韋小了 牟 力 付天嶺 李相楹 何騰兵，? 何 季 滕 浪

（1 貴州大學(xué)農(nóng)學(xué)院，貴陽(yáng) 550025）（2 貴州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，貴陽(yáng) 550025）（3 貴州大學(xué)新農(nóng)村發(fā)展研究院，貴陽(yáng) 550025）（4 貴州省山地畜禽養(yǎng)殖污染控制與資源化技術(shù)工程實(shí)驗(yàn)室，貴陽(yáng) 550025）

鎘（Cd）是一種有毒的重金屬且容易被作物根系吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)到植物體中，導(dǎo)致許多作物的可食用部分受到Cd污染［1］。水稻（Oryza sativa）是中國(guó)最主要的糧食作物，并且很容易從土壤中吸收Cd并將其儲(chǔ)存在稻谷中，成為食用大米的人群攝入Cd的主要來(lái)源［2-3］。近年來(lái)隨著中國(guó)農(nóng)田土壤重金屬污染加劇，“鎘米”問(wèn)題逐漸凸顯［4］。在修復(fù)Cd污染的土壤上，通過(guò)各種手段控制稻米中Cd的積累以及篩選低積累Cd的水稻品種，實(shí)施管理策略以降低Cd濃度，已進(jìn)行了較多研究［5-7］。原位鈍化技術(shù)是國(guó)內(nèi)外普遍使用的土壤重金屬污染治理方法之一，常用的鈍化劑種類包括無(wú)機(jī)、有機(jī)以及無(wú)機(jī)-有機(jī)組合的鈍化劑，無(wú)機(jī)鈍化劑主要包括石灰、碳酸鈣、粉煤灰、磷酸鹽、膨潤(rùn)土以及無(wú)機(jī)硅肥等；有機(jī)鈍化劑主要包括農(nóng)家肥、草炭、作物秸稈等有機(jī)肥料；無(wú)機(jī)-有機(jī)混合鈍化劑主要包括污泥、堆肥等［8-9］。將多種鈍化劑混合或組配來(lái)修復(fù)重金屬污染土壤的相關(guān)研究已有不少。譬如，幾種有機(jī)殘留物(動(dòng)物糞便、生物固體等)已被廣泛用于修復(fù)土壤重金屬污染［10-11］；不同無(wú)機(jī)材料混配復(fù)合改性后施入土壤，能夠有效減少土壤重金屬在植物中的積累［12-13］；與海泡石和生物炭作對(duì)比，新型交聯(lián)改性甲殼素的添加可有效降低大田水稻各部位Cd含量、顯著提高土壤pH和增加水稻產(chǎn)量［14］；研究發(fā)現(xiàn)施用鈍化劑不僅可顯著提高土壤pH，降低土壤有效態(tài)Cd含量和水稻各部位Cd含量，還能增加水稻產(chǎn)量［15］。但迄今關(guān)于Cd污染土壤中無(wú)機(jī)和有機(jī)材料在不同混合模式下鈍化劑組合固定化效率的研究較少［16］。為了驗(yàn)證有機(jī)和無(wú)機(jī)材料鈍化劑在不同混合模式下降低土壤Cd有效性的效果，本試驗(yàn)選擇稻米Cd超標(biāo)的水稻土開展盆栽試驗(yàn)研究無(wú)機(jī)和有機(jī)材料組合對(duì)水稻各部位吸收累積Cd及產(chǎn)量的影響，分析不同鈍化劑組合對(duì)減少水稻各部位Cd含量和提高產(chǎn)量的可行性，以期篩選出有效的無(wú)機(jī)和有機(jī)材料的Cd鈍化劑組合，為貴州山區(qū)稻田Cd污染土壤改良及安全利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試土壤來(lái)源于貴州省遵義市播州區(qū)鴨溪鎮(zhèn)內(nèi)（106°36′25″E，27°34′47″N），為由砂頁(yè)巖風(fēng)化物發(fā)育而成的黃壤經(jīng)水耕熟化形成的潴育型水稻土，存在稻米鎘超標(biāo)的土壤污染風(fēng)險(xiǎn)（GB15618-2018）［17］，土壤肥力高。將土壤運(yùn)回盆栽場(chǎng)進(jìn)行自然風(fēng)干，剔出根系和碎石等，過(guò)2 cm篩混勻，用于盆栽試驗(yàn)。取1 kg土壤樣品備用。其基本理化性質(zhì)見表1。

表1 供試土壤基本理化性質(zhì)Table 1 Physical and chemical properties of the tested soil

供試水稻品種：宜香優(yōu)725。該品種是綿陽(yáng)市農(nóng)科所利用宜香1A與自選恢復(fù)系綿恢725組配而成，秈型雜交水稻。株高106.2 cm，穗長(zhǎng)24.8 cm，實(shí)粒數(shù)130.3粒，結(jié)實(shí)率78.2%。

供試商品鈍化劑及來(lái)源：雞糞（貴州省鎮(zhèn)遠(yuǎn)縣黔發(fā)復(fù)合肥廠，雞糞以干重計(jì)算）、生石灰（鎮(zhèn)遠(yuǎn)縣龍朝杰石灰廠）、鈍化劑1（深圳百樂(lè)寶公司）、鈍化劑2（廣東大眾農(nóng)科公司）、鈍化劑3（湖南美鑫隆生態(tài)環(huán)?？萍加邢薰荆┖外g化劑4（湖南測(cè)智科技有限公司），詳見表2。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

盆栽試驗(yàn)于2017年5—10月在貴州大學(xué)農(nóng)學(xué)院盆栽場(chǎng)進(jìn)行，設(shè)置1個(gè)空白對(duì)照和15種不同鈍化劑組合，分別為空白（CK）、生石灰（L）、雞糞（M）、鈍化劑1（D1）、鈍化劑2（D2）、鈍化劑3（D 3）、鈍化劑4（D 4）、生石灰+雞糞（L+M）、生石灰+鈍化劑1（L+D 1）、生石灰+鈍化劑2（L+D 2）、生石灰+鈍化劑3（L+D 3）、生石灰+鈍化劑4（L+D 4）、生石灰+鈍化劑1+雞糞（L+D 1+M）、生石灰+鈍化劑2+雞糞（L+D 2+M）、生石灰+鈍化劑3+雞糞（L+D 3+M）、生石灰+鈍化劑4+雞糞（L+D4+M），每個(gè)組合設(shè)置3個(gè)重復(fù)，鈍化劑施用量見表3。

表2 鈍化劑基本信息Table 2 Basic information of the passivators

表3 盆栽試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案Table 3 Design of the pot experiment

前期準(zhǔn)備與材料施用：2017年5月23日，將風(fēng)干土壤過(guò)2 cm篩，反復(fù)攪拌混勻。采用直徑20 cm、高22 cm白色塑料盆承裝土壤，每盆裝土5 000 g，共48盆。并按試驗(yàn)設(shè)計(jì)要求基施雞糞和鈍化劑，化肥分2次施用，尿素1 g、過(guò)磷酸鈣0.74 g、氯化鉀0.93 g作基肥，插秧前與土壤混施，放置7 d；在水稻孕穗初期每盆施用尿素1 g。采用農(nóng)業(yè)部推薦的“VIP+N”技術(shù)方案，生石灰在水稻分蘗末期（移栽后約一個(gè)月），按表3的用量一次性撒施。

水稻移栽與水分管理：2017年5月31日，將水稻移栽于塑料盆中，每盆2株水稻，生育期間保持淹水狀態(tài)，水層3～4 cm。

1.3 樣品采集與保存

土壤樣品：水稻收獲后，將每盆土壤樣品倒在白色塑料薄膜上，充分混合后用四分法取舍，保留1 kg土壤裝入布袋并標(biāo)記，共48個(gè)，將土壤樣品攤放在潔凈牛皮紙上，清除根系等，在陰涼處自然風(fēng)干。將試驗(yàn)后的土樣研磨，分別過(guò)2 mm、0.25 mm和0.149 mm尼龍篩，密封4℃保存、備用。

水稻樣品：水稻成熟時(shí)，利用不銹鋼剪刀對(duì)水稻進(jìn)行收割，將每盆中水稻全部采集混合，并記錄水稻有效穗和無(wú)效穗數(shù)量，然后將每盆水稻樣品全部連根拔起，用超純水反復(fù)沖洗干凈，裝入尼龍網(wǎng)袋中并標(biāo)記，共48個(gè)。105℃殺青2 h后在70℃烘干，然后將籽粒去殼，分為根系、秸稈、稻殼和糙米。根系和秸稈樣品用不銹鋼植物粉碎機(jī)粉碎，稻殼和糙米樣品用瑪瑙研缽磨成粉末狀，過(guò)0.425mm尼龍篩并分別裝入密封袋4℃保存。

盆栽水稻稻谷產(chǎn)量（g·盆-1）：烘干后進(jìn)行考種，測(cè)定產(chǎn)量。

1.4 測(cè)定方法

土壤Cd全量采用高壓密閉消解法，采用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)［GBW07429］進(jìn)行質(zhì)控，標(biāo)樣中Cd含量的平均回收率為96.8%，符合元素分析質(zhì)量控制要求。土壤中Cd可交換態(tài)采用改進(jìn)的BCR第一步提取法提取，稱取1.000 g樣品于100 mL聚丙烯離心管中，加入0.11 mol·L-1冰醋酸（HAc）提取液40 mL，室溫下振蕩16 h（25℃，250 r·min-1，保證管內(nèi)混合物處于懸浮狀態(tài)），然后，離心分離（4 000 r·min-1，20 min），傾出上層清液于50 mL聚乙烯離心管中，保存于4 ℃冰箱中待測(cè)。兩者均用電感耦合等離子體光譜儀（ICP-OES）測(cè)定，平行誤差控制在5%以內(nèi)。用HNO3-H2O2消解-電感耦合等離子體光譜儀測(cè)定測(cè)水稻各部位中重金屬Cd含量。采用大米植物國(guó)家參比物質(zhì)［GBW10010(GSB-1)］進(jìn)行質(zhì)控，標(biāo)樣中Cd含量的平均回收率為95.1 %，符合元素分析質(zhì)量控制要求。同時(shí)全程做空白實(shí)驗(yàn)。土壤pH用電位法測(cè)定（水土比為2.5∶1），陽(yáng)離子交換量用乙酸銨-EDTA交換法測(cè)定，有機(jī)質(zhì)含量用重鉻酸鉀-硫酸消化法測(cè)定［18］。

1.5 數(shù)據(jù)處理

生物富集系數(shù)（Bioconcentration Factor，BCF）是水稻根系中Cd含量與土壤中Cd含量的比值。通過(guò)生物富集系數(shù)來(lái)研究Cd在水稻各部位中的累積，用于評(píng)估水稻從土壤中富集Cd能力。

式中，CA為各部位中Cd含量，C土為土壤中Cd含量。

統(tǒng)計(jì)分析采用SPSS 21.0和Microsoft Excel 2010，并進(jìn)行不同處理間的顯著性(P＜0.05)檢驗(yàn)。

2 結(jié) 果

2.1 不同鈍化劑組合對(duì)水稻土可交換態(tài)Cd、總Cd及理化性質(zhì)的影響

從表4可知，施用鈍化劑影響土壤pH、CEC、有機(jī)質(zhì)、可交換態(tài)Cd和總Cd含量。施用15種鈍化劑組合使土壤pH上升0.25～1.04，除M組合外，其他組合對(duì)土壤pH與CK處理之間均存在顯著差異。其中，M組合土壤pH最低，為6.84，L+D4+M組合土壤pH最高，達(dá)到7.63。施用15種鈍化劑組合使土壤中CEC上升2.65%～50.96%，除L、M、D1、D2、D3、L+D2組合外，其他組合對(duì)土壤CEC與CK處理之間均存在顯著差異。其中，M組合土壤中CEC最低，為13.94 cmol·kg-1，L+D2+M組合土壤中CEC最高，達(dá)到了20.50 cmol·kg-1；施用15種鈍化劑組合使土壤有機(jī)質(zhì)上升0.22%～17.20%，但各處理間差異不顯著。其中，L+D4組合土壤中有機(jī)質(zhì)含量最低，為60.31 g·kg-1，L+D3+M組合土壤有機(jī)質(zhì)含量最高，達(dá)到70.53 g·kg-1；施用15種鈍化劑組合使土壤可交換態(tài)Cd含量降低5.21%～20.56%，L、L+M、L+D3、L+D4及三元組合處理均能顯著降低土壤可交換態(tài)Cd含量，其中M組合使可交換態(tài)Cd含量最高達(dá)0.710 mg·kg-1，L+D4+M組合可交換態(tài)Cd的含量最低，僅0.595 mg·kg-1。L+D1+M組合顯著增加土壤Cd全量，而其他鈍化組合對(duì)土壤Cd全量無(wú)顯著影響。

2.2 不同鈍化劑組合對(duì)水稻各部位Cd含量的影響

從表5可知，施用鈍化劑能有效降低水稻各部位Cd含量。15種鈍化劑組合使水稻根系、秸稈、稻殼和糙米中Cd含量分別降低6.66%～45.58%、1 2.8 8%～4 9.7 6%、2 7.1 5%～5 9.7 9%和12.85%～68.62%。在水稻根系、秸稈、糙米中，

除M組合外，其他組合Cd含量與CK之間的差異均達(dá)到顯著水平，水稻根系中，15種鈍化劑組合Cd含量最大和最小分別是M和L+D3，為3.221和1.878 mg·kg-1；在水稻秸稈中，15種鈍化劑組合Cd含量最大和最小分別是M和L+D4+M，為0.541和0.312 mg·kg-1；在水稻稻殼中，15種鈍化劑組Cd含量與CK之間均達(dá)到了顯著水平，其含量最大和最小的分別是M和L+D4+M，為0.424和0.234 mg·kg-1；在水稻糙米中，15種鈍化劑組合施用降低糙米Cd含量效果大多表現(xiàn)為三元＞二元＞一元，其含量最大的是M，為0.461 mg·kg-1，含量最小的是L+D2+M，為0.166 mg·kg-1。其中L+D1+M、L+D2+M、L+D3+M和L+D4+M組合糙米中Cd含量分別為0.187、0.166、0.195和0.171 mg·kg-1，均低于0.2 mg·kg-1，符合國(guó)家食品污染物限量標(biāo)準(zhǔn)（GB 2762-2017)［19］。

表4 不同鈍化劑組合對(duì)水稻土可交換態(tài)Cd、總Cd及理化性質(zhì)的影響Table 4 Effects of the passivators on exchangeable Cd, total Cd and basic properties of the tested paddy soil relative to combination

表5 不同鈍化劑組合對(duì)盆栽水稻各部位Cd含量的影響Table 5 Effects of the passivators on Cd content in different parts of rice relative to combination/(mg·kg-1)

2.3 不同鈍化劑組合對(duì)水稻各部位Cd富集能力的

影響

C d 進(jìn)入水稻體內(nèi)最重要的途徑是通過(guò)根系吸收，生物富集系數(shù)可用來(lái)評(píng)價(jià)水稻根系對(duì)Cd吸收累積力。從表6可知，施用鈍化劑能有效降低水稻各部位Cd富集系數(shù)。施用15種鈍化劑組合的水稻根、秸稈、稻殼和糙米富集系數(shù)范圍分別為1.01～1.67、0.16～0.28、0.12～0.22和0.0 9 ～0.2 4，根、秸稈、稻殼和糙米富集系數(shù)分別降低7.73%～44.20%、12.50%～50.00%、26.67%～60.00%和14.29%～67.86%，除L和M外，其他不同鈍化劑組合均顯著降低水稻對(duì)各部位對(duì)Cd的富集能力，其中L+D3組合對(duì)水稻根富集能力最小；L+D4+M組合對(duì)水稻秸稈和稻殼中的富集能力最?。欢鳯+D1+M、L+D2+M和L+D4+M組合對(duì)水稻糙米的富集能力均最小。水稻不同部位對(duì)Cd的富集能力如表6，除M和L+D3組合BCF根＞B C F秸稈＞B C F糙米＞B C F稻殼外，其他組合B C F根＞BCF秸稈＞BCF稻殼＞BCF糙米，說(shuō)明由土壤進(jìn)入植株中的Cd主要在根部富集。

2.4 不同鈍化劑組合對(duì)稻谷產(chǎn)量的影響

從圖1可知，施用鈍化劑能有效增加稻谷產(chǎn)量。與CK（26.23 g·盆-1）對(duì)比，施用15種鈍化劑組合使稻谷產(chǎn)量增加20.59%～62.14%，且與CK之間的差異均達(dá)顯著性水平，其中L+D1+M組合稻谷產(chǎn)量最高（42.53 g·盆-1），稻谷產(chǎn)量增加62.14%；L+D4+M次之（40.67 g·盆-1），稻谷產(chǎn)量增加55.05%；最低為L(zhǎng)（31.63 g·盆-1），稻谷產(chǎn)量?jī)H增加20.59%。D1、L+D1和L+D1+M在一元、二元和三元組合處理中稻谷產(chǎn)量較同類型組合均高，說(shuō)明施用鈍化劑1對(duì)稻谷增產(chǎn)作用較大。

表6 不同鈍化劑組合對(duì)盆栽水稻各部位Cd富集系數(shù)的影響Table 6 Effects of the passivators on bioconcentration factor of Cd in different parts of rice relative to combination

圖1 不同鈍化劑組合對(duì)盆栽水稻稻谷產(chǎn)量的影響Fig. 1 Effects of the passivators on grain of rice in the pot experiment relative to combination

2.5 土壤中可交換態(tài)Cd、pH與水稻各部位Cd含量的相關(guān)性

為進(jìn)一步探討土壤可換態(tài)Cd與土壤pH、水稻各部位中Cd含量的關(guān)系，分別進(jìn)行相關(guān)性分析。結(jié)果表明，土壤可交換態(tài)Cd與水稻各部位Cd含量呈正相關(guān)關(guān)系（表7），土壤可交換態(tài)Cd含量與根系Cd、秸稈Cd、稻殼Cd含量之間相關(guān)性均達(dá)到極顯著（P＜0.01），土壤可交換態(tài)Cd含量與糙米Cd含量之間相關(guān)性為顯著（P＜0.05）。土壤pH與土壤可交換態(tài)Cd、糙米、稻殼、秸稈、根系中Cd含量與呈極顯著（P＜0.01）負(fù)相關(guān)關(guān)系（表7）。這表明，土壤pH的提高能抑制土壤中可交換態(tài)Cd向植物體遷移轉(zhuǎn)運(yùn)，較好地降低土壤Cd的生物有效性，就水稻各部位Cd含量而言，土壤pH值的提高能抑制土壤可交換態(tài)Cd向水稻中遷移轉(zhuǎn)運(yùn)，即pH的提高有助于降低水稻各部位Cd含量。

3 討 論

3.1 施用鈍化劑降低土壤可交換態(tài)Cd及水稻各部位Cd含量的機(jī)理

施用15種鈍化劑組合不僅能提高土壤pH，而且降低土壤可交換態(tài)Cd含量，不同幅度降低水稻根、秸稈、稻殼、糙米Cd含量。其機(jī)理可能是：（1）添加堿性鈍化劑提高了土壤pH，本試驗(yàn)鈍化劑組合主要是生石灰、雞糞、MgO、Fe(OH)2等，均為堿性物質(zhì)，研究表明土壤pH影響土壤中重金屬有效態(tài)和植物吸收的最主要的原因［20］。pH的升高能降低土壤中Cd的有效態(tài)在于土壤中帶負(fù)電荷的顆粒物表面可以吸附固定Cd，這些顆粒物中的羧基基團(tuán)和鐵的氧化物均可以吸附Cd，從而減小Cd在土壤中的有效性和遷移性，降低植物對(duì)Cd的吸收累積，其中L+D4+M組合能最大幅度提高土壤pH值1.04個(gè)單位，并且最有效降低了土壤中可交換態(tài)Cd，這與劉維濤和周啟星［21］施用石灰+雞糞+過(guò)磷酸鈣處理效果相似。本研究中施用的鈍化劑均使土壤pH升高，尤其是三元組合鈍化劑的施用，其中L+D4+M組合能使土壤pH提高至7.63。但有研究表明隨著土壤pH升高，水稻各部位Cd含量均降低，但水稻植株和產(chǎn)量受土壤酸堿度的影響，堿性土壤的影響大于酸性土壤［22］，水稻株高、每穗實(shí)粒數(shù)、千粒重、結(jié)實(shí)率、單株產(chǎn)量隨著土壤pH的升高呈先增后減的趨勢(shì)，在pH為6.0時(shí)達(dá)到最大值［23］，如果長(zhǎng)期施用該鈍化劑可能會(huì)因土壤pH繼續(xù)升高而導(dǎo)致水稻產(chǎn)量下降等問(wèn)題。（2）本研究中雞糞含有一定量的有機(jī)質(zhì)，有機(jī)質(zhì)離解后產(chǎn)生的配體與土壤膠體的表面活性位點(diǎn)相結(jié)合，形成更多的重金屬離子交換中心，從而增強(qiáng)土壤對(duì)重金屬離子的吸附能力，增大土壤中有機(jī)結(jié)合態(tài)Cd含量［24］，此外雞糞在土壤中分解腐爛形成腐殖酸，腐殖酸中的羧基、羥基、酚羥基、羰基等具有絡(luò)合或螯合鎘的作用［21］；同時(shí)曹仁林等［25］的研究表明施用鈣鎂磷肥后，土壤交換態(tài)Cd的分配系數(shù)降低，而碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)Cd的分配系數(shù)提高，本研究中施用的鈍化劑中含有鈣鎂磷和雞糞肥等，可能與其作用相似，在施用石灰造成堿性的條件下，鈣鎂磷肥和雞糞多重作用下更利于土壤中Cd向遲效或無(wú)效態(tài)轉(zhuǎn)化。本研究中施用雞糞的鈍化劑組合整體上均使土壤總Cd含量有所上升的原因是雞糞中Cd的含量大于其他鈍化劑Cd的含量，雞糞施入土壤中后因螯合等作用使Cd轉(zhuǎn)化為無(wú)效態(tài)積累在土壤中，是總Cd稍微有所增加的原因；而單施雞糞較施用雞糞組合降Cd效果差的原因是單施雞糞的處理使土壤pH降低，且鈣鎂磷素的作用弱，導(dǎo)致單施雞糞較雞糞組合的土壤可交換態(tài)含量較高，引起Cd有效性和的遷移性增強(qiáng)［21,25］，如果長(zhǎng)期施用此鈍化劑可能會(huì)引起土壤C d 超標(biāo)等負(fù)面影響。（3）增加土壤對(duì)C d 的吸附。施用雞糞、C a O、M g O、Fe(OH)2等堿性物質(zhì)能促使Cd2+水解為Cd(OH)+(Cd2++H2O→Cd(OH)++H+)，而Cd(OH)+離子在土壤吸附點(diǎn)位上的親和力明顯高于Cd2+［21］。（4）離子的拮抗作用。本研究中施用的鈍化劑含有鈣和一定量的硅、鐵，這些元素離子可能在一定程度上抑制了植物對(duì)Cd2+的吸收。已有研究表明，Ca對(duì)減輕Cd毒害有直接作用，根部供Ca可明顯降低玉米鎘含量；Ca緩解Cd毒害還與Ca和Cd競(jìng)爭(zhēng)植物根系上的吸收位點(diǎn)［26］、阻止Cd向地上部運(yùn)輸有關(guān)［27］。周建華等［28］研究表明，硅可以降低植株對(duì)Cd的吸收，鐵抑制Cd吸收的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也已在水稻上得到證實(shí)［29］。水稻各部位Cd富集能力為：M和L+D3組合對(duì)水稻Cd富集能力為BCF根＞BCF秸稈＞BCF糙米＞BCF稻殼，其他鈍化劑組合為BCF根＞BCF秸稈＞BCF糙米＞BCF稻殼。水稻各部位的Cd富集系數(shù)大小的排序說(shuō)明了根是水稻各部位中最容易積累Cd的部位，但只有極少部分Cd轉(zhuǎn)運(yùn)到水稻地上部分。Nocito等［30］研究表明根對(duì)進(jìn)入植物體中的Cd富集能力在49%～79%之間，潛在移動(dòng)的Cd離子約為總Cd的24%。但本研究中M和L+D3與其他鈍化劑組合處理水稻各部位Cd富集能力稍有不同，可能是受蒸騰作用不同影響植物對(duì)Cd的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)［31］，具體原因有待進(jìn)一步研究。

表7 土壤中可交換態(tài)Cd、pH與水稻各部位Cd含量的相關(guān)系數(shù)Table 7 Correlations of Cd content in various parts of rice with content of between exchangeable Cd and pH in soil

3.2 施用鈍化劑改善水稻土理化性質(zhì)及增加稻谷產(chǎn)量的機(jī)理

研究結(jié)果表明施用15種鈍化劑組合均能顯著增加稻谷產(chǎn)量。一方面是鈍化劑中含有的K、Si、Mg、Fe、Ca、S等營(yíng)養(yǎng)元素經(jīng)過(guò)一定平衡反應(yīng)后釋放到土壤溶液中，可對(duì)作物的生長(zhǎng)起到促進(jìn)作用［32］。另一方面是，添加雞糞為土壤帶來(lái)大量的有機(jī)質(zhì)能夠提高土壤酶活性，增加土壤氮素和碳素以及土壤微生物的生長(zhǎng)底物。其次，添加雞糞間接地向土壤中添加了外援微生物，增加了土壤中微生物的種類及數(shù)量，并且本研究中添加其他鈍化劑中含有的CaO可以改善土壤pH，增加N、K、P等營(yíng)養(yǎng)元素，提高CEC和有機(jī)質(zhì)含量，使土壤肥力得到改善，從而間接達(dá)到增產(chǎn)的作用［33］。Zhou等［13］研究也表明，組配改良劑石灰石＋海泡石、羥基磷灰石＋沸石均能顯著降低Cd復(fù)合污染土壤中重金屬的生物有效性，同時(shí)謝運(yùn)河等［15］研究發(fā)現(xiàn)施用鈍化劑不僅可以顯著提高土壤pH，降低土壤有效態(tài)Cd含量和水稻各部位Cd含量，而且可以增加水稻產(chǎn)量。

本研究中，土壤pH與可交換態(tài)Cd含量、水稻各部位Cd含量具有顯著相關(guān)關(guān)系（表7），這與朱奇宏等［34］的研究結(jié)果一致。表明土壤pH的提高能抑制土壤中可交換態(tài)Cd向植物中遷移轉(zhuǎn)運(yùn)，較好地降低了土壤Cd的生物有效性，進(jìn)而有助于降低水稻各部位Cd含量。且辜嬌峰等［35］通過(guò)向土壤中添加復(fù)合改良劑HZB發(fā)現(xiàn)，改良劑的施用阻隔了Cd進(jìn)入水稻木質(zhì)部，使其主要富集在水稻根表鐵膜中，從而使得水稻秸稈、稻殼和糙米中Cd的含量下降。國(guó)家食品污染物限量標(biāo)準(zhǔn)（GB 2762-2017)［19］糙米中Cd含量要求低于0.2 mg·kg-1，在本試驗(yàn)中，不同鈍化劑組合土壤中，糙米中Cd含量范圍介于0.166～0.461 mg·kg-1，其中，L+D1+M、L+D2+M、L+D3+M和L+D4+M處理糙米中Cd含量分別為0.187、0.166、0.195和0.171 mg·kg-1，均低于0.2 mg·kg-1。比較本研究結(jié)果15種鈍化劑組合降低糙米Cd效果大多表現(xiàn)為三元＞二元＞一元，即投入物質(zhì)質(zhì)量也為三元＞二元＞一元，如果將一元、二元組合的用量增加到三元組合，是否還具有相同效果，即不同鈍化劑組合的最佳施用量及修復(fù)效果有待進(jìn)一步研究驗(yàn)證。

4 結(jié) 論

施用1 5 種鈍化劑組合使土壤p H 上升0.25～1.04，土壤CEC上升2.65%～50.96%，土壤有機(jī)質(zhì)提高0.22%～17.20%，土壤可交換態(tài)Cd下降5.21%～20.56%，水稻BCF根、BCF秸稈、B C F稻殼和B C F糙米分別降低7.7 3%～4 4.2 0%、1 2.5 0%～5 0.0 0%、2 6.6 7%～6 0.0 0%和14.29%～67.86%，水稻稻谷增產(chǎn)20.59%～62.14%，水稻根系、秸稈、稻殼和糙米中C d 含量分別下降6.66%～45.58%、12.88%～49.76%、27.15%～59.79%和12.85%～68.62%，土壤pH、土壤可交換態(tài)C d 含量與水稻各部位中C d 含量存在相關(guān)關(guān)系，較好地反映土壤C d 的生物有效性。施用三元組合鈍化劑均使糙米C d 含量低于0.2 mg·kg-1，符合國(guó)家食品污染物限量標(biāo)準(zhǔn)（GB 2762-2017)，即三元組合鈍化劑對(duì)水稻各部位C d 在土壤-水稻系統(tǒng)的累積具有較好的阻控作用，且其增產(chǎn)作用又明顯，能夠較好地保障實(shí)現(xiàn)水稻安全生產(chǎn)，具有一定推廣應(yīng)用價(jià)值。