施肥作為重要的農(nóng)藝措施對(duì)鎘的生物有效性有顯著的影響。本文設(shè)置對(duì)照（CK）、施用有機(jī)肥（MF）、施用50％有機(jī)肥+50％化肥（MCF）、施用化肥（CF）4個(gè)處理，研究其對(duì)模擬鎘濃度為5mg/kg的盆栽水稻土壤中鎘遷移轉(zhuǎn)化的影響。
結(jié)果表明，有機(jī)肥的施入提高了水稻籽粒中鎘的含量，但降低了根和莖中鎘的含量；外源鎘的添加主要是增加了土壤可交換態(tài)鎘的含量；水稻成熟后，50％有機(jī)肥+50％化肥混施處理可交換態(tài)鎘的含量比較高，水稻收獲后，根、莖中鎘含量較高，尤其是根部。
前 言
重金屬污染日益成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)，尤其是鎘（Cd）污染問(wèn)題越來(lái)越突出。鎘的生物有效性及毒性大小不僅與其在土壤中的總量多少有關(guān)，而且其在生態(tài)系統(tǒng)中的遷移轉(zhuǎn)化和生物可利用性還取決于土壤中鎘的賦存形態(tài)分布。根據(jù)《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》，我國(guó)土壤污染總超標(biāo)率為16.1％，其中輕微、輕度、中度、重度污染點(diǎn)位比例分別為11.2％、2.3％、1.5％、1.1％，8 種無(wú)機(jī)污染物鎘、汞、砷、銅、鉛、鉻、鋅、鎳超標(biāo)率分別為7.0％、1.6％、2.7％、2.1％、1.5％、1.1％、0.9％、4.8％，尤其是鎘污染越來(lái)越嚴(yán)重。
污染土壤修復(fù)技術(shù)存在工程措施造價(jià)高、費(fèi)時(shí)費(fèi)工而且對(duì)土壤理化性質(zhì)有破壞作用等缺陷。植物修復(fù)面臨的最大問(wèn)題是高重金屬含量植物的處置困難，且修復(fù)效率較低，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中都面臨不同程度的制約。農(nóng)藝措施調(diào)控是指適時(shí)調(diào)整耕作管理制度以及在污染土壤中種植不進(jìn)入食物鏈的農(nóng)作物等，從而改變土壤重金屬的生物活性，降低其生物有效性，減少重金屬?gòu)耐寥老蛑参矬w內(nèi)的轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)降低重金屬環(huán)境危害的一系列技術(shù)手段。施肥作為重要的農(nóng)藝措施對(duì)鎘的生物有效性有顯著的影響。施肥通過(guò)以下5種途徑影響植物對(duì)土壤中重金屬的吸收：促進(jìn)植物生長(zhǎng)；影響土壤pH 值［在少數(shù)情況下影響氧化還原電位（Eh 值）］；帶入重金屬離子，也提供能沉淀、絡(luò)合重金屬的基團(tuán)；帶入競(jìng)爭(zhēng)離子；影響根系和地上部的代謝過(guò)程或重金屬在體內(nèi)的運(yùn)轉(zhuǎn)而間接影響重金屬元素的吸收。
本研究利用不同的肥料類型，通過(guò)外源鎘的添加，研究在鎘污染稻田土壤中鎘的遷移變化規(guī)律以及水稻鎘吸收特征，為探討在鎘污染稻田土壤中水稻的安全種植模式提供參考依據(jù)。
1 材料與方法
1.1試驗(yàn)材料
供試水稻品種為湘晚秈13 號(hào)。試驗(yàn)所用土壤采自中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所試驗(yàn)基地的酸性黃泥土（酸性土壤）。試驗(yàn)所用肥料為市場(chǎng)上的常規(guī)商品肥料。試驗(yàn)所用土壤和肥料的基本化學(xué)性質(zhì)及Cd 總含量見(jiàn)表 1。
1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)
試驗(yàn)于2016 年4—10 月在中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所試驗(yàn)基地進(jìn)行。共設(shè)置4 個(gè)處理，分別為對(duì)照（CK）、施用有機(jī)肥（MF）、施用50％有機(jī)肥+50％化肥（MCF）、施用化肥（CF）。每個(gè)處理設(shè)3 個(gè)重復(fù)，共12 盆。土壤和有機(jī)肥分別風(fēng)干并過(guò)4 mm 篩，每盆裝土16 kg，把土壤和相應(yīng)肥料充分混合均勻，同時(shí)用CdCl2配制成溶液加進(jìn)土壤中，使土壤模擬鎘污染濃度為5 mg/kg。盆栽過(guò)程中灌漿成熟期曬田7 d，其他時(shí)間保持盆栽土壤中1～2 cm 水位高度。分別在分蘗期、拔節(jié)期、抽穗開(kāi)花期、灌漿成熟期采取土壤樣品。土壤樣品風(fēng)干后，分別過(guò)1、0.149 mm 篩備用。
1.3測(cè)定指標(biāo)及方法
1.3.1 Eh（氧化還原電位）、pH 值的測(cè)定
Eh 值用ORP 儀原位測(cè)定。取過(guò)1 mm 篩的土壤樣品測(cè)定土壤pH 值，測(cè)定方法采用去離子水浸提pH 計(jì)法（水土質(zhì)量比2.5∶1）。
1.3.2 重金屬形態(tài)提取及測(cè)定方法
鎘含量的測(cè)定采用原子吸收光譜法。不同重金屬形態(tài)的提取方法見(jiàn)表 2 。土壤和肥料中有機(jī)質(zhì)含量、全氮含量、全磷含量、全鉀含量、速效養(yǎng)分含量、含水量等指標(biāo)的測(cè)定采用常規(guī)方法。
1.4數(shù)據(jù)分析
采用SAS 及Excel 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。
2 結(jié)果與分析
2.1不同施肥處理對(duì)水稻土pH 值的影響
pH 值是影響重金屬污染土壤鈍化修復(fù)效率的重要因素之一。pH 值越高，重金屬的溶解度越低，其活性就越低。從圖 1 可以看出，化肥處理的整個(gè)水稻生育期的pH 值一直在一個(gè)比較高的水平；有機(jī)肥處理的pH 值相對(duì)較低；有機(jī)肥+化肥處理的生育期pH 值變化幅度較大。相比水稻種植前土壤的pH 值，水稻于成熟期收獲后，CK、有機(jī)肥+化肥處理土壤pH 值有所降低。
2.2不同施肥處理對(duì)水稻土Eh 值的影響
隨著Eh 值的增大，土壤中水溶性鎘含量、水稻吸收鎘的總量及地上部鎘含量隨之增加。這可能是因?yàn)樵谶€原狀況下，鎘離子易與硫化物結(jié)合形成硫化鎘沉淀。鎘在氧化條件下（Eh 值高）比在還原條件下（Eh 值低）更容易由無(wú)效態(tài)轉(zhuǎn)化為水溶態(tài)和交換態(tài)。由圖 2 可知，各處理水稻土壤中Eh值都處在比較低的水平，尤其是有機(jī)肥處理，而化肥處理與有機(jī)肥處理Eh 值的變化情況相反。
2.3不同施肥處理對(duì)水稻各部位鎘含量及土壤鎘形態(tài)的影響
在模擬土壤鎘污染濃度為5 mg/kg 時(shí)，通過(guò)將不同的肥料類型施入到污染水田中，由表 3 可以看出，在鎘污染濃度較高時(shí)，施用有機(jī)肥促進(jìn)了水稻籽粒對(duì)鎘的吸收，但降低了水稻根及莖中鎘的濃度。施用有機(jī)肥水稻各部位鎘含量為根＞籽粒＞莖，且水稻根部鎘含量要遠(yuǎn)大于地上各部位鎘含量，說(shuō)明水稻大部分鎘主要累積在根部。
對(duì)不同處理?xiàng)l件下水稻土壤鎘形態(tài)的影響分析發(fā)現(xiàn)，外源鎘的添加主要是增加了土壤可交換態(tài)鎘的含量，單施化肥處理的灌漿成熟期殘余態(tài)鎘含量比較高，其次為單施有機(jī)肥處理。50％有機(jī)肥+50％化肥混施處理可交換態(tài)鎘的含量比較高（圖 3）。可見(jiàn)單施化肥降低了土壤中可交換態(tài)鎘的含量，減少了水稻籽粒的吸收量。
3 討論與結(jié)論
施肥是影響土壤重金屬含量的重要因素，不同土地利用方式施用肥料的種類和數(shù)量不同。土壤中的鎘有很強(qiáng)的親硫性質(zhì)，可與水中的FeS 發(fā)生共沉淀，同時(shí)其活性也受土壤Eh值的影響，因而與土壤水分狀況有著密切的關(guān)系。研究表明，水田土壤中施用有機(jī)肥會(huì)帶入大量的可溶性有機(jī)質(zhì)（dissolved organic matter，簡(jiǎn)稱DOM），其與Cd2+的螯合提高了Cd 的活性和在土壤中的遷移能力，施用有機(jī)肥后，能夠顯著增加根際及土壤中交換態(tài)及有機(jī)結(jié)合態(tài)Cd 含量，是對(duì)照的2 倍多。本研究中有機(jī)肥的施入提高了污染稻田中水稻籽粒中鎘的含量，因此施用有機(jī)肥加大了稻田土壤受重金屬污染的風(fēng)險(xiǎn)。由于有機(jī)肥來(lái)源廣泛、種類多樣，導(dǎo)致不同有機(jī)肥對(duì)土壤重金屬形態(tài)的影響可能也不同。將以豬糞、羊糞、雞糞為原料的有機(jī)肥施用到種植小麥的鎘污染土壤中，降低了土壤可交換態(tài)鎘與碳酸鹽結(jié)合態(tài)鎘的含量，促進(jìn)了土壤鎘由可交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)向鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)和殘留態(tài)的轉(zhuǎn)化。
另有研究表明，土壤中重金屬的有效性和在農(nóng)作物中的積累狀況還受到有機(jī)肥用量和比例的影響。施用氮肥可促進(jìn)植物對(duì)重金屬的吸收，但其作用程度與肥料形態(tài)有密切的關(guān)系，僅施化肥對(duì)土壤Cd 全量、有效態(tài)含量及活化率的影響均較小，本研究中化肥處理降低了水稻籽粒和莖中鎘的含量。相關(guān)研究表明，在稻田土壤中施入中、高量有機(jī)肥處理明顯提高了土壤Cd 的全量、有效態(tài)含量及活化率。其中有機(jī)肥的“激活”效應(yīng)是導(dǎo)致土壤有效態(tài)重金屬含量大幅提高的主要機(jī)制。
在模擬鎘濃度為5 mg/kg 的水稻土壤中，有機(jī)肥的施入提高了水稻籽粒中鎘的含量，但降低了根和莖中鎘的含量。外源鎘的添加主要是增加了土壤可交換態(tài)鎘的含量。在灌漿成熟期，50％有機(jī)肥+50％化肥混施處理可交換態(tài)鎘的含量比較高。水稻收獲后，根、莖中鎘含量較高，尤其是根部。
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