Cd胁迫下复合叶面肥对水稻幼苗生长及Cd积累特征的影响

蔡亮亮，赵龙，陈卫玉，姚娜，张乃明，侯红*

1.云南农业大学资源与环境学院，云南 昆明 650000 2.环境基准与风险评估国家重点实验室，中国环境科学研究院，北京 100012 3.大同市环境监测站，山西 大同 037002 4.江西省环境保护科学研究院，江西 南昌 330039



Cd胁迫下复合叶面肥对水稻幼苗生长及Cd积累特征的影响

蔡亮亮1,2，赵龙2，陈卫玉3，姚娜4，张乃明1*，侯红2*

1.云南农业大学资源与环境学院，云南 昆明 650000 2.环境基准与风险评估国家重点实验室，中国环境科学研究院，北京 100012 3.大同市环境监测站，山西 大同 037002 4.江西省环境保护科学研究院，江西 南昌 330039

为探究叶面喷施肥料是否可有效缓解重金属对水稻的毒害作用，以湘晚籼17和五优369基因型水稻品种为材料，通过盆栽试验法测定复合叶面肥对土壤不同浓度Cd胁迫下水稻幼苗的生长情况和地上、地下部Cd积累效应。结果表明：喷施自制复合叶面肥不仅能促进2种水稻幼苗株高和干重的增长，且能有效地抑制水稻地上部Cd积累，对湘晚籼17的抑制效果优于五优369。这说明多养分复合叶面肥对水稻Cd积累的调控效果可能与水稻自身品种差异和土壤Cd的浓度有关。

复合叶面肥；水稻；镉(Cd)；镉积累

Cd是一种广泛存在于环境中的重金属元素，具有很强的生物毒性[1]。与其他重金属元素相比，Cd更易被植物吸收积累[2]。近年来，由于工业废物排放、污水灌溉、大气沉降和长期施用磷肥，使自然界中的Cd污染越来越严重[3]。据不完全统计，我国Cd污染农田面积已超过28万hm2，已有11个省25个地区的农田受到不同程度的Cd污染[4]，每年生产Cd浓度超标的农产品14.6亿kg，对农业生产和人们的身体健康构成了严重威胁[5]。目前，有关农田Cd污染的研究大多集中在较高浓度或已对植物产生明显毒害作用的条件下进行[6-8]。虽然我国稻田Cd污染面积大，但总体以中轻度污染水平为主，而重度污染多集中在采矿区和冶炼区。因此，单纯对重度Cd污染土壤进行相关研究存在一定的局限性。

水稻作为世界第二大粮食作物及我国的第一大粮食作物，被认为是对Cd具有较强耐受性，且易于吸收Cd的大宗类谷物之一[9]，即使中轻度Cd污染水平下不会对水稻生长产生明显的毒害作用，但由于不同水稻品种间对Cd的吸收、积累情况存在明显差异，其潜在的生态风险也不容忽视。目前，针对中轻度Cd污染稻田土壤，常见的修复方法有植物萃取、休耕轮作、低积累水稻品种筛选、重金属钝化以及叶面肥阻控等。由于我国人多地少，不可能对现有的耕地大面积进行长期休耕和植物修复；选育Cd低积累品种，向土壤中施加生石灰、有机肥、硅肥、海泡石、碱性煤渣等钝化剂，在一定程度上可以提高植物对重金属毒害的耐受力[10-15]，但存在一定的技术局限性；叶面肥是一种快速提高作物营养的施肥方式，具有养分吸收快、利用率高、施用简便、经济性高等特点[16]。因此，施叶面肥是否可降低水稻对土壤重金属的吸收，特别是对Cd的吸收将成为研究热点。

近年来，随着叶面肥行业的发展，越来越多的研究开始注重稀土元素在叶面肥中的运用[17-19]。然而，目前有关叶面肥的研究主要以单一营养的肥料为主，采用多养分复合叶面肥综合研究水稻生长状况及Cd积累量的报道较少，且大多集中在以水培试验探究作物生长状况或重金属积累量[20-22]。多养分复合叶面肥最大的特点是营养齐全、功能多、针对性强，既有调节Cd积累的物质，又有促进水稻生长的各种营养成分，是一种混合型的叶面肥，所加入的螯合剂、表面活性剂等助剂，可使其更好地黏附、展铺在叶面上，有利于叶片的吸收和利用。研究表明[23-26]，叶面喷施肥料可有效缓解重金属对水稻的毒害作用，并可改变其生长状况。蔡秋玲等[27]对84个水稻品种在Cd中轻度污染农田上进行原位小区试验，结果表明，不同基因型水稻对Cd的积累具有重要作用。基于此，本文重点探讨在土培试验条件下，通过喷施自制的多养分复合叶面肥，湘晚籼17和五优369基因型水稻幼苗在中轻度Cd污染条件下的生长状况以及Cd积累特性，以期为利用叶面肥调控技术降低稻米中有害重金属元素浓度提供重要的基础数据，同时为叶面肥调控技术的环境安全评估及大规模应用推广提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试土壤采用经济合作与发展组织(OECD)标准人工土，其组成为70%石英砂、20%高岭土和10%草炭，用CaCO3将其pH调节至7.0±0.3[28]。

供试作物为水稻，选取湘晚籼17号(简称湘晚籼)和五优369(简称369)水稻品种。湘晚籼亲本来源为湘晚籼10号和三合占，选育单位为湖南省水稻研究所，属中熟常规晚稻；369亲本来源为五丰A和R369，选育单位为湖南泰邦农业科技股份有限公司和广东省农科院水稻研究所，属三系杂交中熟晚稻。

试验所用自制复合叶面肥集有机质、微肥、稀土为一体，既有足够的腐殖酸、氨基酸和N、P、K等营养元素，也有适量的对抑制Cd有益的Si、Se、La等元素。其中氨基酸和大、中量元素化合物占30%，微量元素和La化合物占8%，其余为螯合剂、助溶剂、表面活性剂和水。配制时先溶解中、微量元素和稀土元素；再加入螯合剂在70 ℃条件下螯合30 min；最后加入大量元素、氨基酸、助溶剂和表面活性剂。喷施时用水将其稀释200倍。

1.2 培养方法

试验在中国环境科学研究院玻璃温室内进行，供试人工土共设0、0.2、0.5、1.0、1.5和2.0 mg/kg 6个Cd浓度梯度，2种水稻品种(湘晚籼和369)分别采用喷施复合叶面肥和去离子水处理，各处理均重复3次。在高9.5 cm、直径7.5 cm的纸杯进行试验，每盆装OECD人工土100 g。用万分之一天平称取试验所需氯化镉放入量筒中，加去离子水定溶到50 mL，并使其充分溶解；以氯化镉水溶液的形式加入供试土壤，同时每盆加入0.2 g史丹利磷铵钾复合肥，使其在过饱和状态下混合均匀；采取称重法每隔2 d补充土壤所需水分，使其在最大含水量的70%状态下老化30 d，待用。用氯化钠水溶液挑选饱满均一的水稻种子，用去离子水洗净后，在5%次氯酸钠溶液中浸泡30 min，洗净，浸种24 h后转移至培养皿中，在人工气候箱中30 ℃下暗光催芽；待芽长为2 mm左右时播种于苗床上，在幼苗长出1片真叶时，挑选长势均一的幼苗移入事先老化的土壤中，每盆移栽3棵。以清晨水稻叶尖有无正常吐水为标准，进行定时定量喷水，用以保持水稻苗期生长所需水分；于幼苗三叶期和四叶期对其中1组喷施自制复合叶面肥，取复合叶面肥母液稀释200倍，稀释后每盆喷施10 mL，喷施时用塑料板覆盖于表层土壤之上，防止喷施时肥液进入土壤影响试验准确性，另1组用相同方式喷施等量的去离子水。

1.3 测定指标与方法

1.3.1 植物生长状况测定

待幼苗五叶期(移栽后25 d)，将其地上与地下部分离，用去离子水反复冲洗，再将根浸泡于20 mmol/L Na2-EDTA溶液中15 min，最后用去离子水洗净，无灰滤纸吸干。

用直尺量取每株幼苗地上部的最高高度和地下部主根长度，测定重复3次，取平均值。

用吸水纸将洗净的植株表面水分吸干后，在烘箱105 ℃下烘干30 min，在75 ℃下烘48 h至恒重，采用万分之一天平称重。

1.3.2 重金属浓度测定

将烘干的样品用不锈钢粉碎机粉碎，过20目筛后，取0.02 g在HNO3/H2O2(体积比为5∶1)消解体系下用电热板150 ℃消解6 h，赶酸，将冷却后的消解液移至10 mL容量瓶中，用1%的硝酸定容。消解液过0.45 μm滤膜后，用安捷伦ICP-MS7500(美国)检测滤液中Cd浓度，其Cd检测限为0.7×10-4μg/L。同时进行空白和标准样品〔中国计量科学研究院生物成分分析标准物质芹菜GBW10048，Cd浓度为(0.092±0.006)mg/kg〕测试，用于质保质控，实测GBW10048的Cd浓度为(0.089±0.005)mg/kg。

1.4 数据统计与分析

采用Microsoft Excel 2010和SPSS 17.0统计分析软件进行数据处理和分析，并用Origin Pro 8.5软件制图，所有数值均为3次重复的平均值。

2 结果与分析

2.1 不同Cd浓度水平下复合叶面肥对水稻幼苗生长状况的影响

2.1.1 对株高的影响

不同Cd浓度水平下复合叶面肥对水稻幼苗株高的影响见图1。

注：*表示在P<0.05水平下差异显著。图1 不同Cd浓度水平下复合叶面肥对水稻幼苗株高的影响Fig.1 Effects of foliar fertilizer on plant height of rice seeding at different Cd levels

由图1可知，2种水稻幼苗株高随着土壤Cd浓度的增加呈递减趋势，在土壤Cd浓度为0.2和0.5 mgkg时有轻微的低浓度刺激效应；复合叶面肥对不同浓度Cd处理条件下2种水稻幼苗株高的生长均产生了促进作用，当土壤Cd浓度为1.0 mgkg时，喷施复合叶面肥后2种水稻幼苗株高与对照组相比都有明显增长(P<0.05)，369和湘晚籼分别增长37.2%和39.6%；2种水稻的株高并无明显差异。

2.1.2 对根长的影响

不同Cd浓度水平下复合叶面肥对水稻幼苗根长的影响见图2。

图2 不同Cd浓度水平下复合叶面肥对水稻幼苗根长的影响Fig.2 Effects of foliar fertilizer on root length of rice seeding at different Cd levels

从图2可以看出，喷施复合叶面肥对2种水稻地下部的生长并没有明显的促进作用；369的主根要稍长于湘晚籼，可能是不同基因型水稻之间的差异；而在整个土壤Cd浓度区间，2种水稻根长与Cd浓度均表现出较明显的剂量效应关系，湘晚籼水稻较为缓和，369水稻较为明显。

2.1.3 对干重的影响

不同Cd浓度水平下复合叶面肥对水稻幼苗干重的影响见图3。

图3 不同Cd浓度水平下复合叶面肥对水稻幼苗干重的影响Fig.3 Effects of foliar fertilizer on dry weight of rice seeding at different Cd levels

从图3可以看出，喷施复合叶面肥处理与对照组相比，不同Cd浓度胁迫下2种水稻幼苗地上和地下部干重均出现不同程度的增长。在土壤未添加Cd时，2种水稻幼苗各部位均有所生长，平均增长率约为10%；Cd浓度为0.2 mg/kg时，2种水稻幼苗干重增长率均有所放缓；Cd浓度为0.2～1.0 mg/kg时，随着土壤Cd浓度的升高，水稻幼苗干重整体表现出快速增长趋势；当土壤Cd浓度达1.0 mg/kg时，2种水稻地上部和地下部增长率达到最大，尤以湘晚籼更为明显；随着土壤Cd浓度的继续升高，2种水稻干重增长率均开始下降。2种水稻相比，在土壤Cd浓度为1.0 mg/kg时，其地上部增长率均为最高，湘晚籼为40.5%，369为39.1%。

综上，喷施复合叶面肥后2种水稻幼苗的株高、干重等生理指标与对照组相比都有不同程度的增长，其原因可能是该复合叶面肥既为水稻幼苗生长提供充足的养分，有利于植株的生长，又缓解了Cd对水稻幼苗的毒害作用。对比发现，当土壤Cd浓度为1.0 mg/kg时，2种水稻幼苗的株高和干重增长率均为最大，原因可能是低浓度Cd可以刺激植物生长，当Cd浓度超过某阈值时，将抑制植株生长甚至产生毒害作用，但具体阈值尚不确定，还需做进一步研究。

2.2 不同Cd浓度水平下复合叶面肥对水稻幼苗Cd积累特性的影响

不同Cd浓度水平下复合叶面肥对水稻幼苗Cd积累量的影响见图4。

图4 不同Cd浓度水平下复合叶面肥对水稻地上部和地下部Cd积累量的影响Fig.4 Influence of foliar fertilizer on Cd accumulation in rice shoots and roots at different Cd concentrations

由图4可知，对照组中，2种水稻幼苗植株Cd浓度随着土壤Cd浓度的增加而增加；其地上部Cd积累量明显小于地下部；湘晚籼地上部Cd积累量明显高于369；湘晚籼地下部Cd积累量比369略高。原因可能是不同基因型水稻对Cd的富集特征不同，与项目组前期在案例区采集的稻米Cd浓度一致，均为湘晚籼Cd浓度明显高于369。

喷施复合叶面肥对2种水稻幼苗地上部Cd积累量的抑制效果比较明显。喷施复合叶面肥后369地上部Cd积累量在整个土壤Cd浓度区间都有所降低，但趋势较为缓和，在土壤Cd浓度为0.2和2.0 mg/kg时降幅相对较大，与对照组比分别降低了51%和32%；土壤Cd浓度为0～0.5 mg/kg时，喷施复合叶面肥后湘晚籼地上部Cd积累量略微降低，而当土壤Cd浓度升至1.0～2.0 mg/kg时，其地上部Cd积累量显著降低，与对照组相比分别降低了32%、47%和41%；2种水稻地下部Cd积累量在土壤Cd浓度为0～1.0 mg/kg时没有明显变化，随着Cd浓度的继续增加，其地下部Cd积累量反而开始升高，其原因可能是复合叶面肥中的P与Cd离子形成的磷酸盐在植株根部细胞壁与液泡的沉淀作用下使有效态的Cd离子固定在植物的根系中[29]，也可能是高浓度的Cd抑制了水稻地下部的生长及对养分的吸收，此时复合叶面肥调节了水稻的生长，反而间接刺激了水稻地下部对各元素的吸收。

3 讨论

3.1 复合叶面肥对水稻幼苗生长状况的影响

喷施复合叶面肥后，2种水稻幼苗株高和干重都有不同程度的增长，其原因是复合叶面肥中所含的腐殖酸、氨基酸和营养元素等促进植株的生长。水稻、小麦等禾本科植物都是喜硅植物，复合叶面肥中的Si元素也会促进植株的生长，其原因可能是Si进入水稻叶片后，主要沉积在叶表皮层细胞内，使叶片挺立，叶片与茎秆夹角减小，植株紧凑，从而改善水稻群体冠层对光的接受姿态，增大最适叶面积，增加群体光能截获率，从而提高叶片光合能力[30]，因此能促进水稻幼苗的生长；也有可能是复合叶面肥中的腐殖酸和Se等元素促进了水稻的生长，这与魏丹等[31-32]的观点相吻合。对比株高和干重增长率发现，2种水稻幼苗在土壤Cd浓度为1.0 mg/kg时，均达到最大值。原因可能是此时Cd毒性和复合叶面肥促进幼苗生长的有效性达临界值，当土壤Cd浓度小于该值时，Cd对水稻幼苗起低剂量刺激作用，幼苗本身会最大程度地提高生命活动来抵制逆境，此时复合叶面肥的施用对其也起到了一定的促进作用；而当土壤Cd浓度超过1.0 mg/kg时，Cd对幼苗的毒性要超过复合叶面肥的促进作用，从而使株高和干重增长率出现递减的趋势。

3.2 不同基因型水稻Cd积累的差异性

2种基因型水稻Cd积累量与土壤Cd浓度呈明显的剂量效应关系，且常规稻湘晚籼植株Cd积累量均明显高于杂交稻369。关于不同类型水稻Cd积累的差异研究较多：王英等[33-34]认为，水稻对Cd的积累有明显的基因型特征，杂交稻积累Cd浓度高于常规稻，与本试验结果相反；也有研究认为，水稻类型间Cd积累没有显著差异，应针对品种来筛选[35]。影响水稻中Cd积累的原因可能与不同水稻品种自身对Cd的抗性机制、回避机制以及脯氨酸浓度有关[36]，也可能与水稻种植环境有关。

3.3 复合叶面肥对水稻地上部Cd积累量的影响

喷施复合叶面肥后2种基因型水稻幼苗地上部Cd积累量都明显降低，原因是该复合叶面肥中含有对抑制Cd有益的Si、Se、La等元素。复合叶面肥导致水稻幼苗Cd浓度降低的原因可能有：1)复合叶面肥中的Si通过叶面喷施进入水稻体内后，在植物体内养分循环系统的作用下部分运移到根部，与根系中的Cd发生共沉淀作用，降低了Cd离子活性而减少了根系中Cd向地上部的迁移；此外，由于Si对水稻植株蒸腾作用的抑制作用，也减少了土壤Cd随蒸腾流进入水稻地上部的相对数量[37]。2)复合叶面肥中的Se元素也能抑制Cd对水稻的毒害和积累。Se抑制了水稻对Cd的吸收并抑制了Cd诱导自由基对水稻的伤害，而且参与调控植物螯合肽酶的活性，螯合肽酶与重金属离子可能形成螯合蛋白，从而缓解Cd对水稻的毒害。李正文等[38]对57个品种水稻籽粒中所含Cd与Se浓度的研究表明，Se与Cd浓度呈负相关性；刘春梅等[39]也指出，土壤Cd浓度为0～8 mg/kg时，喷施硒肥后水稻各部位Cd浓度均明显下降。上述研究表明，低浓度的Se不仅可以降低大米中Pb、Cd、Cr等重金属的浓度，还可减轻对水稻幼苗的毒害[40]，与本试验结果基本一致。3)水稻植株Cd浓度的降低还可能与复合叶面肥中的La有关。近年来，学者们开始重视稀土元素在重金属防治方面的研究，如黄晓华等[41]研究表明，La对菜豆和玉米幼苗Cd胁迫具有明显的缓解作用；张参俊等[42]利用外源添加LaCl3水溶液缓解水稻幼苗Cd毒害的试验表明，当根系中的Cd浓度低于70 mg/kg时，NSCCs对地上部Cd积累量的贡献率达80%以上，低浓度La能促进水稻幼苗的生长，并缓解Cd对水稻幼苗的胁迫作用，原因可能是La抑制了Cd在NSCCs中的转运，也可能是La与Cd发生拮抗作用。

4 结论

(1)自制复合叶面肥既能促进水稻幼苗的生长，又抑制了水稻对Cd的吸收。这与复合叶面肥含有Si、Se、La和腐殖酸等营养元素有关；同时，自制复合叶面肥中的P与Cd离子形成的磷酸盐沉淀，使有效态的Cd离子固定在植物的根系中，喷施复合叶面肥后在土壤Cd浓度较高时水稻地下部Cd积累量与对照组相比有所增长。

(2)喷施复合叶面肥后常规稻湘晚籼Cd积累量明显高于杂交稻369，这与品种自身的抗性机制和回避机制有关，也可能与水稻种植环境和土壤污染状况有关。

(3)复合叶面肥在不同Cd浓度土壤中的施用效果存在明显的差异，因此复合叶面肥的施用效果不仅与水稻自身品种有关，还与土壤Cd浓度有关。

(4)在后续的研究工作中，需对盆栽试验中水稻全生育期各部位的Cd积累状况进行深入探讨和研究；并将该技术应用于大田实证案例研究，以验证其田间处理效果。

[1] SUN Y H,LI Z J,GUO B,et al.Arsenic mitigates cadmium toxicity in rice seedlings[J].Environmental and Experimental Botany,2008,64(3):264-270.

[2] 王启明.重金属Cr6+胁迫对玉米幼苗生理生化特性的影响[J].河南农业科学,2006(8):37-40. WANG Q M.Effects of heavy metal Cr6+stress on physiological and biochemical parameters of maize seedlings[J].Journal of Henan Agricultural Science,2006(8):37-40.

[3] MCLAUGHLIN M J,TILLER K G,NAIDU R.Review:the behavior and environmental impact of ntaminants in fertilizers[J].Australian Journal of Soil Research,2005,34(1):1-54.

[4] 李坤权,刘建国,陆小龙,等.水道不同品种对Cd吸收及分配的差异[J].农业环境科学学报,2003,22(5):529-532. LI K Q,LIU J G,LU X L,et al.Uptake and distribution of cadmium in different rice cultivars[J].Journal of Agro-environment Science,2003,22(5):529-532.

[5] 顾继光,林秋奇,胡韧,等.土壤-植物系统中重金属污染的治理途径及其研究展望[J].土壤通报,2005,36(1):128-133. GU J G,LIN Q Q,HU R,et al.Heavy metals pollution in soil-plant system and its research prospect[J].Chinese Journal of Soil Science,2005,36(1):128-133.

[6] 张义贤,张丽萍.Cd2+Pb2+Hg2+Ni2+胁迫对大麦抗氧化酶活性的影响[J].农业环境科学学报,2005,24(2):217-221. ZHANG Y X,ZHANG L P.Effects of antioxidant enzymes activities in hordeum vulgare seedling under Cd2+,Pb2+,Hg2+,Ni2+stresses[J].Journal of Agro-environment Science,2005,24(2):217-221.

[7] 李子芳,刘惠芬,熊肖霞,等.Cd胁迫对小麦种子萌发幼苗生长及生理生化特性的影响[J].农业环境科学学报,2005,24(增刊):17-20. LI Z F,LIU H F,XIONG X X,et al.Effect of cadmium on seed germination,seeding development and physiological and biochemical characteristics of wheat[J].Journal of Agro-environment Science,2005,24(Suppl):17-20.

[8] 朱奇宏,黄道友,刘国胜,等.改良剂对Cd污染酸性水稻土的修复效应与机理研究[J].中国生态农业学报,2010,18(4):847-851. ZHU Q H,HUANG D Y,LIU G S,et al.Effects and mechanisms of amendments on remediation of cadmium contaminated acid paddy soils[J].Chinese Journal of Eco-agriculture,2010,18(4):847-851.

[9] CHANEY R L,REEVES P G,RYAN J A,et al.An improved understanding of soil Cd risk to humans and low cost methods to phytoextraet Cd from contaminated soils to prevent soil Cd risks[J].Biometals,2004,17:549-553.

[10] 范美蓉,罗琳,廖育林,等.不同改良剂对Cd污染土壤的改良效果和对水稻光合特性的影响[J].湖南农业大学学报(自然科学版),2012,38(4):430-434. FAN M R,LUO L,LIAO Y L,et al.Effects of different soil amendments on the remediation of Cd-contaminated soil and the photosynthetic characteristics of rice plant[J].Journal of Hunan Agricultural University (Natural Sciences),2012,38(4):430-434.

[11] NEUMANN D,ZUR N U.Silicon and heavy metal tolerance of higher plants[J].Phytochemistry,2001,56:685-692.

[12] BARCELO J,GUEVARA P,POSCHENRIEDER C.Silicon amelioration of alumium toxicity in teosinte (ZeamaysL.ssp.Mexicana)[J].Plant Soil,1993,154:245-255.

[13] 李建东,顾红,高永刚,等.石灰对重金属铅影响玉米生长的抑制效应研究[J].生态环境,2006,15(2):312-314. LI J D,GU H,GAO Y G,et al.Effect of lime on maize growth under lead pollution[J].Ecology and Environment,2006,15(2):312-314.

[14] 杨超光,豆虎,梁永超,等.硅对土壤外源Cd活性和玉米吸收Cd的影响[J].中国农业科学,2005,38(1):116-121. YANG C G,DOU H,LIANG Y C,et al.Influence of silicon on cadmium availability and cadmium uptake by maize in cadmium-contaminated soil[J].Scientia Agriculture Sinica,2005,38(1):116-121.

[15] 黄崇玲,雷静,顾明华,等.土施和喷施硅肥对Cd污染农田水稻不同部位Cd含量及富集的影响[J].西南农业学报,2013,26(4):1532-1535. HUANG C L,LEI J,GU M H,et al.Effects of soil and foliar applications of silicon fertilizer on Cd content and its bioconcentration factors in different parts of rice growing in cadmium contaminated soil[J].Southwest China Journal of Agricultural Sciences,2013,26(4):1532-1535.

[16] 李燕婷,李秀英,消艳,等.叶面肥的营养机理及应用研究进展[J].中国农业科学,2009,42(1):162-172. LI Y T,LI X Y,XIAO Y,et al.Advances in study on mechanism of foliar nutrition and development of foliar fertilizer application[J].Scientia Agricultura Sinica,2009,42(1):162-172.

[17] 任红玉,刘曦,高振宇,等.开花期喷施镧和铈对东北大豆化学品质的影响[J].中国稀土学报,2014,32(1):94-100. REN H Y,LIU X,GAO Z Y,et al.Effect of spraying rare earth on chemical quality of northeast soybean in efflorescence[J].Journal of the Chinese Society of Rare Earths,2014,32(1):94-100.

[18] 江枝和,卢翠香,肖淑霞,等.硒镧复合作用对巴西蘑菇产量、重金属和各类氨基酸含量的影响[J].应用与环境生物学报,2014,20(6):1011-1015. JIANG Z H,LU C X,XIAO S X,et al.Effects of Se and La on the yield of agaricus brasiliensis and its heavy metal and amino acid contents[J].Chinese Journal of Applide Environmental Biology,2014,20(6):1011-1015.

[19] 张杰,黄永杰,刘雪云.镧对Cd胁迫下水稻幼苗生长及生理特性的影响[J].生态环境,2007,16(3):835-841. ZHANG J,HUANG Y J,LIU X Y.Effects of La on growth and some physiological characteristics of rice seedings under Cd stress[J].Ecology and Environment,2007,16(3):835-841.

[20] 贺前锋,李鹏祥,易凤娇,等.叶面喷施硒肥对水稻植株中Cd、硒含量分布的影响[J].湖南农业科学,2016(1):37-39. HE Q F,LI P X,YI F J,et al.Effects of selenium fertilizer application on distribution of cadmium and selenium in rice[J].Hunan Agricultural Sciences,2016(1):37-39.

[21] 徐向华,刘传平,唐新莲,等.叶面喷施硒硅复合溶胶抑制水稻砷积累效应研究[J].生态环境学报,2014,23(6):1064-1069. XU X H,LIU C P,TANG X L,et al.Foliar application of selenium-silicon sol reduced arsenic accumulation in rice[J].Ecology and Environmental Sciences,2014,23(6):1064-1069.

[22] 潘瑶,尹洁,高子平,等.硫对水稻幼苗Cd积累特性及亚细胞分布特征的影响[J].农业资源与环境学报,2015,32(3):275-281. PAN Y,YIN J,GAO Z P,et al.Effects of sulfur on the accumulation and subcellular distribution of cadmium in rice seedings[J].Journal of Agricultural Resources and Environment,2015,32(3):275-281.

[23] 汤海涛,李卫东,孙玉桃,等.不同叶面肥对轻度重金属污染稻田水稻重金属积累调控效果研究[J].湖南农业科学,2013(1):40-44. TANG H T,LI W D,SUN Y T,et al.Controlling effects of different foliar fertilizers on heavy metal accumulation in rice plant in mild heavy metal polluted paddy field[J].Hunan Agricultural Sciences,2013(1):40-44.

[24] 王世华,罗群胜,刘传平,等.叶面施硅对水稻籽实重金属积累的抑制效应[J].生态环境,2007,16(3):875-878. WANG S H,LUO Q S,LIU C P,et al.Effects of leaf application of nanometer silicon to the accumulation of heavy metals in rice grains[J].Ecology and Environment,2007,16(3):875-878.

[25] 索炎炎,吴世文,朱骏杰,等.叶面喷施锌肥对不同Cd水平下水稻产量及元素含量的影响[J].浙江大学学报(农业与生命科学版),2012,38(4):449-458. SUO Y Y,WU S W,ZHU J J,et al.Effects of foliar Zn application on rice yield and element contents under different Cd levels[J].Journal of Zhejiang University (Agriculture & Life Science),2012,38(4):449-458.

[26] FENG J P,SHI Q H,WANG X F,et al.Silicon supplementation ameliorated the inhibition of photosynthesis and nitrate metabolism by cadmium(Cd) toxicity inCucumissativrusL.[J].Scientia Horticulturae,2010,123:521-530.

[27] 蔡秋玲,林大松,王果,等.不同类型水稻Cd富集与转运能力的差异分析[J].农业环境科学学报,2016,35(6):1028-1033. CAI Q L,LIN D S,WANG G,et al.Differences in cadmium accumulation and transfer capacity among different types of rice cultivars[J].Journal of Agro-environment Science,2016,35(6):1028-1033.

[28] OECD.Terrestrial plant test:seedling emergence and seedling growth test[M].Singapore:OECD Guidelines for the Testing Chemical,2006.

[29] 董亚玲,刘斌美,陈慧茹,等.磷营养元素与水稻幼苗镉吸收关系研究[J].广东农业科学,2014,13(17):6-9. DONG Y L,LIU B M,CHEN H R,et al.Relationship between phosphorus and cadmium absorption of rice seedings[J].Guangdong Agricultural Sciences,2014,13(17):6-9.

[30] SEEBOLD K W,KUCHAREK T A,DATNOFF L E,et al.The influence of silicon on components of resistance to blast in susceptible,partially resistant,and resistant cultivars of rice[J].Phytopathology,2001,91(1):63-69.

[31] 魏丹,杨谦,迟凤琴,等.叶面喷施硒肥对水稻含硒量及产量的影响[J].土壤肥料,2005(1):39-41. WEI D,YANG Q,CHI F Q,et al.Effect of foliage dressing Se fertilizer on the rice in the field[J].Soil and Fertilizer Sciences,2005(1):39-41.

[32] 王秀芝,姜春涛,单丽娟,等.叶面喷施高效腐殖酸液肥对水稻产量的影响[J].辽宁农业科学,2010(4):55-56. WANG X Z,JIANG C T,SHAN L J,et al.The effect of spraying high humic acid iquid fertilizer molybdate in the ieaf to output of rice[J].Liaoning Agricultural Sciences,2010(4):55-56.

[33] 王英,李正文,贺紫荆.不同水稻品种积累镉的差异及其动态变化[J].广西农业生物科学,2007,26(增刊1):82-85. WANG Y,LI Z W,HE Z J.Difference and dynamics of Cd up take in four rice cultivars[J].Journal of Guangxi Agricultural and Biological Science,2007,26(Suppl 1):82-85.

[34] 唐非,雷鸣,唐贞,等.不同水稻品种对Cd的积累及其动态分布[J].农业环境科学学报,2013,32(6):1092-1098. TANG F,LEI M,TANG Z,et al.Accumulation characteristic and dynamic distribution of Cd in different genotypes of rice[J].Journal of Agro-environment Science,2013,32(6):1092-1098.

[35] 徐燕玲,陈能场,徐胜光,等.低镉累积水稻品种的筛选方法研究:品种与类型[J].农业环境科学学报,2009,28(7):1346-1352.

XU Y L,CHEN N C,XU S G,et al.Breeding rice cultivars with low accumulation of cadmium:cultivars versus types[J].Journal of Agro-environmental Science,2009,28(7):1346-1352.

[36] 王阳阳,任艳芳,周国强,等.Cd胁迫对不同抗性水稻品种幼苗生长和生理特性的影响[J].中国农学通报,2009,25(24):450-454. WANG Y Y,REN Y F,ZHOU G Q,et al.Effect of cadmium stress on seedings growth and physiological characteristics in different rice cultivars[J].Chinese Agricultural Science Bulletin,2009,25(24):450-454.

[37] MA J F,TNMAI K,YAMAJI N,et al.A silicon transporter in rice[J].Nature,2006,440:688-691.

[38] 李正文,张艳玲,潘根兴,等.不同水稻品种籽粒Cd、Cu和Se的含量差异及其人类膳食摄取风险[J].环境科学,2003,24(3):112-115. LI Z W,ZHANG Y L,PAN G X,et al.Grain contents of Cd,Cu and Se by 57 rice cultivars and the risk significance for human dietary uptake[J].Environmental Science,2003,24(3):112-115.

[39] 刘春梅,罗盛国,王孟学,等.硒对Cd胁迫下寒地水稻Cd、Zn、Fe、Cu、Mn含量的影响[J].水土保持学报,2014,28(6):136-142. LIU C M,LUO S G,WANG M X,et al.Effects of selenium on cadmium,zinc,iron,copper,manganese content in rice under cadmium stress in cold climate[J].Journal of Soil and Water Conservation,2014,28(6):136-142.

[40] 谭周磁,陈嘉勤,薛海霞.硒(Se)对降低水稻重金属Pb,Cd,Cr污染的研究[J].湖南师范大学(自然科学学报),2000,23(3):80-83. TAN Z C,CHEN J Q,XUE H X.Studies on the pole of selenium(Se) in decreasing Pb,Cd and Cr pollution to rice[J].Journal of Natural Science of Hunan Normal University,2000,23(3):80-83.

[41] 黄晓华,周青.镧对水培菜豆和玉米幼苗Cd胁迫的缓解作用[J].中国稀土学报,2005,23(2):245-249. HUANG X H,ZHOU Q.Protective effects of lanthanum on bean and corn under cadmium stress[J].Journal of the Chinese Society of Rare Earths,2005,23(2):167-172.

[42] 张参俊,尹洁,张长波,等.非选择性阳离子通道对水稻幼苗Cd吸收转运特性的影响[J].农业环境科学学报,2015,34(6):1028-1033. ZHANG S J,YIN J,ZHANG C B,et al.Effects of nonselective cation channels on accumulation and transfer of Cd in rice seedlings[J].Journal of Agro-environment Science,2015,34(6):1028-1033.□

张型芳，罗宏，吕连宏.碳排放与经济增长的协调性分析[J].环境工程技术学报,2017,7(4):517-524.

ZHANG X F, LUO H, LÜ L H.Coordination analysis on carbon emission and economic growth[J].Journal of Environmental Engineering Technology,2017,7(4):517-524.

Effects of foliage fertilizer on growth and cadmium accumulation characteristics of rice seedlings in Cd pollution

CAI Liangliang1,2, ZHAO Long2, CHEN Weiyu3, YAO Na4, ZHANG Naiming1, HOU Hong2

1.College of Resources and Environment, Yunnan Agriculture University, Kunming 650000, China 2.State Key Laboratory of Environmental Criteria and Risk Assessment, China Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China 3.Datong Environmental Monitoring Station, Datong 037002, China 4.Jiangxi Academy of Environmental Sciences, Nanchang 330039, China

In order to investigate whether spraying foliar fertilizer can relieve the toxic effect of heavy metals on rice, and using the rice varieties of Xiangwanxian 17 and Wuyou 369 as materials, the effects of multi-foliar fertilizers on seedling growth and the accumulation of Cd in shoots and roots parts of rice under different soil Cd concentrations were determined by pot experiments. The results show that spraying multi-foliar fertilizers can not only promote the growth of plant height and dry weight of the two rice seedlings, but also effectively inhibit the accumulation of Cd in the shoots of rice. The inhibitory effect on Xiangwanxian 17 is better than that of Wuyou 369. It is indicated that the regulation effect of multi-nutrients foliar fertilizers on rice Cd accumulation may be related to the difference of rice varieties and soil Cd concentrations.

foliage fertilizer; rice; cadmium; cadmium accumulation

2016-12-13

国家环境保护公益性行业科研专项(201509032)

蔡亮亮(1991—)，男，硕士研究生，主要从事土壤重金属污染修复研究，809200994@qq.com

*通信作者：张乃明(1963—)，男，教授，博士，主要从事重金属污染修复及农业面源污染等研究，zhangnaiming@sina.com 侯红(1963—)，女，研究员，博士，主要从事重金属污染、迁移等研究，houhong@craes.com

X503.231

1674-991X(2017)04-0509-08

10.3969/j.issn.1674-991X.2017.04.070