營(yíng)養(yǎng)型阻控劑影響菜園土中水稻生長(zhǎng)及其Cd吸收

摘要：為了探索以鈣硅鉀等營(yíng)養(yǎng)元素為主要成分的土壤調(diào)理劑（營(yíng)養(yǎng)型阻控劑）對(duì)鎘（Cd）超標(biāo)菜園土旱改水時(shí)水稻（Oryza Sativa L.）生長(zhǎng)及其Cd吸收的影響，于2014年下半年在Cd超標(biāo)菜園土中施用營(yíng)養(yǎng)型阻控劑，對(duì)不同用量（分別為0、1.5、3.0、4.5、6.0 g·kg-1，分別記作CK、T1、T2、T3、T4）營(yíng)養(yǎng)型阻控劑的水稻盆栽試驗(yàn)開(kāi)展研究。結(jié)果表明：營(yíng)養(yǎng)型阻控劑對(duì)菜園土中水稻生長(zhǎng)沒(méi)有較好的促進(jìn)作用，沒(méi)有提高稻谷產(chǎn)量。供試水稻品種黃超占各部位Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)大小順序?yàn)楦鵪t;莖葉gt;稻米gt;稻殼，且各部位間達(dá)到顯著差異水平；所有處理稻米Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)均低于現(xiàn)行的食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中Cd限量指標(biāo)；與CK相比，營(yíng)養(yǎng)型阻控劑顯著降低糙米、水稻莖葉、水稻根的Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)，且呈現(xiàn)隨營(yíng)養(yǎng)型阻控劑用量增加而降低效應(yīng)更佳的劑量效應(yīng)；與CK相比，處理T4對(duì)稻米、水稻莖葉、水稻根三者Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)的降低效應(yīng)最佳，降幅分別為32.8％、39.7％、24.4％；營(yíng)養(yǎng)型阻控劑顯著降低水稻根、莖葉和稻谷中Cd的累積量。施用營(yíng)養(yǎng)型阻控劑顯著提高了土壤pH值，提高的最大值為0.3個(gè)單位，但對(duì)土壤DTPA-Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)有提高作用（處理T1的DTPA-Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著大于CK、T3）、對(duì)土壤有效態(tài)硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)有降低效應(yīng)（處理T2、T3的有效態(tài)硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著小于CK）。營(yíng)養(yǎng)型阻控劑可適用于Cd超標(biāo)菜園土，通過(guò)降低根Cd生物富集系數(shù)來(lái)顯著降低水稻根、莖葉和稻米Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)，本盆栽試驗(yàn)中營(yíng)養(yǎng)型阻控劑降低稻米Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)的最佳用量為6.0 g·kg-1。

關(guān)鍵詞：調(diào)理劑；Cd；水稻；土壤；重金屬鈍化

中圖分類號(hào)：X173 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1672-2043（2024）02-0331-08 doi：10.11654/jaes.2023-0295

水稻（Oryza Saliva L.）是鎘（Cd）吸收最強(qiáng)的大宗谷類作物。稻米是我國(guó)多數(shù)國(guó)民的主糧，21世紀(jì)初的調(diào)查表明，我國(guó)稻米Cd暴露風(fēng)險(xiǎn)非常高，尤其是南方酸性土壤區(qū)。

2014年全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)顯示，耕地重金屬點(diǎn)位超標(biāo)率Cd排在第一位。相關(guān)文獻(xiàn)研究表明，在Cd污染稻田土壤上，目前應(yīng)用最廣泛的是成本低、見(jiàn)效快、操作方便、農(nóng)戶易接受、不影響農(nóng)事的原位鈍化技術(shù)（土壤改良類技術(shù)），即通過(guò)施用鈍化劑、土壤調(diào)理劑等，改變土壤pH值、降低土壤Cd活性，從而降低稻米Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)。但由于Cd污染土壤治理的復(fù)雜性，國(guó)內(nèi)外仍缺乏成熟且能大面積推廣應(yīng)用的修復(fù)技術(shù)，Cd污染稻田的安全利用（或修復(fù)）仍有很長(zhǎng)的探索之路。隨著我國(guó)治理修復(fù)技術(shù)規(guī)范和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)（NY/T 3343-2018等），重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)限值的土壤調(diào)理劑不能再應(yīng)用到稻田，需要研發(fā)符合標(biāo)準(zhǔn)的土壤調(diào)理劑。

熟石灰可顯著降低酸性土壤稻米Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)，硫酸鉀能降低水稻Cd吸收，無(wú)機(jī)硅能降低水稻Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)，鎂能抑制Cd從秸稈向籽粒遷移。綜合以上物質(zhì)能降低稻米Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)的優(yōu)勢(shì)，王艷紅等以硅酸鈣、熟石灰、硫酸鉀和硫酸鎂等水稻需要的鈣、硅、鉀、硫、鎂等營(yíng)養(yǎng)元素組配成新型土壤調(diào)理劑，該土壤調(diào)理劑符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（GB 15618-2018），已有試驗(yàn)結(jié)果表明該新型土壤調(diào)理劑具有較好的降低稻米Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)的效果。

我國(guó)對(duì)重金屬污染土壤非常重視，2016年《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》頒布以來(lái)，主管部門相繼出臺(tái)了許多工作方案和技術(shù)規(guī)范，其中《輕中度污染耕地安全利用與治理修復(fù)推薦技術(shù)名錄（2019年版）》就將“土壤改良類技術(shù)”作為Ⅱ類耕地安全利用的技術(shù)之一，Ⅱ類耕地改種蔬菜也是其安全利用的技術(shù)之一。菜園土與水稻土均屬人為土綱，菜園土沒(méi)有受到長(zhǎng)期淹水影響，沒(méi)有犁底層且施肥量大，土壤中殘留的磷、鉀等大量營(yíng)養(yǎng)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，超過(guò)水稻土。一般而言，長(zhǎng)期淹水水稻稻米Cd的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于淹水時(shí)間短的水稻。為防止受污染耕地非糧化及保障口糧生產(chǎn)，Ⅱ類耕地中菜園土有可能用于種植水稻以保障糧食安全，但目前沒(méi)有受污染菜園土中稻米重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)的報(bào)道，更沒(méi)有受污染菜園土施用土壤調(diào)理劑后稻米重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)的報(bào)道。

本文在菜園土中施用不同劑量營(yíng)養(yǎng)型阻控劑，開(kāi)展水稻盆栽試驗(yàn)，探索營(yíng)養(yǎng)型阻控劑影響菜園土中水稻Cd吸收的效應(yīng)、營(yíng)養(yǎng)型阻控劑適用的Cd超標(biāo)土壤類型，進(jìn)而為營(yíng)養(yǎng)型阻控劑在Cd超標(biāo)菜園土旱改水或菜稻輪作中的推廣應(yīng)用提供參考。

1材料與方法

1.1供試土壤

盆栽試驗(yàn)供試菜園土采自廣州市白云區(qū)多年菜地，系由河流沉積物發(fā)育而來(lái)的普通肥熟旱耕人為土（Typic Fimi-orthic Anthrosols）。采集0-20 cm土壤，風(fēng)干，過(guò)1 cm篩，備用。根據(jù)《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》，土壤的部分性狀測(cè)定結(jié)果如下：pH 6.10，有機(jī)質(zhì)29.0 g·kg-1，全氮1.80 g·kg-1、堿解氮209 mg·kg-1、有效磷61.4 mg·kg-1、速效鉀168 mg·kg-1，Cd全量1.30 mg·kg-1，有效態(tài)Cd 0.624 mg·kg-1。可見(jiàn)該土壤肥力較高，但土壤Cd全量在農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值（0.4 mg·kg-1）與管制值（2 mg·kg-1）之間（GB15618-2018），農(nóng)產(chǎn)品可能存在一定的超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)。

1.2供試營(yíng)養(yǎng)型阻控劑

供試營(yíng)養(yǎng)型阻控劑屬專利產(chǎn)品，由硅酸鈣、熟石灰、硫酸鉀、硫酸鎂等按一定比例均勻混合配制而成，其pH值為12.5，Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05 mg·kg-1。

1.3供試水稻

水稻品種名為黃超占，系廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所經(jīng)系譜法選擇育成的常規(guī)秈稻品種，是廣東省的主栽品種之一。

1.4試驗(yàn)設(shè)計(jì)及實(shí)施

每千克土壤施用營(yíng)養(yǎng)型阻控劑的用量分別為1.5、3.0、4.5、6.0 g（對(duì)應(yīng)的處理號(hào)分別為T1、T2、T3、T4），另設(shè)置不施營(yíng)養(yǎng)型阻控劑的菜園土為對(duì)照（CK），每個(gè)處理4次重復(fù)，共20盆。將8 kg土壤和對(duì)應(yīng)量的營(yíng)養(yǎng)型阻控劑（0、12、24、36、48 g）及3.43 g過(guò)磷酸鈣肥料，混合均勻裝入塑料盆（底徑、口徑、高分別為21、30、21 cm），加1000 mL自來(lái)水平衡2d。選擇大小一致的黃超占水稻種子，用10％過(guò)氧化氫消毒30 min。2014年7月29日進(jìn)行直接播種，每盆播種3穴，每穴10顆水稻種子。2014年8月1日種子出芽，2014年8月15日每穴定苗至3株。尿素（3.43 g·盆-1）和硫酸鉀（2.37 g·盆-1）以追肥形式按50％、30％、20％分成3次溶于水澆灌（時(shí)間分別為2014年8月23日、8月31日、10月3日）。參考大田水稻種植方式進(jìn)行水分管理：淹水-分蘗后曬田-淹水-灌漿后期自然落干。根據(jù)水稻病蟲(chóng)害情況適時(shí)進(jìn)行防治。2014年1 1月1日收獲盆栽水稻，采集水稻植株樣品、稻谷樣品和土壤樣品。

1.5樣品前處理及測(cè)定

盆栽水稻植株樣品用不銹鋼剪刀從土面分為地上部和根，將地上部脫粒分為莖葉和稻谷。用自來(lái)水沖洗根和莖葉，沖洗干凈后用去離子水泡洗2次，瀝干水后裝于紙袋；稻谷樣品直接裝于紙袋。水稻根、莖葉、稻谷樣品于烘箱中105℃殺青30 min，75℃恒溫烘干至恒質(zhì)量；稱量記錄水稻根、莖葉、稻谷樣品的質(zhì)量。利用不銹鋼礱谷機(jī)脫殼稻谷樣品，分為稻殼和糙米，分別記錄稻殼和糙米的質(zhì)量。用不銹鋼粉碎機(jī)粉碎水稻根、莖葉、稻殼、糙米樣品，樣品過(guò)40目尼龍篩后裝入紙袋存放于干燥器中待測(cè)Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)。用不銹鋼土鉆在塑料盆中均勻鉆取土壤樣品，土樣風(fēng)干、過(guò)20目尼龍篩，待測(cè)土壤pH值、有效態(tài)Cd、有效態(tài)硅。

稱取0.5 g已制備的水稻根、莖葉、稻殼和糙米樣品于聚四氟乙烯杯，加10 mL混酸（9 mL硝酸+1 mL高氯酸，均為優(yōu)質(zhì)純）濕法消解，用石墨爐原子吸收分光光度計(jì)（PerkinElmer AAnalyst 600，下同）測(cè)定植株樣品消解液中Cd濃度。稱取10.00 g土壤，電位法測(cè)定土壤pH（土水質(zhì)量比為1：2.5）；稱取10.00 g土壤，加入50 mL DTPA溶液浸提1 h，用石墨爐原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定濾液中的Cd濃度，計(jì)算得出有效態(tài)Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)。取5.00 g土壤，用檸檬酸提取-鉬藍(lán)比色法浸提、820 nm波長(zhǎng)下比色測(cè)定土壤有效硅。

1.6數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)

數(shù)據(jù)經(jīng)Excel 16.0處理，SPSS 10.0進(jìn)行LSD法多重比較、T檢驗(yàn)、相關(guān)性等統(tǒng)計(jì)分析。

全株生物量（g·盆-1）=根生物量（g·盆-1）+莖葉生物量（g·盆-1）+稻谷產(chǎn)量（g·盆-1）

水稻某部位Cd累積量=某部位Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)×該部位生物量，其中稻谷Cd累積量=稻殼Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)×稻殼質(zhì)量+糙米Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)×糙米質(zhì)量

根Cd生物富集系數(shù)（BCF根／土）=水稻根系Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)／土壤Cd全量

Cd轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)=水稻莖葉Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)／根系Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)（TF莖葉／根），或稻米Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)／莖葉Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)（TF稻米／莖葉），或稻殼Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)／莖葉Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)（TF稻殼／莖葉）

2結(jié)果與分析

2.1水稻生物量及稻谷產(chǎn)量

由表1可知，與CK相比，施用營(yíng)養(yǎng)型阻控劑后水稻根、莖葉的生物量先降低后增加，T4處理的根、莖葉生物量顯著高于CK，相關(guān)性分析顯示，水稻根或莖葉的生物量均與營(yíng)養(yǎng)型阻控劑的施用量顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.461（Plt;0.05，n=20）、0.646（Plt;0.01，n=20）。然而，稻谷產(chǎn)量先降低后增加，再降低，甚至CK處理稻谷產(chǎn)量顯著高于T1與T4。稻谷產(chǎn)量與營(yíng)養(yǎng)型阻控劑的施用量呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.316（Pgt;0.05，n=20）；與CK相比，T1稻谷產(chǎn)量降幅為13.15％。水稻全株生物量也呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢(shì)，營(yíng)養(yǎng)型阻控劑用量與水稻全株生物量的相關(guān)系數(shù)為0.420（Pgt;0.05，n=20），無(wú)顯著相關(guān)性；T1、T2全株生物量比CK低（其中Tl達(dá)顯著水平），而T3、T4比對(duì)照高。

2.2水稻不同部位Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)

由表2可見(jiàn)，供試水稻不同部位Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)大小順序?yàn)楦鵪t;莖葉gt;糙米gt;稻殼，T檢驗(yàn)結(jié)果表明，水稻根、莖葉、糙米、稻殼的Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間均達(dá)到顯著差異水平。與CK相比，營(yíng)養(yǎng)型阻控劑可降低水稻根、莖葉及糙米Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)，且部分處理達(dá)到顯著水平（Plt;0.05，n=20），根、莖葉或糙米Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)與營(yíng)養(yǎng)型阻控劑施用量顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.721、-0.885、-0.662（Plt;0.01，n=20）；所有處理的糙米Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)均低于《食品中污染物的限量》（GB 2762-2022）中Cd的限量指標(biāo)，其中處理T4的糙米Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)比CK降低32.8％。營(yíng)養(yǎng)型阻控劑對(duì)該水稻品種的稻殼Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)沒(méi)有顯著影響（Pgt;0.05，n=20）。相關(guān)性分析表明，根Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)與水稻莖葉Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.842（Plt;0.01，n=20），水稻莖葉Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)與糙米Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.799（Plt;0.01，n=20），糙米與稻殼Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.693（Plt;0.01，n=20）。據(jù)此初步推斷，營(yíng)養(yǎng)型阻控劑通過(guò)增加土壤Cd的拮抗因子，調(diào)整土壤營(yíng)養(yǎng)元素組成，從而降低水稻根部Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)；但本研究數(shù)據(jù)有限，還不能揭示營(yíng)養(yǎng)型阻控劑降低水稻根部Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)的深層機(jī)制，需要后續(xù)進(jìn)一步研究。

2.3土壤pH值、DTPA-Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)與有效態(tài)硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)

與初始土壤pH 6.10相比，種植水稻后所有處理土壤pH值都升高至7.00左右（表3）；土壤pH值隨營(yíng)養(yǎng)型阻控劑用量的增加而提高，土壤pH值與營(yíng)養(yǎng)型阻控劑用量極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.827（P0.05，n=20）。營(yíng)養(yǎng)型阻控劑降低土壤有效態(tài)硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)，其中處理T2、T3顯著低于CK，營(yíng)養(yǎng)型阻控劑用量與菜園土土壤有效態(tài)硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)兩者之間無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為-0.434（Pgt;0.05，n=20）（表3），由此推測(cè)，隨營(yíng)養(yǎng)型阻控劑施入菜園土的硅酸鈣被土壤固持后，水溶性硅酸鹽對(duì)土壤有效態(tài)硅沒(méi)有貢獻(xiàn)。土壤pH值與土壤DTPA-Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)沒(méi)有顯著相關(guān)性，土壤DTPA-Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)與有效態(tài)硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)也無(wú)顯著相關(guān)性，但土壤pH值與土壤有效態(tài)硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.505（Plt;0.05，n=20）。因此推斷，營(yíng)養(yǎng)型阻控劑不是通過(guò)提高土壤pH值，降低土壤DTPA-Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)，提高土壤有效態(tài)硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)，進(jìn)而降低水稻根、莖葉、糙米等部位Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)的。

2.4水稻植株不同部位的Cd累積量

與CK相比，施用營(yíng)養(yǎng)型阻控劑降低了試驗(yàn)水稻根、莖葉、稻谷的Cd累積量（表4）。從表4可看出，水稻吸收的Cd大部分累積在水稻莖葉中，水稻Cd累積量表現(xiàn)為莖葉gt;根gt;稻谷，且T檢驗(yàn)表明，水稻莖葉、根、稻谷三者的Cd累積量之間均有顯著差異。經(jīng)綜合所有處理后得出，根平均Cd累積量：莖葉平均Cd累積量：稻谷平均Cd累積量≈2：5：1。

2.5水稻Cd的生物富集系數(shù)與轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)

水稻根Cd生物富集系數(shù)（BCF根／土）的大小表示水稻對(duì)土壤重金屬Cd富集能力的強(qiáng)弱；水稻Cd的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)大小表示水稻從根向莖葉（TF莖葉／根）、或從莖葉向稻米（TF稻米／莖葉）、或從莖葉向稻殼（TF稻殼／莖葉）轉(zhuǎn)運(yùn)重金屬Cd的能力強(qiáng)弱。由表5可見(jiàn)，所有處理的BCF根／土均大于1，表明試驗(yàn)水稻的Cd富集能力比較強(qiáng)，施用營(yíng)養(yǎng)型阻控劑能顯著降低水稻BCF根／土，且BCF根／土與營(yíng)養(yǎng)型阻控劑用量顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.721（Plt;0.01，n=20）。水稻Cd的TF莖葉／根、TF稻米／莖葉、TF稻殼／莖葉均遠(yuǎn)小于1，表明試驗(yàn)水稻植株對(duì)Cd的轉(zhuǎn)運(yùn)能力較弱，不是重金屬Cd的富集植物。營(yíng)養(yǎng)型阻控劑降低試驗(yàn)水稻的BCF根／土（顯著）和TF莖葉／根（不顯著），顯著提高試驗(yàn)水稻的TF稻米／莖葉、TF稻殼／莖葉。由此推測(cè)可知，營(yíng)養(yǎng)型阻控劑降低試驗(yàn)水稻Cd的吸收主要是依靠降低BCF根／土來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

3討論

水稻植株中根Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)遠(yuǎn)大于地上部Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)，但地上不同部分的Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)有差異。野外調(diào)查水稻樣品植株Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)大小順序?yàn)楦鵪t;莖gt;葉gt;糙米，田間小區(qū)試驗(yàn)水稻不同部位Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)大小順序?yàn)楦鵪t;莖葉gt;稻殼gt;糙米，盆栽試驗(yàn)水稻不同部位Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)大小順序?yàn)楦鵪t;莖葉gt;糙米gt;稻殼，本試驗(yàn)水稻不同部位Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)大小順序與李超等的結(jié)果一致。

水稻Cd吸收是一個(gè)復(fù)雜過(guò)程，其受外部環(huán)境和內(nèi)在遺傳基因的共同調(diào)控，施用營(yíng)養(yǎng)型阻控劑使水稻Cd吸收量下降屬于外部環(huán)境調(diào)控。王艷紅等在Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.448

mg·kg-1的大田開(kāi)展小區(qū)試驗(yàn)，營(yíng)養(yǎng)型阻控劑用量為2 250 kg·hm-2時(shí)，糙米Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)降幅為60.5％，與本試驗(yàn)糙米Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低的結(jié)果呈現(xiàn)一致性，但該小區(qū)試驗(yàn)稻谷產(chǎn)量有提高趨勢(shì)、稻殼Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)降幅為41％，與本試驗(yàn)稻谷產(chǎn)量和稻殼Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化規(guī)律不一致，以上區(qū)別的主要原因可能是供試水稻品種不一致。王艷紅等的研究還表明，營(yíng)養(yǎng)型阻控劑使小區(qū)試驗(yàn)土壤pH值提高0.2個(gè)單位，沒(méi)有顯著降低土壤DTPA-Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)，也沒(méi)有顯著提高土壤有效態(tài)硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)，與本試驗(yàn)土壤理化性質(zhì)的變化趨勢(shì)一致；另外營(yíng)養(yǎng)型阻控劑能降低水稻土中稻米Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)，也能降低本試驗(yàn)菜園土中稻米Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)。初步推測(cè)，營(yíng)養(yǎng)型阻控劑降低水稻Cd吸收可以適用于多種類型的土壤，是一種相對(duì)比較廣譜的土壤調(diào)理劑，但還需要后續(xù)試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

土壤中能夠被植物根系吸收利用的Cd形態(tài)為Cd有效態(tài)，有效態(tài)Cd一般用模擬土壤環(huán)境的化學(xué)試劑來(lái)浸提并測(cè)定。土壤有效態(tài)Cd又細(xì)分為水溶態(tài)和可交換態(tài)；土壤有效態(tài)Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，Cd越容易被植物吸收利用。土壤有效態(tài)Cd的測(cè)定目前主要利用HC1、EDTA、DTPA、CaCl2和H2O 5種浸提劑，它們對(duì)土壤Cd的提取能力依次減弱，其中DTPA對(duì)土壤Cd的提取能力居于中等強(qiáng)度。因此，土壤有效態(tài)Cd的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與土壤DTPA-Cd的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不一定每個(gè)試驗(yàn)均具有較好的線性對(duì)應(yīng)關(guān)系，即DTPA-Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)大的土壤，其有效態(tài)Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)不一定大，或者說(shuō)，DTPA-Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)沒(méi)有變化，不一定表明土壤有效態(tài)Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)也不變。土壤調(diào)理劑能降低土壤DTPA-Cd和有效態(tài)Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)，且降低水稻稻米Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)；施用的物料產(chǎn)品沒(méi)有顯著影響土壤DTPA-Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)，但提高了土壤有效態(tài)Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)和稻米Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)。王艷紅等及本試驗(yàn)的結(jié)果中，營(yíng)養(yǎng)型阻控劑對(duì)土壤DTPA-Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)沒(méi)有顯著影響，但降低了土壤有效態(tài)Cd和稻米Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)，推測(cè)本試驗(yàn)供試土壤的DTPA-Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)很可能高于土壤中有效態(tài)Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)，從而掩蓋了營(yíng)養(yǎng)型阻控劑降低土壤有效性Cd的特性。

營(yíng)養(yǎng)型阻控劑是由熟石灰、硅酸鈣、硫酸鉀等混合而成。一方面石灰提高土壤pH值，促進(jìn)土壤中Cd形成氧化物沉淀，降低Cd可交換態(tài)含量；另一方面石灰使土壤微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，微生物產(chǎn)生的高分子聚合物與Cd形成絡(luò)合物而使Cd固定。硫酸鉀提供硫酸根，硫酸根還原為硫離子與Cd形成沉淀，而使Cd固定。硅酸鈣中的硅，既是水稻的有益元素，也能改變土壤Cd的形態(tài)，降低Cd的生物有效性。營(yíng)養(yǎng)型阻控劑中鈣、鉀、鎂有效性高，對(duì)土壤Cd有一定的拮抗作用。因此，營(yíng)養(yǎng)型阻控劑可依靠多種組分與土壤Cd發(fā)生相互作用，降低根Cd的生物富集系數(shù)，進(jìn)而降低稻米Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)，但在該過(guò)程中哪一種組分起主導(dǎo)作用，還需要進(jìn)一步試驗(yàn)研究。

營(yíng)養(yǎng)型阻控劑中鈣、硅、鉀、硫、鎂是水稻必需的大、中量營(yíng)養(yǎng)元素，五者質(zhì)量百分?jǐn)?shù)分別約為40％、10％、3％、2％、1％，且五者較土壤中相應(yīng)元素的活性更高而更容易被水稻吸收。隨著土壤中施入營(yíng)養(yǎng)型阻控劑，土壤中鈣、鉀、鎂等堿金屬和堿土金屬能抑制水稻對(duì)Cd2+的吸收，這是因?yàn)殁?、鈣、鎂等可與Cd競(jìng)爭(zhēng)根系轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白上的結(jié)合位點(diǎn)。在Cd從根向地上部轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中，鈣通過(guò)在轉(zhuǎn)錄水平上抑制Cd的轉(zhuǎn)運(yùn)子（OsNRAMP5和OsHMA2）產(chǎn)生來(lái)降低Cd的轉(zhuǎn)運(yùn)量，而且鈣還會(huì)與Cd競(jìng)爭(zhēng)轉(zhuǎn)運(yùn)子（OsLCTl）；硅與Cd形成復(fù)合物結(jié)合在細(xì)胞壁上或在液泡內(nèi)區(qū)隔化阻止Cd在水稻植株內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)，而且硅可以通過(guò)抑制水稻Cd轉(zhuǎn)運(yùn)基因的表達(dá)來(lái)降低Cd在水稻植株內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)；鎂也具有顯著抑制Cd從根部向地上部轉(zhuǎn)運(yùn)的作用。所以，營(yíng)養(yǎng)型阻控劑具有較好的降低菜園土中水稻Cd吸收的效果。

4結(jié)論

（1）營(yíng)養(yǎng)型阻控劑沒(méi)有提高供試水稻稻谷產(chǎn)量。

（2）供試水稻各部位Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)具有顯著差異，所有處理均表現(xiàn)為根gt;莖葉gt;稻米gt;稻殼；營(yíng)養(yǎng)型阻控劑顯著降低水稻根、莖葉和稻米Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)及三者的Cd累積量，且水稻Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)與營(yíng)養(yǎng)型阻控劑用量存在顯著的劑量效應(yīng)。營(yíng)養(yǎng)型阻控劑提高了菜園土pH值，同時(shí)也提高了土壤DTPA-Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)，降低了土壤有效態(tài)硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

（3）從降低稻米Cd效率來(lái)看，盆栽試驗(yàn)中營(yíng)養(yǎng)型阻控劑的最佳用量為6.0 g·kg-1。