微生物降解,具有移動性差、積累性等特點,其治理和修復難度很大。使用土壤礦物材料,通過參與土壤離子的交換作用、穩定土壤結構和提供微生物活性物質間接影響土壤中重金屬形態等形式影響著土壤中重金屬生物有效性。

在田間條件下,驗證通過盆栽試驗初步篩選出的幾種改良劑在玉米和東南景天間套種修復重金屬污染土壤的大田實際應用效果。研究結果表明,施用改良劑蘑菇渣肥、云母和沸石能有效降低玉米籽粒和莖葉中的Cd和Pb,玉米籽粒Cd和Pb含量均達到食用標準。蘑菇渣肥顯著增加了東南景天對Cd的提取量,腐植酸顯著促進了東南景天對Pb的吸收,因此,蘑菇渣和腐植酸可以應用于玉米和東南景天套種系統。施用云母和沸石可以顯著提高土壤pH值,降低土壤可交換態Cd/Pb含量,從而降低二種植物對Cd/Pb的吸收;然而,施用蘑菇渣肥和腐植酸卻增加土壤可交換/吸附態Cd/Pb含量。植物根系吸收Cd的穩定常數顯示該有機吸附態Cd難于被玉米根系吸收。

本田間試驗在玉米對Cd的吸收上,土壤改良劑的效果與前期盆栽試驗得到的結果基本一致。東南景天對Cd的吸收,田間試驗與盆栽試驗也呈現相似的趨勢,均是有機肥增加了東南景天對Cd的提取量,2種礦物則抑制了東南景天對Cd的提取。然而,在東南景天對Pb的吸收上,田間試驗并沒有出現類似盆栽試驗中土壤礦物抑制東南景天Pb的提取的情況,可能是因為田間試驗根系的作用范圍更大,添加劑的效果更難顯現。

施用礦物云母和沸石可以明顯提高土壤pH值,降低土壤可交換態Cd、Pb。施用蘑菇渣肥和腐植酸反而可增加土壤可交換/吸附態Cd、Pb,然而吸附態Cd的穩定性可能強于玉米根系但弱于東南景天根系。