摘" 要：鎘（Cd）是土壤中移動(dòng)性較高的重金屬之一，比其他重金屬更易通過(guò)游離態(tài)進(jìn)入土壤表層，更易被作物吸收。施用硅肥（Si）和鋅肥（Zn）能夠影響水稻對(duì)重金屬鎘的吸收，新型納米肥料因其具有獨(dú)特的理化性質(zhì)可以有效緩解水稻鎘脅迫。本研究通過(guò)盆栽試驗(yàn)，設(shè)置常規(guī)肥（CF）、鎘+常規(guī)肥（Cd）、鎘+常規(guī)硅肥（Cd+Si）、鎘+納米硅肥（Cd+nSi）、鎘+常規(guī)鋅肥（Cd+Zn）、鎘+納米鋅肥（Cd+nZn）共6個(gè)處理，探討鎘脅迫條件下不同類型硅肥和鋅肥對(duì)水稻生長(zhǎng)、鎘吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)的影響。結(jié)果表明：（1）在鎘脅迫下，水稻株高、莖粗、生物量和根系生長(zhǎng)均顯著下降。施用硅肥和鋅肥能夠有效地緩解鎘脅迫對(duì)水稻植株生長(zhǎng)的影響，納米硅肥處理孕穗期株高和莖粗恢復(fù)到常規(guī)施肥處理水平；Cd+nSi和Cd+nZn處理植株生物量分別增加38.68%、35.20%，根系鮮質(zhì)量分別增加31.44%、24.84%。（2）鎘脅迫處理葉片葉綠素含量均顯著下降，抑制了葉綠素的合成；硅肥和鋅肥處理孕穗期葉片葉綠素提高5.99%～7.68%，氮含量提高4.70%～ 8.19%，納米硅肥處理葉片葉綠素和氮含量均最高。（3）施用硅肥和鋅肥后土壤pH明顯提升，納米硅肥處理土壤pH最高，比Cd處理增加10.51%。硅肥和鋅肥處理土壤有效鎘顯著下降，Cd+nSi處理和Cd+nZn處理土壤有效鎘含量比Cd處理分別降低14.54%和16.36%，鎘轉(zhuǎn)化系數(shù)降低17.77%和15.54%。（4）在抑制水稻鎘吸收轉(zhuǎn)運(yùn)方面，納米硅肥比納米鋅肥具有更好的抑制效果；Cd+nSi和Cd+nZn處理富集系數(shù)分別比Cd處理下降36.63%、31.08%，轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)下降13.70%、2.72%?？傮w而言，納米肥料對(duì)水稻鎘脅迫的緩解效果好于普通肥料，而且納米硅肥比納米鋅肥在抑制水稻鎘吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)方面更具有優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：水稻；鎘脅迫；硅肥；鋅肥；納米材料中圖分類號(hào)：S511 """""文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Effects of Nano Silicon and Zinc Fertilizers on Rice Growth， Cadmium Uptake and Transport

ZHANG Guangxu^1，2， ZHAO Fengliang^1，2*， LI Yang^1，2， YAN Yuxuan^1，2， ZOU Ganghua²， LIU Beibei²，YIN Dawei^1*

1. College of Agriculture， Heilongjiang Bayi Agricultural University， Daqing， Heilongjiang 163319， China; 2. Environment and Plant Protection Institute， Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences / Key Laboratory of Low-carbon Green Agriculture in Tropical Region of China， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Haikou， Hainan 571101， China

Abstract： Cadmium （Cd） is a highly mobile heavy metal in soil， exhibiting greater mobility than other heavy metals and readily entering the topsoil in free ionic forms， thereby facilitating uptake by crops. Application of silicon （Si） and zinc （Zn） fertilizers can modulate Cd accumulation in rice， while novel nano-fertilizers， owing to their unique physicochemical properties， effectively mitigate Cd stress. A pot experiment was conducted with six treatments： conventional fertilizer （CF）， Cd + conventional fertilizer （Cd）， Cd + conventional Si fertilizer （Cd+Si）， Cd + nano-Si fertilizer （Cd+nSi）， Cd + conventional Zn fertilizer （Cd+Zn）， and Cd + nano-Zn fertilizer （Cd+nZn）. This study investigates the effects of different Si and Zn fertilizer types on rice growth， Cd uptake， and translocation under Cd stress. The results revealed： （1） Under Cd stress， rice plant height， stem diameter， biomass， and root growth decreased significantly. Silicon and zinc fertilizers effectively alleviated Cd-induced growth inhibition. At the booting stage， nano-Si treatment restored plant height and stem diameter to levels comparable to the CF control. Compared with the Cd treatment， biomass increased by 38.68% （Cd+nSi） and 35.20% （Cd+nZn）， while root fresh weight rose by 31.44% （Cd+nSi） and 24.84% （Cd+nZn）. （2） Cd stress markedly reduced leaf chlorophyll content， suppressing chlorophyll biosynthesis. Foliar Si and Zn applications enhanced chlorophyll by 5.99%–7.68% and nitrogen content by 4.70%–8.19% at the booting stage， with nano-Si achieving the highest levels. （3） Soil pH increased notably after Si and Zn amendments， peaking under nano-Si （+10.51% vs. Cd）. Bioavailable Cd declined significantly： Cd+nSi and Cd+nZn reduced it by 14.54% and 16.36%， respectively， and lowered the Cd transfer coefficient by 17.77% and 15.54%. （4） Nano-Si outperformed nano-Zn in suppressing Cd uptake and translocation. The bioconcentration factor decreased by 36.63% （Cd+nSi） and 31.08% （Cd+nZn）， while the translocation factor dropped by 13.70% （Cd+nSi） and 2.72% （Cd+nZn） versus the Cd treatment.Overall， nano-fertilizers surpassed conventional fertilizers in mitigating Cd stress， with nano-Si demonstrating superior efficacy over nano-Zn in restricting Cd accumulation and transfer in rice.

Keywords： rice; cadmium stress; silicon fertilizer; zinc fertilizer; nanomaterials

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2025.08.014

水稻被譽(yù)為“谷物之母”，其種植歷史可以追溯至公元前5000年。2024年，我國(guó)人均糧食占比達(dá)500 kg。作為一種重要的糧食作物，水稻的產(chǎn)量和質(zhì)量對(duì)我國(guó)糧食安全、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和人民幸福指數(shù)的提升具有舉足輕重的作用，優(yōu)化水稻的施肥模式、減肥增效已經(jīng)成為國(guó)家、社會(huì)和學(xué)者關(guān)注的重點(diǎn)^[1]。然而，由于人類活動(dòng)和氣候變化的影響，水稻種植區(qū)域的土壤受到破壞，重金屬鎘（Cd）污染就是其中之一。

鎘是土壤中移動(dòng)性較高的重金屬之一，重金屬鎘比其他重金屬更易通過(guò)游離態(tài)進(jìn)入土壤表層^[2]，因此鎘更易被植物特別是水稻吸收和轉(zhuǎn)移，最后由食物鏈在人體富集^[3]，從而引起骨質(zhì)疏松、骨質(zhì)軟化和腎結(jié)石等疾病，嚴(yán)重影響人類健康^[4]。鎘也會(huì)與其他營(yíng)養(yǎng)元素爭(zhēng)奪離子通道，抑制營(yíng)養(yǎng)元素的吸收，影響水稻的光合作用^[5]。目前，修復(fù)土壤鎘污染分為物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)和生物修復(fù)^[6]，而新興的納米技術(shù)在修復(fù)土壤鎘污染方面有著巨大的潛力^[7]。

納米材料是由基本的、細(xì)微的、尺寸在1～ 100"nm的材料組成的顆?；驁F(tuán)狀材料^[8]?；谄涑叽缧〉奶攸c(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于廢水處理、土壤修復(fù)和大氣污染控制等領(lǐng)域^[9]。例如，納米鐵顆粒被用于廢水中重金屬離子的吸附和還原，通過(guò)與重金屬形成穩(wěn)定的化合物，減少其毒性和遷移性^[10]。其次，納米材料還可以通過(guò)改善土壤環(huán)境和提高水稻的抗重金屬能力來(lái)抑制重金屬在水稻中的積累，還可以調(diào)節(jié)土壤的pH和離子平衡，改善土壤的結(jié)構(gòu)和通透性，提高土壤的保水性和肥力，從而促進(jìn)水稻的生長(zhǎng)和根系發(fā)育。同時(shí)，納米材料還可以誘導(dǎo)水稻產(chǎn)生一系列抗氧化酶和螯合劑，增強(qiáng)水稻對(duì)重金屬的抗性，減少重金屬的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)。

水稻是喜硅（Si）作物，硅是水稻生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中必不可少的營(yíng)養(yǎng)元素之一，不僅能有效提升植物生物量，還能緩解重金屬鎘的毒害作用，增加抵御逆境的耐受力^[11-12]。已有研究表明，硅可以改變相關(guān)基因表達(dá)，影響重金屬鎘相關(guān)的膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，從而降低水稻對(duì)鎘的吸收，提升抗逆性^[13]。彭鷗等^[14]發(fā)現(xiàn)施硅可以有效控制水稻吸收鎘，施硅、鎘脅迫對(duì)水稻的農(nóng)藝性狀、鎘的吸收與轉(zhuǎn)運(yùn)之間存在交互作用。而鋅（Zn）對(duì)于水稻是一種微量營(yíng)養(yǎng)元素，可以減少鎘等非必須元素的積累。納米氧化鋅（nZnO）對(duì)于鎘污染水體和土壤均具有一定的修復(fù)作用，同樣對(duì)降低植物鎘脅迫的危害表現(xiàn)出積極作用。HUSSAIN等^[15]研究發(fā)現(xiàn)納米氧化鋅在鎘脅迫下通過(guò)增加小麥的干質(zhì)量，促進(jìn)其生長(zhǎng)，以減輕小麥的氧化應(yīng)激，從而減輕鎘誘導(dǎo)的小麥葉片產(chǎn)生氧化損傷。方清^[16]通過(guò)土壤盆栽試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，納米氧化鋅在水稻幼苗期的作用比成熟期大，添加10～100 mg/kg納米氧化鋅可增加幼苗期水稻生物量及葉綠素含量，降低水稻中的鎘含量。

前人研究多為單種硅肥或鋅肥對(duì)作物鎘吸收轉(zhuǎn)運(yùn)方面的研究，對(duì)普通類型肥料與納米肥料的對(duì)比研究鮮有報(bào)道。本研究以4種不同類型肥料為研究對(duì)象，分析不同類型硅肥和鋅肥對(duì)水稻鎘脅迫的緩解作用以及對(duì)鎘轉(zhuǎn)運(yùn)的影響，為水稻安全生產(chǎn)和土壤修復(fù)提供技術(shù)支撐。

1 "材料與方法

1.1 "材料

供試材料納米氧化鋅與納米氧化硅（nSiO₂）購(gòu)于宣城晶瑞新材料有限公司。納米氧化鋅純度為99.9%，粒徑為30 nm，pH 9.18，比表面積為45 m²/g；納米氧化硅純度為99.8%，粒徑為30 nm，pH 7.76，比表面積為150 m²/g。常規(guī)硅肥為九水硅酸鈉，常規(guī)鋅肥為氯化鋅。供試水稻品種為野香優(yōu)莉絲。供試土壤采自海南省東方市八所鎮(zhèn)（19°02￠N，108°40￠E），土壤pH 6.53，有機(jī)質(zhì)含量為1.43"g/kg，全氮含量為5.25 g/kg，全磷含量為1.36 g/kg，全鉀含量為4.30 g/kg。

1.2" 方法

1.2.1 "盆栽處理" 盆栽試驗(yàn)于2023年9—11月在中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境與植物保護(hù)研究所溫室內(nèi)進(jìn)行。每個(gè)盆裝有土壤7.0 kg，設(shè)置以下6個(gè)處理：常規(guī)肥（CF）、鎘+常規(guī)肥（Cd）、鎘+常規(guī)硅肥（Cd+Si）、鎘+納米硅肥（Cd+nSi）、鎘+常規(guī)鋅肥（Cd+Zn）、鎘+納米鋅肥（Cd+nZn）處理，每個(gè)處理重復(fù)5次。所有鎘處理濃度為1.8 mg/kg，以氯化鎘形式施入，與土壤混合均勻后老化15 d。水稻秧苗生長(zhǎng)至兩葉一心后，移栽至盆栽盆。各處理N、P₂O₅、K₂O施用量一致，折合單位面積用量分別為225、105、150 kg/hm²。N、P₂O₅、K₂O分別由尿素、過(guò)磷酸鈣、氯化鉀提供。常規(guī)硅肥、鋅肥分別由硅酸鈉、氯化鋅提供，納米硅肥、納米鋅肥分別為納米二氧化硅、納米氧化鋅，施用量為120 kg/hm²。氮肥比例按移栽前∶分蘗期∶拔節(jié)期為5∶3∶2分3次施入，鉀肥比例按移栽前∶拔節(jié)期為6∶4分2次施用，磷肥、硅肥、鋅肥均是在移栽前作為基肥一次性施入。

1.2.2" 樣品采集與測(cè)定" 在水稻分蘗期（P₁）、拔節(jié)期（P₂）和孕穗期（P₃）分別測(cè)量株高、莖粗、葉長(zhǎng)和葉寬。在拔節(jié)期用便攜式葉綠素儀測(cè)定葉綠素（SPAD值）和氮含量并采集水稻植株，用純凈水洗滌整個(gè)水稻植株，之后將水稻植株分為地上部分和根系部分，根系部分繼續(xù)用EDTA溶液洗掉根表附著的金屬離子，稱取地上植株和根系鮮質(zhì)量，75"℃烘干后，稱量干質(zhì)量。

水稻樣品經(jīng)體積比HNO₃∶HClO₄為4∶1的混合酸進(jìn)行濕法消解，土壤樣品風(fēng)干研磨后過(guò)0.15 mm篩，經(jīng)體積比HNO₃∶HClO₄∶HF為5∶1∶1的混合酸消解。利用電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）測(cè)定水稻植株和土壤總鎘含量。土壤有效鎘采用DTPA-CaCl₂浸提和ICP-MS進(jìn)行測(cè)定；土壤pH按照土水比1∶2.5提取，用玻璃電極法測(cè)定。

土壤鎘轉(zhuǎn)化系數(shù)、水稻鎘富集系數(shù)和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)分別按以下公式計(jì)算：鎘轉(zhuǎn)化系數(shù)=土壤有效鎘含量/土壤總鎘含量；鎘富集系數(shù)=水稻根Cd含量/土壤有效鎘含量；鎘轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)=水稻植株Cd含量/水稻根Cd含量；以上鎘含量單位均為mg/kg。

1.3 "數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2016軟件整理數(shù)據(jù)，并用Origin 2022、SPSS 26軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和作圖。

2 "結(jié)果與分析

2.1 "鎘脅迫條件下各處理對(duì)水稻農(nóng)藝性狀的影響

由圖1可知，在P₁時(shí)期，Cd處理的水稻株高顯著低于CF處理，說(shuō)明在水稻分蘗期已經(jīng)展現(xiàn)出鎘脅迫癥狀；而Cd+nZn處理的株高顯著高于Cd處理，其他處理與Cd處理差異并不顯著，說(shuō)明納米鋅在分蘗期能夠緩解對(duì)水稻株高的脅迫。在P₂時(shí)期，Cd+nSi和Cd+nZn處理水稻株高分別比Cd處理增加9.57%、7.10%，差異顯著（Plt;0.05）。在P₃時(shí)期，施用硅肥和鋅肥的處理水稻株高均顯著高于Cd處理，表明鋅肥和硅肥均可以有效緩解鎘脅迫，而且納米硅肥的效果最佳。

在P₁時(shí)期，Cd+nSi和Cd+nZn處理的水稻莖粗顯著高于Cd處理（Plt;0.05）。在P₂時(shí)期，Cd處理的莖粗顯著低于其他處理，而其他處理之間差異不顯著。在P₃時(shí)期，Cd+nSi和Cd+nZn處理的莖粗顯著高于Cd+Si、Cd+Zn處理，分別提高23.42%、29.11%，說(shuō)明納米肥料比常規(guī)肥料更能緩解鎘脅迫對(duì)莖生長(zhǎng)的抑制作用。

鎘脅迫對(duì)水稻葉長(zhǎng)和葉寬的影響較小，孕穗期各處理的葉長(zhǎng)和葉寬之間差異不顯著。

由圖2可知，與CF處理相比，除Cd+nSi和Cd+nZn處理外，其他添加鎘處理的水稻鮮質(zhì)量均顯著降低（Plt;0.05）；Cd+Si、Cd+nSi、Cd+Zn、Cd+nZn處理的植株鮮質(zhì)量分別比Cd處理增加17.41%、38.68%、7.85%、35.20%，說(shuō)明鎘脅迫嚴(yán)重影響水稻生物量積累，而納米硅肥和鋅肥能夠有效緩解鎘脅迫對(duì)生物量積累帶來(lái)的負(fù)面影響。施用硅肥和鋅肥也不同程度地緩解了鎘對(duì)根系生長(zhǎng)的影響；Cd+Si、Cd+nSi、Cd+Zn、Cd+nZn處理的水稻根系鮮質(zhì)量分別比Cd處理增加12.91%、31.44%、17.31%、24.84%。各處理水稻干物質(zhì)量變化與鮮質(zhì)量相似，Cd+Si、Cd+nSi、Cd+Zn、Cd+nZn處理植株干質(zhì)量分別比Cd處理增加15.05%、43.41%、14.67%、36.71%，根部干質(zhì)量分別比Cd處理增加22.73%、36.04%、27.27%、33.29%。從結(jié)果分析來(lái)看，施用硅肥和鋅肥能夠有效地緩解鎘脅迫對(duì)水稻生物量積累的影響，而且納米肥的緩解效果更為明顯。

2.2" 鎘脅迫條件下各處理對(duì)水稻葉片生理性狀的影響

由圖3可知，在P₁時(shí)期，CF處理的葉片中葉綠素含量SPAD值顯著高于其他處理，說(shuō)明鎘脅迫在水稻前期抑制了葉綠素的形成，并且其他處理之間差異不顯著，表明即使加入改良劑也無(wú)法緩解鎘對(duì)葉綠素帶來(lái)的危害。在P₂時(shí)期，Cd+nSi、Cd+Zn、Cd+nZn處理的葉片中葉綠素SPAD值分別比Cd處理高5.92%、4.85%、5.35%，而Cd+Si處理與Cd處理差異不顯著。在P₃時(shí)期，硅肥和鋅肥的4個(gè)處理的葉片中葉綠素SPAD值均顯著高于Cd處理，Cd+Si、Cd+nSi、Cd+Zn、Cd+nZn處理的葉片中葉綠素SPAD值分別比Cd處理增加5.99%、7.68%、6.96%、7.60%。納米肥料的效果要好于常規(guī)肥料，納米硅肥的效果最好，說(shuō)明納米硅肥可以有效促進(jìn)葉綠素的生成，劉俊渤等^[17]研究發(fā)現(xiàn)，水稻葉片噴施納米硅肥后，葉片中葉綠素含量增多，胞間CO₂濃度和凈光合速率均顯著增加，水稻葉片光合作用顯著增強(qiáng)。

在氮含量方面，P₁時(shí)期各處理之間差異不顯著。在P₂時(shí)期，Cd+Si、Cd+nSi、Cd+Zn、Cd+nZn處理比Cd處理氮含量增加7.47%、8.48%、4.75%、7.68%，P₃時(shí)期分別增加8.19%、9.55%、4.70%、7.19%。整體來(lái)看，在提高葉片氮含量方面，施用納米硅肥的效果最好，其次是普通硅肥。

2.3" 各處理對(duì)水稻鎘吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

如表1所示，施用改良劑后，土壤pH均有所提升；除Cd+Zn處理外，其他處理的土壤pH顯著高于Cd處理（Plt;0.05）；Cd+nSi處理的土壤pH最高，比Cd處理增加10.51%。盡管各處理的土壤總鎘含量差異不顯著，但施用硅肥和鋅肥處理后土壤有效鎘顯著下降；Cd+Si、Cd+nSi、Cd+Zn、Cd+nZn處理的土壤有效鎘含量分別比Cd處理分別降低9.09%、14.54%、10.91%、16.36%，鎘轉(zhuǎn)化系數(shù)顯著低于Cd處理。

如表2所示，Cd處理的根系鎘含量最高，顯著高于其他處理（Plt;0.05）；施用硅肥和鋅肥改良劑后根系鎘含量均顯著降低；Cd+Si、Cd+Zn處理的根系鎘含量分別比Cd處理降低19.21%、11.35%，Cd+nSi、Cd+nZn處理分別降低45.85%、42.36%。與根系鎘含量類似，各處理的地上植株鎘含量以Cd處理最高，施用硅肥和鋅肥后植株鎘含量顯著降低；而且納米肥料處理植株鎘含量下降較為顯著，Cd+nSi、Cd+nZn處理比Cd處理鎘含量分別降低53.27%、43.93%。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，在抑制水稻鎘吸收轉(zhuǎn)運(yùn)方面，納米硅肥比納米鋅肥具有更好的抑制效果；Cd+nSi、Cd+nZn處理的富集系數(shù)分別比Cd處理降低36.63%、31.08%，轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)降低13.70%、2.72%。

3 "討論

3.1" 納米材料對(duì)土壤理化性質(zhì)和鎘轉(zhuǎn)化系數(shù)的影響

pH是土壤理化性質(zhì)的重要指標(biāo)之一，對(duì)鎘元素的形態(tài)、遷移性和生物有效性有顯著影響。土壤pH較低時(shí)，鎘更容易以離子形式存在，并且土壤對(duì)鎘的吸附減弱，使更多的鎘存在土壤中，易于被作物吸收。在加入納米材料后，土壤的pH呈中性，吳迎奔等^[18]研究發(fā)現(xiàn)，施加納米硅后，土壤pH升高，降低了鎘在土壤中的有效性，從而降低了鎘在水稻中的積累。土壤轉(zhuǎn)化系數(shù)表示土壤中鎘從穩(wěn)定態(tài)轉(zhuǎn)化為有效態(tài)的能力。土壤轉(zhuǎn)化系數(shù)越大，說(shuō)明土壤中鎘的活性越強(qiáng)，水稻就會(huì)富集更多的鎘。通過(guò)施加土壤改良劑，降低土壤有效鎘轉(zhuǎn)化系數(shù)，以減少土壤中可以被水稻吸收的鎘是一種降鎘的有效途徑。葉興銀等^[19]研究指出添加納米氧化鋅能夠顯著降低土壤中的酸可提取態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)和有機(jī)結(jié)合態(tài)鎘的含量，從而顯著降低土壤有效鎘含量。本研究結(jié)果表明，施用納米硅肥和納米鋅肥后土壤pH分別升高9.52%、7.34%，土壤鎘轉(zhuǎn)化系數(shù)分別降低17.18%、15.54%，有效地抑制了土壤總鎘向有效鎘的轉(zhuǎn)化。

3.2 "鎘脅迫條件下不同類型硅肥和鋅肥對(duì)水稻生長(zhǎng)和生理性狀的影響

納米肥料比普通肥料更能緩解水稻的鎘脅迫，這可能是由于納米材料獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)決定，在土壤修復(fù)領(lǐng)域和促進(jìn)植物生長(zhǎng)方面具有巨大的應(yīng)用潛力^[20]。納米材料在作物體內(nèi)的短距離運(yùn)輸方式主要通過(guò)質(zhì)外體和共質(zhì)體2種途徑^[21]，而長(zhǎng)距離運(yùn)輸主要包括木質(zhì)部運(yùn)輸和韌皮部運(yùn)輸^[22]。直徑小的納米材料可以通過(guò)主動(dòng)運(yùn)輸進(jìn)入水稻植株體內(nèi)，從而達(dá)到促進(jìn)水稻吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的能力；而較大的納米材料不易進(jìn)入水稻體內(nèi)，甚至還會(huì)發(fā)生毒害作用。納米氧化硅因其具有獨(dú)特的尺寸和表面界面效應(yīng)，具備許多大尺寸材料所不具備的優(yōu)良理化性質(zhì)，能夠參與植物自身組織或細(xì)胞器的構(gòu)建，調(diào)節(jié)生理代謝活動(dòng)，從而影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育，提高植物抗逆性^[23]。本研究施用納米肥料后水稻在農(nóng)藝性狀和生物量上均有顯著提升，特別是莖粗和生物量，這與宋平原等^[24]的研究結(jié)果一致。另外，劉新浩^[25]的研究發(fā)現(xiàn)，納米氧化硅能夠顯著提高鎘脅迫下小麥種子的萌發(fā)，添加納米氧化硅后小麥的發(fā)芽率、根長(zhǎng)以及生物量均顯著提升。王世華^[26]的研究表明，水稻幼苗在鎘脅迫下，納米氧化硅可以顯著緩解鎘的毒害效應(yīng)，水稻的生物量、光合速率、營(yíng)養(yǎng)元素的積累均有顯著提升。此外納米氧化硅還可以誘導(dǎo)水稻中γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶（γ-ECS）基因的表達(dá)，該基因能夠調(diào)控水稻內(nèi)谷胱甘肽（GSH）的合成和分泌，提高水稻對(duì)鎘的抗性。在同等類型的硅肥和鋅肥之間，硅肥的效果比鋅肥更加突出，這可能是因?yàn)樗臼窍补柚参?，硅元素更能激發(fā)水稻的抗逆性。

葉綠素對(duì)重金屬毒害比較敏感，重金屬鎘會(huì)嚴(yán)重影響葉綠素的生成。本研究表明Cd處理下的葉綠素含量顯著下降，而施加改良劑特別是納米硅后有顯著提升；王世華^[26]研究發(fā)現(xiàn)施加硅后增加了水稻幼苗葉片中葉綠素的含量，并且提高葉綠素a/b的比值。ALI^[27]等研究證明納米氧化鋅能夠降低植物中的鎘濃度和土壤有效鎘濃度，從而減輕鎘脅迫帶來(lái)的負(fù)面作用。本研究發(fā)現(xiàn)，施用硅肥和鋅肥均能夠緩解鎘脅迫的危害，特別是納米硅和納米鋅處理水稻植株鮮質(zhì)量分別增加38.68%、35.20%，也進(jìn)一步從提高葉片葉綠素和氮含量、增加株高和莖粗方面加以佐證。

3.3" 硅肥和鋅肥對(duì)水稻鎘轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

施用硅肥可以有效抑制土壤鎘向作物地上部的轉(zhuǎn)運(yùn)。劉永賢等^[28]的研究發(fā)現(xiàn)，噴施硅肥可以顯著提高水稻產(chǎn)量，降低稻米中的重金屬鎘含量。唐樂斌等^[29]在大田噴施流體硅后水稻增產(chǎn)，鎘含量下降。李博等^[30]的研究發(fā)現(xiàn)，葉面噴施nSiO₂能有效提高髯毛箬竹葉片中營(yíng)養(yǎng)元素的積累，提高植株的抗逆性。適宜濃度的nSiO₂能夠顯著增加玉米幼苗葉片數(shù)量、葉面積和植株生物量^[31]。王耀晶等^[32]的研究顯示，施硅則不同程度地緩解了鎘對(duì)水稻的脅迫，鎘轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)和富集系數(shù)也隨施硅量的增加而減小。本研究同樣發(fā)現(xiàn)，施用硅肥和納米硅處理水稻轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)分別降低17.86%、13.70%。而且在抑制水稻鎘吸收轉(zhuǎn)運(yùn)方面，納米硅比納米鋅具有更好的抑制效果；Cd+nSi和Cd+ nZn處理富集系數(shù)分別比Cd處理下降36.63%、31.08%?？傮w而言，納米肥料對(duì)水稻鎘脅迫的緩解效果好于普通肥料，而且納米硅肥比納米鋅肥在抑制水稻鎘吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)方面更具優(yōu)勢(shì)，在緩解作物鎘脅迫和土壤重金屬污染修復(fù)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

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