不同鈍化劑對水稻小麥籽粒鎘吸收的影響

上官宇先 ，尹宏亮 ，徐懿 ，鐘紅梅 ，何明江 ，秦魚生 *，郭松 ，喻華

1. 四川省農業(yè)科學院農業(yè)資源與環(huán)境研究所，四川 成都 610066；2. 農業(yè)部南方坡耕地植物營養(yǎng)與農業(yè)環(huán)境科學觀測實驗站，四川 成都 610066；3. 綿竹市農業(yè)農村局，四川 綿竹 618200

鎘是自然界中存在的一種微量元素，與汞、砷、鉻和鉛并稱為五毒元素，是生物毒性最強的重金屬元素之一，在土壤-植物系統(tǒng)中有著較強的遷移和累積能力。環(huán)境與作物中鎘的來源分為自然產生和人為輸入，包括火山爆發(fā)、巖石風化、工業(yè)排放、采礦、廢水灌溉和金屬冶煉等（Judith et al.，2015；Mahboobeh et al.，2018）。土壤中過量的鎘會降低植物中葉綠素的含量，減弱光合作用，影響根系發(fā)育，造成植物的生理障礙，進而降低作物產量，且通過食物鏈進入動物與人體的鎘具有致畸、致癌、致突變等風險（張金彪等，2000；上官宇先等，2019；王炫棟等，2020；陳孜涵等，2021）。2014年發(fā)布的全國耕地土壤污染狀況調查公報顯示，全國范圍內耕地土壤污染點位超標率為19.4%，鎘污染點位超標率為 7.0%（中華人民共和國環(huán)境保護部等，2014），四川省鎘污染點位超標率就達20.8%（四川省環(huán)境保護廳等，2014），由此可知在土壤重金屬污染中鎘是首要的污染物。

小麥作為中國產量僅次于水稻和玉米的主要糧食作物，種植面積和產量占到中國糧食種植面積和產量的50%以上（蔣赟等，2020）。小麥的產量與品質對中國糧食安全和國民健康具有重要意義。但是小麥的重金屬污染問題也較為普遍，如王怡雯等（2020）對河北保定和河南新鄉(xiāng)的 50塊麥田調查后發(fā)現(xiàn)小麥籽粒中鎘含量超標率達到55%；肖冰等（2020）對華北某污灌區(qū)農田的調查發(fā)現(xiàn)該地區(qū)小麥籽粒中鎘含量超標率達76.7%；四川地區(qū)同樣存在小麥鎘污染問題（楊玉敏等，2018）。水稻在中國年消費糧食中的占比為55%，無疑是最重要的谷類作物，但是部分地區(qū)的水稻受到嚴重的鎘污染（Ye et al.，2012）。 2014年劉珊珊對湖北、湖南、黑龍江等省份的大米鎘含量進行了調查，結果顯示南方省份安徽、浙江等地的水稻中鎘含量輕微超標，產于黑龍江的水稻中鎘含量較低（劉珊珊，2014），并且水稻鎘污染呈現(xiàn)逐年加重的趨勢（王晨等，2020）。鑒于以上原因，尋找成本低、周期短、效果優(yōu)且持久的土壤鎘污染修復及降低農產品鎘含量的方法，對保障國家經濟與社會安全，從源頭做好鎘污染土壤的修復及農產品中重金屬鎘含量的控制，實現(xiàn)土壤的可持續(xù)利用與農產品的安全生產具有重要意義。

目前農田土壤重金屬修復方法不僅包括客土、換土等在內的工程修復措施，鈍化修復、植物修復、土壤淋洗等方法也被研究者頻繁提及。鈍化修復是指向土壤加入調理劑改變土壤中重金屬的賦存形態(tài)，降低其生物有效性，從而降低土壤與農產品中的重金屬含量。鈍化修復操作簡單、見效快且成本低，同時不影響農業(yè)生產，可實現(xiàn)邊修復邊生產，因此被廣泛應用于土壤重金屬污染治理和農產品重金屬污染風險降低。雖然研究鈍化劑修復重金屬污染土壤及降低農產品重金屬含量的報道較多，但研究利用不同鈍化劑對小麥和水稻中鎘含量的影響并對鈍化效果進行比較的為數(shù)不多（裴楠等，2021）。

本試驗選取6種鈍化材料（石灰、海泡石、偏硅酸鈉、七水硫酸鎂、腐殖酸和秸稈生物炭），兩種農作物（小麥川麥104和水稻川優(yōu)6203）作為試驗材料，通過大田實驗研究了不同鈍化材料及不同鈍化材料的組合對土壤和不同農作物中重金屬鎘含量的影響，以期找出更優(yōu)鈍化材料及有效降低土壤與農產品籽粒中鎘含量的鈍化材料使用方法，為鎘輕度超標農田的安全生產提供技術支撐。

1 材料方法

1.1 不同鈍化劑處理對土壤pH和鎘含量與小麥水稻籽粒、秸稈鎘含量的影響試驗

試驗地點為四川省某農田，土壤類型為水稻土，亞類為滲育水稻土，成土母質為新沖積物，耕作制度為稻麥兩熟，供試土壤主要理化性質如表1所示。

表1 實驗田土壤理化性質Table 1 The soil physicochemical properties of the test field

小麥供試品種為川麥 104。水稻供試品種為川優(yōu)6203。鈍化劑種類為6種：石灰、海泡石、偏硅酸鈉、七水硫酸鎂、腐殖酸、秸稈生物炭，施用方法為土施。試驗小區(qū)設計為隨機區(qū)組設計，每個試驗小區(qū)長7 m，寬3 m，面積為21 m2。石灰購自四川普合化工有限公司，海泡石購自內鄉(xiāng)偉成礦業(yè)有限公司，偏硅酸鈉購自德陽德信立商貿有限公司，七水硫酸鎂購自壽光市邦澤化工有限公司，腐殖酸購自四川天農農資有限公司，秸稈生物炭購自江蘇華豐農業(yè)生物有限公司。

試驗共設置7個處理，3次重復。處理及用量分別為：（1）對照（CK）不加鈍化劑；（2）海泡石（11250 kg·hm?2）；（3）秸稈生物炭（11250 kg·hm?2）；（4）石灰（1500 kg·hm?2）；（5）石灰+腐殖酸（施用質量比為 2?1，即 1500 kg·hm?2+750 kg·hm?2）；（6）石灰+海泡石（1500 kg·hm?2+11250 kg·hm?2，即施用質量比為 2?15）；（7）石灰+偏硅酸鈉+七水硫酸鎂（1500 kg·hm?2+300 kg·hm?2+750 kg·hm?2，即施用質量比為 20?4?1）。

種植水稻和小麥時石灰提前1周施入試驗田，其他鈍化劑按以上用量隨肥料一起施入試驗小區(qū)，然后用旋耕機混勻。在不同實驗地塊分別進行，施入上述鈍化劑后均不再施用任何鈍化劑。

1.2 樣品檢測及數(shù)據(jù)分析方法

采集土壤樣品后進行初步處理，將土樣風干，并在風干的過程中揀出碎石、砂礫和植物殘體等，然后用四分之一法取出土樣，磨碎后全部過1 mm孔篩用于測定pH；再用四分之一法取出部分土樣，磨碎后過0.149 mm孔篩用于測定鎘、有機質及其他在本文中所列土樣理化性質。土樣pH的檢測采用為酸度計法（NY/T 1121.2—2006）；有機質含量檢測采用為滴定法（NY/T 1121.6—2006），有效磷和速效鉀的測定采用分別為鉬銻抗比色法和火焰光度法，符合《土壤分析技術規(guī)范》（第2版），有效鎘、有效鐵、有效鋅、有效錳和有效銅檢測采用為電感耦合等離子體質譜法（HJ 804—2016），總鎘含量檢測采用為電感耦合等離子體質譜法（HJ 803—2016）。

水稻與小麥成熟后進行樣品采集，分籽粒和秸稈兩部分收集，將樣品經過初步的洗污、干燥等過程后磨碎過篩，分別檢測籽粒和秸稈中的鎘含量，檢測方法采用電感耦合等離子體質譜法（GB 5009.268—2016）。采集樣品時進行作物和土壤協(xié)同采樣，每個處理重復取樣3次作為平行樣。

應用Excel 2016、Origin Pro 8.5進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析和作圖等，應用PASW Statistics 18進行Pearson相關性及其他數(shù)據(jù)分析。

1.3 重金屬轉移系數(shù)

植物重金屬轉移系數(shù)=籽粒中金屬含量/秸稈中重金屬的含量。

2 結果與討論

2.1 不同鈍化材料對土壤理化性質的影響

試驗處理后小麥田土壤理化性質如表2所示，不同鈍化劑處理對土壤理化性質有著明顯的影響，不同理化指標總體呈現(xiàn)出升高的趨勢。石灰、偏硅酸鈉和七水硫酸鎂配施與單施海泡石及單施石灰處理均能不同程度地提升各項理化指標的含量。從綜合效果來看單施海泡石為最佳處理，經海泡石處理后有機質含量提升 30.36%、有效磷含量提升79.51%、有效銅含量提升34.43%、有效鋅含量提升64.29%、有效錳含量提升70.59%、有效鐵含量增幅為 487.21%、速效鉀含量增幅為?16.44%。根據(jù)對不同處理間的效果進行對比發(fā)現(xiàn)秸稈生物炭是提高速效鉀含量的唯一處理，增幅為13.73%。

表2 試驗后小麥土壤理化性質Table 2 The soil physicochemical properties of the wheat test field

根據(jù)表3可知，不同的鈍化劑處理后水稻土壤理化性質有所變化，與對照組相比有效銅和速效鉀含量均有所下降。施用石灰后土壤有機質、有效磷、有效錳和有效鐵含量與對照組相比有所升高，提升幅度分別為 0.54%、1.72%、2.83%和7.24%。如表所示，其他的試驗處理也能夠不同程度地提升或降低不同理化指標含量，但是綜合效果略低于石灰處理。

表3 試驗后水稻土壤理化性質Table 3 The soil physicochemical properties of the rice test field

海泡石是一種天然粘土礦物，具有較大的比表面積、豐富的空隙結構以及較強的離子交換能力量，對鎘污染農田土壤具有較大的修復潛力。通過以上分析可知，海泡石對改善小麥田土壤理化性質有積極的影響，雖然研究海泡石與土壤養(yǎng)分關系的報道較少，但是海泡石未對土壤質量產生有害作用（裴楠等，2021）。生物炭含有大量農作物所需的N、P和K元素，施用秸稈生物炭后土壤中的相應元素得到外源補充，這可能是不同處理中只有秸稈生物炭能夠提高土壤速效鉀含量的原因（韓光明，2013）。石灰施入水稻田后生成的堿性物質能夠在較大程度上改善水稻田土壤的酸堿環(huán)境，土壤有機質、有效磷等含量也得到了提升。

研究人員將小鼠放進黑暗的箱子中，訓練其通過胡須觸碰來搜索附近物體。用爪子按壓搜索到的物體后，小鼠可以喝到美味飲品。研究人員用激光照射小鼠大腦中負責感知信息的皮層區(qū)，使該區(qū)域細胞在一段時間內無法正常工作。這時小鼠大腦表現(xiàn)出與人類中風后相似的受損狀況。隨后，一組小鼠立即重返箱中，繼續(xù)在黑暗中進行搜索物體的工作，另一組小鼠休息3天。結果發(fā)現(xiàn)，工作組小鼠在24小時后用胡須感知周邊環(huán)境的能力逐漸開始恢復；3天靜養(yǎng)期結束的小鼠該能力仍然未恢復，且隨后的恢復速度也非常緩慢。

2.2 不同鈍化材料處理對小麥土壤pH及鎘含量的影響

不同處理組間小麥土壤pH值有差異（圖1）。pH值由高到低依次為：pH值由高到低依次為：處理 5（石灰+腐殖酸）、處理 6（石灰+海泡石）、處理7（石灰+偏硅酸鈉+七水硫酸鎂）、處理4（石灰）、處理3（秸稈生物炭）、處理2（海泡石）、處理1（對照），與對照組相比，土壤pH分別升高了1.12、1.09、1.04、1.03、0.87和0.50個單位，處理5（石灰+腐殖酸）提升土壤pH值效果最佳，其次為處理6（石灰+海泡石），處理2（海泡石）提升效果最差。含有石灰的鈍化材料處理對提升土壤pH的效果明顯優(yōu)于不含石灰的處理組，出現(xiàn)此結果的原因可能是由于石灰中的主要成分氫氧化鈣使土壤中的 H+在很大程度上被中和，從而提高土壤的pH值，較高的pH能夠抑制重金屬鎘的遷移過程，從而降低生物有效性（孫國紅等，2015；商和平等，2015；戴思睿等2021）。

圖1 不同鈍化材料對小麥土壤pH值的影響Figure 1 Effects of different passivation materials on pH value in the wheat soil

各處理小麥土壤總鎘含量（圖2）結果有差異，但不顯著。小麥土壤中總鎘含量由高到低依次為：處理 6（石灰+海泡石）0.580 mg·kg?1；處理 2（海泡石）0.535 mg·kg?1；處理3（秸稈生物炭）0.513 mg·kg?1；處理 4（石灰）0.495 mg·kg?1；處理 7（石灰+偏硅酸鈉+七水硫酸鎂）0.430 mg·kg?1；處理 5（石灰+腐殖酸）0.423 mg·kg?1；處理 1（對照）0.415 mg·kg?1。與對照組相比，各處理條件下土壤總鎘含量均有不同程度的變化，總鎘含量最大變化值為0.17 mg·kg?1，最大變化幅度為 39.8%。

圖2 不同鈍化材料對小麥土壤總鎘和有效鎘含量的影響Figure 2 Effects of different passivation materials on total cadmium and available cadmium content in the wheat soil

從小麥土壤中有效鎘的含量來看（圖2），部分處理間的差異達到了顯著水平（P<0.05）。鎘含量由高到低依次為：處理 6（石灰+海泡石）0.307 mg·kg?1；處理 4（石灰）0.257 mg·kg?1；處理 7（石灰+偏硅酸鈉+七水硫酸鎂）0.256 mg·kg?1；處理 2（海泡石）0.238 mg·kg?1；處理 3（秸稈生物炭）0.236 mg·kg?1；處理 1（對照）0.230 mg·kg?1；處理 5（石灰+腐殖酸）0.214 mg·kg?1，與對照組相比有效鎘含量變化幅度分別為 33.9%、11.8%、11.7%、3.7%、2.8%和?6.8%。石灰和腐殖酸的施用有效降低了小麥籽粒中的鎘含量，出現(xiàn)這個試驗結果的原因可能是堿性石灰施入土壤改變了土壤的酸堿性，而酸堿性又是影響重金屬活性的一個重要因素；也有可能是腐殖酸發(fā)揮了主要作用，所施入的腐殖酸含有豐富的官能團，如COOH、OH、CO、NH2和SH等，這些官能團對重金屬離子有較強的螯合或絡合作用，進而形成不溶性腐殖酸螯合物，起到鈍化重金屬的效果，降低重金屬的生物活性（張靜靜等，2020）。

2.3 不同鈍化劑處理對水稻土pH及鎘含量的影響

各處理組之間土壤 pH略有差異（圖3），各處理組之間土壤pH略有差異（圖3），其中處理4（石灰）、處理6（石灰+海泡石）、處理7（石灰+偏硅酸鈉+七水硫酸鎂）處理能提高土壤pH值，分別升高0.27、0.21、0.12個單位。單施石灰處理組效果最明顯，pH升高幅度為3.7%。在水稻田單施石灰以及石灰和不同的鈍化材料配施后，由于石灰的化學成分為氫氧化鈣，呈強堿性，土壤pH值能夠得到提升（Van Zwieten et al.，2010）。對比各處理結果發(fā)現(xiàn)，土壤均為中性或弱堿性，這是由于在種植水稻的過程中稻田長期處于淹水狀態(tài)，土壤中大量的Mn4+和Fe3+被還原為Mn2+、Fe2+，而Mn2+、Fe2+能夠消耗土壤中大量的H+，使H+長期維持在含量較低的狀態(tài)，導致水稻土pH較高（羅婷等，2017；賴星等，2019）。加入秸稈生物炭沒有提高水稻土壤pH值，與對照組相比變化幅度為?4.8%，此試驗結果與周運來等（2016）的研究結果較相似。

圖3 不同鈍化材料對水稻土壤pH值的影響Figure 3 Effects of different passivation materials on pH value in the paddy soil

由圖4可知，試驗處理對水稻土壤總鎘含量的影響較大。各組處理的總鎘含量和增幅由高到低依次為：處理 2（海泡石）0.403 mg·kg?1，14.2%；處理 7（石灰+偏硅酸鈉+七水硫酸鎂）0.390 mg·kg?1，10.4%；處理 5（石灰+腐殖酸）0.363 mg·kg?1，2.8%；處理 1（對照）0.353 mg·kg?1，0.0%；處理 6（石灰+海泡石）0.347 mg·kg?1，?1.9%；處理 4（石灰）0.333 mg·kg?1，?5.7%；處理 3（秸稈生物炭）0.270 mg·kg?1，?23.6%?？梢钥闯?，土壤中施入秸稈生物炭能夠明顯地降低土壤中的總鎘含量，石灰效果次之，石灰與海泡石配施效果略低。本研究結果顯示，不同處理組土壤中總鎘含量與對照組相比變化較明顯，此結果有可能是灌溉水等引起的，應做進一步調查研究。

圖4 不同鈍化材料對水稻土壤總鎘和有效鎘含量的影響Figure 4 Effects of different passivation materials on total cadmium and available cadmium content in the paddy soil

有效態(tài)鎘可被水稻吸收積累，土壤中有效態(tài)鎘的含量直接影響水稻中鎘的含量（劉磊，2018；劉銘等，2007）。有效鎘含量如圖4所示，部分處理間的差異達到了顯著水平（P<0.05）。與對照組相比，除了處理2（海泡石）外，其他處理組均能降低有效鎘含量。與對照組相比，有效鎘含量與增幅由高到低依次為：處理 2（海泡石）0.234 mg·kg?1，1.4%；處理 1（對照）0.231 mg·kg?1，0.00%；處理 4（石灰）0.229 mg·kg?1，?0.9%；處理 7（石灰+偏硅酸鈉+七水硫酸鎂）0.211 mg·kg-1，?8.7%；處理 3（秸稈生物炭）0.202 mg·kg?1，?12.8%；處理 6（石灰+海泡石）0.193 mg·kg?1，?16.9%；處理 5（石灰+腐殖酸）0.183 mg·kg?1，?20.9%。石灰與腐殖酸配施降低水稻土壤中有效鎘含量的效果最優(yōu)，其次為石灰與海泡石配施和單施秸稈生物炭。石灰、偏硅酸鈉和七水硫酸鎂配施和單施石灰均能降低水稻土壤中的有效鎘含量，但是效果明顯不如前 3種處理方法。從以上分析及結果對比來看，在水稻田的部分處理中有效鎘含量和總鎘含量高于空白對照組中的，出現(xiàn)這種結果的原因可能是大氣沉降物等含有的鎘元素進入土壤，其可作為一種外源性輸入，同時灌溉水的影響也值得考慮（Van et al.，2008；賴星等，2019）。

2.4 不同鈍化材料對小麥籽粒與秸稈鎘含量的影響

從試驗處理對小麥籽粒鎘含量的影響（圖5）來看，處理間籽粒鎘含量差異較為明顯，但是差異未達到顯著水平。與對照組相比，鎘含量及增幅由高到低依次為：處理 2（海泡石）0.213 mg·kg?1，14.1%；處理 1（對照）0.187 mg·kg?1，0.00%；處理 4（石灰）0.174 mg·kg?1，?6.8%；處理 5（石灰+腐殖酸）0.161 mg·kg?1，?13.9%；處理 3（秸稈生物炭）0.156 mg·kg?1，?16.4%；處理 6（石灰+海泡石）0.155 mg·kg?1，?16.9%；處理 7（石灰+偏硅酸鈉+七水硫酸鎂）0.139 mg·kg?1，?25.8%。石灰、偏硅酸鈉和七水硫酸鎂配施能夠明顯降低小麥籽粒中的鎘含量，效果最優(yōu)。周相玉等（2013）的研究結果表明，含有硫酸鎂的處理能夠同時降低小麥秸稈和籽中的鎘含量，與本試驗結果基本一致。石灰與海泡石配施和單施秸稈生物炭的效果次之且最為接近，再者是石灰與腐殖酸配施。

圖5 不同鈍化材料對小麥秸稈和籽粒鎘含量的影響Figure 5 Effects of different passivation materials on cadmium content in the wheat straw and grains

小麥秸稈中的鎘含量如圖5所示，各處理之間鎘含量差異較為明顯。與對照組相比，鎘含量及增幅由高到低依次為：處理 5（石灰+腐殖酸）1.93 mg·kg?1，46.4%；處理 4（石灰）1.87 mg·kg?1，41.8%；處理 2（海泡石）1.76 mg·kg?1，33.8%；處理 6（石灰+海泡石）1.44 mg·kg?1，9.8%；處理 1（對照）1.32 mg·kg?1，0.0%；處理 7（石灰+偏硅酸鈉+七水硫酸鎂）1.28 mg·kg?1，?3.0%；處理 3（秸稈生物炭）1.08 mg·kg?1，?18.3%。單施秸稈生物炭對降低小麥秸稈中鎘含量效果最明顯，其次為石灰、偏硅酸鈉和七水硫酸鎂配施。

2.5 不同鈍化劑處理對水稻籽粒與秸稈鎘含量的影響

從水稻籽粒鎘含量（圖6）可以看出，空白對照組外的其他處理均能不同程度地降低水稻籽粒中的鎘含量，但是各處理間差異未能達到顯著水平。與對照組相比，籽粒鎘含量及增量由高到低依次為：處理1（對照）0.28 mg·kg?1，0.0%；處理3（秸稈生物炭）0.23 mg·kg?1，?16.2%；處理 2（海泡石）0.22 mg·kg?1，?22.8%；處理 5（石灰+腐殖酸）0.17 mg·kg?1，?40.1%；處理 7（石灰+偏硅酸鈉+七水硫酸鎂）0.14 mg·kg?1，?51.7%；處理 4（石灰）0.12 mg·kg?1，?57.2%；處理 6（石灰+海泡石）0.08 mg·kg?1，?72.8%。石灰和海泡石配施能夠有效降低水稻籽粒中的鎘含量，是最優(yōu)處理。王凱榮等人的研究也表明含石灰的改良劑能夠有效抑制水稻對鎘的吸收，出現(xiàn)這種實驗結果的原因可能有兩方面；一方面是堿性的石灰通過改變土壤的酸堿性來改變了鎘的生物有效性，另一方面可能是石灰與海泡石配施使得鈍化劑的效果更加明顯，海泡石屬于富含鎂的硅酸鹽礦物，其中豐富的硅含量能在鎘污染土壤修復過程中起關鍵作用，同時海泡石帶有大量的負電荷，能夠通過離子交換、特異性吸附、表面絡合、形成沉淀等方式降低鎘的可溶性，抑制鎘的活性，降低生物有效性和遷移能力（Liang et al.，2014；王凱榮等，2007）。

圖6 不同鈍化材料對水稻秸稈和籽粒鎘含量的影響Figure 6 Effects of different passivation materials on cadmium content in the rice straw and grains

2.6 籽粒與秸稈中鎘含量之比

小麥、水稻籽粒與秸稈中鎘含量的比值即轉移系數(shù)，植物對重金屬的轉移系數(shù)反映了植物體內重金屬從秸稈轉移到籽粒的能力，轉移系數(shù)越低表明籽粒中重金屬含量越低，危害越小，反之表明籽粒中重金屬含量越高，危害越大（王怡雯等，2020）。由籽粒與秸稈中鎘含量之比（圖7）可以看出，水稻的轉移系數(shù)整體高于小麥的。

圖7 不同鈍化材料處理條件下籽粒與秸稈中鎘含量之比Figure 7 The ratio between Cd content in seed and Cd content in straw under different passivation materials

通過小麥對鎘的轉移系數(shù)可知，不同處理間差異較小，未達到顯著水平。對照組轉移系數(shù)為0.143。處理3（秸稈生物炭）轉移系數(shù)最高，為0.147，高于對照3.2%。此結果說明土壤中單施秸稈生物炭能夠促進鎘從秸稈向籽粒的轉移進程，加大小麥籽粒中鎘的積累量，提高小麥的重金屬污染風險。與對照組相比，其余的試驗處理均能不同程度地降低小麥對鎘的轉移系數(shù)。各處理組的轉移系數(shù)、變化率分別為：處理 2（海泡石）0.121、?15.3%；處理 7（石灰+偏硅酸鈉+七水硫酸鎂）0.110、?22.7%；處理6（石灰+海泡石）0.108、?24.6%；處理4（石灰）0.094、?34.4%；處理 5（石灰+腐殖酸）0.086、?39.7%。以上結果說明，除了單施秸稈生物炭能夠提高轉移系數(shù)之外，其他處理均能不同程度地阻隔重金屬鎘由秸稈向籽粒轉移的過程，降低轉移系數(shù)和小麥鎘污染的風險，其中石灰和腐殖酸配施對轉移過程的阻隔作用最明顯。

根據(jù)水稻對鎘的轉移系數(shù)來看（圖7），各處理間差異較大，但未達到顯著水平。與對照組相比，能夠提高轉移系數(shù)的處理為：處理7（石灰+偏硅酸鈉+七水硫酸鎂）0.459，提高了50.6%；處理2（海泡石）0.342，提高了12.1%。以上結果表明，石灰、偏硅酸鈉、七水硫酸鎂配施和單施海泡石不僅未對水稻中的鎘轉移過程起到阻隔作用，而且不同程度地促進了這一進程，有加重水稻鎘污染風險。能夠降低轉移系數(shù)的處理和對應的變化率分別是：處理4（石灰）0.267，?12.3%；處理6（石灰+海泡石）0.264，?13.5%；處理 3（秸稈生物炭）0.246，?19.2%；處理5（石灰+腐殖酸）0.219，?28.0%。由此可知，石灰和腐殖酸配施能夠有效降低轉移系數(shù)，降低水稻的鎘污染風險。

作物根部是直接接觸土壤重金屬的部位，也是土壤中游離重金屬離子進入作物體內的第一通道，大部分離子會滯留在作物根部，而其中一部分則會向上運輸并且積累在植株的其他部位。雖然使用鈍化劑不能直接改變重金屬在植株體內的富集狀況，但是鈍化劑可以通過降低重金屬的有效性影響植株對重金屬的富集效果，這可能是導致轉移系數(shù)降低的直接原因。

2.7 秸稈與籽粒中鎘含量的相關性分析

通過對小麥秸稈與籽粒中鎘質量分數(shù)的相關性分析（圖8）可知，秸稈與籽粒中的鎘質量分數(shù)呈現(xiàn)冪函數(shù)相關關系，此結果表明隨著小麥秸稈中鎘質量分數(shù)的升高，小麥籽粒中的鎘質量分數(shù)也會隨之升高，但是上升趨勢較為緩慢。在沒有其他外源性輸入的情況下，小麥與水稻中鎘的唯一來源為土壤，因為根系是土壤物質進入植物體內的首要通道，所以作物通過根系吸收土壤養(yǎng)分與水分的過程中，游離的重金屬鎘離子也隨之通過共質體或質外體途徑進入作物體內，在植物體內轉運的過程中部分鎘會殘留在秸稈內，另一部分會隨營養(yǎng)物質的轉移而累積在作物籽粒中（李根等，2021；蔡亮亮等，2018）。阻隔秸稈中的鎘向籽粒轉移是降低小麥重金屬鎘污染風險的有效途徑之一。

圖8 小麥秸稈與籽粒鎘質量分數(shù)相關性分析Figure 8 The relationship between cadmium content in the wheat straw and grains

水稻秸稈鎘與籽粒鎘質量分數(shù)的相關性分析如圖9所示，秸稈鎘質量分數(shù)與籽粒鎘質量分數(shù)相關性達到極顯著水平（P<0.01），相關系數(shù)為0.937。此結果表明，水稻籽粒中的鎘質量分數(shù)隨秸稈鎘質量分數(shù)的升高而升高。這是因為鎘進入籽粒的唯一途徑是秸稈，游離鎘通過根系被吸收后，一部分會通過穗軸轉運到葉片儲存起來，在灌漿期時又被轉運到籽粒中，另一部分則直接轉運到籽粒中累積起來，本實驗得出的相關性分析結果與前人研究結果相一致（居學海等，2014）。

圖9 水稻秸稈與籽粒鎘質量分數(shù)相關性分析Figure 9 The relationship between cadmium content in the rice straw and grains

3 結論

（1）石灰和腐殖酸配施有效提高了小麥田土壤pH值，而海泡石是提高其他理化指標的最佳材料，同時海泡石還能大幅提高有效鐵含量。在水稻田中，石灰是提升土壤pH的最佳材料，還可提升有機質、有效磷、有效錳和有效鐵含量，石灰、偏硅酸鈉與七水硫酸鎂配施可提升速效鉀的含量。

（2）石灰和腐殖酸配施能夠明顯降低小麥田和水稻田土壤中有效鎘的含量。

（3）總體上鈍化劑處理后，小麥和水稻籽粒中的鎘含量均有降低的趨勢，但是水稻籽粒鎘含量的下降幅度高于小麥的。對于小麥而言，鈍化效果最明顯的處理為單施秸稈生物炭，其次是石灰和海泡石配施，其中海泡石也有改善小麥田土壤理化性質、提升土壤肥力的效果。在水稻田單施石灰既能改善土壤理化性質、提高土壤肥力，還能有效降低水稻籽粒中的鎘含量。

（4）石灰和腐殖酸配施有效阻隔小麥和水稻對鎘由秸稈向籽粒的轉移過程，減少籽粒中的鎘含量。

（5）根據(jù)相關性分析結果可知，小麥籽粒與秸稈中的鎘含量呈冪函數(shù)關系，即隨著秸稈中鎘含量的增加籽粒中的鎘含量也會增加，但是增長趨勢緩慢。水稻籽粒與秸稈鎘質量分數(shù)呈顯著的線性正相關關系，即籽粒中的鎘質量分數(shù)會隨秸稈鎘質量分數(shù)的升高而升高。