研究不同程度的Cd胁迫下多种效态Si对低积累品种水稻生长的影响效果

杨笑宇 游少鸿 杨佳节 傅永臻 叶延超 罗相萍

摘要：通过试验，研究了在中度Cd污染偏酸性土壤中分不同实验处理下的修复效果以及水稻对Cd的富集效应。结果表明：五种不同的修复措施都对土壤的理化性质产生了一定的影响，其中pH值均升高，且最高可以达到2个以上的单位;且P4+Si的修复措施最佳，大大降低了Cd在土壤中的活性。相较对照组的作物稻米中Cd含量降低最大达到21.39%。

关键词：土壤;镉;低积累作物

中图分类号：X833 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）05-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.05.070

Study on the effect of various effective states of Si on the growth of low accumulation rice under different levels of Cd Stress

Yang Xiaoyu，You Shaohong，Yang Jiajie，Fu Yongzhen，Ye Yanchao，Luo Xiangping

（College of Environmental Science and Engineering of Guilin University of Technology，Guilin Guangxi 541006，China）

Abstract：Through experiments，the effects of different treatments on the remediation of moderate Cd Polluted acid soil and the enrichment of CD by rice were studied.The results showed that：five different remediation measures had a certain impact on the physical and chemical properties of soil，in which the pH value increased，and the highest can reach more than 2 units; and P4 + Si remediation measures were the best， greatly reducing the activity of Cd in the soil.Compared with the control group， the maximum reduction of Cd content in rice was 21.39%.

Key words：Soil;Cadmium;Low accumulation crops

由于廣西具有典型的喀斯特岩溶地貌，其岩石中母岩碳酸盐岩在成土过程中发生淋溶，使得重金属极易富集，便造成土壤中重金属背景值偏高。水稻作为广西的第一大粮食作物，也成了最易富集Cd的农作物之一。与其他土地利用方式相比，水田土壤Cd超标更容易带来健康风险。目前，大多数学者都在围绕单一植物或作物进行富集性土壤实验，仅从植物的角度来研究土壤的修复方向效率有限，对于大规模或者高Cd污染农田的修复效果存在一定的局限性，因此研究出更高效更适应于应对大面积Cd污染农田土壤的联合修复手段成为亟须解决的问题。

1 材料与方法

1.1 研究区域背景

大田实验于2018年在广西壮族自治区桂林市灌阳县文市镇立口坪村选定的试验田进行。该实验点位于该村庄水源附近，村庄住宅区附近有一关闭多年的洗矿厂，水源流经此厂到试验田，存在一定污染情况且Cd污染问题较突出，存在农田轻中度Cd污染均匀分布的现象。

1.2 实验材料

供试土壤为水稻田土壤，亚类为淹育型水稻土。成土母质为多种（主要以花岗岩和砂页岩为主）。广西水稻土主要分布在江河冲积阶地、平原和三角洲及盆地、山间谷地、滨海滩地等。根据土壤中水的补给和移动的形式不同，主要分为淹育、潴育、潜育和咸酸4种水稻土。

1.3 实验设计

本试验设计预先温室内进行盆栽实验，种植水稻的器具为陶瓷盆，器具中土壤质量为10kg/盆，一共16盆，采用直接播种水稻的方式进行适时的施肥和浇灌，根据水稻生长周期及时地进行间苗与定苗，以保证水稻生长态势保持一致。实验设4种处理：

（1）对照组CK：传统施肥，选择普通复合肥，后期喷施清水;

（2）P1处理：传统施肥+基施硅肥，在插秧前3～5d翻土施加;

（3）P2处理：传统施肥+叶面喷施硅肥，叶面肥于水稻孕穗期和抽穗期分别喷1次，剂量浓度为3.3g/L，以作物叶片正背面沾满雾滴为宜，选择下午4～5点钟，晴天喷施;

（4）P3处理：传统施肥+基施硅肥+叶面喷施硅肥，基施硅肥按（2）叶面肥按（4）的操作进行，盆栽用土选用大田中Cd含量在国家标准中风险值内的土壤。

2 结果与数据

2.1 不同钝化剂施用处理组对土壤pH的影响

通过数据统计得知，本试验中土壤pH值与土壤中的有效态Cd含量之间存在相关关系，pH值的变化是影响Cd在土壤中运输迁移的重要因素。

2.2 不同钝化剂施用处理组对土壤中Cd的有效态含量的影响

基施硅肥、叶面硅肥的施用都能够起到降低重金属污染土壤有效态Cd含量的显著作用。同时发现，基施硅肥与叶面硅肥配施下有效态Cd含量的减少程度要明显强于单一硅肥施用的效果，由此，我们可以认为两种硅肥的配施能够更好地起到钝化土壤中Cd的作用，能够更有利于固定土壤中的Cd，从而有利于减少土壤Cd向水稻植株中的转移。

2.3 不同施肥处理组对土壤有机质的影响

当基施硅肥的施用量为20kg/667m2时，相比对照组土壤速效磷、速效钾和有机质的增幅为-25.4%、6.65%、48.3%;当叶面硅肥的施用量为0.4kg/667m2时，相比对照组土壤速效磷、速效钾和有机质的含量增幅为30.87%、28.77%、-44.2%;当基施硅肥的施用量为10kg/667m2时，同时配饰硅肥的施用量为0.15kg/667m2时，相比对照组土壤速效磷、速效钾和有机质的含量增幅为34.84%、23.13%、79.06%。

3 讨论

本试验从硅肥、叶面硅肥以及前后者配施3个处理角度表明，钝化剂的施用有效抑制了污染土壤中Cd的生物有效性以及水稻各个部位对Cd的累积，尤其是对地上部分的影响，对根到茎转运的抑制明显，且对稻米中Cd累积的抑制明显，这进一步证实了低积累作物的自我解毒机制，即可以通过自身生理生化活动来影响对Cd的吸收和转运，间接增强了作物本身对重金属污染环境下的耐受生长力，自我优化了对重金属的吸收转运，保证了作物可食用部分的最低污染影响。

4 结论

（1）硅肥在Cd污染土壤-水稻种植体系中对Cd在土壤、水稻中的迁移和分配有着良好的阻控作用，并且多种硅肥配施的效果要优于单施的效果;（2）综合来看，两种硅肥共同配施对土壤的优化效果要更加偏向于积极的一面，在配施浓度增加時土壤中多种理化物质含量同时增加的数据走向上来看，这也印证了这一方式的优势，重要的是通过测定来看，此处理背景下土壤中碱解氮含量没有较大的变化，所以是可以值得推荐优选的一种硅肥修复途径;（3）对供试的Cd污染土壤施用5kg/667m2的基施硅肥联合0.1kg/667m2的叶面硅肥，可以保证在该污染条件下的XX品种低积累水稻的稻米中Cd含量低于国家限量指标（GB2762-2012），符合国家食用安全标准。

参考文献

[1]颜晓.作物阻隔技术的研究与应用[D].南宁：广西大学，2015.

[2]万云兵，仇荣亮，陈志良，等.重金属污染土壤中提高植物提取修复功效的探讨[J].环境污染治理技术与设备，2002（04）：56-59.

[3]葛佳岷.重金属污染土壤植物修复技术研究进展[J].环境与发展，2019，31（07）：74-75.

[4]郑得鸣，范唯.采用固定剂修复重金属污染土壤的效果分析及应用实例[J].环境与发展，2019，31（04）：57-58.

收稿日期：2020-03-27

基金项目：国家自然基金项目（51868010）、国家重点研发计划（2018YFD0800704）、广西自然科学基金项目（2018GXNSFAA138202）

作者简介：杨笑宇（1994-），男，汉族，硕士，研究方向为重金属污染修复。

通讯作者：游少鸿（1978-），男，汉族，博士，教授，研究方向为重金属污染修复、水环境技术与装备等。