施锰对土壤锰氧化物形成及镉固定的影响

顾明华，李志明，陈宏，雷静，方圆，唐翠荣，沈方科

广西大学农学院/广西农业环境与农产品安全重点实验室/广西大学农牧产业发展研究院，广西 南宁 530004

镉（Cd）是土壤重金属污染的常见元素之一。据 2014年全国土壤污染状况调查公报显示，镉已成为中国土壤污染中的首要污染物，土壤镉的点位超标率达到7.0%（环境保护部，2014）。中国南方地区是土壤镉污染的重灾区（熊婕等，2018），主要是由于土壤中镉的背景值含量较高以及矿山开采废水造成的流域性土壤镉污染等原因造成。水稻作为南方地区的主要粮食作物，也是一种易从土壤中富集Cd、As等重金属的作物（Zeng et al.，2008）。土壤镉污染会导致稻米镉含量超标（苗亚琼等，2016；Liu et al.，2015），长期食用会影响人体健康（Zhang et al.，2014；Liu et al.，2016）。因此如何减缓土壤镉污染的危害是当前研究的热点问题之一。

锰（Mn）在地壳中的含量位居第10，是仅次于铁的第二大过渡金属元素。土壤中的锰以多种氧化物形式及其水合氧化矿物形式赋存，主要以水钠锰矿、水羟锰矿、锂硬锰矿和钙锰矿等形式存在于铁锰结核、土壤裂隙表面的锰胶膜及锰块和结皮中（刘凡等，2002；Xu et al.，2015）。锰氧化物是呈细小颗粒状的晶体，内部具有层状机构或大隧道结构，有较大的比表面积和内表面积（高翔等，2002），加之其具有较低的电荷零点，锰氧化物可以通过氧化还原和吸附/共沉淀过程来影响土壤中的重金属形态和浓度（Fu et al.，1991）。目前，锰对土壤中镉的有效性及植物镉累积影响的研究热点集中在 3个方面，一是锰氧化物氧化还原过程对镉吸附固定和解吸（Suda et al.，2016）；二是根表铁锰膜形成对镉的富集和固定（蔡春婷等，2017）；三是锰、镉对共同转运蛋白吸附位点的竞争（Pinto et al.，2015；Sasaki et al.，2014）。

研究锰对土壤镉的固定作用对防治稻田土壤镉污染和保障粮食安全具有重要的理论意义。锰以及锰氧化物对植物吸收积累重金属的影响日益受到关注，但施锰对污染土壤中镉的固定机制仍不是十分清楚（Komárek et al.，2013；王砚等，2011）。本文通过盆栽实验，分析外源Mn(II)的作用下土壤中镉形态分级以及水稻各部位中镉含量的变化，研究锰对土壤中镉的生物有效性的影响，并结合土壤中锰氧化物含量、无定形铁锰氧化物结合态镉（草酸铵提取态镉）含量、土壤胶体中镉含量变化，探讨锰对土壤中镉的固定机制，为探明土壤中锰、镉的环境行为及其相互关系，指导重金属污染土壤治理与作物安全生产提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与处理

供试作物：水稻（Oryza sativaL.），品种为Y两优2号。

供试土壤：采集广西某地重金属镉污染稻田土壤，土壤类型为第四纪红土发育的潴育性水稻土，土壤的基本理化性质为：pH=5.91，有机质 20.9 g·kg-1，全氮 1.72 g·kg-1，全磷 0.92 g·kg-1，全钾 4.81 g·kg-1，交换性钙 7.53 g·kg-1，全铁 12.25 g·kg-1，全锰 64.3 mg·kg-1，全镉 0.36 mg·kg-1，有效镉 0.26 mg·kg-1。土壤经室内风干后过 10目筛备用。通过外源添加镉（CdCl2·1/2H2O）1.7 mg·kg-1于土壤中，制备成土壤全镉含量2.0 mg·kg-1的低锰中度镉污染水稻土。

1.2 试验设计方案

于 2015年晚稻生长季在广西大学农学院试验基地网室内进行盆栽试验，设4个处理，外源添加不同用量的 Mn水平：0 mg·kg-1土（CK）；100 mg·kg-1土（Mn100）；400 mg·kg-1土（Mn400）；800 mg·kg-1土（Mn800），每个处理重复6次，共24盆，随机区组排列。

将过10目筛的供试土壤装入顶部直径20 cm，底部直径14 cm，高15.5 cm的塑料盆中，每盆装土4.00 kg。肥料与外源氯化镉同时加入，每盆施尿素0.2 g，磷酸二氢钾2.76 g，氯化钾1.21 g。淹水平衡7 d后添加锰，锰以硫酸锰溶液（MnSO4·H2O）加入至土壤中，搅拌混匀土壤，使加入的锰与土壤充分混匀。两日后挑选大小一致的三叶一心水稻秧苗移栽到盆中，每盆2穴，每穴2株。种植期间全生育期淹水，每天下午观察水分状况，保持土壤水层 2 cm以内。在水稻分蘖期和成熟期分别采取12盆植株土壤样品，将整盆内土壤及整蔸水稻样品进行采集，土样混匀后按不同处理分开进行风干、磨细、过18、60、100目筛子后置于塑料封口袋中备用。

1.3 分析测定和数据处理

1.3.1 分析测定

根表铁锰膜采用DCB法（Taylor et al.，1984）提取，将经蒸馏水洗净的水稻根系表面水分吸干后，均匀称取整段根重1.0 g（准确至0.01 g），装入250 mL的干燥塑料瓶中，依次加入0.3 mol·L-1柠檬酸钠40 mL和1 mol·L-1碳酸氢钠5 mL，同时加入3 g左右的连二亚硫酸钠固体，且摇匀后置于恒温振荡箱中，在25 ℃下连续振荡3 h后，取出根，用去离子水洗涤根系2—3次，将提取液和洗涤液一并转入到100 mL容量瓶中，定容，过滤，备用。采用火焰原子吸收光谱仪测定滤液中的铁、锰含量，采用石墨炉原子吸收光谱仪测定滤液中的镉含量。

水稻根系、茎叶、稻米镉含量的测定：将经DCB提取后的水稻根以及茎叶、和糙米在105 ℃杀青20 min，70 ℃烘至恒重后粉碎，过100目筛。采用优级纯硝酸进行微波消煮，消煮液转移至50 mL容量瓶，定容，过滤备用。

土壤游离态氧化锰（Bascomb，1968）的提取：称取过60目筛的土壤样品0.5 g，置于50 mL离心管中，加 0.3 mol·L-1柠檬酸钠溶液 20 mL和 1 mol·L-1重碳酸钠溶液2.5 mL，在80 ℃下水浴加热5 min，然后加入约 0.5 g连二亚硫酸钠，振荡 15 min，2500 r·min-1离心，待测。

土壤络合态锰（Alexandrova，1960）的提取：称取过60目筛的土壤样品2 g放入三角瓶中，加入0.1 mol·L-1焦磷酸钠溶液40 mL，浸提过夜后移入离心管2500 r·min-1离心，待测。

土壤无定形氧化锰、无定形铁锰氧化物结合态镉（Shuman，1982）的提取：称取过60目筛的土壤样品2 g于三角瓶中，用黑色塑料袋遮光，按土液比1:50加入0.2 mol·L-1草酸铵缓冲液100 mL，在恒温振荡3 h，移入离心管，2500 r·min-1离心，待测。

土壤镉形态分级及提取方法：土壤镉的形态分级采用Tessier方法（Tessier et al.，1979）。形态分级分为可交换态，碳酸盐结合态，铁锰氧化物结合态，有机质结合态和残渣态。

土壤胶体锰、镉提取：采用沉降虹吸法提取土壤中小于2 μm的粘粒胶体，低温冷冻干燥后过100目筛，称取0.2000 g土样使用HF-HNO3-HClO4进行消解，定容到50 mL，过滤，待测。

所有待测液中的Fe、Mn使用火焰原子吸收光谱法分析，Cd使用石墨炉原子吸收光谱法分析。

1.3.2 数据处理

运用IBM SPSS（Statistical Product and Service Solutions，19.0）对数据进行统计分析处理；运用Microsoft Excel 2010软件对数据进行图表处理。

2 结果与分析

2.1 施锰对土壤pH值和Eh值的影响

由图1可以看出，施锰有降低土壤pH的效应。种植前，施锰处理土壤pH显著降低，且随着锰添加量的增加降低幅度加大，Mn100、Mn400和Mn800处理土壤pH值较对照分别降低了0.10、0.16、0.19个pH单位（P＜0.05）；在分蘖期，Mn800处理土壤pH值较对照降低了0.27个pH单位（P＜0.05）。在成熟期，各处理间差异不显著。

图1 施锰对土壤pH值的影响Fig. 1 Effects of Mn(II) application on soil pH

由图2可以看出，施锰有提高土壤Eh值的效应。在分蘖期，Mn100、Mn400和Mn800处理土壤Eh值较对照相比分别升高了47.55、158.94、154.24 mV；在种植前和成熟期，各处理间土壤Eh值差异不显著。

2.2 施锰对土壤中锰氧化物含量的影响

由表1可以看出，土壤中游离态氧化锰、无定形氧化锰和络合态锰含量随着锰施用量的增加而显著增加（P＜0.05）。在成熟期，与对照相比，Mn100、Mn400和Mn800处理土壤游离态锰氧化物含量分别增加1.1、4.8、11.3倍，无定形氧化锰含量分别增加3.3、21.7、46.1倍，络合态锰含量分别增加4.1、19.6、52.7倍。表明施锰促进了新锰氧化物的形成。

图2 施锰对土壤Eh值的影响Fig. 2 Effects of Mn(II) application on soil Eh

2.3 施锰对土壤胶体中锰、镉含量的影响

土壤胶体由有机胶体和无机胶体组成，无机胶体由黏粒硅酸盐和黏粒氧化物组成，水铝石英和铁锰、铝、硅、钛等氧化物及其水合物等黏粒氧化物是土壤重金属吸附的重要界面。锰氧化物较大的比表面积和低电荷零点决定了其对重金属具有很强的吸附能力（高翔等，2002；Fu et al.，1991)，因此土壤锰氧化物含量的变化对土壤镉的吸附及有效性有着重要的影响。土壤胶体中镉含量反映了在土壤胶体所吸附的镉的含量，土壤胶体对镉吸附固定影响镉在土壤中的迁移转化。由图 3可看出，施锰显著增加了土壤胶体中锰、镉含量，并随着外源添加Mn(II)量的增加而提高。在分蘖期和成熟期，Mn400和Mn800处理土壤胶体中锰含量分别增加了 2.8—5.3倍和2.9—5.6倍；分蘖期Mn800处理土壤胶体中镉含量增加了19.2%（P＜0.05），成熟期Mn400和Mn800处理土壤胶体中镉含量分别增加了 21.0%和 29.4%（P＜0.05）。且土壤胶体中锰含量与镉含量之间相关关系r=0.689，呈极显著正相关关系（P＜0.01）。表明施锰促进土壤胶体中锰氧化物及其水合物含量增加的同时，增强了镉在土壤胶体中的吸附固定。

2.4 施锰对土壤中无定形铁锰氧化物结合态镉含量的影响

施入的锰随着土壤中氧化还原电位的变化，其形态变化一般沿着离子态-非晶态-晶态方向转移，在转移过程中形成无定形的锰氧化物（Tack et al.，2006）。无定形氧化物因其未结晶，有更大的比表面积，表面积比较大和结晶程度较差的氧化物能够提供更多有效的吸附点位（Gambrell，1994）。为查明无定形的锰氧化物形成过程对土壤镉的吸附固定效应，采用草酸铵溶液提取无定形铁锰氧化物结合态镉，分析土壤中无定形氧化锰和镉的关系。由图4可见，施锰提高了土壤中无定形铁锰氧化物态镉含量，与对照相比，分蘖期Mn800处理土壤中无定形铁锰氧化物结合态镉含量增加了 11.9%（P＜0.05），成熟期Mn400和Mn800处理分别增加了11.6%和13.2%（P＜0.05）。土壤无定形氧化锰含量与无定形铁锰氧化物结合态镉含量之间相关关系r=0.560，呈极显著正相关关系（P＜0.01）。表明施锰促进土壤无定形氧化锰含量增加的同时（表2），增强了镉在无定形铁锰氧化物中的吸附。

表1 施锰对土壤中锰氧化物含量的影响Table 1 Effects of Mn(II) application on Mn oxide mg·kg-1

图3 施锰对土壤胶体中锰、镉含量的影响Fig. 3 Effects of Mn(II) application on the Mn, Cd content of soil colloid

2.5 施锰对土壤中镉有效性的影响

图4 施锰对土壤中无定形铁锰氧化物结合态镉含量的影响Fig. 4 Effects of Mn(II) application on soil amorphous Fe/Mn oxidesbound Cd

镉对植株的危害性因不同形态镉在土壤中的迁移、转化、吸附和解吸能力的不同而各有差异。不同形态重金属对作物有效性不同，可表现为：可交换态＞碳酸盐结合态＞铁锰氧化结合态＞有机质及硫化物结合态＞残留态（Wang et al.，2006）。由表2可知，施锰可改变土壤中镉的赋存形态，降低土壤中镉的有效性。在分蘖期，各处理土壤可交换态镉含量差异不显著，但Mn800处理碳酸盐结合态镉含量较对照显著降低了16.4%（P＜0.05）。在成熟期，Mn400和Mn800处理土壤可交换态镉分别较对照显著降低了 10.5%和 7.4%（P＜0.05），铁锰氧化物结合态镉分别较对照显著增加了 10.2%和 10.4%（P＜0.05）。

表2 施锰对土壤中镉形态分级的影响Table 2 Effects of Mn(II) application on soil Cd fractions

土壤锰氧化物形态变化对土壤中镉的赋存形态变化的相关性分析发现（表3），碳酸盐结合态镉与游离态氧化锰、无定形氧化锰和络合态锰之间相关系数达到显著负相关，分别为-0.510（P＜0.05），-0.497（P＜0.05），-0.502（P＜0.05），表明施锰有可能导致锰及新形成的锰氧化物与碳酸盐对镉的结合产生竞争，降低了土壤中有效性较强的碳酸盐结合态镉。

表3 土壤镉形态与土壤锰氧化物的相关关系Table 3 Correlative relationship between Cd fractions and soil pH,Mn fractions

2.6 施锰对水稻根表铁锰膜组成及水稻各部位镉含量的影响

2.6.1 施锰对水稻根表铁锰膜中铁、锰、镉含量的影响

根表铁锰膜对镉的固定影响着水稻对镉的吸收。由表4可以看出，施锰可显著增加水稻根表铁锰膜中铁、锰的含量，降低根表铁锰膜中镉的含量。与对照相比，在分蘖期，Mn400和Mn800处理根表铁锰膜中铁含量分别增加了 95.8%和 113.6%（P＜0.05），表明施锰有利于亚铁氧化，促进根表铁氧化物的形成；在分蘖期和成熟期，Mn100、Mn400和 Mn800处理根表铁锰膜中锰含量分别增加了1.9—13.6倍和2.3—19.0倍，Mn800处理水稻根表铁锰膜中镉含量分别降低了 70.3%和 45.3%（P＜0.05）。总体来看，施锰增加了根表铁锰膜厚度及其铁、锰含量，减少了根表铁锰膜中镉的量。

2.6.2 施锰对水稻各部位镉含量的影响

如图5所示，与对照相比，在分蘖期和成熟期，Mn100、Mn400和Mn800处理水稻茎叶镉含量降低幅度分别为55.6%、56.2%、85.0%和51.9%、56.1%、68.4%，均达到显著水平（P＜0.05）；水稻籽粒镉含量分别降低26.7%、31.0%和27.1%，达到显著水平（P＜0.05）；分蘖期 Mn800处理根中镉含量降低52.7%，达到显著水平（P＜0.05），但是成熟期各处理间根中镉含量差异不显著（P＞0.05）。

表4 施锰对水稻根表铁锰膜铁、锰、镉含量的影响Table 4 Effect of Mn(II) application on the Fe, Mn, Cd in the Fe plaque of root

图5 施锰对水稻根、茎叶、糙米镉含量的影响Fig. 5 Effects of Mn(II) application on Cd content in rice roots, stems, leaves and grains under cadmium stress

如图6所示，与对照相比，在分蘖期和成熟期，施锰处理水稻根、茎叶、糙米锰含量均显著提高。

2.6.3 土壤锰形态与根表铁锰膜锰和水稻镉的相关关系

为查明土壤锰形态与根表铁锰膜和水稻镉累积的关系，对相关数据进行了相关性分析（表5）。结果发现，土壤中游离态氧化锰、无定形氧化锰和络合态锰与根表铁锰膜中铁、锰含量均呈显著正相关（P＜0.05），与根表铁锰膜中镉含量、水稻茎叶镉含量呈极显著负相关（P＜0.01）；土壤胶体中锰含量与根表铁锰膜中铁、锰含量呈显著正相关，与水稻茎叶镉含量极显著负相关（P＜0.01）。表明施锰降低水稻镉含量与土壤中不同形态锰氧化物的形成及其对镉的固定有密切相关。

2.7 施锰对水稻生长的影响

由表6可以看出，除了Mn800处理在前期对水稻生长产生抑制外，各施锰处理与对照之间的茎叶干重、根部鲜重和稻谷产量无显著性差异。

3 讨论

图6 施锰对水稻根、茎叶、糙米锰含量的影响Fig. 6 Effects of Mn(II) application on Mn content in rice roots, stems, leaves and grains under cadmium stress

表5 水稻各部位镉与土壤锰氧化物、胶体锰含量和根系锰含量的相关性分析Table 5 Correlation analysis of cadmium and soil manganese oxides in rice

表6 施锰对水稻生长的影响Table 6 Effect of Mn(II) application on the biomass of rice

氧化铁、氧化锰和氧化铝是土壤氧化物中最活跃的部分，通常情况下是土壤黏粒氧化物的主要贡献者，也是土壤无机胶体的主要成分。不同形态的铁锰氧化物之间可相互转化，一般通过两个方向进行，一是铁锰氧化物的老化，即氧化物沿着“离子态→非晶质态→隐晶质态→晶质态”的方向转化，二是铁锰氧化物的活化，即铁锰氧化物沿着“晶质态→非晶质态→离子态”的方向转化（Tack et al.，2006）。锰氧化物的转化常常伴随着锰价态的变化，Ma et al.（2020）研究发现，土壤中天然铁锰矿石的还原使 Mn(IV)向 Mn(II)转化，并氧化土壤中As(III)，促进铁氧化物对As的吸附。铁锰氧化物发生还原溶解的同时会产生另一个新的铁锰氧化物，致使新的无定形或微晶形结构的产生，新形成的铁锰氧化物吸附与之共存的镉而形成共沉淀，减少镉的迁移能力。在土壤环境中，镉的迁移性是由其在土壤溶液中的浓度和土壤释放镉离子的能力所决定，进一步说，是由发生在土壤胶体表面的吸附解吸反应所决定，土壤胶体的吸附作用对重金属的运移产生重要影响（Bradl，2004）。土壤胶体中的锰氧化物及其水合氧化物矿物具有较低的电荷零点，同时其独特的隧道、层状结构使其像沸石分子筛一样具有较大的比表面积和较好的阳离子交换能力，从而成为许多重金属离子的专性吸附剂（刘凡等，2002；O’Reilly et al.，2003）。本研究中，施锰提高了土壤的Eh值（图2），促进了土壤中游离态氧化锰、无定形氧化锰的形成，增加了土壤胶体中的锰含量（图 3a），证实了施锰有利于新的锰氧化物形成。二氧化锰的零电荷点（PZC）在2—4.5，在本研究中土壤pH＞PZC，土壤胶体带可变负电荷，施锰促进土壤中锰氧化物的形成，使得土壤胶体表面的负电荷增加，加强了对镉的吸附，从而增加了无定形铁锰氧化物结合态镉的含量和土壤胶体中的镉含量（图3b，图4）。

重金属对于环境或生物体产生的效应或毒性很大程度取决于重金属的形态。Tessier et al.（1979）将土壤中重金属存在形态分为可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机物结合态和残渣态，其中可交换态和碳酸盐结合态稳定性差，容易释放到环境中，而铁锰氧化物结合态相对于前两种形态较难被生物利用。土壤中镉的迁移转化主要是空间位置的转移及赋存形态的变化，通过离子交换吸附或络合-螯合等形式与土壤胶体结合，或发生溶解与沉淀反应等作用来实现。李朝丽（2007）指出土壤胶体对镉强烈吸附作用明显降低了土壤中镉的生物有效性，胶体上镉的生物有效性只有原始土壤的65%—94%。本研究中，施锰促进了土壤锰氧化物的形成，而我们之前的研究结果也表明，锰的施入有利于铁氧化物的形成，并减少土壤中 Fe2+的含量（Chen et al.，2019），由于铁锰氧化物和土壤胶体中锰含量的增加，促进了其对镉的吸附，从而降低了分蘖期土壤中碳酸盐结合态镉含量、成熟期土壤中可交换态镉的含量，增加了铁锰氧化物结合态镉的含量（表2），碳酸盐结合态镉与土壤各形态锰氧化物均呈显著负相关，铁锰氧化物结合态镉与土壤各形态锰氧化物均呈正相关（表3），说明施锰促进了不同形态铁锰氧化物对镉的固定，改变土壤中镉的赋存形态，从而降低了土壤中镉的生物有效性。

水稻对重金属镉的吸收不仅与土壤中镉的有效性有关，还与水稻根系对镉的吸收能力有关。水稻对镉的吸收受到多种因素的影响，其中根表铁锰膜对镉离子迁移、转化以及水稻吸收的影响受到了广泛关注。由于根表铁锰膜具有无定形铁、锰的氧化物和氢氧化物组分，因此，铁锰的氧化还原过程也是水稻根表铁锰膜的形成主要影响因素。水稻土壤中的铁锰氧化物在淹水条件下被活化，并沿着晶态-非晶态-离子态铁转化（Tack et al.，2006）。铁锰氧化物的溶解释放出Fe2+、Mn2+，并随水势向根际迁移的过程中，水稻根系可将地上部吸收 O2通过疏导组织输送到根系并释放到环境中，使根际的Fe2+、Mn2+发生氧化，形成高价态铁、锰氧化物胶膜附着于根表，这些水稻根表形成的铁锰氧化物胶膜能吸附根际的重金属（Wang et al.，2011）。本研究发现，施锰促进根表铁锰膜中锰积累的同时增加了分蘖期根表铁锰膜中铁的积累（表4）。原因在于施锰提高了土壤Eh，促进了锰氧化物的形成，在土壤中存在MnO2条件下，土壤中的Fe2+被氧化的速率远高于纯Fe2+体系（Mckenzie，2011），从而加强了水稻根表Fe2+的氧化。铁锰膜对植物吸收金属起到促进或是抑制作用的关键是由根表铁锰膜厚度决定的，当根表铁锰膜的厚度较薄时会促进铁锰膜对镉的吸收，如缺铁会导致膜中的镉含量上升，反之则会增加铁锰膜的数量，减少铁锰膜中镉的吸附（曹雲清等，2018；刘丹青等，2014；刘侯俊等，2013）。董明芳等（2017）研究也发现外源 Fe2+和Mn2+可能通过竞争根部表面及铁膜中二价金属离子吸附位点，减少镉在铁膜中累积。本研究中，施锰显著增加了根表铁锰膜中铁、锰的含量，减少了根表铁锰膜中镉的含量，土壤中各形态锰氧化物含量与根表铁锰膜镉含量呈显著负相关（表5），表明施锰通过促进锰氧化物的形成及对镉的固定，阻碍了镉向根系迁移，虽然增加了铁锰膜的厚度，但是由于镉更多的被固定在土壤的锰氧化物中，或土壤中Mn2+竞争了铁锰膜的吸附位点，从而减少铁锰膜对镉的吸附。Cd2+可以通过植株细胞膜上专一性较低的转运 Mn2+和 Ca2+的载体蛋白及离子通道转运（Pinto et al.，2015；Sasaki et al.，2014）。镉向地上部转运主要通过离子通道来完成，在锰和镉共存的条件下，Mn2+通过优先结合细胞膜上的载体蛋白和通道蛋白，对 Cd2+吸收产生拮抗作用，从而抑制Cd2+的跨膜运输，减少根系细胞中的镉含量和向地上部的转运量，缓解Cd2+的生理毒害作用（徐莜，2017）。本研究中，施锰显著降低了水稻地上部和籽粒中的镉含量，显著增加了水稻各部位的锰含量，土壤中各形态锰氧化物、土壤胶体锰含量与水稻茎叶镉含量均呈极显著负相关（表5）。表明施锰一方面通过促进土壤铁锰氧化物的形成，增加水稻根表铁锰膜的铁锰含量，从而减少根表铁锰膜对镉的吸附，阻碍了根系对镉的吸收，另一方面，施锰增加了根际 Mn2+的含量，抑制了植物中 Cd2+的跨膜运输，在此双重作用下，减少了水稻对镉的吸收。

4 结论

通过盆栽实验，分析了施锰对土壤锰氧化物含量及镉赋存形态变化的影响，研究发现，外源Mn(II)促进了土壤中锰氧化物和水稻根表铁锰膜的形成，增加了土壤胶体镉和铁锰氧化物结合态镉的含量，降低了土壤镉的有效性和根表铁锰膜的镉含量，减少了水稻地上部镉含量。初步阐明了施锰增加土壤锰氧化物形成及其对镉固定能减少镉向水稻根际迁移，降低了镉的生物有效性，为探明土壤中锰、镉的环境行为及其相互关系，指导重金属污染土壤治理与作物安全生产提供依据。