湛江沿海鹽漬田土壤-稻米系統(tǒng)重金屬含量與土壤酶活性的特征及其相關(guān)分析

王盼盼，郭海峰，許江環(huán)，楊善，周鴻凱

廣東海洋大學(xué)濱海農(nóng)業(yè)學(xué)院，廣東 湛江 524088

土壤環(huán)境是國(guó)家資源環(huán)境安全保障體系的重要部分，直接關(guān)系到環(huán)境質(zhì)量、生態(tài)安全和人體健康，而農(nóng)用地環(huán)境質(zhì)量更是與人們的生活息息相關(guān)，它不僅是保證食品質(zhì)量安全的源頭，也是環(huán)境污染物暴露的途徑（郎笛等，2020；謝龍濤等，2020）。隨著中國(guó)工業(yè)化的發(fā)展，農(nóng)田污染問題日趨嚴(yán)重，其中重金屬污染是人們關(guān)注的焦點(diǎn)（Fang et al.，2017）。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，重金屬主要通過大氣沉降、污水灌溉、污泥以及汽車尾氣排放等的方式進(jìn)入農(nóng)田，導(dǎo)致土壤污染。由于大多數(shù)重金屬元素在土壤中性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，土壤自身并不能將其轉(zhuǎn)化或使其遷出，那么種植在重金屬污染耕地上的農(nóng)作物會(huì)受到不同程度的危害，其籽實(shí)會(huì)富集一定量的重金屬，進(jìn)而危害人體健康（王廣林等，2005）。

土壤酶是土壤的組成成分之一，通過催化許多生化反應(yīng)，參與土壤生態(tài)系統(tǒng)中的許多代謝過程，在維持土壤理化性質(zhì)、肥力和健康方面發(fā)揮重要作用，其活性對(duì)外界環(huán)境因素變化較為敏感（?mejkalová et al.，2003）。有研究者指出土壤酶可以用來反映土壤的健康狀況，可作為評(píng)估土壤中重金屬污染生態(tài)影響的有效指標(biāo)（Anna et al.，1999）；但近年來另有一些研究者發(fā)現(xiàn)土壤酶不能明確指示土壤重金屬污染狀況（Belyaeva et al.，2005；王啟蘭等，2007）。可見，土壤酶活性與重金屬之間的關(guān)系還需進(jìn)一步探討。

中國(guó)的土壤重金屬污染已經(jīng)威脅到農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全和人體健康，據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全國(guó)受Cd、As、Cr、Pb等重金屬污染的耕地面積近2000×104hm2，約占總耕地面積的 1/5（植石群等，2003）。湛江市是廣東省重要的糧食基地，年均水稻種植面積超過20×104hm2，約占廣東省水稻種植面積的10%左右，素有“粵西糧倉(cāng)”之稱，其水稻生產(chǎn)過程中重金屬的安全性關(guān)系到廣大群眾的食物安全及身體健康。湛江海岸線長(zhǎng)達(dá)1400多千米，沿海灘涂面積廣，由于沿海特別地形和臺(tái)風(fēng)造成的海水倒灌，加之海灘涂養(yǎng)殖的過度開發(fā)等原因，致使沿海約有4萬hm2農(nóng)田因鹽漬化而撂荒或半撂荒。如何有效開發(fā)利用此類農(nóng)田不僅是湛江面對(duì)的農(nóng)業(yè)發(fā)展問題，更是亟待解決的環(huán)境問題。

海紅香稻是廣東海洋大學(xué)針對(duì)沿海鹽漬農(nóng)田培育的新一代海水稻（耐鹽堿水稻），其中海紅11能耐中高度鹽漬，是沿海鹽漬農(nóng)田改良的優(yōu)選先鋒作物品種。而有關(guān)耐鹽水稻海紅 11種植的土壤生態(tài)效應(yīng)的報(bào)道尚為鮮見。為此，本文以在廉江市營(yíng)仔鎮(zhèn)、雷州市南興鎮(zhèn)、雷州市紀(jì)家鎮(zhèn)、遂溪縣建新鎮(zhèn)、雷州市烏石鎮(zhèn)等湛江5個(gè)沿海區(qū)域鹽漬農(nóng)田種植海紅11的土壤-水稻系統(tǒng)為研究對(duì)象，采集區(qū)域土壤及稻米樣品，分別檢測(cè)了土壤中的脲酶、蔗糖酶和過氧化氫酶的活性及土壤和稻米中重金屬鎘（Cd）、鉻（Cr）、銅（Cu）、鉛（Pb）、鋅（Zn）的含量。采用單因子和內(nèi)梅羅指數(shù)法評(píng)估土壤重金屬污染狀況，富集系數(shù)（BCF）計(jì)算稻米對(duì)重金屬的富集能力，健康風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)（HQ）評(píng)估稻米重金屬含量對(duì)人體攝入稻米所造成的健康風(fēng)險(xiǎn)，分析土壤酶活性與土壤重金屬之間的相關(guān)性，以期為沿海鹽漬農(nóng)田的修復(fù)、環(huán)境與農(nóng)產(chǎn)品安全風(fēng)險(xiǎn)管控提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

本研究所選取的5處沿海鹽漬田采樣點(diǎn)包括廉江市營(yíng)仔鎮(zhèn)、雷州市南興鎮(zhèn)、雷州市紀(jì)家鎮(zhèn)、遂溪縣建新鎮(zhèn)及雷州市烏石鎮(zhèn)，位于雷州半島的北部至南部各處沿海區(qū)域。雷州半島位于中國(guó)大陸最南端，為全國(guó)三大半島之一，三面環(huán)海，屬熱帶和亞熱帶季風(fēng)氣候；土壤類型分別是砂頁巖和花崗巖磚紅壤、淺海沉積物磚紅壤、玄武巖磚紅壤熱帶土壤特征明顯，是湛江市最主要的土壤類型。水稻土分布較為廣泛，在廉江市至安鋪港、吳川市西南部、雷州市一帶均大片分布。半島地勢(shì)平坦、氣候濕潤(rùn)，具有高溫多雨、雨熱同期的氣候特點(diǎn)，是中國(guó)菠蘿、香蕉、甘蔗等農(nóng)產(chǎn)品重要產(chǎn)地，農(nóng)業(yè)活動(dòng)強(qiáng)烈，其氣候資源十分珍貴，為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展提供了優(yōu)越條件。本研究所選取的5個(gè)研究區(qū)域均為湛江重要糧食生產(chǎn)基地，土壤類型主要為淺海沉積物磚紅壤，土壤環(huán)境的質(zhì)量狀況與湛江農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全和當(dāng)?shù)厝嗣竦慕】禒顩r息息相關(guān)，因此，本文5個(gè)研究區(qū)域具有一定的代表性和典型性。

1.2 樣品采集與處理

本次研究樣品均為沿海鹽漬田耕作層土壤，于 7月水稻成熟期進(jìn)行樣品采集，土壤樣品采用多點(diǎn)同層混合采土法；根據(jù)地理面積大小在每個(gè)區(qū)域均勻布設(shè)采樣點(diǎn)，結(jié)合區(qū)域特點(diǎn)，共設(shè)置了71個(gè)采樣點(diǎn)，其中營(yíng)仔鎮(zhèn)設(shè)17個(gè)采樣點(diǎn)，南興鎮(zhèn)設(shè)13個(gè)采樣點(diǎn)，紀(jì)家鎮(zhèn)設(shè)14個(gè)，建新鎮(zhèn)設(shè)13個(gè)采樣點(diǎn)，烏石14個(gè)。采樣時(shí)先剝除表面浮土，每個(gè)土壤樣品采集深度0—20 cm的耕作層，每個(gè)采樣點(diǎn)隨機(jī)采集 3—5個(gè)等量土樣混勻后裝入采樣袋，共得到71份混合土樣，立即帶回實(shí)驗(yàn)室。在篩除大礫石、雜草、植物根和各種其他材料后，用白色瓷研缽磨碎，過20目尼龍篩，取其中一部分放于0—4 ℃冰箱，用于檢測(cè)土壤酶活性，另一部分進(jìn)一步剔除雜質(zhì)研磨至全部通過 150目尼龍篩，用于測(cè)定土壤重金屬含量及理化性質(zhì)。土壤理化性質(zhì)如表1所示。

表1 供試土壤的基本理化性質(zhì)Table 1 Basic soil properties of 5 study areas

水稻材料為耐鹽水稻新品種“海紅 11”，于2020年3月18日進(jìn)行播種，4月15日進(jìn)行機(jī)械插秧，按照本團(tuán)隊(duì)制定的《耐鹽水稻 (海紅香米) 生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程》（該規(guī)程按照制定標(biāo)準(zhǔn)與發(fā)布程序，于2020年12月作為湛江市團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為T/ZJBX 07—2020）進(jìn)行農(nóng)事管理。水稻籽粒在每個(gè)土樣采集點(diǎn)同步采集，每個(gè)樣區(qū)隨機(jī)抽取5株水稻植株等量采集籽實(shí)，避開病蟲害及其他特殊植株，共得到71份混勻稻米樣品，裝袋帶回實(shí)驗(yàn)室，經(jīng)清水清洗后，再用去離子水沖洗3次，放入牛皮紙信封袋中105 ℃烘箱中烘烤至恒重，冷卻后脫殼為糙米，研磨過 60目篩，研磨樣品存儲(chǔ)在牛皮紙袋中保存用于金屬含量的測(cè)定。

1.3 測(cè)定方法與質(zhì)量控制

土壤脲酶、蔗糖酶、過氧化氫酶活性的測(cè)定依次采用苯酚鈉比色法、磷酸苯二鈉比色法、3, 5-二硝基水楊酸比色法以及高錳酸鉀滴定法，每個(gè)樣品重復(fù)3次。比色法所用儀器為TU-1901紫外可見分光光度計(jì)（關(guān)松蔭，1986；周禮愷等，1980；周禮愷，1987）。

土壤pH值采用電位法測(cè)定，土水比1∶5；土壤質(zhì)地采用簡(jiǎn)易比重法測(cè)定；全鹽采用土壤鹽度計(jì)測(cè)定；土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀-硫酸消化法測(cè)定；堿解氮采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定；速效鉀采用乙酸銨浸提-火焰光度法測(cè)定（魯如坤，2000）。

土壤中重金屬（Cd、Cr、Cu、Pb和Zn）采用HNO3-HClO4-HF聯(lián)合消煮，消解液經(jīng)0.45 μm濾膜過濾后，用2% HNO3溶液定容。稻米中重金屬（Cd、Cr、Cu、Pb 和 Zn）采用 3∶1 HNO3-H2O2法進(jìn)行消解，消解液經(jīng)0.45 μm濾膜過濾后，用2% HNO3溶液定容。消解完成后待測(cè)液中的Cd、Pb采用石墨爐原子吸收分光光度法測(cè)定；Cr、Cu、Zn采用火焰原子吸收分光光度法測(cè)定。所用試劑均為相應(yīng)國(guó)標(biāo)規(guī)定的優(yōu)級(jí)純或分析純。重金屬提取進(jìn)行全程同步試劑空白控制，測(cè)試時(shí)以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)土壤標(biāo)樣和大米國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)參比物以及平行樣進(jìn)行質(zhì)量控制，其結(jié)果符合質(zhì)控要求（魯如坤，2000）。

1.4 評(píng)價(jià)方法

1.4.1 土壤污染評(píng)估

采用單因子污染指數(shù)法、內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法對(duì)研究區(qū)湛江沿海農(nóng)田重金屬污染進(jìn)行評(píng)價(jià)。

單因子污染指數(shù)法可以對(duì)土壤中某一重金屬在各土壤樣品中的污染水平作出直觀反應(yīng)，快速確定主要重金屬的污染和危害程度。計(jì)算公式為：

式中，Pi為樣品中i污染物的污染分指數(shù)；Ci為土壤污染物實(shí)測(cè)值；Si土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值；

綜合污染指數(shù)法體現(xiàn)了各污染物對(duì)土壤的綜合作用，著重突出了高濃度重金屬對(duì)環(huán)境的影響，可描述土壤質(zhì)量的總體水平。計(jì)算公式為：

式中，Pcom為采樣點(diǎn)的綜合污染指數(shù)；Pmaxi為i采樣點(diǎn)重金屬污染單項(xiàng)污染指數(shù)的最大值；P為各單因子評(píng)價(jià)指數(shù)的平均值。

上述兩種方法的評(píng)價(jià)等級(jí)及描述如表2所示。

表2 土壤重金屬環(huán)境質(zhì)量等級(jí)劃分及其表達(dá)Table 2 Classification and expression of heavy metal environmental quality in soil

1.4.2 稻米重金屬生物富集系數(shù)

生物富集系數(shù)可用來評(píng)價(jià)植物從土壤中吸收某種重金屬并累計(jì)在植物體內(nèi)的能力，其公式為：

式中，BCF表示稻米中重金屬富集系數(shù)，CG表示稻米中重金屬含量，CT表示土壤中重金屬含量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

對(duì)同一樣品的重復(fù)測(cè)定值求平均值，采用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)的常規(guī)分析，采用SPSS 25.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差性分析、相關(guān)性分析及回歸分析。計(jì)量資料采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差來表示，組間比較采用單因素ANOVA檢驗(yàn)，采用Pearson相關(guān)分析和一元線性及非線性回歸分析（劉樹慶，1996）進(jìn)行多因素分析。P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤重金屬含量特征與污染評(píng)估

2.1.1 土壤重金屬含量特征

對(duì)照《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn) (試行)》（GB 15618—2018），如表3所示，本研究鹽漬田土壤中5種重金屬含量均未超標(biāo)。同時(shí)，與 1996年研究者（許煉烽等，1996）所調(diào)查的雷州半島磚紅壤背景值比較，除了龍營(yíng)圍和港東北村采樣點(diǎn)的金屬 Cr含量以及港東北村、鹽灶仔村和烏石采樣點(diǎn)的金屬 Pb含量以外，其他采樣點(diǎn)的重金屬含量有大于原背景值，說明研究區(qū)域鹽漬田土壤存在著重金屬富集的趨勢(shì)。5個(gè)區(qū)域土壤重金屬Cd、Cr、Pb、Zn的變異系數(shù)分別為16.5%、35.7%、33.3%、22.5%，屬于中度變異，Cu的變異系數(shù)為44.5%，是高度變異，空間變異相對(duì)顯著，可能受人為活動(dòng)的影響。說明研究區(qū)域土壤重金屬不僅受土壤母質(zhì)值的影響，還和外界隨機(jī)因素（人類、動(dòng)物活動(dòng)）有很大關(guān)系。

表3 土壤重金屬含量統(tǒng)計(jì)Table 3 Statistics of heavy metal contents mg·kg?1

2.1.2 土壤重金屬污染評(píng)估

根據(jù)《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn) (試行)》（GB 15618—2018），計(jì)算了湛江沿海5個(gè)研究區(qū)域鹽漬田土壤重金屬污染指數(shù)，如表4所示，每個(gè)區(qū)域的Pi值與重金屬濃度的變化趨勢(shì)相同。其中，采樣點(diǎn)PCd值最高，其次是Cu＞Pb＞Zn＞Cr。用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)評(píng)估，本研究5處采樣點(diǎn)綜合污染指數(shù)分別為0.467、0.538、0.546、0.659、0.580，即Pcom≤0.7。以上可得，本次研究所選取的5處沿海鹽漬田土壤屬于Ⅰ級(jí)安全標(biāo)準(zhǔn)。然而，值得注意的是重金屬Cd將是影響研究區(qū)土壤重金屬污染的主要因子。

表4 重金屬的單因子污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)Table 4 Single contamination index and Nemerow multi-factor index of heavy metal

2.2 稻米重金屬含量特征與污染評(píng)估

2.2.1 稻米重金屬含量特征

從表5可知，本研究中5處農(nóng)田稻米中Cd、Cr、Cu、Pb、Zn等5種重金屬含量分別為：0.036—0.090、0.103—0.150、1.996—2.863、0.032—0.087、14.705—25.299 mg·kg?1。參照食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB 2762—2017和NY 861—2004）標(biāo)準(zhǔn)限值，研究區(qū)稻米中的5種重金屬元素均未超過食品安全標(biāo)準(zhǔn)。稻米中Cd、Cr、Cu、Zn的變異系數(shù)分別為30.8%、19.2%、16.9%、20.0%，屬于中度變異；Pb的變異系數(shù)為37.9%，屬高度變異。說明這5種重金屬在稻米中的含量分布不均勻。除Zn以外，其他4種重金屬變異系數(shù)與土壤重金屬變異系數(shù)相差都很大，說明稻米中的重金屬含量不僅與土壤中重金屬相關(guān)外，還與其他因素相關(guān)。

表5 稻米重金屬含量統(tǒng)計(jì)Table 5 Statistics of heavy metal contents in rice mg·kg?1

2.2.2 稻米重金屬生物富集系數(shù)

從表6可知，5個(gè)研究區(qū)域稻米對(duì)Cd、Cr、Cu、Pb、Zn等重金屬的生物富集系數(shù)分別為：0.1722—0.3389、0.0021—0.0035、0.1105—0.2211、0.0021—0.0036、0.4673—0.5826，平均值為0.3183、0.0031、0.1608、0.0031、0.5179，由此表明，稻米對(duì)重金屬的富集能力由高到低排列為Zn＞Cd＞Cu＞Cr=Pb。

表6 稻米重金屬的生物富集系數(shù)Table 6 The accumulation coefficients of heavy metals in rice

2.3 土壤和稻米重金屬含量的相關(guān)性分析

如表7所示，分析土壤中重金屬含量與稻米中重金屬含量的簡(jiǎn)單相關(guān)分析結(jié)果，土壤中 Cr與稻米中Cd、Cu相關(guān)系數(shù)分別為0.454*、0.555*，呈顯著正相關(guān)，與稻米中的Cr則達(dá)0.764**，達(dá)到極顯著正相關(guān)關(guān)系；土壤中 Cu含量與稻米中 Cr、Cu含量分別呈0.764**、0.829**的極顯著正相關(guān)關(guān)系，與稻米中Pb的相關(guān)系數(shù)則為?0.545*，呈顯著負(fù)相關(guān)；土壤中 Pb含量與稻米中 Cr、Cu含量分別呈?0.493*的顯著負(fù)相關(guān)和?0.601**的極顯著負(fù)相關(guān)，與稻米中Pb含量呈0.765**的極顯著正相關(guān)；土壤中Zn含量與稻米中Zn含量相關(guān)系數(shù)為0.669**，呈極顯著正相關(guān)；而土壤中Cd含量與稻米中的重金屬含量均未達(dá)到顯著相關(guān)。由此表明，土壤中重金屬含量與稻米中重金屬含量關(guān)系緊密，土壤中重金屬含量直接影響稻米重金屬含量。

表7 土壤和稻米重金屬之間的簡(jiǎn)單相關(guān)分析Table 7 Simple correlation analysis between heavy metals in soil and rice

2.4 土壤酶活性特征及與土壤重金屬含量的關(guān)系

2.4.1 土壤酶活性特征

由表8可知，在5個(gè)研究區(qū)中，土壤脲酶、土壤蔗糖酶均未達(dá)到顯著性差異。然而，過氧化氫酶在有些研究區(qū)域中存在一定差異，在烏石鎮(zhèn)與紀(jì)家鎮(zhèn)之間達(dá)到了顯著性差異。土壤脲酶活性、蔗糖酶活性、過氧化氫酶活性的變異系數(shù)（CV）分別是33.33%、49.05%、31.07%，表明蔗糖酶活性變異較大。

表8 研究區(qū)土壤酶活性Table 8 Soil enzyme activites in the study area

2.4.2 壤酶活性與重金屬的關(guān)系

通過對(duì)稻田土壤Cd、Cr、Cu、Pb、Zn含量與土壤酶活性之間的一元線性及非線性七種函數(shù)回歸擬合尋優(yōu)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，過氧化氫酶與 Cu、Zn，脲酶與Cu、Pb之間具有良好的相關(guān)性關(guān)系，鑒于回歸擬合方程過多，表9中僅列出具有顯著性相關(guān)的4組之間的回歸分析。而Cd、Cr與脲酶、蔗糖酶、過氧化氫酶，Cu與蔗糖酶，Pb與蔗糖酶、過氧化氫酶，Zn與脲酶、蔗糖酶之間的回歸分析均無顯著相關(guān)關(guān)系。由表 9可知，過氧化氫酶與土壤 Cu、Zn含量負(fù)相關(guān)顯著性較好，由r2可判斷出，Cu與過氧化氫酶之間的線形方程為最優(yōu)方程，方程式為：y=36.68?12.29x（r= ?0.856**，r2=0.733），其次為指數(shù)曲線方程和復(fù)合指數(shù)方程，且相關(guān)系數(shù)和決定系數(shù)均分別為?0.849**、0.721，方程式分別為：y=45.69e-0.64x；y=45.69·(0.53)x；Zn 與過氧化氫酶之間的指數(shù)相關(guān)關(guān)系和復(fù)合相關(guān)系數(shù)最高，且相關(guān)系數(shù)與決定系數(shù)也均為?0.849**和0.721，最優(yōu)方程分別為y=73.30e-0.45x；y=73.30·(0.64)x，而其他曲線方程的相關(guān)關(guān)系雖然也達(dá)到了極顯著水平，但均不是最優(yōu)方程。脲酶與Pb在S曲線方程中也達(dá)到了?0.592*的負(fù)顯著相關(guān)關(guān)系，但沒有冪函數(shù)曲線、指數(shù)曲線和復(fù)合曲線方程的r2大，不是最優(yōu)關(guān)系。脲酶與土壤Cu含量之間的回歸關(guān)系也均達(dá)到了極顯著負(fù)相關(guān)水平，其中線性關(guān)系的相關(guān)性最好，最優(yōu)方程為：y=36.72?10833.33x（r=?0.886**，r2=0.785）。由此表明，過氧化氫酶和脲酶對(duì)重金屬反應(yīng)最敏感，過氧化氫酶受土壤重金屬Cu、Zn，脲酶受Cu的抑制作用明顯。

表9 土壤重金屬含量與土壤酶活性之間的關(guān)系及其回歸擬合尋優(yōu)結(jié)果Table 9 Correlation between heavy metals concents and soil enzyme activities soil and their regressive fitting result

3 討論

3.1 土壤、稻米重金屬污染評(píng)估及相關(guān)性特征

經(jīng)研究表明，湛江市沿海鹽漬田的重金屬含量均未超標(biāo)，均在安全標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。土壤、稻米中重金屬的變異系數(shù)較大，說明受人為因素干擾較大，這可能由于農(nóng)戶在規(guī)?；N植過程中，為了提高產(chǎn)量，長(zhǎng)期施用大量農(nóng)藥、化肥、有機(jī)肥導(dǎo)致。土壤重金屬污染評(píng)估結(jié)果證明，Cd是研究區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)最大的元素。這與蔣璇等（2019）和姚波等（2020）對(duì)云貴、湖北地區(qū)農(nóng)田土壤重金屬的研究結(jié)果相似。這可能與土壤本身屬于紅壤土，pH值偏低有關(guān)。

研究區(qū)稻米從土壤中積累重金屬能力大小的順序?yàn)閆n＞Cd＞Cu＞Cr=Pb，與前人研究大致一致（曾曉舵等，2020；鄒家素等，2020）。與其他重金屬相比，稻米從土壤中富集 Zn的能力最強(qiáng)，這可能與 Zn遷移到水稻后主動(dòng)由根部傳輸?shù)降厣喜课?，為植物提供營(yíng)養(yǎng)有關(guān)，因?yàn)?Zn的生理毒性很弱，而且是水稻生長(zhǎng)發(fā)育所必需的營(yíng)養(yǎng)元素。Cd遷移至稻米中的能力僅次于Zn，同時(shí)有研究表明，水稻籽實(shí)能選擇性地“優(yōu)先”吸收Cd（魏建宏等，2013），但值得注意的是，Cd對(duì)水稻無任何營(yíng)養(yǎng)意義，且有很強(qiáng)的生理毒性。其次，Cu也易從土壤中遷移到稻米中，它可以通過暫存于水稻葉片中，從葉部遷移至稻米中（Yan et al.，2006）。Cr和Pb遷移至稻米的能力幾乎為零，不易從土壤遷移到稻米中，這可能是因?yàn)樗咀蚜Ｔ谏L(zhǎng)過程中，從水稻根部積累重金屬的能力有限，Cr和Pb被根部截留，較少遷移到稻米中（Mao et al.，2019）。

土壤和稻米中各元素的簡(jiǎn)單相關(guān)分析顯示，土壤中Cr、Cu、Pb和Zn都與稻米中自身元素呈極顯著正相關(guān)，而Cr、Cu、Pb與稻米中其它重金屬也達(dá)到了顯著性水平，說明土壤中Cr、Cu、Pb除了會(huì)對(duì)稻米中對(duì)應(yīng)重金屬元素含量造成影響之外，還會(huì)對(duì)稻米中其他重金屬元素造成影響，水稻對(duì)重金屬的吸收和積累受土壤中重金屬互作的影響比較大。5種元素中，只有重金屬Cd在土壤和稻米中的含量沒有相關(guān)性。說明稻米中Cd含量可能并不只取決于土壤中的含量，還可能受到土壤理化性質(zhì)和土壤中重金屬賦存形態(tài)等各方面的影響（韓娟英等，2018）；并且，本研究 Cd元素在稻米中的變異系數(shù)最大，這也證實(shí)了其受其他因素影響較大。

3.2 土壤酶活性與重金屬的關(guān)系

重金屬在生態(tài)系統(tǒng)中具有長(zhǎng)期的毒性作用且對(duì)土壤酶催化過程有著負(fù)面的影響，它一般通過抑制土壤微生物的生長(zhǎng)和繁殖，來減少微生物體內(nèi)酶的合成與分泌，從而導(dǎo)致土壤酶活性的降低（Kizilkaya et al.，2004）。有研究發(fā)現(xiàn)，Cu、Zn、Pb等重金屬對(duì)土壤酶都有不同程度的抑制作用（季軼群等，2010；韓桂琪，2010）。

季軼群等（2010）發(fā)現(xiàn)過氧化氫酶活性隨Cu、Zn濃度的增加而降低，且Cu對(duì)脲酶有顯著的抑制作用；楊志新等（2001）在研究重金屬 Cd、Zn、Pb對(duì)土壤酶活性的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)Zn對(duì)過氧化氫酶具有極顯著的抑制作用，崔東等（2018）在伊犁河谷煤礦開采對(duì)重金屬污染及酶活性的影響中也表示過氧化氫酶活性能在一定程度上反映重金屬 Zn的污染程度。而本實(shí)驗(yàn)通過對(duì)土壤重金屬 Cd、Cr、Cu、Pb、Zn與酶活性的回歸分析發(fā)現(xiàn)，Cu、Zn與過氧化氫酶、Cu與脲酶之間存在極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，說明Cu對(duì)過氧化氫酶和脲酶以及Zn對(duì)過氧化氫酶存在顯著的抑制作用；Pb與脲酶雖然在S曲線方程上達(dá)到了顯著負(fù)相關(guān)水平，但相關(guān)系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于冪函數(shù)回歸方程的正相關(guān)水平，可推斷 Pb對(duì)脲酶有一定的激活效應(yīng)，與前人的研究結(jié)果一致（楊志新等，2000；季軼群等，2010；張平等，2013），這可能與研究區(qū)Pb含量較低有關(guān)，也可能是Pb對(duì)土壤酶毒性較弱的原因（王涵等，2009）。也有研究表明，在紅壤中重金屬Cu、Zn、Pb、Cd污染對(duì)土壤蔗糖酶影響不大（龍健等，2003），與本次研究結(jié)果的表現(xiàn)一致，這可能是由于土壤蔗糖酶直接參與土壤中碳氮有機(jī)物的轉(zhuǎn)化，重金屬刺激了土壤碳氮循環(huán)相關(guān)酶的活性，導(dǎo)致蔗糖酶對(duì)重金屬不敏感。以上結(jié)果表明，土壤重金屬對(duì)土壤酶活性的影響較為復(fù)雜，其中大多為抑制作用，過氧化氫酶和脲酶對(duì)重金屬反應(yīng)最敏感，蔗糖酶對(duì)重金屬不敏感，Pb對(duì)脲酶有一定的促進(jìn)效應(yīng)，而Cu對(duì)過氧化氫酶和脲酶、Zn對(duì)過氧化氫酶之間則具有顯著的抑制作用，因此，在湛江沿海農(nóng)田地區(qū)，將過氧化氫酶作為判斷 Cu、Zn污染程度，脲酶作為判斷 Cu污染程度的指標(biāo)具有一定的可行性。

4 結(jié)論

研究區(qū)土壤-稻米系統(tǒng)中重金屬含量均未超標(biāo)，但變異系數(shù)較大，受外界因素干擾較強(qiáng)。通過Pi、Pcom等土壤評(píng)價(jià)方法表明，湛江沿海鹽漬田均未超出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，但存在相應(yīng)的重金屬富集現(xiàn)象，其中Cd將是影響研究區(qū)土壤重金屬污染的主要因子，而研究區(qū)稻米從土壤中積累重金屬能力大小的順序?yàn)閆n＞Cd＞Cu＞Cr=Pb。土壤中重金屬互作作用對(duì)海紅11稻米中的重金屬含量影響較大，土壤、稻米中重金屬含量聯(lián)系緊密。土壤重金屬含量與土壤酶活性的一元回歸分析結(jié)果表明，過氧化氫酶和脲酶的活性對(duì)重金屬反應(yīng)最敏感，土壤重金屬Cu、Zn顯著抑制過氧化氫酶活性，土壤重金屬Cu對(duì)脲酶活性也存在顯著抑制作用，因此，在湛江沿海鹽漬田地區(qū)，將過氧化氫酶作為判斷Cu、Zn污染程度，脲酶作為判斷Cu污染程度的指標(biāo)具有一定的可行性。