施肥作為重要的農(nóng)藝措施對鎘的生物有效性有顯著的影響。本文設(shè)置對照（CK）、施用有機肥（MF）、施用50％有機肥+50％化肥（MCF）、施用化肥（CF）4個處理，研究其對模擬鎘濃度為5mg/kg的盆栽水稻土壤中鎘遷移轉(zhuǎn)化的影響。

結(jié)果表明，有機肥的施入提高了水稻籽粒中鎘的含量，但降低了根和莖中鎘的含量；外源鎘的添加主要是增加了土壤可交換態(tài)鎘的含量；水稻成熟后，50％有機肥+50％化肥混施處理可交換態(tài)鎘的含量比較高，水稻收獲后，根、莖中鎘含量較高，尤其是根部。

前 言

重金屬污染日益成為人們關(guān)注的熱點，尤其是鎘（Cd）污染問題越來越突出。鎘的生物有效性及毒性大小不僅與其在土壤中的總量多少有關(guān)，而且其在生態(tài)系統(tǒng)中的遷移轉(zhuǎn)化和生物可利用性還取決于土壤中鎘的賦存形態(tài)分布。根據(jù)《全國土壤污染狀況調(diào)查公報》，我國土壤污染總超標率為16.1％，其中輕微、輕度、中度、重度污染點位比例分別為11.2％、2.3％、1.5％、1.1％，8 種無機污染物鎘、汞、砷、銅、鉛、鉻、鋅、鎳超標率分別為7.0％、1.6％、2.7％、2.1％、1.5％、1.1％、0.9％、4.8％，尤其是鎘污染越來越嚴重。

污染土壤修復(fù)技術(shù)存在工程措施造價高、費時費工而且對土壤理化性質(zhì)有破壞作用等缺陷。植物修復(fù)面臨的最大問題是高重金屬含量植物的處置困難，且修復(fù)效率較低，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐中都面臨不同程度的制約。農(nóng)藝措施調(diào)控是指適時調(diào)整耕作管理制度以及在污染土壤中種植不進入食物鏈的農(nóng)作物等，從而改變土壤重金屬的生物活性，降低其生物有效性，減少重金屬從土壤向植物體內(nèi)的轉(zhuǎn)移，實現(xiàn)降低重金屬環(huán)境危害的一系列技術(shù)手段。施肥作為重要的農(nóng)藝措施對鎘的生物有效性有顯著的影響。施肥通過以下5種途徑影響植物對土壤中重金屬的吸收：促進植物生長；影響土壤pH 值［在少數(shù)情況下影響氧化還原電位（Eh 值）］；帶入重金屬離子，也提供能沉淀、絡(luò)合重金屬的基團；帶入競爭離子；影響根系和地上部的代謝過程或重金屬在體內(nèi)的運轉(zhuǎn)而間接影響重金屬元素的吸收。

本研究利用不同的肥料類型，通過外源鎘的添加，研究在鎘污染稻田土壤中鎘的遷移變化規(guī)律以及水稻鎘吸收特征，為探討在鎘污染稻田土壤中水稻的安全種植模式提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1試驗材料

供試水稻品種為湘晚秈13 號。試驗所用土壤采自中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所試驗基地的酸性黃泥土（酸性土壤）。試驗所用肥料為市場上的常規(guī)商品肥料。試驗所用土壤和肥料的基本化學(xué)性質(zhì)及Cd 總含量見表 1。

1.2試驗設(shè)計

試驗于2016 年4—10 月在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所試驗基地進行。共設(shè)置4 個處理，分別為對照（CK）、施用有機肥（MF）、施用50％有機肥+50％化肥（MCF）、施用化肥（CF）。每個處理設(shè)3 個重復(fù)，共12 盆。土壤和有機肥分別風(fēng)干并過4 mm 篩，每盆裝土16 kg，把土壤和相應(yīng)肥料充分混合均勻，同時用CdCl2配制成溶液加進土壤中，使土壤模擬鎘污染濃度為5 mg/kg。盆栽過程中灌漿成熟期曬田7 d，其他時間保持盆栽土壤中1～2 cm 水位高度。分別在分蘗期、拔節(jié)期、抽穗開花期、灌漿成熟期采取土壤樣品。土壤樣品風(fēng)干后，分別過1、0.149 mm 篩備用。

1.3測定指標及方法

1.3.1 Eh（氧化還原電位）、pH 值的測定

Eh 值用ORP 儀原位測定。取過1 mm 篩的土壤樣品測定土壤pH 值，測定方法采用去離子水浸提pH 計法（水土質(zhì)量比2.5∶1）。

1.3.2 重金屬形態(tài)提取及測定方法

鎘含量的測定采用原子吸收光譜法。不同重金屬形態(tài)的提取方法見表 2 。土壤和肥料中有機質(zhì)含量、全氮含量、全磷含量、全鉀含量、速效養(yǎng)分含量、含水量等指標的測定采用常規(guī)方法。

1.4數(shù)據(jù)分析

采用SAS 及Excel 軟件進行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1不同施肥處理對水稻土pH 值的影響

pH 值是影響重金屬污染土壤鈍化修復(fù)效率的重要因素之一。pH 值越高，重金屬的溶解度越低，其活性就越低。從圖 1 可以看出，化肥處理的整個水稻生育期的pH 值一直在一個比較高的水平；有機肥處理的pH 值相對較低；有機肥+化肥處理的生育期pH 值變化幅度較大。相比水稻種植前土壤的pH 值，水稻于成熟期收獲后，CK、有機肥+化肥處理土壤pH 值有所降低。

2.2不同施肥處理對水稻土Eh 值的影響

隨著Eh 值的增大，土壤中水溶性鎘含量、水稻吸收鎘的總量及地上部鎘含量隨之增加。這可能是因為在還原狀況下，鎘離子易與硫化物結(jié)合形成硫化鎘沉淀。鎘在氧化條件下（Eh 值高）比在還原條件下（Eh 值低）更容易由無效態(tài)轉(zhuǎn)化為水溶態(tài)和交換態(tài)。由圖 2 可知，各處理水稻土壤中Eh值都處在比較低的水平，尤其是有機肥處理，而化肥處理與有機肥處理Eh 值的變化情況相反。

2.3不同施肥處理對水稻各部位鎘含量及土壤鎘形態(tài)的影響

在模擬土壤鎘污染濃度為5 mg/kg 時，通過將不同的肥料類型施入到污染水田中，由表 3 可以看出，在鎘污染濃度較高時，施用有機肥促進了水稻籽粒對鎘的吸收，但降低了水稻根及莖中鎘的濃度。施用有機肥水稻各部位鎘含量為根＞籽粒＞莖，且水稻根部鎘含量要遠大于地上各部位鎘含量，說明水稻大部分鎘主要累積在根部。

對不同處理條件下水稻土壤鎘形態(tài)的影響分析發(fā)現(xiàn)，外源鎘的添加主要是增加了土壤可交換態(tài)鎘的含量，單施化肥處理的灌漿成熟期殘余態(tài)鎘含量比較高，其次為單施有機肥處理。50％有機肥+50％化肥混施處理可交換態(tài)鎘的含量比較高（圖 3）。可見單施化肥降低了土壤中可交換態(tài)鎘的含量，減少了水稻籽粒的吸收量。

3 討論與結(jié)論

施肥是影響土壤重金屬含量的重要因素，不同土地利用方式施用肥料的種類和數(shù)量不同。土壤中的鎘有很強的親硫性質(zhì)，可與水中的FeS 發(fā)生共沉淀，同時其活性也受土壤Eh值的影響，因而與土壤水分狀況有著密切的關(guān)系。研究表明，水田土壤中施用有機肥會帶入大量的可溶性有機質(zhì)（dissolved organic matter，簡稱DOM），其與Cd2+的螯合提高了Cd 的活性和在土壤中的遷移能力，施用有機肥后，能夠顯著增加根際及土壤中交換態(tài)及有機結(jié)合態(tài)Cd 含量，是對照的2 倍多。本研究中有機肥的施入提高了污染稻田中水稻籽粒中鎘的含量，因此施用有機肥加大了稻田土壤受重金屬污染的風(fēng)險。由于有機肥來源廣泛、種類多樣，導(dǎo)致不同有機肥對土壤重金屬形態(tài)的影響可能也不同。將以豬糞、羊糞、雞糞為原料的有機肥施用到種植小麥的鎘污染土壤中，降低了土壤可交換態(tài)鎘與碳酸鹽結(jié)合態(tài)鎘的含量，促進了土壤鎘由可交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)向鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機結(jié)合態(tài)和殘留態(tài)的轉(zhuǎn)化。

另有研究表明，土壤中重金屬的有效性和在農(nóng)作物中的積累狀況還受到有機肥用量和比例的影響。施用氮肥可促進植物對重金屬的吸收，但其作用程度與肥料形態(tài)有密切的關(guān)系，僅施化肥對土壤Cd 全量、有效態(tài)含量及活化率的影響均較小，本研究中化肥處理降低了水稻籽粒和莖中鎘的含量。相關(guān)研究表明，在稻田土壤中施入中、高量有機肥處理明顯提高了土壤Cd 的全量、有效態(tài)含量及活化率。其中有機肥的“激活”效應(yīng)是導(dǎo)致土壤有效態(tài)重金屬含量大幅提高的主要機制。

在模擬鎘濃度為5 mg/kg 的水稻土壤中，有機肥的施入提高了水稻籽粒中鎘的含量，但降低了根和莖中鎘的含量。外源鎘的添加主要是增加了土壤可交換態(tài)鎘的含量。在灌漿成熟期，50％有機肥+50％化肥混施處理可交換態(tài)鎘的含量比較高。水稻收獲后，根、莖中鎘含量較高，尤其是根部。

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