研究不同程度的Cd脅迫下多種效態(tài)Si對低積累品種水稻生長的影響效果

楊笑宇 游少鴻 楊佳節(jié) 傅永臻 葉延超 羅相萍

摘要：通過試驗，研究了在中度Cd污染偏酸性土壤中分不同實驗處理下的修復效果以及水稻對Cd的富集效應。結果表明：五種不同的修復措施都對土壤的理化性質產(chǎn)生了一定的影響，其中pH值均升高，且最高可以達到2個以上的單位;且P4+Si的修復措施最佳，大大降低了Cd在土壤中的活性。相較對照組的作物稻米中Cd含量降低最大達到21.39%。

關鍵詞：土壤;鎘;低積累作物

中圖分類號：X833 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）05-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.05.070

Study on the effect of various effective states of Si on the growth of low accumulation rice under different levels of Cd Stress

Yang Xiaoyu，You Shaohong，Yang Jiajie，F(xiàn)u Yongzhen，Ye Yanchao，Luo Xiangping

（College of Environmental Science and Engineering of Guilin University of Technology，Guilin Guangxi 541006，China）

Abstract：Through experiments，the effects of different treatments on the remediation of moderate Cd Polluted acid soil and the enrichment of CD by rice were studied.The results showed that：five different remediation measures had a certain impact on the physical and chemical properties of soil，in which the pH value increased，and the highest can reach more than 2 units; and P4 + Si remediation measures were the best， greatly reducing the activity of Cd in the soil.Compared with the control group， the maximum reduction of Cd content in rice was 21.39%.

Key words：Soil;Cadmium;Low accumulation crops

由于廣西具有典型的喀斯特巖溶地貌，其巖石中母巖碳酸鹽巖在成土過程中發(fā)生淋溶，使得重金屬極易富集，便造成土壤中重金屬背景值偏高。水稻作為廣西的第一大糧食作物，也成了最易富集Cd的農(nóng)作物之一。與其他土地利用方式相比，水田土壤Cd超標更容易帶來健康風險。目前，大多數(shù)學者都在圍繞單一植物或作物進行富集性土壤實驗，僅從植物的角度來研究土壤的修復方向效率有限，對于大規(guī)?；蛘吒逤d污染農(nóng)田的修復效果存在一定的局限性，因此研究出更高效更適應于應對大面積Cd污染農(nóng)田土壤的聯(lián)合修復手段成為亟須解決的問題。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域背景

大田實驗于2018年在廣西壯族自治區(qū)桂林市灌陽縣文市鎮(zhèn)立口坪村選定的試驗田進行。該實驗點位于該村莊水源附近，村莊住宅區(qū)附近有一關閉多年的洗礦廠，水源流經(jīng)此廠到試驗田，存在一定污染情況且Cd污染問題較突出，存在農(nóng)田輕中度Cd污染均勻分布的現(xiàn)象。

1.2 實驗材料

供試土壤為水稻田土壤，亞類為淹育型水稻土。成土母質為多種（主要以花崗巖和砂頁巖為主）。廣西水稻土主要分布在江河沖積階地、平原和三角洲及盆地、山間谷地、濱海灘地等。根據(jù)土壤中水的補給和移動的形式不同，主要分為淹育、潴育、潛育和咸酸4種水稻土。

1.3 實驗設計

本試驗設計預先溫室內進行盆栽實驗，種植水稻的器具為陶瓷盆，器具中土壤質量為10kg/盆，一共16盆，采用直接播種水稻的方式進行適時的施肥和澆灌，根據(jù)水稻生長周期及時地進行間苗與定苗，以保證水稻生長態(tài)勢保持一致。實驗設4種處理：

（1）對照組CK：傳統(tǒng)施肥，選擇普通復合肥，后期噴施清水;

（2）P1處理：傳統(tǒng)施肥+基施硅肥，在插秧前3～5d翻土施加;

（3）P2處理：傳統(tǒng)施肥+葉面噴施硅肥，葉面肥于水稻孕穗期和抽穗期分別噴1次，劑量濃度為3.3g/L，以作物葉片正背面沾滿霧滴為宜，選擇下午4～5點鐘，晴天噴施;

（4）P3處理：傳統(tǒng)施肥+基施硅肥+葉面噴施硅肥，基施硅肥按（2）葉面肥按（4）的操作進行，盆栽用土選用大田中Cd含量在國家標準中風險值內的土壤。

2 結果與數(shù)據(jù)

2.1 不同鈍化劑施用處理組對土壤pH的影響

通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計得知，本試驗中土壤pH值與土壤中的有效態(tài)Cd含量之間存在相關關系，pH值的變化是影響Cd在土壤中運輸遷移的重要因素。

2.2 不同鈍化劑施用處理組對土壤中Cd的有效態(tài)含量的影響

基施硅肥、葉面硅肥的施用都能夠起到降低重金屬污染土壤有效態(tài)Cd含量的顯著作用。同時發(fā)現(xiàn)，基施硅肥與葉面硅肥配施下有效態(tài)Cd含量的減少程度要明顯強于單一硅肥施用的效果，由此，我們可以認為兩種硅肥的配施能夠更好地起到鈍化土壤中Cd的作用，能夠更有利于固定土壤中的Cd，從而有利于減少土壤Cd向水稻植株中的轉移。

2.3 不同施肥處理組對土壤有機質的影響

當基施硅肥的施用量為20kg/667m2時，相比對照組土壤速效磷、速效鉀和有機質的增幅為-25.4%、6.65%、48.3%;當葉面硅肥的施用量為0.4kg/667m2時，相比對照組土壤速效磷、速效鉀和有機質的含量增幅為30.87%、28.77%、-44.2%;當基施硅肥的施用量為10kg/667m2時，同時配飾硅肥的施用量為0.15kg/667m2時，相比對照組土壤速效磷、速效鉀和有機質的含量增幅為34.84%、23.13%、79.06%。

3 討論

本試驗從硅肥、葉面硅肥以及前后者配施3個處理角度表明，鈍化劑的施用有效抑制了污染土壤中Cd的生物有效性以及水稻各個部位對Cd的累積，尤其是對地上部分的影響，對根到莖轉運的抑制明顯，且對稻米中Cd累積的抑制明顯，這進一步證實了低積累作物的自我解毒機制，即可以通過自身生理生化活動來影響對Cd的吸收和轉運，間接增強了作物本身對重金屬污染環(huán)境下的耐受生長力，自我優(yōu)化了對重金屬的吸收轉運，保證了作物可食用部分的最低污染影響。

4 結論

（1）硅肥在Cd污染土壤-水稻種植體系中對Cd在土壤、水稻中的遷移和分配有著良好的阻控作用，并且多種硅肥配施的效果要優(yōu)于單施的效果;（2）綜合來看，兩種硅肥共同配施對土壤的優(yōu)化效果要更加偏向于積極的一面，在配施濃度增加時土壤中多種理化物質含量同時增加的數(shù)據(jù)走向上來看，這也印證了這一方式的優(yōu)勢，重要的是通過測定來看，此處理背景下土壤中堿解氮含量沒有較大的變化，所以是可以值得推薦優(yōu)選的一種硅肥修復途徑;（3）對供試的Cd污染土壤施用5kg/667m2的基施硅肥聯(lián)合0.1kg/667m2的葉面硅肥，可以保證在該污染條件下的XX品種低積累水稻的稻米中Cd含量低于國家限量指標（GB2762-2012），符合國家食用安全標準。

參考文獻

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收稿日期：2020-03-27

基金項目：國家自然基金項目（51868010）、國家重點研發(fā)計劃（2018YFD0800704）、廣西自然科學基金項目（2018GXNSFAA138202）

作者簡介：楊笑宇（1994-），男，漢族，碩士，研究方向為重金屬污染修復。

通訊作者：游少鴻（1978-），男，漢族，博士，教授，研究方向為重金屬污染修復、水環(huán)境技術與裝備等。