硅和磷配合施入對水稻植株體內(nèi)Cd含量的影響

佟 倩，張秀雙，魏曉敏，紀(jì)薇薇，王 紫，沈 洋

（遼寧省鹽堿地利用研究所，遼寧 盤錦 124010）

已有研究表明，硅肥（鋼渣）的施用有明顯抑制水稻吸收Cd 的作用，水稻各部位的含Cd 量隨硅肥用量增加而明顯下降［1，2］。 磷肥（鈣鎂磷肥）也明顯抑制水稻植株吸收Cd， 隨著用量的增加，水稻植株各部分的殘留量顯著降低， 大量施用后可使數(shù)季水稻 Cd 的吸收量顯著降低［3－5］；磷肥、硅肥按一定比例施入對水稻植株吸收Cd 也有明顯的抑制作用［3－7］。 但上述研究使用的硅肥和磷肥主要為鋼渣和鈣鎂磷肥等堿性材料，研究結(jié)果表明，抑制作用的主要機(jī)理是提高土壤pH，同時(shí)肥料中的Ca2＋、Mg2＋與 Cd2＋共沉淀， 根表面 Ca2＋、Mg2＋和 Cd2＋競爭吸收也是抑制Cd 在作物體內(nèi)積累的重要原因， 硅和磷在修復(fù)改良過程中的作用難以確定［6－13］。

為此，本研究使用磷酸二氫鈉（NaH2PO4）和硅酸鈉（Na2SiO3）分析純試劑為改良劑，研究硅和磷對Cd 污染水稻土的修復(fù)改良作用。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試土樣采自沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)稻作室試驗(yàn)田。

研究所用的改良劑：磷酸二氫鈉（NaH2PO4）和硅酸鈉（Na2SiO3）分析純試劑。

水稻品種：彎穗9741，由沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻研究所提供。

1.2 盆栽試驗(yàn)設(shè)計(jì)及測定方法

試驗(yàn)設(shè)計(jì)共12 個(gè)處理， 各處理3 次重復(fù)，裝土 3 kg／盆，向其中加入外源 Cd（10 mg·kg－1），盆缽隨機(jī)排列。 同時(shí)每盆施入尿素（N 46%）0.43 g·kg－1（70%基施，30%追施）；氯化鉀（K2O 30%）0.25 g·kg－1。

具體處理為 C1（P：0.1 g·kg－1）、C2（P：0.5 g·kg－1）、C3 （P：1 g·kg－1）、C4 （P：2 g·kg－1）、C5（Si：2 g·kg－1，P：0.1 g·kg－1）、C6（Si：2 g·kg－1，P：0.5 g·kg－1）、C7（Si：2 g·kg－1，P：1 g·kg－1）、C8（Si：2 g·kg－1，P：2 g·kg－1）、C9 （Si：4 g·kg－1，P：0.1 g·kg－1）、C10（Si：4 g·kg－1，P：0.5 g·kg－1）、C11（Si：4 g·kg－1，P：1 g·kg－1）、C12（Si：4 g·kg－1，P：2 g·kg－1）。 處理中 Si 和 P 的量為 SiO2和 P2O5的量， 實(shí)際施入 NaH2PO4和Na2SiO3為其轉(zhuǎn)化量。

水稻于五月下旬插秧，3 穴 ／盆、1 株 ／穴，生育期定量澆水，按常規(guī)管理。 水稻成熟后收獲。 測定水稻根、莖葉、糙米中Cd 含量。

水稻植株中Cd 含量的測定： 采用濕式消解法，硝酸∶高氯酸（5∶1）消解，原子吸收分光光度法測定［14－15］。

2 結(jié)果

2.1 Si和P配合施入對水稻植株中Cd含量的影響

2.1.1 Si 和 P 配合施入對水稻根中 Cd 含量的影響 將采回的水稻根洗凈泥土、烘干、磨碎，用硝酸－高氯酸消煮， 原子吸收光譜法測定鎘含量，測定結(jié)果如表1 所示， 并對所測數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析（表2），結(jié)果表明，使用不同用量的 Si 和P 對水稻根部吸收Cd 的影響是不同的。 與處理C1 相比， 各處理對水稻根系吸收Cd 均存在極顯著差異的影響。 從表1 還可以看出，隨著Si 和P 用量的增加水稻根中Cd 的含量減少， 這說明隨著改良劑的加入，可以降低水稻根中Cd 的含量。 在配合施用時(shí)效果要好于單一施用時(shí)， 說明兩種改良劑的交互作用為相互促進(jìn)作用，明顯降低了水稻根中 Cd 的含量。 處理 C12 時(shí)， 根中 Cd 含量最小。

表1 不同處理對水稻根中Cd 含量的影響 單位：mg／kg

表2 不同處理對水稻根吸收Cd 影響的方差分析

2.1.2 Si 和 P 配合施入對水稻莖葉中 Cd 含量的影響 將收獲后的水稻莖葉風(fēng)干、磨碎，用硝酸－高氯酸消煮，原子吸收光譜法測定Cd 含量，測定結(jié)果如表3 所示，并對所測數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析（表4），結(jié)果表明，施用不同用量的Si 或P 對水稻莖葉吸收Cd 的影響是不同的。 與處理C1 相比，各處理對水稻莖葉吸收Cd 均存在極顯著差異的影響，即添加不同質(zhì)量的改良劑，將對水稻莖葉吸收Cd 產(chǎn)生一定的影響，同時(shí)各處理間均存在一定的差異性。從表中可以看出，隨著單一改良劑用量的增加，水稻莖葉中的Cd 含量有降低的趨勢。 在配合施用時(shí)效果要好于單一施用時(shí)， 明顯降低了水稻莖葉中Cd 的含量。 莖葉中Cd 含量最小的處理為C12，趨勢與根中Cd 含量大致相同。

表3 不同處理對水稻莖葉中Cd 含量的影響 單位：mg／kg

表4 不同處理對水稻莖葉吸收Cd 影響的方差分析

2.1.3 Si 和 P 配合施入對水稻糙米中 Cd 含量的影響 將收獲后的水稻籽粒去皮、磨碎，用硝酸－高氯酸消煮，原子吸收光譜法測定Cd 含量，測定結(jié)果如表5 所示，并對所測數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析（表6），結(jié)果表明，施用不同量的改良劑對水稻糙米吸收Cd 的影響是不同的。 與處理C1 相比，各處理對水稻糙米吸收Cd 均存在極顯著差異的影響。糙米中Cd 的含量出現(xiàn)減少的趨勢， 這說明添加這兩種改良劑后能夠降低糙米中Cd 含量。 在配合施用時(shí)效果要好于分別單一施用時(shí)， 說明兩種改良劑的交互作用為相互促進(jìn)作用， 明顯降低了水稻糙米中Cd 的含量。 處理C12 改良劑用量時(shí)，糙米中Cd 含量最小。

2.2 Si和P對水稻幼苗與水稻成株吸收Cd的影響對比

2.2.1 Si 和 P 對水稻幼苗與水稻成株根中 Cd 含量的影響對比 由圖1 可以看出，同一處理水稻成株根中Cd 含量比水稻幼苗根中Cd 含量高，這說明水稻根吸收Cd 量與水稻受Cd 脅迫時(shí)間有關(guān)，在水稻生長期內(nèi)，水稻受Cd 脅迫時(shí)間越長，水稻根吸收Cd 量越大。

表5 不同處理對水稻糙米中Cd 含量的影響 單位：mg／kg

表6 不同處理對水稻糙米中吸收Cd 影響的方差分析

圖2 為水稻幼苗與水稻成株根中Cd 含量增減率，由圖可以看出，處理C12 比對照降低的百分率最大，而相同處理下，水稻成株根中Cd 含量降低的百分率大于水稻幼苗根中Cd 含量降低百分率。 這說明，Si 和P 對水稻根吸收Cd 的影響與水稻生長期長短有關(guān)，在水稻生長期內(nèi)，水稻生長期越長， 兩種改良劑對水稻根吸收Cd 的改良效果越好。

綜上所述，水稻根吸收Cd 的量與Cd 脅迫時(shí)間有關(guān)，受Cd 脅迫時(shí)間越長，其吸收Cd 量越大。Si 和P 兩種改良劑不能改變根吸收Cd 的整體趨勢， 但隨生長周期的延長，Si 和P 對水稻根吸收Cd 的改良率增大。

2.2.2 Si 和 P 對水稻幼苗與水稻成株莖葉中 Cd含量的影響對比 由圖3 可以看出，同一處理下，水稻成株莖葉中Cd 含量比水稻幼苗莖葉中Cd含量高， 這說明水稻莖葉吸收Cd 量與水稻受Cd脅迫時(shí)間有關(guān)，在水稻生長期內(nèi)，水稻受Cd 脅迫時(shí)間越長，水稻莖葉吸收Cd 量越大。

圖4 為水稻幼苗與水稻成株莖葉中Cd 含量增減率，由圖可以看出，處理C12 比對照降低的百分率最大，而相同處理下，水稻成株莖葉中Cd含量降低的百分率大于水稻幼苗莖葉中Cd 含量降低百分率。 這說明，Si 和P 對水稻莖葉吸收Cd的影響與水稻生長期長短有關(guān)，在水稻生長期內(nèi)，水稻生長期越長，兩種改良劑對水稻莖葉吸收Cd的改良效果越好。

3 小結(jié)

綜上所述， 向土壤中添加硅酸鈉和磷酸二氫鈉后，隨單一改良劑用量的增加，水稻各部位鎘含量呈現(xiàn)降低的趨勢， 且水稻對鎘的吸收主要集中在根部，而向地上部位遷移降低。硅酸鈉和磷酸二氫鈉的配合施用改良效果更好。因此，配合添加硅肥和磷肥可以作為改良鎘污染水稻土的一種措施，降低稻米對鎘的吸收，為人類食用無污染稻米提供保障。