米雅竹，朱廣森，張 旭，劉小紅，司友斌

(安徽農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院/ 農(nóng)田生態(tài)保育與污染防控安徽省重點實驗室，安徽 合肥 230036)

中國鉛鋅礦產(chǎn)豐富，礦山開采會導致周邊土壤Cd、Pb、Cu、Zn和As等重金屬污染[1-2]。研究表明，農(nóng)產(chǎn)品中主要超標重金屬元素為Cd和As，且稻米超標率最高[3]。水稻(Oryzasativa)作為世界主要糧食作物，控制水稻籽粒重金屬含量是急需解決的環(huán)境問題。生物炭作為一種常用的鈍化材料可有效提升土壤中重金屬穩(wěn)定性，在重金屬污染農(nóng)田土壤修復方面應用廣泛。如油棕櫚生物炭的施用使水稻不同組織中Cd、As含量明顯減少[4]；施用于重度Cd污染土壤中的竹炭能顯著降低水稻籽粒Cd含量，且土壤pH值略有提高[5]。木炭作為一種廣泛存在且廉價的生物炭，近些年被廣泛應用于重金屬污染土壤修復。如施用木炭可有效降低土壤中有效態(tài)Cd含量，提高土壤微生物對碳源的利用率[6]。同時，施用木炭會促進水稻體內(nèi)干物質(zhì)的累積和水稻產(chǎn)量的增加[7]。磷素是植物生長中的必需營養(yǎng)元素，磷肥作為外源肥料的同時也被用作鈍化劑修復重金屬污染土壤，其主要作用成分為五氧化二磷。施用復合磷肥和磷酸二氫鈉后土壤pH值顯著上升，土壤中Cd的移動性降低，Cd由根部向莖葉的轉(zhuǎn)運系數(shù)下降[8-9]。施用鈣鎂磷肥在降低水稻各組織間Cd遷移系數(shù)的同時能顯著降低籽粒Cd含量[10]。另外，在輕中度As污染土壤中施用過磷酸鈣會促進水稻生長，減少水稻體內(nèi)As累積[11]。但也有研究[12]表明，施用磷酸二氫鉀會導致水稻莖葉和籽粒中As累積加劇，導致水稻減產(chǎn)。

由于土壤鈍化修復技術(shù)存在維護成本高、投資時間長等問題，鈍化劑結(jié)合水分管理技術(shù)開始受到人們廣泛關注。水稻在分蘗期曬田比乳熟期曬田更易吸收土壤中Cd[13]；長期淹水可顯著降低土壤有效態(tài)Cd含量，維持土壤較高的有效磷含量[14]，并在一定程度上降低Cd由水稻莖葉向籽粒的轉(zhuǎn)運系數(shù)[15]。在單一及復合土壤調(diào)理劑結(jié)合水分管理條件下，隨著水分增加，水稻土可提取態(tài)As含量顯著增加，可提取態(tài)Cd含量顯著降低[16]。生物炭耦合淹水處理可降低土壤有效態(tài)Cd含量，但會提高As溶出量[17]。利用水分管理結(jié)合鈍化劑修復Cd和As污染稻田問題，尚無統(tǒng)一結(jié)論。如何綜合整治區(qū)域水稻田Cd、As污染及水稻籽粒Cd、As累積，是目前急需解決的農(nóng)田土壤重金屬污染問題。

通過田間試驗，測定土壤pH值、氧化還原電位(Eh)、水稻產(chǎn)量以及土壤有效態(tài)Cd、As和水稻體內(nèi)Cd、As含量，探究常規(guī)灌溉、全生育期淹水和濕潤灌溉3種水分管理條件下施用木炭和磷酸二銨對水稻體內(nèi)Cd、As含量的影響，并分析水稻籽粒Cd、As含量及水稻產(chǎn)量與土壤有效態(tài)Cd、As之間的相關性，為控制研究區(qū)域水稻田籽粒Cd、As含量提供可行的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗水稻田位于安徽省某鉛鋅礦附近(31°3′44″～31°3′58″ N、118°14′43″～118°14′47″ E)，年平均降水量為1 200 mm，年平均氣溫為15～16 ℃，屬亞熱帶濕潤氣候區(qū)。研究區(qū)常見耕作土壤有水稻土和潮土。該鉛鋅礦周邊農(nóng)田長期受到采礦、冶煉等活動的影響，土壤Cd、As污染嚴重。供試水稻田土壤理化性質(zhì)：土壤類型為水稻土，pH值為6.53±0.04，w(有機質(zhì))為(56.81±3.52) g·kg-1，陽離子交換量(CEC)為(8.04±1.07) cmol·kg-1，w(砂粒)為(81.62±2.48)%，w(粉粒)為(15.37±2.21)%，w(黏粒)為(2.83±0.79)%，w(總Cd)為(0.96±0.18) mg·kg-1，w(總As)為(75.84±5.61) mg·kg-1。根據(jù)土壤pH值和GB 15618—2018《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風險管控標準(試行)》，供試土壤Cd和As含量分別為風險篩選值(0.6和25 mg·kg-1)的1.60和3.03倍。

1.2 試驗材料與處理

大田所用水稻品種為嘉華1號，購于合肥豐樂種業(yè)股份有限公司。木炭購于安徽蕪湖大眾包裝制品有限公司，由秸稈和木屑擠壓并在1 200 ℃條件下煅燒生成。磷酸二銨〔m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)為14∶43∶0〕，購于合肥四方磷復肥有限責任公司。木炭和磷酸二銨中Cd、As含量均未檢出，檢出限為1 mg·kg-1。木炭和磷酸二銨于2018年6月15日水稻插秧前通過人工翻耕方式基施農(nóng)田，淺水插秧并保持3 cm水層3～5 d，促進秧苗返青。試驗過程中，各處理根據(jù)不同水分管理條件進行定期管理。設置3種水分管理條件：常規(guī)灌溉(W1)為間歇性灌溉，在分蘗盛期排水曬田后干濕交替，孕穗期開始保持淺水狀態(tài)至收割；全生育期淹水(W2)在水稻全生育期保持3～4 cm水層直至收割；濕潤灌溉(W3)為長期保持土壤濕潤，表土無明顯水層，土壤含水率w在70%左右。每種水分管理分別設置5種鈍化劑處理：對照(CK)、施用0.22 kg·m-2木炭(C1)、施用0.44 kg·m-2木炭(C2)、施用7.50 g·m-2磷酸二銨(P1)和施用15.00 g·m-2磷酸二銨(P2)。試驗共15個處理，每個處理設置4個重復小區(qū)，每個小區(qū)面積為30 m2，各處理隨機分布。

1.3 土樣采集及測定方法

土壤Eh值采用原位測定方法，分別在水稻苗期(6月30日)、分蘗期(7月21日)、拔節(jié)期(8月20日)、孕穗期(10月2日)和成熟期(11月10日)將Eh計(SX712，上海儀電科學儀器股份有限公司)電極插入土壤表層以下3～5 cm，待讀數(shù)穩(wěn)定后記錄Eh值[18]。土壤pH值采用PHS-3C型pH計按m(水)∶V(土)=1∶2.5條件測定[19]。同時，分別采集5個時期各組處理0～20 cm土層土樣，裝入聚乙烯塑料袋中，標記并帶回實驗室置于通風處自然風干，過0.2 mm孔徑篩，待用。水稻成熟期土壤總Cd、總As含量采用HNO3-HCl-HF-HClO4聯(lián)合消解法進行前處理，過濾后分別用0.01 mol·L-1HNO3溶液和0.01 mol·L-1H2SO4溶液定容[20]；成熟期土壤有效態(tài)Cd、As含量分別采用CaCl2-DTPA和NH4HCO3-DTPA提取液進行振蕩提取[21-22]。

水稻成熟期采用梅花布點方法對根、莖葉和籽粒進行采樣，每個小區(qū)采集根、莖葉、籽粒各6個平行樣品，標記并帶回實驗室，用去離子水沖洗植株樣品，置于烘箱中于105 ℃條件下殺青至恒重，待用。水稻根、莖葉、籽粒中Cd、As總含量測定采用HNO3-H2O2聯(lián)合消解法；籽粒中無機砷(As3+和As5+)采用HNO3隔夜浸泡消解法進行前處理。As3+和As5+測定液采用液相色譜-原子熒光光譜聯(lián)用儀〔LC-AFS 9700，北京海光儀器有限公司〕測定，其他土壤和水稻樣品重金屬待測液均采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀〔ICP 6000，賽默飛世爾科技(中國)有限公司〕測定[23-24]。測定過程分別采用國家標準物質(zhì)土壤GBW(E)-070009和湖南大米GBW10045(GSB-23)進行樣品重金屬質(zhì)量控制，回收率分別為95%～104%和93%～102%。水稻產(chǎn)量根據(jù)單位面積穗數(shù)、穗實粒數(shù)和千粒重計算得到。

1.4 數(shù)據(jù)處理

柱形圖和折線圖繪制采用Origin 9.0軟件，數(shù)據(jù)分析采用SPSS 19.0和Excel 2010軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水分管理條件下施用木炭和磷酸二銨對土壤pH、Eh值的影響

由圖1可知，3種水分管理下施用不同劑量木炭和磷酸二銨后，土壤pH值隨水稻生長呈現(xiàn)先增加后下降趨勢，最后趨于中性。全生育期淹水條件下，施用木炭和磷酸二銨對土壤pH值提升無明顯差異，水稻成熟期土壤pH值介于6.69～7.01之間。常規(guī)和濕潤灌溉條件下，施用0.44 kg·m-2木炭和15.00 g·m-2磷酸二銨后土壤pH值提升效果最好，兩者無明顯差異；水稻成熟期土壤pH值分別介于7.37～7.40和7.50～7.52之間。

隨著水稻的生長，3種水分管理條件下施用不同劑量木炭和磷酸二銨后土壤Eh值均呈下降趨勢。常規(guī)和濕潤灌溉條件下，對照組土壤Eh值均大于其他處理，其中，施用15.00 g·m-2磷酸二銨后土壤Eh值最低，分別介于-25.67～30.62和-89.50～19.58之間。全生育期淹水條件下，對照組土壤Eh值均小于其他處理，其中，施用0.44 kg·m-2木炭后土壤Eh值最高，其值介于-56.20～20.06之間(圖1)。

2.2 不同水分管理條件下施用木炭和磷酸二銨對土壤有效態(tài)Cd、As的影響

由圖2可知，同一水分管理條件下，與對照相比，土壤有效態(tài)Cd含量隨木炭和磷酸二銨施用量的增加而減少。常規(guī)灌溉、全生育淹水和濕潤灌溉條件下，對照組土壤有效態(tài)Cd含量分別為(0.41±0.02)、(0.33±0.02)和(0.40±0.04) mg·kg-1。全生育期淹水條件下，施用0.22和0.44 kg·m-2木炭以及7.50和15.00 g·m-2磷酸二銨處理土壤有效態(tài)Cd含量分別比對照組下降12.12%、18.18%、9.09%和24.24%。其中，全生育期淹水條件下施用15.00 g·m-2磷酸二銨處理土壤有效態(tài)Cd含量最少，為(0.25±0.02) mg·kg-1。

W1為常規(guī)灌溉，W2為全生育期淹水，W3為濕潤灌溉。CK為對照，C1和C2分別為施用0.22和0.44 kg·m-2木炭，P1和P2分別為施用7.50和15.00 g·m-2磷酸二銨。直方柱上方英文小寫字母不同表示不同處理間某指標差異顯著(P<0.05)。

W1為常規(guī)灌溉，W2為全生育期淹水，W3為濕潤灌溉。CK為對照，C1和C2分別為施用0.22和0.44 kg·m-2木炭，P1和P2分別為施用7.50和15.00 g·m-2磷酸二銨。直方柱上方英文小寫字母不同表示不同處理間某指標差異顯著(P<0.05)。

3種水分管理條件下，施用不同劑量木炭和磷酸二銨均會使土壤中有效態(tài)As含量有所增加，其中，全生育期淹水條件下土壤有效態(tài)As含量相對最小。常規(guī)灌溉、全生育期淹水和濕潤灌溉條件下，對照組土壤有效態(tài)As含量分別為(1.12±0.06)、(0.88±0.05)和(1.26±0.12) mg·kg-1。全生育期淹水條件下，施用0.22和0.44 kg·m-2木炭以及7.50和15.00 g·m-2磷酸二銨處理土壤有效態(tài)As含量分別比對照組增加27.27%、38.64%、17.06%和34.09%。

2.3 不同水分管理條件下施用木炭和磷酸二銨對水稻根、莖葉中Cd、As含量的影響

3種水分管理條件下施用木炭和磷酸二銨對水稻根、莖葉Cd含量的影響見圖3。同一水分管理條件下，與對照相比，水稻體內(nèi)Cd含量隨木炭和磷酸二銨施用量的增加而下降。由圖3可知，常規(guī)灌溉條件下水稻根部Cd含量最低，全生育期淹水條件次之。常規(guī)灌溉條件下，對照組水稻根部Cd含量為(1.97±0.11) mg·kg-1；施用0.22和0.44 kg·m-2木炭以及7.50和15.00 g·m-2磷酸二銨處理水稻根部Cd含量分別比對照組下降18.27%、25.89%、10.15%和15.74%。不同水分管理條件水稻莖葉Cd含量由低到高依次為全生育期淹水<常規(guī)灌溉<濕潤灌溉，其對照組水稻莖葉Cd含量分別為(0.52±0.06)、(0.57±0.09)和(0.65±0.06) mg·kg-1。全生育期淹水條件下，施用0.22和0.44 kg·m-2木炭以及7.50和15.00 g·m-2磷酸二銨處理水稻莖葉Cd含量分別比對照組下降5.77%、17.31%、9.62%和19.23%，其中，施用15.00 g·m-2磷酸二銨處理水稻莖葉Cd含量為(0.42±0.03) mg·kg-1(圖3)。

水稻根部As含量變化見圖3。常規(guī)和濕潤灌溉條件下，施用不同劑量木炭和磷酸二銨處理水稻根部As含量差異不顯著；全生育期淹水條件下，水稻根部As含量隨木炭和磷酸二銨施用量增加有所上升。由圖3可知，常規(guī)灌溉條件下，水稻莖葉As含量隨木炭和磷酸二銨施用量增加有所上升；而全生育期淹水和濕潤灌溉條件下，施用不同劑量木炭和磷酸二銨處理水稻莖葉As含量差異不顯著。其中，全生育期淹水條件下施用7.50和15.00 g·m-2磷酸二銨處理水稻根部和莖葉As含量均低于常規(guī)和濕潤灌溉條件，與對照組相比，2種處理根部As含量分別增加14.16%和16.59%，莖葉As含量分別增加1.27%和5.73%。

W1為常規(guī)灌溉，W2為全生育期淹水，W3為濕潤灌溉。CK為對照，C1和C2分別為施用0.22和0.44 kg·m-2木炭，P1和P2分別為施用7.50和15.00 g·m-2磷酸二銨。直方柱上方英文小寫字母不同表示不同處理間某指標差異顯著(P<0.05)。

2.4 不同水分管理條件下施用木炭和磷酸二銨對水稻籽粒Cd、As含量的影響

根據(jù)GB 2762—2017《食品安全國家標準 食品中污染物限量》，水稻籽粒Cd含量限值為0.2 mg·kg-1。由圖4可知，3種水分管理條件下施用不同劑量木炭和磷酸二銨均能降低籽粒中Cd含量，其隨施用量的增加而下降。常規(guī)和濕潤灌溉條件下，對照組水稻籽粒Cd含量分別為(0.23±0.02)和(0.22±0.04) mg·kg-1，其他處理籽粒Cd含量也均低于0.2 mg·kg-1。全生育期淹水條件下，對照組水稻籽粒Cd含量為(0.19±0.03) mg·kg-1，施用0.22和0.44 kg·m-2木炭以及7.50和15.00 g·m-2磷酸二銨處理水稻籽粒Cd含量分別降低21.05%、36.84%、31.58%和42.11%。全生育期淹水條件下，施用15.00 g·m-2磷酸二銨后籽粒Cd含量降低效果最好，其值為(0.11±0.02) mg·kg-1。

由圖4可知，3種水分管理條件下，與對照組相比，水稻籽粒As含量均隨著木炭和磷酸二銨施用量的增加而增加，其值由大到小依次為濕潤灌溉>常規(guī)灌溉>全生育期淹水條件。濕潤灌溉條件下，對照組與施用7.50 g·m-2磷酸二銨處理籽粒As含量差異不顯著，其值分別為(0.48±0.09)和(0.47±0.02) mg·kg-1；施用0.22和0.44 kg·m-2木炭以及15.00 g·m-2磷酸二銨處理籽粒As含量與對照相比分別上升8.33%、20.83%和14.58%。常規(guī)灌溉條件下，施用0.44 kg·m-2木炭和15.00 g·m-2磷酸二銨處理籽粒As含量與對照相比分別上升21.05%和28.95%。全生育期淹水條件下，施用7.50和15.00 g·m-2磷酸二銨處理籽粒As含量與對照相比分別上升11.76%和26.47%，但差異不顯著。

W1為常規(guī)灌溉，W2為全生育期淹水，W3為濕潤灌溉。CK為對照，C1和C2分別為施用0.22和0.44 kg·m-2木炭，P1和P2分別為施用7.50和15.00 g·m-2磷酸二銨。直方柱上方英文小寫字母不同表示不同處理間某指標差異顯著(P<0.05)。

根據(jù)GB 2762—2017，水稻籽粒As含量超過0.2 mg·kg-1時需測定籽粒中無機As含量。經(jīng)檢測，各處理水稻籽粒As5+含量均未檢出，檢出限為0.1 μg·L-1。由圖5可知，常規(guī)和濕潤灌溉條件下，水稻籽粒As3+含量介于0.21～0.28 mg·kg-1之間；全生育期淹水條件下，各處理水稻籽粒無機As含量均可控制在0.2 mg·kg-1以下。

2.5 不同水分管理條件下施用木炭和磷酸二銨對水稻生長及產(chǎn)量的影響

3種水分管理下，施用不同劑量木炭和磷酸二銨均能促進水稻生長(表1)。與對照組相比，常規(guī)灌溉條件下，施用0.44 kg·m-2木炭和15.00 g·m-2磷酸二銨處理水稻株高分別增加10.96%和14.47%，產(chǎn)量分別增加3.86%和6.15%；全生育期淹水條件下，水稻株高分別增加1.16%和6.31%，產(chǎn)量分別增加3.05%和6.67%；濕潤灌溉條件下，水稻株高分別增加3.13%和4.62%，產(chǎn)量分別增加2.71%和5.32%。其中，全生育期淹水條件下施用15.00 g·m-2磷酸二銨處理水稻增產(chǎn)效果最好。

W1為常規(guī)灌溉，W2為全生育期淹水，W3為濕潤灌溉。CK為對照，C1和C2分別為施用0.22和0.44 kg·m-2木炭，P1和P2分別為施用7.50和15.00 g·m-2磷酸二銨。直方柱上方英文小寫字母不同表示不同處理間某指標差異顯著(P<0.05)。

2.6 土壤有效態(tài)Cd、As含量與水稻籽粒Cd、As含量及水稻產(chǎn)量的關系

由圖6可知，土壤有效態(tài)Cd、As含量對水稻籽粒Cd、As含量及水稻產(chǎn)量有顯著影響，水稻籽粒Cd含量與土壤有效態(tài)Cd含量、水稻籽粒As含量與土壤有效態(tài)As含量呈極顯著正相關(P<0.01，n=15)。水稻產(chǎn)量與土壤有效態(tài)Cd含量呈極顯著負相關(P<0.01，n=15)，與土壤有效態(tài)As含量相關不顯著(P>0.05，n=15)。

表1 不同水分管理條件下施用木炭和磷酸二銨對水稻產(chǎn)量的影響

圖6 土壤有效態(tài)Cd、As含量與水稻籽粒Cd、As含量及水稻產(chǎn)量相關關系

3 討論

3.1 土壤pH、Eh以及施用木炭和磷酸二銨對土壤有效態(tài)Cd、As的影響

3種水分管理條件下施用木炭和磷酸二銨均能顯著降低土壤有效態(tài)Cd含量，顯著增加土壤有效態(tài)As含量。全生育期淹水條件下土壤有效態(tài)Cd、As含量低于常規(guī)和濕潤灌溉。土壤有效態(tài)Cd、As含量的改變受到土壤pH和土壤氧化還原狀態(tài)的多重作用，同時也與木炭和磷酸二銨自身性質(zhì)有關。筆者研究中，3種水分管理條件下施用木炭和磷酸二銨均能有效提高土壤pH值，并顯著降低土壤Eh值，全生育期淹水條件下土壤始終處于弱還原狀態(tài)。土壤pH升高使得土壤中有機質(zhì)、黏土礦物等所帶的負電荷增強，促進土壤對Cd的吸附；Cd2+會在土壤中形成CdCO3和Cd(OH)2沉淀，使得土壤中Cd的生物有效性降低[17]。對于As而言，土壤溶液中OH-會和砷酸根離子產(chǎn)生競爭吸附，使得土壤鐵氧化物表面的As發(fā)生解吸，土壤As生物活性增強[25]。

同時，土壤水分的增加導致土壤還原性增強，從而降低Cd的生物有效性，提高As的生物有效性。Cd的生物有效性降低主要是因為還原條件有利于土壤中有機螯合物和硫化物的生成；同時，土壤長期處于還原狀態(tài)使得土壤中Mn2+和Fe2+含量上升，與Cd2+形成競爭吸附[26]。土壤中As在還原狀態(tài)下使得砷酸鹽還原成亞砷酸鹽，As離子從氧化鐵或鈍化劑表面解吸到土壤溶液中，還原態(tài)As3+毒性明顯高于As5+；Fe/Mn氧化物的還原使得土壤中砷酸含量上升，進而導致土壤中有效態(tài)As含量上升[27]。但通過控制Eh值讓土壤長期處于還原條件下會導致因氧化還原電位改變而產(chǎn)生的二次鐵礦物與As發(fā)生共沉淀，使得土壤中As的移動性顯著降低[28]。

另外，木炭基施使得土壤對重金屬離子的吸附能力增強，這是因為木炭自身具有較大的比表面積和密集的微孔結(jié)構(gòu)，對重金屬的固持效果較好[29]；同時，木炭與重金屬和土壤中有機質(zhì)形成穩(wěn)定的螯合物，進而降低土壤中重金屬有效性。施用磷酸二銨可為水稻生長提供營養(yǎng)來源，PO43-與土壤中Cd2+形成穩(wěn)定的沉積物，能改變土壤表面電荷而起到穩(wěn)定Cd離子的作用，并能將有機結(jié)合態(tài)Cd向殘渣態(tài)轉(zhuǎn)化，降低土壤中Cd的生物利用度[30]。土壤中PO43-增加，其與土壤中砷酸鹽產(chǎn)生競爭吸附關系，導致土壤中As活性增強，使土壤中As的生物可利用度上升[31]。但外源磷對苗期水稻根際As形態(tài)及其生物有效性的研究結(jié)果表明，低濃度外源磷增加了As由水稻根部向地上部的轉(zhuǎn)運，且高濃度外源磷作用下As在水稻體內(nèi)的轉(zhuǎn)運系數(shù)最低[13]。

3.2 土壤有效態(tài)Cd、As含量對水稻體內(nèi)Cd、As含量及產(chǎn)量的影響

與3種水分管理條件下施用木炭和磷酸二銨對土壤有效態(tài)Cd、As含量的變化規(guī)律一致，木炭和磷酸二銨能通過降低或增加土壤有效態(tài)Cd、As含量，進而影響水稻根、莖葉和籽粒對Cd、As的吸附累積(圖2～4)。水稻籽粒Cd、As含量與土壤有效態(tài)Cd、As含量呈極顯著正相關。各處理組水稻不同部位Cd、As含量由高到低均為根>莖葉>籽粒，且全生育期淹水條件相比于常規(guī)和濕潤灌溉能有效降低莖葉和籽粒Cd、As含量，這與已有研究結(jié)果[16,32]一致。對湘南某礦區(qū)Cd、As復合污染水稻田的研究結(jié)果[32]表明，Cd、As進入水稻體內(nèi)主要累積在根和莖葉中；不同水分管理條件下，針對浙江7種水稻的研究結(jié)果[16]表明，水稻分蘗期和孕穗期前后的水分管理對莖葉和籽粒Cd、As積累均有影響，全生育期淹水條件能有效控制部分水稻品種籽粒Cd、As含量。由圖5可知，就產(chǎn)量而言，隨著土壤有效態(tài)Cd、As含量的下降，水稻產(chǎn)量有所提升；其中，產(chǎn)量與土壤有效態(tài)Cd含量呈極顯著負相關，與土壤有效態(tài)As含量相關不顯著。對吉林黑土的研究結(jié)果[33]表明，隨著土壤中Cd、As含量的增加，水稻產(chǎn)量顯著下降。施用生物炭能顯著降低遼寧某水稻田土壤有效態(tài)Cd和水稻籽粒Cd含量，且增產(chǎn)效果明顯[34]。水分管理條件下施用鈍化劑能促進水稻增產(chǎn)，這是因為施用鈍化劑不但能降低土壤有效態(tài)重金屬含量，同時鈍化劑自身還為水稻生長提供所需營養(yǎng)元素[35]。筆者研究結(jié)果與之一致，施用磷酸二銨對水稻增產(chǎn)的效果優(yōu)于木炭，這可能是因為磷酸二銨中含有水稻生長所必需的磷素。

4 結(jié)論

(1)3種水分管理條件下施用木炭和磷酸二銨，隨著水稻生長，土壤pH值最后趨于中性，土壤Eh值均呈下降趨勢，全生育期淹水條件下土壤始終處于弱還原狀態(tài)。

(2)3種水分管理條件下，施用木炭和磷酸二銨均降低土壤有效態(tài)Cd和水稻體內(nèi)Cd含量，但增加了土壤As的溶出和水稻體內(nèi)As的累積。全生育期淹水條件下，土壤有效態(tài)As、水稻根和莖葉As含量較低，且籽粒無機As含量均低于0.2 mg·kg-1。全生育期淹水配施15.00 g·m-2磷酸二銨處理對降低Cd含量的效果最好，土壤有效態(tài)Cd以及水稻根、莖葉和籽粒Cd含量與對照相比分別降低24.24%、15.74%、19.23%和42.11%，且籽粒Cd含量最低，為(0.11±0.02) mg·kg-1。

(3)與常規(guī)灌溉和濕潤灌溉相比，全生育期淹水對水稻的增高促產(chǎn)效果最好。全生育期淹水配施15.00 g·m-2磷酸二銨處理水稻株高增加6.31%，產(chǎn)量增加6.67%。水稻產(chǎn)量與土壤有效態(tài)Cd含量呈極顯著負相關，與土壤有效態(tài)As含量相關不顯著。

(4)綜合考慮水稻籽粒Cd、As的累積和水稻產(chǎn)量，全生育期淹水配施15.00 g·m-2磷酸二銨是研究區(qū)水稻安全生產(chǎn)的較佳種植模式。