曹雲(yún)清，徐曉燕，韓 磊，王瑞剛*，馮人偉，徐應(yīng)明

（1.天津農(nóng)學(xué)院農(nóng)學(xué)與資源環(huán)境學(xué)院，天津 300384；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測所，天津 300191）

水稻是我國第一大糧食作物，約占我國糧食總產(chǎn)量的40%。然而，隨著我國工業(yè)化進(jìn)程的加速和社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，采礦、工業(yè)排放和農(nóng)業(yè)活動使我國土壤鎘（Cd）污染日益嚴(yán)重，再加上水稻是對土壤Cd吸收最強(qiáng)的大宗谷類作物之一[1]，水稻生產(chǎn)受Cd污染的影響日益加劇，嚴(yán)重威脅著糧食安全。2002年，農(nóng)業(yè)部稻米及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心曾對全國市場稻米進(jìn)行安全性抽檢，結(jié)果顯示，稻米中Cd的超標(biāo)率10.3%[2]。因此，如何控制Cd進(jìn)入稻米是當(dāng)今Cd污染農(nóng)田水稻安全生產(chǎn)中迫切需要解決的主要問題。目前，水分管理（如全生育期淹水）和原位鈍化修復(fù)技術(shù)因見效快、成本低、操作簡單、利于推廣而備受關(guān)注，具有廣泛的應(yīng)用前景。

水分管理是影響水稻吸收和富集Cd的主要措施[3]。淹水條件下，一方面造成土壤氧化還原電位降低，被還原為S2-，而S2-易與Cd形成CdS沉淀；另一方面能使土壤pH值升高，增強(qiáng)了土壤有機(jī)質(zhì)官能團(tuán)對Cd的絡(luò)合能力;同時土壤陽離子濃度降低，與Cd對膠體吸附的競爭減小，促進(jìn)土壤膠體對Cd的吸附，最終導(dǎo)致土壤中Cd的有效性顯著降低，水稻對Cd的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)降低[3-5]。我們的前期研究發(fā)現(xiàn)，在所有的水分管理中，全生育期淹水對水稻富集Cd的抑制作用最明顯，且發(fā)現(xiàn)不同生育期淹水對水稻富集Cd抑制效果不同，并證明拔節(jié)孕穗期和乳熟灌漿期淹水是控制稻米富集Cd的關(guān)鍵時期[6]。

國內(nèi)外關(guān)于鈍化材料的研究較多，涉及的鈍化材料種類有石灰、生物質(zhì)炭、黏土礦物、有機(jī)肥、工業(yè)廢棄物等。結(jié)合本研究團(tuán)隊多年來的研究結(jié)果以及國內(nèi)外文獻(xiàn)的查詢結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)海泡石、赤泥、凹凸棒石、腐植酸等四種鈍化材料具有降Cd效果好、鈍化持續(xù)時間長、成本低、產(chǎn)量高、易獲取和施用簡便等特點，具有很好的應(yīng)用前景[7-14]。本團(tuán)隊前期的大量研究發(fā)現(xiàn)，海泡石能通過增加土壤pH、降低土壤Cd的有效性，最終顯著降低作物可食部位Cd含量，促進(jìn)作物生長，同時能改善土壤質(zhì)量[7-10]。劉紹兵等[11]也發(fā)現(xiàn)施用赤泥能顯著提高土壤pH，降低土壤有效態(tài)Cd含量和減少水稻Cd累積，同時還可以使水稻增產(chǎn)12.4%，達(dá)到顯著水平。本團(tuán)隊也在廣西、浙江等地的Cd污染農(nóng)田進(jìn)行了赤泥鈍化效果研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)施用0.3%～1.0%的赤泥可以顯著提高土壤pH、降低土壤Cd有效態(tài)，進(jìn)而顯著降低糙米中Cd的含量，最高可達(dá)90%，且施用一次鈍化效果可以持續(xù)3年（數(shù)據(jù)未發(fā)表）。另外，本團(tuán)隊的研究也發(fā)現(xiàn)凹凸棒石與海泡石相似，能有效降低土壤Cd的有效態(tài)，顯著降低稻米Cd含量，同時能增加產(chǎn)量和改善土壤質(zhì)量[12-13]。腐植酸因其帶負(fù)電荷且陽離子代換量高，對土壤Cd離子有顯著的絡(luò)合吸附作用，可有效地阻止Cd離子進(jìn)入水稻體內(nèi)，減輕Cd離子對農(nóng)作物的毒害作用[14]。

關(guān)于單一水分管理和鈍化材料的研究主要針對輕度Cd污染農(nóng)田，而針對重度Cd污染農(nóng)田采用單一技術(shù)已不能滿足水稻安全生產(chǎn)的目標(biāo)，水分管理和鈍化材料聯(lián)合修復(fù)技術(shù)開始受到關(guān)注[15]，但相關(guān)研究還比較少，且大多針對輕度污染土壤。為此，本論文針對湖南重度Cd污染（Cd含量為3.41 mg·kg-1）農(nóng)田，開展全生育期淹水聯(lián)合不同鈍化材料對水稻富集Cd的影響研究，為重度Cd污染農(nóng)田的安全利用提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試土壤采自湖南郴州某地重度Cd污染農(nóng)田（0～20 cm），經(jīng)自然風(fēng)干、過篩、去雜質(zhì)和充分混勻后備用。按照張春燕等[16]測定方法對供試土壤的理化性質(zhì)進(jìn)行測定，測得的土壤基本理化性狀如下：pH 6.53、CEC 24.5 cmol·kg-1、有機(jī)質(zhì) 31.41 g·kg-1、全氮3.22 g·kg-1、速效磷 16.18 mg·kg-1、速效鉀 40.64 mg·kg-1，全 Cd 含量 3.41 mg·kg-1，Cd 含量是土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 15618—1995）的11.37倍，屬重度污染。

赤泥來源于中國鋁業(yè)中州分公司，為拜耳-燒結(jié)聯(lián)合法赤泥，赤泥的pH值為10.50，Cd含量為0.37 mg·kg-1，K 含量為 370.00 mg·kg-1，Mg含量為147.85 mg·kg-1，F(xiàn)e含量為 698.50 mg·kg-1，Mn 含量為 9.81 mg·kg-1，Zn含量為16.84 mg·kg-1，SiO2含量 21.45%，過100目篩。海泡石為河北易縣海泡石公司生產(chǎn)，pH值 9.15，Cd含量為 0.13 mg·kg-1，K 含量為 3 682.93 mg·kg-1，Mg含量為11 056.08 mg·kg-1，F(xiàn)e含量為852.45 mg·kg-1，Mn 含量為 177.46 mg·kg-1，Zn 含量為 7.52 mg·kg-1，SiO2含量約 56.78%，比表面積為 22.32 m2·g-1，孔徑為1.4 nm。供試黏土礦物凹凸棒石采購于江蘇盱眙，屬于土狀坡縷石，為白色粉末，pH為8.56，Cd含量為0.04 mg·kg-1，K含量為1 079.70 mg·kg-1，Mg含量為6 904.35 mg·kg-1，F(xiàn)e含量為2 648.90 mg·kg-1，Mn含量為105.17 mg·kg-1，Zn含量為18.71 mg·kg-1，SiO2含量約52.65%。腐植酸來源于沈陽瑞元德生物科技有限公司，pH為6.14，有機(jī)質(zhì)含量為70%，腐植酸含量為51%，Cd含量為0.02 mg·kg-1。

供試植物為Y兩優(yōu)696，兩系雜交遲熟中秈，全生育期143 d左右，屬于本團(tuán)隊篩選的一個Cd低積累品種。

1.2 試驗處理及樣品采集

供試水稻種子用2%次氯酸鈉溶液浸泡20 min，自來水沖凈后，于50%珍珠巖、50%蛭石混合配料育苗盤中育種。待幼苗3葉期時，選取長勢相近的幼苗進(jìn)行插秧，移栽至充分淹水PVC盆的土壤中，每盆一株苗。每盆裝7 kg干土，并施入底肥過磷酸鈣0.26 g·kg-1，尿素0.26 g·kg-1，硝酸鉀0.08 g·kg-1，于溫室中培養(yǎng)。每個處理設(shè)置3個重復(fù)，分別于分蘗期、拔節(jié)孕穗期測定土壤pH。待水稻成熟后，于收獲24 h內(nèi)收集根系鐵膜溶液，提取方法為DCB法[16]。收獲地上部記錄干質(zhì)量，并將籽粒脫殼去糠粉碎，待消煮后用ICP-MS（美國，熱電公司）測定Cd含量。水分管理采用全生育期淹水處理（保持液面3～5 cm）。試驗共設(shè)置16個鈍化材料處理和一個對照處理，具體如下：CK，不添加任何鈍化材料的對照；T1，0.5%凹凸棒石；T2，1.0% 凹凸棒石；T3，0.5% 海泡石；T4，1.0% 海泡石；T5，0.5% 赤泥；T6，1.0% 赤泥；T7，0.5% 腐植酸；T8，1.0%腐植酸；T9，0.5%凹凸棒石+0.5%赤泥；T10，1.0%凹凸棒石+1.0%赤泥；T11，0.5%海泡石+0.5%赤泥；T12，1.0%海泡石+1.0%赤泥；T13，0.5%凹凸棒石+0.5%赤泥+0.5%腐植酸；T14，1.0%凹凸棒石+1.0%赤泥+1.0%腐植酸；T15，0.5%海泡石+0.5%赤泥+0.5%腐植酸；T16，1.0%海泡石+1.0%赤泥+1.0%腐植酸。

1.3 葉片凈光合速率測定

在抽穗揚(yáng)花期，使用LI-COR 6400xt光合作用測定儀（美國，基因公司）測定旗葉的凈光合速率，具體測定方法參考文獻(xiàn)[17]。

1.4 精米和米糠中Cd含量測定

稱取精米和米糠烘干樣品0.100 0 g，放入消煮管中，用湖南大米成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)品[GBW 10045（GSB-23）]，并設(shè)置空白，加入微電子級濃硝酸10 mL，在智能電熱消解儀消煮（ED54，LabTech，中國），具體流程為80℃煮1.5 h，120℃煮1.5 h，150℃煮2 h，175℃趕酸至消煮液體積小于1 mL，用1%硝酸溶液轉(zhuǎn)移定容至50 mL容量瓶中，定量濾紙過濾后用ICP-MS（美國，熱電公司）測定Cd元素含量[18]。

1.5 土壤pH和有效態(tài)Cd含量的測定

分別在分蘗期和拔節(jié)期的中期采集土壤，不進(jìn)行烘干，根據(jù)土壤的含水量，按照干土∶水1∶5的比例加入去CO2去離子水，然后攪拌，用pH計測定土壤pH值。測定pH后，對土水混合液進(jìn)行過濾，濾液測定Cd含量，剩余的土壤烘干后稱質(zhì)量，最后計算出土壤Cd的有效態(tài)含量[19]。

1.6 鐵膜提取及Cd、Fe和Mn含量的測定

水稻成熟后，經(jīng)收獲，根洗凈，吸水紙吸干表面水分，然后稱取1.0 g完整根，放入盛有30 mL DCB提取液的燒杯里，將根全部浸入提取液里，加入0.5 g保險粉后，輕輕搖勻，開始計時，浸泡1h后，將提取液過濾，去離子水沖洗根3遍，濾液和根沖洗液過濾到50 mL容量瓶定容，4℃保存待測。然后利用ICP-MS（美國，熱電公司）測定Cd、Fe和Mn的含量[18]。

1.7 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)均用SPSS17.0進(jìn)行分析，多重比較采用Duncan法，并利用Origin 8.5軟件進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同鈍化材料對水稻產(chǎn)量的影響

如圖1所示，與對照相比，不同鈍化材料處理均不同程度增加了稻米產(chǎn)量，且除T4、T7和T10外，其他鈍化處理均達(dá)到了顯著水平，其中T5、T6、T9、T13處理增加幅度最大，增幅達(dá)38.0%、61.7%、40.5%和44.5%。而對于稻草生物量，除T4、T7、T14、T15外，大部分的鈍化處理后有所增加，但均沒有達(dá)到顯著水平。

2.2 不同鈍化材料對水稻光合速率的影響

圖2為抽穗揚(yáng)花期水稻劍葉光合速率，與對照相比，除T2和T9處理Pn稍微降低外，其他處理后Pn均有所增加，其中T5、T6、T12、T14、T15處理對Pn的增加達(dá)到了顯著水平。Pn與稻米產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)（r=0.356*），與稻草生物量呈正相關(guān)，但不顯著（r=0.042）。

圖1 不同鈍化材料處理對稻米產(chǎn)量和稻草生物量的影響Figure1 Effects of the different immobilizing agents on rice production and ground biomass

2.3 不同鈍化材料對土壤pH值的影響

如圖3所示，在分蘗期，與對照相比，T8處理顯著降低了土壤的pH值，而其他處理均不同程度地增加了土壤的pH值，其中除T1、T3、T5、T7和T9增加不顯著外，其余處理均達(dá)到了顯著水平。在拔節(jié)期，所有鈍化材料處理均不同程度增加了土壤pH值，其中T5、T6、T10、T12均達(dá)到顯著水平。另外，整體上看，拔節(jié)期土壤pH值低于分蘗期。

圖2 不同鈍化材料處理對水稻葉片凈光合速率Pn的影響Figure2 Effects of the different immobilizing agents on leaf photosynthesis rate

2.4 不同鈍化材料對根系鐵膜上Fe、Mn和Cd含量的影響

如圖4所示，與對照相比，不同鈍化材料均顯著降低了水稻根系鐵膜上Fe的含量；同樣也不同程度地降低了根系鐵膜上Mn的含量，其中，除T1、T2、T4外，其他處理均達(dá)到了顯著水平。與對照相比，添加鈍化材料也不同程度地降低了鐵膜上的Cd含量，其中T12～T16處理達(dá)到了顯著水平。鐵膜上Cd含量與Fe含量呈極顯著正相關(guān)（r=0.419**），與Mn含量也呈正相關(guān)，但沒有達(dá)到顯著水平（r=0.268）。

2.5 不同鈍化材料對土壤Cd有效態(tài)含量的影響

在分蘗期，T7、T8處理后土壤中有效態(tài)Cd含量顯著升高（圖5），而其他鈍化處理均不同程度地降低了土壤中有效態(tài)Cd含量，其中T1、T6、T9、T11、T12、T13和T16的降低未達(dá)顯著水平，其余處理有效態(tài)Cd與對照相比降低顯著。在拔節(jié)期，對照的有效態(tài)Cd較分蘗期有所增加，除T1外，所有鈍化處理與對照相比土壤中有效態(tài)Cd均顯著降低，其中T5和T6，以及T9～T16的下降幅度最大。分蘗期、拔節(jié)期土壤有效態(tài)Cd分別與分蘗期、拔節(jié)期土壤pH呈極顯著負(fù)相關(guān)（r=-0.590**、r=-0.559**）。

圖3 不同鈍化材料處理對分蘗期和拔節(jié)期土壤pH的影響Figure3 Effects of the different immobilizing agents on soil pH at the tillering stage and jointing-booting stage

圖4 不同鈍化材料處理對根系鐵膜上Fe、Mn和Cd含量的影響Figure4 Effects of the different immobilizing agents on Fe，Mn and Cd content of iron plaque on root surface

2.6 不同鈍化材料對精米和米糠Cd含量的影響

如圖6所示，與對照相比，16種鈍化材料處理均顯著降低了精米和米糠中Cd的含量，其中9個處理將精米降至了可食用標(biāo)準(zhǔn)（Cd=0.2 mg·kg-1）以下，分別為T4、T5、T6、T10、T11、T12、T14、T15和T16，其中精米中Cd含量分別比對照降低了68.6%、64.6%、74.6%、75.1%、80.0%、66.5%、81.9%、66.6%和67.9%，降幅最大的是T11和T14。

如表1所示，在精米和米糖中Cd含量與土壤pH和有效態(tài)Cd的相關(guān)性中，精米和米糠中Cd含量與分蘗期和拔節(jié)期的土壤pH呈負(fù)相關(guān)，與分蘗期和拔節(jié)期的土壤有效態(tài)Cd含量呈正相關(guān)，除精米Cd含量與拔節(jié)期土壤pH和分蘗期土壤有效態(tài)Cd外，其他均達(dá)到顯著水平。另外，精米和米糠Cd含量與鐵膜上Cd含量呈顯著正相關(guān)，米糠Cd含量還與鐵膜上Fe和Mn的含量呈顯著正相關(guān)。精米和米糖中Cd含量和稻米產(chǎn)量和稻草生物量沒有顯著相關(guān)性。

3 討論

3.1 不同鈍化材料對水稻生長的影響

圖5 不同鈍化材料處理對分蘗期和拔節(jié)期土壤有效態(tài)Cd含量的影響Figure5 Effects of the different immobilizing agents on available Cd in soil at the tillering stage and jointing-booting stage

圖6 不同鈍化材料處理對精米和米糠中Cd含量的影響Figure6 Effects of the different immobilizing agents on Cd concentration in polished rice and rice bran

表1 相關(guān)性分析Table1 Correlation analysis

眾多研究表明，添加鈍化材料可以通過兩種途徑增加作物產(chǎn)量，一是添加鈍化材料可以通過降低重金屬的毒性，使作物生長良好，從而提高產(chǎn)量[20-23]；二是鈍化材料中含有植物生長所需的元素，如赤泥中含有K、Ca、Mg、Fe[24]；海泡石含有Mg和Si等；腐植酸中含有大量的有機(jī)質(zhì)和能促進(jìn)植物生長的多種官能團(tuán)[25]；凹凸棒石中含有Mg、Si等[12]。本研究發(fā)現(xiàn)，與對照相比，不同鈍化材料處理均不同程度地增加了稻米產(chǎn)量，且除T4、T7和T10外，其他鈍化處理均達(dá)到了顯著水平，其中T5、T6、T9、T13處理增加幅度最大，增幅達(dá)38.0%、61.7%、40.5%和44.5%。這說明添加的赤泥、海泡石、凹凸棒石和腐植酸單施和復(fù)配均能不同程度地增加稻米的產(chǎn)量，其中添加赤泥（T5和T6）以及0.5%凹凸棒石+0.5%赤泥（T9）和0.5%凹凸棒石+0.5%赤泥+0.5%腐植酸（T13）對稻米的產(chǎn)量增加最多。許多研究表明，重金屬污染土壤上施用海泡石[9-10]、赤泥[11]、凹凸棒石[12]和腐植酸[25]能不同程度地增加作物的產(chǎn)量。但也有一些報道發(fā)現(xiàn)，添加海泡石會降低水稻產(chǎn)量或者對作物產(chǎn)量沒有顯著影響[23]。本研究還發(fā)現(xiàn)，精米和米糠中Cd含量與稻米產(chǎn)量沒有呈線性負(fù)相關(guān)（見表1），這說明添加鈍化劑對稻米產(chǎn)量的增加不是因為添加鈍化劑減少Cd對水稻的毒性而造成的。同時，本試驗所用的赤泥、海泡石和凹凸棒石均不同程度地帶入了K、Mg、Zn、Mn和Si元素，腐植酸帶入了有機(jī)質(zhì)，因此添加這四種鈍化材料促進(jìn)水稻增產(chǎn)的主要原因可能與這些材料提供了植物生長所需的元素有關(guān)。田杰等[27]發(fā)現(xiàn)添加赤泥可能通過其中的硅元素促進(jìn)水稻形成硅化細(xì)胞從而提高水稻產(chǎn)量。但也有研究發(fā)現(xiàn)，過量的添加赤泥也導(dǎo)致水稻產(chǎn)量降低，可能與赤泥導(dǎo)致土壤pH過高超過了水稻最適生長范圍有關(guān)[28]。而本文由于土壤呈酸性且添加量較少，故未產(chǎn)生不良影響。因此施用赤泥等鈍化材料要考慮土壤酸堿性及用量，才能保證增產(chǎn)。另外，我們的研究還發(fā)現(xiàn)，稻米產(chǎn)量與稻草生物量和凈光合速率呈顯著正相關(guān)，這說明添加鈍化材料促進(jìn)了水稻的光合作用，進(jìn)而增加了水稻的產(chǎn)量。

3.2 不同鈍化材料對水稻吸收富集Cd的影響

本團(tuán)隊及其他團(tuán)隊的大量研究結(jié)果表明，添加海泡石、赤泥、凹凸棒石能不同程度地提高土壤pH、促進(jìn)Cd離子沉淀，增強(qiáng)對土壤有效態(tài)Cd的吸附固定能力，而腐植酸中含有羧基、羥基和醌基等活性官能團(tuán)，能通過吸附、絡(luò)合和螯合重金屬離子有效降低土壤Cd的有效態(tài)含量，最終顯著降低稻米Cd的含量[7-13，29-30]。過去的研究多是針對輕度Cd污染農(nóng)田和傳統(tǒng)水分管理。本論文是針對重度Cd污染農(nóng)田，探討不同鈍化材料聯(lián)合全生育期淹水對水稻吸收富集Cd的影響。結(jié)果顯示，所有鈍化處理均顯著降低了精米和米糠中Cd的含量，0.5%和1.0%赤泥、1.0%海泡石、0.5%海泡石+0.5%赤泥、1.0%海泡石+1.0%赤泥、1.0%凹凸棒石+1.0%赤泥、0.5%海泡石+0.5%赤泥+0.5%腐植酸、1.0%海泡石+1.0%赤泥+1.0%腐植酸等8個處理均能使精米中Cd含量達(dá)標(biāo)，其中0.5%海泡石+0.5%赤泥和1%凹凸棒石+1%赤泥+1%腐植酸使精米Cd含量降低幅度最大，分別達(dá)80.0%和81.9%。但從投入量和經(jīng)濟(jì)技術(shù)成本分析來看，0.5%海泡石+0.5%赤泥復(fù)合處理更適合推廣。除單施腐植酸（T7和T8）處理在分蘗期顯著降低了土壤pH值和提高了土壤有效態(tài)Cd外，其他14個鈍化處理均不同程度地提高了分蘗期和拔節(jié)期土壤的pH值，顯著降低了土壤有效態(tài)Cd的含量。這說明除單施腐植酸外（T7和T8），14種鈍化處理均能通過提高pH，降低土壤Cd有效態(tài)含量來減少水稻籽粒對Cd的富集。而單施腐植酸導(dǎo)致稻米Cd含量降低可能與拔節(jié)期土壤pH升高及土壤有效態(tài)Cd含量降低有關(guān)，因為拔節(jié)期是稻米Cd富集的重要時期（數(shù)據(jù)未發(fā)表）。另外，精米和米糠中Cd含量與分蘗期和拔節(jié)期的土壤pH呈負(fù)相關(guān)，與分蘗期和拔節(jié)期的土壤有效態(tài)Cd含量呈正相關(guān)，另外兩個時期土壤有效態(tài)Cd含量與土壤pH呈顯著負(fù)相關(guān)，這進(jìn)一步說明了添加四種鈍化材料降低稻米Cd含量與土壤pH增加導(dǎo)致有效態(tài)Cd含量降低有關(guān)。在所有鈍化材料處理中，拔節(jié)期土壤有效態(tài)Cd含量與分蘗期和拔節(jié)期土壤pH呈顯著負(fù)相關(guān)，而分蘗期土壤有效態(tài)Cd含量僅與分蘗期土壤pH呈顯著負(fù)相關(guān)（表1），這說明同一時期的土壤有效態(tài)Cd含量與土壤pH呈顯著負(fù)相關(guān)，而后一個生育期的土壤有效態(tài)Cd的含量還與前一個時期的土壤pH有關(guān)。

長期淹水條件下，水稻根系表面形成的大量鐵膜是影響水稻吸收Cd的重要因素之一，它既可以促進(jìn)也可以抑制水稻根系對Cd的吸收，其作用程度取決于水稻根表鐵膜的厚度。當(dāng)根表鐵膜較薄時，促進(jìn)水稻對Cd的吸收，且在Fe達(dá)到20 825 mg·kg-1時促進(jìn)作用最大，而后隨著鐵膜厚度的增加，反而會抑制水稻根系對Cd的吸收[3，31]。本研究的結(jié)果顯示，所有處理條件下，水稻根系鐵膜的Fe含量均低于20 000 mg·kg-1，且不同鈍化材料顯著降低了水稻根系鐵膜上Fe、Mn和Cd的含量，且精米和米糠Cd含量與鐵膜Fe、Mn和Cd含量呈正相關(guān)，鐵膜Cd含量與Fe含量呈顯著正相關(guān)。這進(jìn)一步說明了，當(dāng)水稻根系鐵膜較薄時會促進(jìn)鐵膜對Cd的吸收，添加不同鈍化材料減少了鐵膜上Fe和Mn的含量，進(jìn)而減少了鐵膜對Cd的吸收，最終抑制了水稻根系對Cd的吸收和向地上部轉(zhuǎn)運(yùn)。

本論文主要是探討了四種鈍化材料對土壤Cd的鈍化效果及減少稻米Cd含量的作用，但如果在大田使用時，還應(yīng)該對四種材料可能產(chǎn)生的二次污染風(fēng)險以及相應(yīng)的環(huán)境風(fēng)險進(jìn)行全面評估。一些研究也發(fā)現(xiàn)添加海泡石會增加大團(tuán)聚體中土壤有機(jī)碳的貢獻(xiàn)率，以及土壤過氧化氫酶、脲酶和蔗糖酶的活性[32-33]。赤泥作為工業(yè)廢棄物，在使用時一定要對其可能帶來的二次污染風(fēng)險進(jìn)行評估，不同原料產(chǎn)地，不同煉制方法都會影響赤泥的質(zhì)量，本次試驗所選用赤泥是在前期試驗的基礎(chǔ)上確定的，Cd含量為0.37 mg·kg-1，也顯著低于二級土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（0.6 mg·kg-1，pH＞7.5），帶來二次污染的風(fēng)險比較小。經(jīng)我們前期測定，凹凸棒石和腐植酸帶入重金屬的風(fēng)險比較小。

4 結(jié)論

（1）赤泥、海泡石、凹凸棒石和腐植酸四種鈍化材料16個單一和復(fù)配處理均能促進(jìn)水稻的光合作用，進(jìn)而增加了水稻的產(chǎn)量，且水稻產(chǎn)量的增加與添加鈍化材料減少Cd對水稻的毒性無關(guān)，而可能與鈍化材料增加了水稻生長所需的元素有關(guān)。

（2）除單施腐植酸外（T7和T8），14種鈍化處理均能通過提高pH，降低土壤Cd有效態(tài)含量來減少水稻籽粒對Cd的富集。另外，16種鈍化處理均能通過減少鐵膜上Fe和Mn的含量，阻止鐵膜對Cd的吸收，進(jìn)而減少水稻對Cd的吸收和富集。

（3）0.5%和1.0%赤泥、1.0%海泡石、0.5%海泡石+0.5%赤泥、1.0%海泡石+1.0%赤泥、1.0%凹凸棒石+1.0%赤泥、0.5%海泡石+0.5%赤泥+0.5%腐植酸、1.0%海泡石+1.0%赤泥+1.0%腐植酸等8個處理均能使精米中Cd含量達(dá)標(biāo)，其中0.5%海泡石+0.5%赤泥處理最佳，不僅對稻米Cd含量的降幅最大，而且投入量和經(jīng)濟(jì)成本較低。但精米Cd含量的降低與鐵膜的阻隔無關(guān)。