镉(Cd)是湖南稻田最主要的重金属污染元素之一.在Cd污染严重的稻区, 由于Cd的毒害作用可造成水稻产量和大米质量下降^[1].随着我国工业特别是乡镇和私有小型工业、企业的发展, Cd等重金属污染治理迫在眉睫. Cd主要是以Cd²⁺的形态通过水稻根系进入水稻体内, 当Cd在水稻体内积累到一定量时, 就会对水稻产生毒害作用^{[2, 3]}.如何降低水稻Cd含量？目前主要是通过施用叶面肥阻控Cd由叶面向穗部转运^[4]、施用土壤调理剂钝化土壤有效态Cd阻控根系吸收^[5]和对中重度Cd污染稻田进行休耕或种植其他超富集植物移除Cd这3条途径^{[6, 7]}.治理农田Cd污染问题, 目前在湖南Cd污染稻田主要采用“低Cd品种(variety)+全生育期淹水灌溉(irrigation)+施加生石灰调节土壤酸碱度(pH)+辅助措施(N)”控Cd技术体系^[8~10], 同时寻求有潜力的新型改良剂(硅肥^[11]、生物碳^[12]、微生物肥类物质^[13]等)及合理施用方式^[14]是目前的研究热点.本文主要在“VIP+n”的试验基础上研究4种改良材料组合配施对稻米Cd阻控效果, 以期探索组配方式对阻控稻米Cd污染的机制, 并为稻米Cd污染控制技术提供科学依据和技术储备.

本试验地点在茶陵县选取中轻度Cd污染田块3丘, 每丘田约为667 m², 分别位于茶陵县思聪街道下清村(113°58.623′E, 26°88.676′N)、思聪街道深塘村(113°58.281′E, 26°82.353′N)、严塘镇艾里村(113°70.525′E, 26°84.574′N).试验实施前按梅花采样法采集农田土壤样品, 经自然风干后, 研磨过100目筛(0.150 mm).各试验点基本背景值见表 1.

表 1 (Table 1)

表 1 试验土壤背景值 Table 1 Test soil background value 检测指标 下清 艾里 深塘 样品 标准 样品 标准 样品 标准 pH 7.48±0.53 6.5＜pH≤7.5 4.90±0.46 pH≤5.5 4.95±0.39 pH≤5.5 总Cd/mg·kg-1 0.67±0.10 0.60 0.53±0.09 0.30 1.08±0.19 0.30 有效态Cd/mg·kg-1 0.24±0.08 0.28±0.05 0.67±0.06 阳离子交换/cmol·kg-1 14.22±2.63 10.81±0.86 16.95±2.33 有机质含量/g·kg-1 48.80±5.50 30.80±4.30 55.40±9.60

表 1 试验土壤背景值 Table 1 Test soil background value

茶陵县思聪街道下清、严塘镇艾里和思聪街道深塘这3个试验点供试早稻品种为“株两优819(赣审稻2006004)”属二系杂交早熟早稻, 全生育期105 d, 株高80.9 cm, 水稻幼苗3个试验点一致, 由各试验点分别进行大田育苗.茶陵县思聪街道下清、严塘镇艾里试验点供试晚稻品种为“C两优7号”(湘审稻2013023), 两系杂交迟熟晚稻, 全生育期122 d.株高105 cm.思聪街道深塘试验点供试晚稻品种为“桃湘优莉晶”, 长江中下游作晚稻栽培, 全生育期118 d.水稻幼苗由各试验点分别进行大田育苗.供试改良剂为俄罗斯矿物硅肥、石膏粉、速溶硅肥和湘润邦土壤调理剂基本情况见表 2.

表 2 (Table 2)

表 2 调理剂基本情况 Table 2 Basic conditions of conditioning agents 调理剂 生产厂家 主要成分 矿物硅肥 奥斯科工业集团封闭式股份公司 SiO2≥70% 石膏粉 湖南攸县滑石粉厂 CaSO4 湘润邦土壤调理剂 湖南润邦生物工程有限公司 CaO≥25%;SiO2≥20% 速溶硅肥 郑州正大生物科技有限公司 可溶硅+微量元素+其他养份≥50%

表 2 调理剂基本情况 Table 2 Basic conditions of conditioning agents

本研究为大田小区试验, 设6个处理：空白对照(T1)、淹水处理(T2)、基施湘润邦土壤调理剂(T3)、基施矿物硅肥+喷施叶面硅肥处理(T4)、基施石膏粉(T5)和综合处理(T6), 每个处理重复3次, 每个小区30 m², 小区之间田埂包裹塑料薄膜, 每个小区保证单排单灌, 以防小区间串水, 影响试验结果.播种和移栽参考当地的农事季节；病虫草害：按当地病虫情报和防治习惯进行防治, 不打高浓度药剂；施肥量及其它栽培管理技术措施参考当地标准处理具体规程及名称代号如表 3.

表 3 (Table 3)

表 3 田间随机区组试验处理及操作规程 Table 3 Field randomized block experimental treatment and operation procedures 处理代号 具体操作规程 T1 完全按照当地农民的常规栽培管理, 即不施用任何土壤改良剂, 水分管理为常规管理(即待落干后灌溉, 再落干再灌溉直至成熟), 基本苗参考当地的高产栽培管理技术 T2 水稻分蘖盛期开始至收割前一周, 进行淹水灌溉, 田面保持3 cm水层, 其余同T1 T3 早、晚稻移栽前5 d, 基肥施用湘润邦土壤调理剂1125 kg·hm-2, 其余同T1 T4 ①早、晚稻移栽前5 d, 基肥施用含硅改良材料(必奥力天然矿物硅肥)150 kg·hm-2, ②分蘖末期或孕穗期叶面喷施正大牌水溶性叶面硅肥(1.8 kg·hm-2), 其余同T1 T5 早、晚稻移栽前5 d, 基肥施用含硫改良材料(石膏粉)600 kg·hm-2, 其余同T1 T6 早、晚稻移栽前5 d, ①基肥施用含硅改良材料(必奥力天然矿物硅肥)150 kg·hm-2；②基肥施用石膏粉600 kg·hm-2；③基肥施用湘润邦土壤调理剂1 125 kg·hm-2；④于分蘖末期或孕穗期叶面喷施速溶硅肥1.8 kg·hm-2；⑤至孕穗期开始田面保持3 cm水层, 至收获前7 d自然落干, 其余同T1

表 3 田间随机区组试验处理及操作规程 Table 3 Field randomized block experimental treatment and operation procedures

水稻样品采集后用自来水洗净, 分为根、茎、叶、谷粒这4个部分, 将谷粒样品置于室外阳光下晒干, 其他部位样品均装入相应编号信封置于103℃烘箱内杀青1 h, 再调至65℃烘至恒重, 晒干的谷粒用糙米机细分为谷壳和糙米, 用植物粉碎机将植物样品粉碎后分别装入密封袋保存, 根茎叶用HNO₃-HClO₄体系消化, 土壤全Cd采用HCl-HNO₃-HClO₄体系消化, 均用ICP-OES测定Cd含量, 米壳则只用HNO₃消化, 用石墨炉测定Cd含量.有效态Cd采用DTPA法提取.

运用IMB SPSS(Statistical Product and Service Solutions, 21.0)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.

分别对3个试验基地早、晚稻成熟期的土壤样品进行分析, 结果表明, 本试验中5个处理相比于对照处理(T1)均能降低土壤中有效态Cd含量, 其中早稻土壤中淹水措施(T2)和综合处理(T6)在3个试验点均能显著降低土壤中Cd有效态(图 1). 3个试验点土壤类型和污染程度不一致, 下清试验点为弱碱性土壤, 艾里和深塘为酸性土壤；深塘为中度Cd污染土壤, 艾里和下清为轻度Cd污染土壤.晚稻的5个试验处理以深塘效果最为明显, 其中淹水措施(T2)和综合处理(T6)两个处理对土壤Cd有效态降低率分别为8%和13%.下清试验点各处理效果只有综合处理(T6)显著, 但其他处理均有降低, 降低量在0.03~0.04 mg ·kg^-1之间.艾里试验点, 降低量在0.03~0.07mg ·kg^-1之间.综合处理(T6)对酸性土壤和碱性土壤均有显著效果, 对中、轻度Cd污染也均有显著效果.

图 1

Fig. 1

用小写字母表示处理间差异显著(P＜0.05), 下同 图 1 调理剂+淹水措施对稻田土壤Cd有效性的影响 Fig. 1 Effects of soil conditioning and flooding on the availability of Cd in paddy soils

表 4为3个试验点各处理两季水稻根系、茎鞘和叶片Cd含量情况.结果表明水稻各部位Cd含量顺序为根系＞茎鞘＞叶片, 晚稻各部位Cd含量高于早稻.从中可知, 在两季水稻的5个试验处理中根系、茎鞘和叶片Cd含量相比于对照处理(T1)降低效果显著(P＜0.05).淹水措施(T2)使艾里、下清和深塘试验点水稻根系Cd含量降低范围为6.63%~30.56%, 茎鞘Cd含量降低范围为13.85%~24.43%, 叶片Cd含量降低范围为6.96%~18.81%.调理剂阻控措施(T3)处理中艾里、下清和深塘试验点水稻根系Cd含量降低范围为15.23%~31.01%, 茎鞘Cd含量降低范围为16.98%~28.05%, 叶片Cd含量降低范围为9.33%~25.42%.基施硅肥+喷施叶面硅肥措施(T4)使艾里、下清和深塘试验点水稻根系Cd含量降低范围为8.46%~28.28%, 茎鞘Cd含量降低范围为9.68%~30.12%, 叶片Cd含量降低范围为4.20%~29.12%.基施含硫改良材料处理(T5)使艾里、下清和深塘试验点水稻根系Cd含量降低范围为18.68%~28.78%, 茎鞘Cd含量降低范围为14.55%~37.18%, 叶片Cd含量降低范围为12.90%~23.40%.综合处理措施(T6)降低效果最为明显, 艾里、下清和深塘试验点水稻根系Cd含量降低范围为28.99%~45.96%, 茎鞘Cd含量降低范围为29.42%~46.93%, 叶片Cd含量降低范围为13.57%~43.62%.综上所述, 几种土壤调理剂联合叶面肥和淹水农艺措施处理对两季水稻根系、茎鞘、叶片降低效果均好于其他单一处理, 因此, 调理剂联合叶面肥能更好地阻控Cd在水稻根系、茎鞘、叶片的累积含量.

表 4 (Table 4)

表 4 调理剂+淹水措施对水稻根系、茎鞘和叶片中Cd含量的影响1) Table 4 Effects of soil improvement and foliar conditioning on Cd content in roots, stems and sheaths, of rice 类型 处理 根系/mg·kg-1 茎鞘/mg·kg-1 叶片/mg·kg-1 艾里 下清 深塘 艾里 下清 深塘 艾里 下清 深塘 早稻 T1 1.79±0.30a 1.73±0.30a 2.79±0.28a 1.08±0.11a 0.78±0.06a 1.07±0.03a 0.66±0.01a 0.44±0.03a 0.78±0.04a T2 1.44±0.13b 1.20±0.17b 2.35±0.21ab 0.91±0.08b 0.67±0.03b 0.86±0.08b 0.61±0.02abc 0.36±0.04bc 0.65±0.02b T3 1.36±0.21bc 1.21±0.27b 2.06±0.31bc 0.85±0.05b 0.65±0.00b 0.85±0.08b 0.60±0.05bc 0.33±0.02bc 0.64±0.01b T4 1.45±0.03b 1.24±0.16b 2.14±0.25b 0.88±0.08b 0.69±0.04b 0.78±0.06bc 0.63±0.03abc 0.37±0.01b 0.68±0.02b T5 1.35±0.04bc 1.23±0.11b 2.23±0.26ab 0.83±0.06b 0.67±0.03b 0.82±0.04b 0.58±0.03bc 0.36±0.03bc 0.67±0.03b T6 1.07±0.05c 1.11±0.04b 1.53±0.22c 0.68±0.06c 0.55±0.05c 0.69±0.05c 0.57±0.04c 0.30±0.01c 0.65±0.02b 晚稻 T1 1.90±0.26a 1.79±0.23a 2.78±0.11a 1.40±0.26a 1.81±0.11a 1.66±0.10a 0.80±0.06a 0.72±0.04a 1.23±0.07a T2 1.78±0.20a 1.48±0.25b 2.09±0.05ab 1.06±0.13b 1.49±0.02b 1.40±0.05b 0.72±0.05ab 0.67±0.03b 1.01±0.03ab T3 1.60±0.27ab 1.52±0.12b 1.92±0.27ab 1.01±0.08bc 1.45±0.29c 1.23±0.06b 0.62±0.06bc 0.63±0.03b 1.00±0.05b T4 1.74±0.33a 1.48±0.22b 2.21±0.14ab 0.98±0.04bc 1.63±0.14b 1.39±0.01ab 0.57±0.09cd 0.64±0.04b 1.03±0.04ab T5 1.54±0.22ab 1.45±0.14b 2.14±0.12ab 0.88±0.03bc 1.41±0.19b 1.40±0.09b 0.62±0.02bc 0.61±0.06b 0.99±0.06bc T6 1.13±0.28a 1.27±0.17c 1.50±0.02b 0.74±0.03c 1.01±0.09c 1.12±0.06c 0.46±0.03d 0.54±0.02c 0.84±0.03c 1)每列小写字母表示处理间的差异显著(P＜0.05), 下同

表 4 调理剂+淹水措施对水稻根系、茎鞘和叶片中Cd含量的影响1) Table 4 Effects of soil improvement and foliar conditioning on Cd content in roots, stems and sheaths, of rice

图 2为3个试验点各处理两季水稻稻壳和糙米Cd含量情况.结果表明, 两季水稻均为稻壳Cd含量高于糙米, 早、晚稻稻壳和糙米Cd含量3个试验点表现不一致, 下清试验点早稻Cd含量高于晚稻, 深塘试验点除对照处理(T1)外, 也为早稻稻壳和糙米Cd含量高于晚稻, 而艾里试验点则相反, 表现为晚稻稻壳和糙米Cd含量高于早稻.两季水稻的5个试验处理对稻米Cd含量均有降低效果, 均低于对照处理(T1).其中, 淹水措施(T2)使艾里、下清和深塘试验点水稻稻壳Cd含量降低范围为14.78%~37.88%, 糙米Cd含量降低范围为12.34%~24.32%.调理剂阻控措施(T3)处理中艾里、下清和深塘试验点水稻稻壳Cd含量降低范围为17.72%~39.22%, 糙米Cd含量降低范围为16.84%~39.55%.基施硅肥+喷施叶面硅肥措施(T4)使艾里、下清和深塘试验点水稻稻壳Cd含量降低范围为14.47%~50.70%, 糙米Cd含量降低范围为15.36%~43.70%.基施含硫改良材料处理(T5)使艾里、下清和深塘试验点水稻稻壳Cd含量降低范围为14.36%~51.17%, 糙米Cd含量降低范围为30.18%~44.25%.综合处理措施(T6)降低效果最为明显, 艾里、下清和深塘试验点水稻稻壳Cd含量降低范围为23.62%~68.68%, 糙米Cd含量降低范围为48.10%~63.68%.在3个试验点中, 综合处理(T6)除艾里试验点糙米Cd含量为0.31 mg ·kg^-1, 其余均低于国家食品安全标准(0.2 mg ·kg^-1), 能有效地阻控稻米中Cd含量, 其他试验处理对稻米Cd含量也有明显的降低效果.

图 2

Fig. 2

图 2 调理剂+淹水措施对水稻稻壳和糙米Cd含量的影响 Fig. 2 Effect of soil improvement and foliar conditioning on Cd content in rice husk and brown rice

3个试验点水稻成熟期植株各器官Cd吸收富集系数见表 5.总体看来, 两季水稻各器官富集系数规律为根系＞茎鞘＞叶片＞稻壳＞糙米, 晚稻富集系数要略高于早稻.综合处理(T6)各器官富集系数均低于对照(T1), 其他4个试验处理富集系数也低于对照, 但不显著.值得指出的是, 在糙米中施用调理剂处理(T3)、施用石膏处理(T5)和综合处理(T6)均能显著降低糙米对Cd的富集系数.但是施用调理剂处理(T3)和施用石膏处理(T5)两个效果不稳定, 在艾里和下清试验点两个处理效果不显著.综上所述, 综合处理(T6)能够降低水稻各器官对Cd的富集系数, 且在糙米中效果显著.

表 5 (Table 5)

表 5 调理剂+淹水措施对水稻各器官富集系数的影响 Table 5 Effect of conditioning agent and flooding measures on enrichment factors of various organs in rice 类型 处理 根系 茎鞘 叶片 稻壳 糙米 早稻 艾里 T1 3.30±0.80a 1.96±0.13a 1.21±0.10a 0.97±0.05a 0.72±0.12a T2 2.80±0.39ab 1.77±0.20a 1.18±0.10a 0.76±0.05ab 0.63±0.01ab T3 2.56±0.46ab 1.59±0.04ab 1.13±0.11a 0.62±0.08bc 0.50±0.08b T4 2.97±0.64a 1.82±0.49a 1.30±0.29a 0.71±0.26bc 0.58±0.04ab T5 2.61±0.1ab 1.62±0.17ab 1.12±0.07a 0.74±0.12ab 0.52±0.12b T6 1.93±0.21b 1.23±0.09b 1.03±0.11a 0.48±0.09c 0.32±0.03c 下清 T1 2.48±0.35a 1.13±0.06a 0.64±0.12a 0.45±0.08a 0.37±0.04a T2 1.82±0.33b 1.02±0.03ab 0.54±0.08ab 0.37±0.02b 0.29±0.02b T3 1.79±0.39b 0.96±0.04bc 0.49±0.02b 0.35±0.01b 0.23±0.00c T4 1.91±0.20b 1.06±0.04ab 0.57±0.01ab 0.36±0.02b 0.22±0.01c T5 1.83±0.28b 0.99±0.10b 0.53±0.02b 0.35±0.01b 0.21±0.02c T6 1.73±0.04b 0.86±0.08c 0.47±0.04b 0.26±0.03c 0.20±0.03c 深塘 T1 2.37±0.31a 0.91±0.06a 0.66±0.09ab 0.40±0.02a 0.33±0.05a T2 2.10±0.21ab 0.77±0.08ab 0.58±0.01b 0.36±0.03a 0.31±0.01ab T3 1.86±0.2ab 0.77±0.08ab 0.58±0.04b 0.36±0.01a 0.22±0.03c T4 2.08±0.48ab 0.76±0.12b 0.65±0.04ab 0.38±0.03a 0.29±0.04ab T5 2.13±0.32ab 0.78±0.02ab 0.64±0.02ab 0.39±0.02a 0.25±0.04bc T6 1.60±0.23b 0.72±0.03b 0.68±0.04a 0.38±0.04a 0.19±0.01c 晚稻 艾里 T1 3.65±0.39a 2.70±0.66a 1.55±0.10a 2.58±0.18a 1.43±0.04a T2 3.70±0.42a 2.21±0.38ab 1.51±0.10a 2.44±0.51ab 1.21±0.18ab T3 3.09±0.61a 1.95±0.27bc 1.18±0.09b 1.95±0.35bc 1.15±0.15ab T4 3.39±0.87a 1.89±0.23bc 1.11±0.29bc 1.92±0.19bc 1.23±0.27ab T5 2.93±0.29ab 1.69±0.16bc 1.18±0.13b 1.8±0.39cd 1.09±0.11b T6 2.08±0.48b 1.38±0.10c 0.85±0.04c 1.29±0.11d 0.58±0.05c 下清 T1 2.52±0.22a 2.59±0.47a 1.03±0.18a 0.19±0.03a 0.15±0.06a T2 2.28±0.61a 2.29±0.26a 1.03±0.09a 0.18±0.04a 0.11±0.01ab T3 2.31±0.24a 2.23±0.54ab 0.96±0.00a 0.16±0.02ab 0.10±0.02ab T4 2.44±0.45a 2.68±0.10a 1.06±0.17a 0.19±0.04a 0.13±0.02a T5 2.23±0.33a 2.15±0.28ab 0.93±0.19a 0.11±0.03bc 0.10±0.04ab T6 2.02±0.55a 1.59±0.37b 0.84±0.11a 0.08±0.01c 0.06±0.00b 深塘 T1 2.41±0.22a 1.44±0.17a 1.07±0.13a 0.51±0.06a 0.37±0.07a T2 2.02±0.18ab 1.35±0.13ab 0.98±0.10ab 0.47±0.09ab 0.25±0.05b T3 1.85±0.30bc 1.19±0.05bc 0.96±0.05ab 0.47±0.09ab 0.25±0.04b T4 2.23±0.12ab 1.41±0.04a 1.04±0.01a 0.41±0.07ab 0.21±0.10b T5 2.18±0.28ab 1.42±0.08a 1.01±0.13a 0.35±0.03b 0.21±0.04b T6 1.50±0.03c 1.12±0.07c 0.84±0.04b 0.21±0.02c 0.13±0.02b

表 5 调理剂+淹水措施对水稻各器官富集系数的影响 Table 5 Effect of conditioning agent and flooding measures on enrichment factors of various organs in rice

本研究表明, 施用土壤调理剂(必奥力天然矿物硅肥和湘润邦土壤调理剂)和石膏粉能有效降低土壤有效态Cd含量, 同时淹水处理也能有效降低土壤有效态Cd含量, 综合处理(T6)对土壤有效态降低效果最好.淹水条件下土壤Eh值较低, 土壤中铁和锰等元素被还原, 能增加竞争性水稻根系对Cd的吸收^[15].淹水处理能使土壤中硫酸盐转化为硫化物形成难溶性CdS, 降低Cd有效性^[16].硅通过影响水稻根系分泌以及土壤微生物来提升土壤pH, 而提升pH能使得土壤有效态Cd含量降低^{[17, 18]}.另外, 土壤中的有效硅能使土壤中有效态Cd形成聚硅酸凝胶的Cd-Si复合物, 从而降低土壤Cd有效性^[19].本试验中施用的矿物硅肥和润邦土壤调理剂主要含有硅元素, 因此能降低土壤Cd有效性.宋正国等^[20]的研究表明Ca与Cd具有相似的化学性质, 是土壤中Cd吸附位点的主要竞争者, 当吸附体系中Ca、Cd共存时, Ca可明显降低土壤对Cd的吸附.同时湘润邦土壤调理剂和石膏粉均呈碱性, 能提升土壤中pH.相关研究表明^[21~23], 施用硫肥能改变土壤pH、Eh、溶解氧等因素, 硫是土壤氧化还原体系重要组成部分, 硫在土壤中通过改变自身形态与土壤中Cd以及其他金属发生反应, 形成难溶性硫化物如CdS, 硫化物在土壤中价态变化, 也会导致pH相应的变化.本试验研究表明通过几种措施, 对土壤中的Cd形态降低具有叠加效应, 综合措施效果优于单一施用.因此在淹水结合几种调理剂能更好地降低土壤Cd有效性.

本文有3个不同试验点, 由于土壤理化性质以及Cd含量差异, 在相同处理条件下糙米Cd含量差异较大. 3个试验点中下清试验点为弱碱性土壤、艾里和深塘试验点为酸性土壤, 在有效态Cd含量相近条件下, 下清试验点水稻稻壳和糙米中镉含量远低于艾里试验点, 有研究表明稻田土壤pH与稻米Cd含量密切相关^[24].同时土壤有机质和阳离子交换量对稻米镉含量也有显著性影响, 土壤有机质的含量影响Cd的吸附和络合性能, 同时阳离子交换量增大, 植物吸收Cd含量减少, 这与土壤中较高的阳离子交换量对Cd污染土壤专性吸附和固定作用相关^[25~27].本文中艾里试验点和深塘试验点在有效态镉含量相差两倍左右情况下, 艾里试验点同样试验处理稻米镉含量仍远高于深塘试验点, 这与艾里试验点有机质和阳离子交换量均远低于深塘试验点有直接关系.

本研究得出, 在施用土壤调理剂和淹水处理以及综合措施等条件下, 均能有效地降低水稻各器官中Cd含量.本试验中的淹水措施为水稻分蘖盛期开始至收割前一周一直保持淹水, 陈江民等^[28]的研究认为持续淹水主要是通过下调水稻根系Os LCD和Os Nramp 1 的基因相对表达量, 降低了水稻对Cd的吸收.在持续淹水条件下, 土壤体系处于还原环境, 使得Fe²⁺等金属离子与Cd²⁺的竞争吸附作用以及与S^2-和Cd²⁺共沉淀作用加强^[29].淹水处理虽然能降低水稻籽粒中Cd含量, 但是在本研究3个试验点均超过国家安全标准.施用土壤调理剂主要是通过调节土壤pH或形成难溶物等方式降低Cd有效性, 而水稻各器官Cd含量与土壤Cd有效性呈极限正相关关系^[30].本试验中3个试验点试验不同土壤调理剂后, 当土壤有效态Cd降低时, 稻米中各器官Cd含量亦随之降低.本研究中基施矿物硅肥结合叶面硅肥处理, 对稻米Cd阻控有较好的效果, 糙米Cd含量降低量达到43.7%.硅降低稻米Cd含量主要有两种方式, 一为钝化土壤中活性Cd, 形成Si-Cd聚合物, 阻止Cd²⁺进入水稻根系^[19]；二为抑制水稻体内Cd向地上部转运, 降低籽粒Cd含量^[7].王怡璇等^[31]通过盆栽, 在土壤背景值为0.43mg ·kg^-1、土壤中基施800 mg ·kg^-1硅肥, 稻米Cd含量达到0.39 mg ·kg^-1, 仍有食品安全风险.因此, 本试验在分蘖末期喷施适量的叶面硅肥, 能有效控制Cd向稻穗转移, 在基施硅肥的基础上降低稻米Cd超标的风险.石膏粉和湘润邦成分中均含有大量的Ca²⁺, 相关研究表明^{[32, 33]}, Ca²⁺和Cd²⁺在进入根表细胞存在竞争作用, 当Ca²⁺占据大量Cd²⁺吸附位点时, 进入水稻Cd含量减少.同时, Ca可以改善Cd对植物光合作用和呼吸作用的伤害, 稳定植物细胞壁结构等方式来缓解Cd对植物的毒害作用.施用石膏粉除Cd²⁺外还含有SO₄^2-, 王丹等^[34]的研究发现硫肥的施用能够相对提高根膜对根际环境中Cd的阻碍, 且适量的硫肥能阻控Cd向籽粒转运.本试验中在深塘和艾里两个试验点, 在单独施用一种肥料或措施时, 稻米中Cd含量仍有超标风险.为有效安全利用Cd超标耕地, 本试验设计调理剂配合淹水措施(T6), 能有效降低稻米Cd含量, 基本达到食品安全标准.说明硅肥、湘润邦调理剂和石膏粉这三者对降低稻米中Cd含量比单一处理效果更好.

(1) 淹水措施(T2)、施用湘润邦土壤调理剂(T3)、基施硅肥+喷施叶面硅肥处理(T4)、施用石膏粉处理(T5)、综合处理(T6)均能降低土壤Cd有效性和水稻各器官中Cd含量.

(2) 综合处理(T6)能显著降低各试验点中土壤有效态Cd含量, 对酸性土壤和碱性土壤均有显著效果, 对中、轻度Cd污染也均有显著效果.

(3) 本试验中5个处理相比对照处理, 均能降低水稻富集系数, 综合处理效果最为显著.

(4) 综合处理(T6)能有效地阻控稻米中Cd含量, 除艾里试验点糙米Cd含量为0.31 mg ·kg^-1, 其余均低于国家食品安全标准(0.2 mg ·kg^-1).