2016,35(4)627-633 。21m种学m3学报 2016年4月 张淼,叶长城,喻理,等.矿物硅肥与微生物菌剂对水稻吸收积累镉的影响]农业环境科学学报,2016,35(4):627-633. ZHANG Miao, YE Chang-cheng, YU Li, et al. Effects of mineral silicon fertilizer and microbial agent on uptake and accumulation of cadmium by rice[J]. Jour- nad of Agro-Enrironment Science, 2016, 35(4): 627-633 矿物硅肥与微生物菌剂对水稻吸收积累镉的影响 张淼,叶长城,喻理,彭鸥,张燕,许蒙,陈喆,铁柏清 (湖南农业大学资源环境学院,长沙410128) 摘要:采用室外盆栽试验和田间随机区组试验相结合的方法,研究基施矿物硅肥、微生物菌剂、矿物硅肥与微生物菌剂组配施 用,对湖南地区晚稻成熟期内各部位中Cd的含量及产量的影响。结果表明,在盆栽试验中,与CK相比,微生物菌剂处理对水稻根 部、茎鞘、谷壳和糙米中Cd含量的抑制效果最佳,降低幅度分别为46.19%、52.46%、38.39%和5531%,而矿物硅肥处理对叶片中 Cd含量的抑制效果最佳,降低幅度为5439%;在田间随机区组试验中,与CK相比,矿物硅肥处理对水稻根部、茎鞘和叶片中Cd含 量的抑制效果最佳,降低幅度分别为7391%、71.28%和7677%,而微生物菌剂处理对谷壳和糙米中Cd含量的抑制效果最佳,降低 幅度分别为6552%和6957%。对于轻度污染土壤施用三种改良剂后,糙米中Cd含量明显降低,分别为0.09、0.07、0.12mg·kg, 均能达到国家食品卫生标准(Cd<0.2mg·kg-);水稻产量方面,施用改良剂均能使水稻增产,其中以矿物硅肥+微生物菌剂组配处理 的效果最为显著,在盆栽试验和田间随机区组试验中,分别比对照增产28.06%和31.1%。 关键词:镉污染;水稻;硅肥;微生物菌剂;配施 中图分类号:X171.5文献标志码:A文章编号:1672-2043(2016)04-0627-07doi:10.11654jaes2016.04.003 Effects of mineral silicon fertilizer and microbial agent on uptake and accumulation of cadmium by rice ZHANG Miao, YE Chang-cheng, YU Li, PENG Ou, ZHANG Yan, XU Meng, CHEN Zhe. TIE Bai-qin College of Resources and Environment, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China) Abstract: In pot and field experiments, the effects of base mineral silicon fertilizer and microbial agent alone and in combination on the concentrations of Cd in different parts and the yield of late rice were investigated during maturation period in Hunan region. Results showed that the microbial agent was more effective in reducing Cd accumulation in rice than mineral silicon fertilizer was. The Cd content in roots. leaves, sheaths and chaffs was 46.19%0, 52.46%, 38.39% and 52. 46% lower in microbial agent treatment than in CK, respectively. The min eral silicon fertilizer was more useful for reducing Cd content in the leaves, with 54.39% Cd reduction compared with CK in the pot experi mentIn the field experiment, the mineral silicon fertilizer was the most effective in inhibiting Cd accumulation in roots, leaf sheaths and blades of rice among the three treatments, with a 73.91%, 71.28%, and 76.77% reduction in Cd content as compared with CK, respectively, while in microbial agent treatment the Cd content in chaff and brown rice reduced by 65.52% and 69.57%, respectively, compared with CK In slightly contaminated soil, three treatments significantly reduced Cd content in brown rice, which was 0.09 mg.kg".0.07 mg. kg",and 0 12 mg.kg"in silicon fertilizer, microbial agent and their combination, respectively, meeting the national food health standards( Cd<0. 2 mgkg-i). The yields of the rice were significantly increased by three treatments, with greatest yield increase found in combined silicon fer tilizer and microbial agent treatment, in which there were 31. 1% and 28.06% yield increases in the pot and field experiments, respectively as compared with the CK Keywords: Cd pollution; rice; silicon fertilizers; microbial agents; combined application 收稿日期:2015-11-15 者简介:张淼(1990-),女,硕士研究生,研究方向为环境污染治理与修复。E-mail:402310980@qco *通信作者:铁柏清E- mail: tiebq@qcom
摘 要：采用室外盆栽试验和田间随机区组试验相结合的方法，研究基施矿物硅肥、微生物菌剂、矿物硅肥与微生物菌剂组配施 用，对湖南地区晚稻成熟期内各部位中 Cd 的含量及产量的影响。结果表明，在盆栽试验中，与 CK 相比，微生物菌剂处理对水稻根 部、茎鞘、谷壳和糙米中 Cd 含量的抑制效果最佳，降低幅度分别为 46.19%、52.46%、38.39%和 55.31%，而矿物硅肥处理对叶片中 Cd 含量的抑制效果最佳，降低幅度为 54.39%；在田间随机区组试验中，与 CK 相比，矿物硅肥处理对水稻根部、茎鞘和叶片中 Cd 含 量的抑制效果最佳，降低幅度分别为 73.91%、71.28%和 76.77%，而微生物菌剂处理对谷壳和糙米中 Cd 含量的抑制效果最佳，降低 幅度分别为 65.52%和 69.57%。对于轻度污染土壤，施用三种改良剂后，糙米中 Cd 含量明显降低，分别为 0.09、0.07、0.12 mg·kg-1， 均能达到国家食品卫生标准（Cd<0.2 mg·kg-1）；水稻产量方面，施用改良剂均能使水稻增产，其中以矿物硅肥+微生物菌剂组配处理 的效果最为显著，在盆栽试验和田间随机区组试验中，分别比对照增产 28.06%和 31.1%。 关键词：镉污染；水稻；硅肥；微生物菌剂；配施 中图分类号：X171.5 文献标志码：A 文章编号：1672-2043（2016）04-0627-07 doi:10.11654/jaes.2016.04.003 矿物硅肥与微生物菌剂对水稻吸收积累镉的影响 张 淼，叶长城，喻 理，彭 鸥，张 燕，许 蒙，陈 喆，铁柏清 * （湖南农业大学资源环境学院，长沙 410128） Effects of mineral silicon fertilizer and microbial agent on uptake and accumulation of cadmium by rice ZHANG Miao, YE Chang-cheng, YU Li, PENG Ou, ZHANG Yan, XU Meng, CHEN Zhe, TIE Bai-qing* （College of Resources and Environment, Hunan Agricultural University , Changsha 410128, China） Abstract：In pot and field experiments, the effects of base mineral silicon fertilizer and microbial agent alone and in combination on the concentrations of Cd in different parts and the yield of late rice were investigated during maturation period in Hunan region. Results showed that the microbial agent was more effective in reducing Cd accumulation in rice than mineral silicon fertilizer was. The Cd content in roots, leaves, sheaths and chaffs was 46.19%, 52.46%, 38.39% and 52.46% lower in microbial agent treatment than in CK, respectively. The min原 eral silicon fertilizer was more useful for reducing Cd content in the leaves, with 54.39% Cd reduction compared with CK in the pot experi原 ment. In the field experiment, the mineral silicon fertilizer was the most effective in inhibiting Cd accumulation in roots, leaf sheaths and blades of rice among the three treatments, with a 73.91%, 71.28%, and 76.77% reduction in Cd content as compared with CK, respectively, while in microbial agent treatment the Cd content in chaff and brown rice reduced by 65.52% and 69.57%, respectively, compared with CK. In slightly contaminated soil, three treatments significantly reduced Cd content in brown rice, which was 0.09 mg·kg -1 , 0.07 mg·kg -1 , and 0.12 mg·kg-1 in silicon fertilizer, microbial agent and their combination, respectively, meeting the national food health standards（Cd<0.2 mg·kg-1）. The yields of the rice were significantly increased by three treatments, with greatest yield increase found in combined silicon fer原 tilizer and microbial agent treatment, in which there were 31.1% and 28.06% yield increases in the pot and field experiments, respectively, as compared with the CK. Keywords：Cd pollution; rice; silicon fertilizers; microbial agents; combined application 收稿日期：圆园15原11原15 作者简介：张 淼（1990—），女，硕士研究生，研究方向为环境污染治理与修复。E-mail：402310980@qq.com * 通信作者：铁柏清 E-mail：tiebq@qq.com 圆园16，35（4）:627-633 农 业环境 科 学学报 2016 年 4 月 允燥怎则灶葬造 燥枣 粤早则燥鄄耘灶增蚤则燥灶皂藻灶贼 杂糟蚤藻灶糟藻 张 淼，叶长城，喻 理, 等. 矿物硅肥与微生物菌剂对水稻吸收积累镉的影响[J]. 农业环境科学学报, 2016, 35（4）：627-633. ZHANG Miao, YE Chang-cheng, YU Li, et al. Effects of mineral silicon fertilizer and microbial agent on uptake and accumulation of cadmium by rice[J]. 允燥怎则原 灶葬造 燥枣 粤早则燥-耘灶增蚤则燥灶皂藻灶贼 杂糟蚤藻灶糟藻, 2016, 35（4）: 627-633
农业环境科学学报/第35卷第4期 Cd是生物生长发育过程的非必需元素,是自然1.1.2试验土壤性质 界中对动植物和人体危害性最大的重金属种类之 (1)盆栽试验土壤土壤类型为第四纪红壤,采 也是生物毒性最强的重金属元素。cd在较低浓度自株洲市马家河镇新马村。供试土壤pH和重金属含 下便能经由土壤到达植物根部进而迁移至植物地上量见表1。 部叫,大量积累后会对植物体造成危害,而由于镉的隐 蔽性,植物在不影响生长的情况下往往会积累较高浓 表1土壤理化性质(mgkg) 度的镉,并且通过食物链的富集作用进入人体,危害 Table 1 Physical and chemical properties of soil( mg kg) 人体健康,对人体具有三致(致病、致癌、致突变)作 项目pH 用,能诱发肾衰变、关节炎、痛痛病、癌症等病。近年 样品497±0.51153.25±8.35158.91±3.1943.12±1.10865±042 来,随着大气沉降、工业废渣堆积、农田污灌、城市垃 圾和污泥的农业化利用及化肥、农药和农膜的大量使 注:样品值为平均值±标准差;标准值为土壤环境质量标准(GB 15618-1995)的Ⅲ级标准 用等,使农用土壤受到多种重金属不同程度的污染, 尤其是Cd在环境中的化学活性强,移动性大,毒 从表1可知,土壤pH2mg·kg-归类为重度cd污染土壤)。 水稻是世界上最重要的粮食作物之一,世界上 (2)田间随机区组试验选择湖南省茶陵县马江 半以上的人口以稻米为主食,我国60%以上人口以稻镇为试验点,土壤中Cd含量为0.36mgkg2,属于轻 米为主食叫。近年来,镉污染稻米事件层出不穷,尤其度污染区。 地处有色重金属之乡的湖南,稻米产业面临着前所未1.13供试盆栽装置 有的挑战。因此,寻找降低Cd含量效果更好的改良 盆栽装置为PE材质40桶,上口径为40cm,下 剂,开展对稻米Cd的阻控效果研究,进一步筛选出口径为35cm,桶高为30cm。每盆装土壤25kg,保 最佳稻米阻镉配套技术,对湖南稻米￠d污染阻控技持表土平整、湿润,于室外淹水等待土壤稳定紧实后 术具有十分重要的现实意义和应用价值。 备用。 在Cd污染的农田土壤上,施用改良剂来达到降1.1.4供试肥料 低作物可食部中Cd积累量的目标,从而保障粮食生 基施硅肥:俄罗斯进口矿物硅肥,奥斯科海外有限 产安全是较为有效的技术手段之—叫。石灰、海泡石、公司提供,主要成分是古微生物化石(硅藻、原始海绵 磷酸盐类等常用改良剂叫一直是国内外学者的研究体、海龙),富含70%以上二氧化硅和植物可用的氮 热点,近年来探索新型有效改良剂(硅肥、生物碳、微磷、钙、镁等微量元素,正常施用量75-150kghm3。 肥类物质等)也成为研究趋势。因此,通过盆栽试 微生物菌剂:CJY微生物菌剂,主要含有多种优 验和田间随机区组试验,开展单一施用进口矿物硅、势菌群及微量元素,可作底肥,也可作追肥使用,正常 微生物菌剂及其组配施用方式,对稻米Cd的阻控效施用量1200mLhm 果进行研究,为探索矿物硅肥及微生物菌剂对阻控稻 2试验设计 米Cd污染的机理提供科学依据并为稻米Cd污染控 室外盆栽试验及田间区组试验均采用完全随机 制技术提供科学依据和技术储备。 方案设计,详见表2和表3。试验共设计了4个处理 1材料与方法 水平:空白对照(CK),基施进口矿物硅肥(Si),基施微 生物菌剂(F),进口矿物硅肥+微生物菌剂(Si+F),每 1.1供试样品 个处理水平重复3次。在水稻盆栽试验开展前,采集 1.1.1供试水稻品种 盆栽土壤样品,测定土壤理化性质,并于移栽前一周 采用湖南省筛选的相对低镉积累品种,盆栽试验基施氮肥、磷肥及钾肥,移栽后正常水分管理。田间 及田间随机区组试验的晚稻品种均为湘晚籼13号,随机区组试验小区面积30m(5m×6m),各处理设 常规晚稻,全生育期124d。 独立灌溉沟渠,采用单一随机种植模式,移栽前施磷
农业环境科学学报 第 35 卷第 4 期 Cd 是生物生长发育过程的非必需元素，是自然 界中对动植物和人体危害性最大的重金属种类之一， 也是生物毒性最强的重金属元素[1-2]。Cd 在较低浓度 下便能经由土壤到达植物根部进而迁移至植物地上 部[3]，大量积累后会对植物体造成危害，而由于镉的隐 蔽性，植物在不影响生长的情况下往往会积累较高浓 度的镉，并且通过食物链的富集作用进入人体，危害 人体健康[4]，对人体具有三致（致病、致癌、致突变）作 用，能诱发肾衰变、关节炎、痛痛病、癌症等病[5-7]。近年 来，随着大气沉降、工业废渣堆积、农田污灌、城市垃 圾和污泥的农业化利用及化肥、农药和农膜的大量使 用等，使农用土壤受到多种重金属不同程度的污染， 尤其是 Cd 在环境中的化学活性强，移动性大，毒 性持久，对土壤及农田造成的污染日趋严重[8-9]。据统 计，我国受镉（Cd）污染的耕地面积近 130 万 hm2，涉 及 11 个省市的 25 个地区[10]，可见对 Cd 污染的治理 迫在眉睫。 水稻是世界上最重要的粮食作物之一，世界上一 半以上的人口以稻米为主食，我国 60%以上人口以稻 米为主食[11]。近年来，镉污染稻米事件层出不穷，尤其 地处有色重金属之乡的湖南，稻米产业面临着前所未 有的挑战[12]。因此，寻找降低 Cd 含量效果更好的改良 剂，开展对稻米 Cd 的阻控效果研究，进一步筛选出 最佳稻米阻镉配套技术，对湖南稻米 Cd 污染阻控技 术具有十分重要的现实意义和应用价值。 在 Cd 污染的农田土壤上，施用改良剂来达到降 低作物可食部中 Cd 积累量的目标，从而保障粮食生 产安全是较为有效的技术手段之一[13]。石灰、海泡石、 磷酸盐类等常用改良剂[14]一直是国内外学者的研究 热点，近年来探索新型有效改良剂（硅肥、生物碳、微 肥类物质等）[15-17]也成为研究趋势。因此，通过盆栽试 验和田间随机区组试验，开展单一施用进口矿物硅、 微生物菌剂及其组配施用方式，对稻米 Cd 的阻控效 果进行研究，为探索矿物硅肥及微生物菌剂对阻控稻 米 Cd 污染的机理提供科学依据并为稻米 Cd 污染控 制技术提供科学依据和技术储备。 1 材料与方法 1.1 供试样品 1.1.1 供试水稻品种 采用湖南省筛选的相对低镉积累品种，盆栽试验 及田间随机区组试验的晚稻品种均为湘晚籼 13 号， 常规晚稻，全生育期 124 d。 1.1.2 试验土壤性质 （1）盆栽试验土壤 土壤类型为第四纪红壤，采 自株洲市马家河镇新马村。供试土壤 pH 和重金属含 量见表 1。 从表 1 可知，土壤 pH2 mg·kg-1 归类为重度 Cd 污染土壤）。 （2）田间随机区组试验 选择湖南省茶陵县马江 镇为试验点，土壤中 Cd 含量为 0.36 mg·kg-1，属于轻 度污染区。 1.1.3 供试盆栽装置 盆栽装置为 PE 材质 40 桶，上口径为 40 cm，下 口径为 35 cm，桶高为 30 cm。每盆装土壤 25 kg，保 持表土平整、湿润，于室外淹水等待土壤稳定紧实后 备用。 1.1.4 供试肥料 基施硅肥：俄罗斯进口矿物硅肥，奥斯科海外有限 公司提供，主要成分是古微生物化石（硅藻、原始海绵 体、海龙），富含 70%以上二氧化硅和植物可用的氮、 磷、钙、镁等微量元素，正常施用量 75~150 kg·hm-2。 微生物菌剂：CJY 微生物菌剂，主要含有多种优 势菌群及微量元素，可作底肥，也可作追肥使用，正常 施用量 1200 mL·hm-2。 1.2 试验设计 室外盆栽试验及田间区组试验均采用完全随机 方案设计，详见表 2 和表 3。试验共设计了 4 个处理 水平：空白对照（CK），基施进口矿物硅肥（Si），基施微 生物菌剂（F），进口矿物硅肥+微生物菌剂（Si+F），每 个处理水平重复 3 次。在水稻盆栽试验开展前，采集 盆栽土壤样品，测定土壤理化性质，并于移栽前一周 基施氮肥、磷肥及钾肥，移栽后正常水分管理。田间 随机区组试验小区面积 30 m（2 5 m伊6 m），各处理设 独立灌溉沟渠，采用单一随机种植模式，移栽前施磷 表 1 土壤理化性质（mg·kg-1） Table 1 Physical and chemical properties of soil（mg·kg-1） 注：样品值为平均值依标准差；标准值为土壤环境质量标准（GB 15618—1995）的域级标准。 项目 pH Pb Zn Cu Cd 样品 4.97依0.51 153.25依8.35 158.91依3.19 43.12依1.10 8.65依0.42 标准 <6.5 臆250 臆200 臆50 臆0.3 628
2016年4月\张淼等:矿物硅肥与微生物菌剂对水稻吸收积累镉的影响 肥和氮钾复合肥作基肥,田间管理按大田常规操作120℃使酸回流并保持30mi,再次升温到170℃并 进行。 保持60min,彻底消解样品,如果溶液不透明,冷却后 补加5mL混合酸,或滴加HAO2,升温并保持温度,至 表2盆栽试验处理及操作规程 溶液透明;最后升温至190℃,赶酸至溶液3~5mL左 Table 2 Design for pot experiment 右消解完毕,待消解液冷却后,用去离子水定容至25 编号处理名称 体操作规程 mL,过滤至干净50型PE瓶中即完成消解 不施用任何改良剂,水分肥分管理为常规管理;基 CK本苗参考长沙地区的高产管理技术 用ICP-OES(美国PE8300)测定Cd浓度在0.1 2si基施进口矿物硅肥,用量为150kghm2,折合为mg:kg以上的水稻样品,用原子吸收分光光度计-石 1.88g·盆。其他措施同CK 基施微生物菌剂,用量为120m:m折合为墨炉法(GTA120,美国 Varian)测定Cd浓度在0.1 3F003mL·盆-,于分蘗末期施用同样剂量的微生物mg:kg-以下的水稻样品。未能及时测定的消解液放 菌剂。其他措施同CK 入冰柜冷藏保存 Si+F在Si处理基础上,再增加F处理。其他措施同CK 1.34数据处理方法 表3田间随机区组试验处理及操作规程 本文数据图表处理采用 Microsoft Excel2013,多 Table 3 Design for field experiment 重差异显著性分析采用SPSS( Statistical Product and 编号处理名称 Service solutions,19.0)进行 CK何土壤改良剂,水分管理为常规管理:基本苗参考2结果与分析 当地的高产栽培管理技术 基施进口矿物硅肥,用量为150kghm2。其他措施 2.Ⅰ矿物硅肥与微生物菌剂对晚稻植株各部位吸收 同CK 积累Cd的影响 基施微生物菌剂用量为1200mLhm3.于分蘗末2.1.l盆栽试验 期施用同样剂量的微生物菌剂,其他措施同C 湘晚籼13从移栽到收割的时间为2014年7月 S+在S处理基础上,再增加F处理。其他措施同CK至10月,表4为不同改良剂对晚稻各部位中Cd含 量的影响。 1.3分析测定 1.3.1土壤性质测定 表4盆栽试验不同处理对水稻植株各部位Cd含量的影响 在试验前,按梅花采样法采集试验田土壤样品, Table4 ffects of different treatments on Cd concentrations i 自然风干后,采用电位法(水土比为25:1)测定土壤 frice pH。经HCl-HNO3-HCO門微波法消解土壤样品,用 处理根部Cd升降幅度/茎鞘Cd升降幅度/叶片Cd升降幅度 ICP-OES(美国PE8300检测土样中Cd的含量。 名称mg·kg%mg·kg 22.72a 1.3.2水稻样品预处理 Si20.97c4567↓12.84be4349↓3.69b5439↓ 水稻样品采集后,用自来水清洗根部泥土,再手 F20.77c46.19↓10.80c5246↓442b45.36↓ 工拆解为根、茎、叶、穗、谷粒等部位,将谷粒样品置+394b237341456b359212199 于室外阳光下晒干,晒干后称取记录其干重,其他部 注:不同小写字母表示差异达5%显著水平。下同 位样品皆装入编号信封置于103℃烘箱内杀青1h, 调至65℃烘至恒重后,用植物粉碎机粉碎植物样品 从表4可知,在盆栽试验中,各处理水稻植株不 装人密封袋保存。 同部位中Cd含量大小依次为根部>茎鞘>叶片,且施 1.3.3水稻样品中Cd的测定方法 用不同改良剂对水稻吸收积累Cd含量呈一定的降 按混合酸湿法消解,取水稻样品用消解仪进行低趋势。水稻根部的Cd含量大小依次为CK>Si+F 消解:称取0.5000±0.0002g水稻粉末样品放入50Si≈F(“≈”表示处理间Cd含量差异不显著,“>”表示 mL高温消煮管中,加10mL混合酸(GR级HNO3GR处理间差异显著,下同),与CK相比,施用改良剂处 级HCO-=4-1),盖上弯颈小漏斗后插入消解孔中放置理均能显著降低水稻根部Cd的含量,其中以Si和F 过夜;次日,开通风橱,先将消解仪温度设置为95℃,单独施用处理对根部Cd含量的抑制效果较好,降Cd 缓慢解热使样品起泡,保持95℃恒温10min,升温到幅度分别为45.67%和46.19%;水稻茎鞘的Cd含量
第2016 32 卷第年 41月期 肥和氮钾复合肥作基肥，田间管理按大田常规操作 进行。 1.3 分析测定 1.3.1 土壤性质测定 在试验前，按梅花采样法采集试验田土壤样品， 自然风干后，采用电位法（水土比为 2.5颐1）[18]测定土壤 pH。经 HCl-HNO3-HClO4 [19]微波法消解土壤样品，用 ICP-OES（美国 PE8300）检测土样中 Cd 的含量。 1.3.2 水稻样品预处理 水稻样品采集后，用自来水清洗根部泥土，再手 工拆解为根、茎、叶、穗 、谷粒等部位，将谷粒样品置 于室外阳光下晒干，晒干后称取记录其干重，其他部 位样品皆装入编号信封置于 103 益烘箱内杀青 1 h， 调至 65 益烘至恒重后，用植物粉碎机粉碎植物样品， 装入密封袋保存。 1.3.3 水稻样品中 Cd 的测定方法 按混合酸湿法消解[18]，取水稻样品用消解仪进行 消解：称取 0.500 0依0.000 2 g 水稻粉末样品放入 50 mL 高温消煮管中，加 10 mL 混合酸（GR 级 HNO3颐GR 级 HClO4=4颐1），盖上弯颈小漏斗后插入消解孔中放置 过夜；次日，开通风橱，先将消解仪温度设置为 95 益， 缓慢解热使样品起泡，保持 95 益恒温 10 min，升温到 120 益使酸回流并保持 30 min，再次升温到 170 益并 保持 60 min，彻底消解样品，如果溶液不透明，冷却后 补加 5 mL 混合酸，或滴加 H2O2，升温并保持温度，至 溶液透明；最后升温至 190 益，赶酸至溶液 3~5 mL 左 右消解完毕，待消解液冷却后，用去离子水定容至 25 mL，过滤至干净 50 型 PE 瓶中即完成消解。 用 ICP-OES（美国 PE8300）测定 Cd 浓度在 0.1 mg·kg-1 以上的水稻样品，用原子吸收分光光度计-石 墨炉法（GTA120，美国 Varian）测定 Cd 浓度在 0.1 mg·kg-1 以下的水稻样品。未能及时测定的消解液放 入冰柜冷藏保存。 1.3.4 数据处理方法 本文数据图表处理采用 Microsoft Excel 2013，多 重差异显著性分析采用 SPSS（Statistical Product and Service Solutions，19.0）进行。 2 结果与分析 2.1 矿物硅肥与微生物菌剂对晚稻植株各部位吸收 积累 Cd 的影响 2.1.1 盆栽试验 湘晚籼 13 从移栽到收割的时间为 2014 年 7 月 至 10 月，表 4 为不同改良剂对晚稻各部位中 Cd 含 量的影响。 从表 4 可知，在盆栽试验中，各处理水稻植株不 同部位中 Cd 含量大小依次为根部>茎鞘>叶片，且施 用不同改良剂对水稻吸收积累 Cd 含量呈一定的降 低趋势。水稻根部的 Cd 含量大小依次为 CK>Si+F> Si抑F（“抑”表示处理间 Cd 含量差异不显著，“>”表示 处理间差异显著，下同），与 CK 相比，施用改良剂处 理均能显著降低水稻根部 Cd 的含量，其中以 Si 和 F 单独施用处理对根部 Cd 含量的抑制效果较好，降 Cd 幅度分别为 45.67%和 46.19%；水稻茎鞘的 Cd 含量 表 2 盆栽试验处理及操作规程 Table 2 Design for pot experiment 编号 处理名称 具体操作规程 1 CK 不施用任何改良剂，水分肥分管理为常规管理；基 本苗参考长沙地区的高产管理技术 2 Si 基施进口矿物硅肥，用量为 150 kg·hm-2，折合为 1.88 g·盆-1。其他措施同 CK 3 F 基施微生物菌剂，用量为 1200 mL·hm-2，折合为 0.03 mL·盆-1，于分蘖末期施用同样剂量的微生物 菌剂。其他措施同 CK 4 Si+F 在 Si 处理基础上，再增加 F 处理。其他措施同 CK 表 3 田间随机区组试验处理及操作规程 Table 3 Design for field experiment 编号 处理名称 具体操作规程 1 CK 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；基本苗参考 当地的高产栽培管理技术 2 Si 基施进口矿物硅肥，用量为 150 kg·hm-2。其他措施 同 CK 3 F 基施微生物菌剂，用量为 1200 mL·hm-2，于分蘖末 期施用同样剂量的微生物菌剂，其他措施同 CK 4 Si+F 在 Si 处理基础上，再增加 F 处理。其他措施同 CK 表 4 盆栽试验不同处理对水稻植株各部位 Cd 含量的影响 Table 4 Effects of different treatments on Cd concentrations in different parts of rice in pot experiment 处理 名称 根部 Cd/ mg·kg-1 升降幅度/ % 茎鞘 Cd/ mg·kg-1 升降幅度/ % 叶片 Cd/ mg·kg-1 升降幅度/ % CK 38.60a 0 22.72a 0 8.09a 0 Si 20.97c 45.67引 12.84bc 43.49引 3.69b 54.39引 F 20.77c 46.19引 10.80c 52.46引 4.42b 45.36引 Si+F 29.44b 23.73引 14.56b 35.92引 7.12ab 11.99引 注：不同小写字母表示差异达 5%显著水平。下同。 张 淼，等：矿物硅肥与微生物菌剂对水稻吸收积累镉的影响 629
农业环境科学学报/第35卷第4期 大小依次为CK>Si+F≈Si>F,与CK相比,施用改良次为CK>Si+F≈SiF,与CK相比,施用改良剂处理措 剂处理均能显著降低水稻茎鞘中Cd的含量,其中以施均能显著降低水稻谷壳中Cd的含量,其中S和F F处理对茎鞘Cd含量的抑制效果最佳,降Cd幅度为处理对谷壳Cd含量的抑制效果较好,降Cd幅度分 5246%;水稻叶片的Cd含量大小依次为CK≈Si+F>别为27.20%和38.39%;水稻糙米的Cd含量大小依 F≈Si,与CK相比,F和Si处理均能显著降低水稻叶次为CK>Si+F≈Si≈F,与CK相比,施用改良剂处理 片中Cd的含量,降Cd幅度分别为45.36%和54.39%,措施均能显著降低糙米中Cd的含量,以F处理对糙 但是Si+F对叶片中Cd含量的降低效果不显著 米Cd含量的抑制效果最佳,降Cd幅度达到55.31%。 2.1.2田间随机区组试验 结果说明,施用单一改良剂及其组配施用对晚稻稻谷 由表5可知,田间随机区组试验中,各处理水稻Cd含量有一定的抑制作用,以单一施用微生物菌剂 植株不同部位中Cd含量大小依次为根部>茎鞘>叶处理的效果最佳,能有效降低谷壳和糙米中Cd的含 片,与盆栽实验的结果一致。水稻根部的Cd含量大量,明显抑制Cd向糙米中的吸收转运过程。 小依次为CK>Si+F≈F>Si,与CK相比,施用改良剂 处理均能显著降低水稻根部中Cd的含量,其中以Si表6盆栽试验不同处理对稻谷Cd含量及水稻产量的影响 单独施用处理对根部Cd含量的抑制效果最佳,降 Cd Table6 Effects of different treatments on grain Cd concentration 幅度分别为7391%;水稻茎鞘的Cd含量大小依次为 and yields of rice in pot experiment CK>si+F≈F≈Si,与CK相比,施用改良剂处理均能处理谷壳C升降幅度糙米C山升降幅度/产最升降幅度 显著降低水稻茎鞘中Cd的含量,其中以F和S处理 CK 3.23a 226a015.75b0 对茎鞘Cd含量的抑制效果较好,降Cd幅度分别为23527211360b3982!1605b1901 63.08%和7128%;水稻叶片的Cd含量大小依次为F199c3891.01b5531.1908h21.14↑ CK>Si+F≈F≈Si,与CK相比,施用改良剂处理均能F262b18894140b3804207a2806↑ 显著降低水稻叶片中Cd的含量,且F和S单独施用 对叶片Cd含量的抑制效果最佳,降Cd幅度分别为 在水稻产量(以稻谷干重计)方面,与CK相比, 74.75%和76.77% 单一施用俄罗斯进口矿物硅肥、微生物菌剂及其组配 综上所述,施用单一改良剂及其组配施用对晚稻施用处理措施均能使水稻产量有一定的增加,但单一 植株各部位Cd含量有一定的抑制作用,且单一施用施用硅肥的效果并不显著,只有Si+F处理的效果最 矿物硅肥和微生物菌剂处理的效果较好,其中单一施佳,使水稻增产28.06%。 用矿物硅肥的效果最佳,能有效降低根部、茎鞘和叶2.2.2田间随机区组试验 片中Cd的含量,与盆栽实验结果呈一致趋势。 从表7可知,田间随机区组试验晚稻稻谷中谷壳 和糙米的Cd含量大小依次为谷壳>糙米。水稻谷壳 表5田间试验不同处理对水稻植株各部位Cd含量的影响的Cd含量大小依次为CK>Si+F≈Si≈F,与CK相 Table 5 Effects of different treatments on Cd concentrations in 比,施用改良剂处理措施均能显著降低水稻谷壳中 different parts of rice in field experiment Cd的含量,以Si和F处理对谷壳Cd含量的抑制效 处理根C山开幅度CM升幅度叶片C升降幅度果较好降Cd幅度分别达到6207%和652%;水稻 糙米的Cd含量大小依次为CK>Si+F≈Si≈F,与CK Sio84c7391↓0.56b7128↓023b7677↓相比,施用改良剂处理措施均能显著降低水稻糙米中 F1.14be64590.b63084025b74754Cd的含量,且都达到国家食品卫生安全标准,其中Si 52·1034718·03s}矶2·和F处理对糙米Cd含量的抑制效果较好,降Cd幅 度分别达到60.87%和69.57%。综上所述,田间随机 22矿物硅肥与微生物菌剂对晚稻成熟期稻谷Cd含区组实验与盆栽实验结果一致,说明施用单一改良剂 量及产量的影响 及其组配施用能有效抑制晚稻稻谷Cd含量,以单 221盆栽试验 施用微生物菌剂处理的效果最佳,能明显抑制Cd向 从表6可知,晚稻稻谷中谷壳和糙米的Cd含量糙米中的吸收转运过程。 大小依次为谷壳>糙米;水稻谷壳的Cd含量大小依 在水稻产量(以稻谷干重计)方面,与CK相比
农业环境科学学报 第 35 卷第 4 期 大小依次为 CK>Si+ F抑Si>F，与 CK 相比，施用改良 剂处理均能显著降低水稻茎鞘中 Cd 的含量，其中以 F 处理对茎鞘 Cd 含量的抑制效果最佳，降 Cd 幅度为 52.46%；水稻叶片的 Cd 含量大小依次为 CK抑Si+F> F抑Si，与 CK 相比，F 和 Si 处理均能显著降低水稻叶 片中 Cd 的含量，降 Cd 幅度分别为 45.36%和 54.39%， 但是 Si+F 对叶片中 Cd 含量的降低效果不显著。 2.1.2 田间随机区组试验 由表 5 可知，田间随机区组试验中，各处理水稻 植株不同部位中 Cd 含量大小依次为根部>茎鞘>叶 片，与盆栽实验的结果一致。水稻根部的 Cd 含量大 小依次为 CK>Si+F抑F>Si，与 CK 相比，施用改良剂 处理均能显著降低水稻根部中 Cd 的含量，其中以 Si 单独施用处理对根部 Cd 含量的抑制效果最佳，降 Cd 幅度分别为 73.91%；水稻茎鞘的 Cd 含量大小依次为 CK>Si+F抑F抑Si，与 CK 相比，施用改良剂处理均能 显著降低水稻茎鞘中 Cd 的含量，其中以 F 和 Si 处理 对茎鞘 Cd 含量的抑制效果较好，降 Cd 幅度分别为 63.08%和 71.28%；水稻叶片的 Cd 含量大小依次为 CK>Si+F抑F抑Si，与 CK 相比，施用改良剂处理均能 显著降低水稻叶片中 Cd 的含量，且 F 和 Si 单独施用 对叶片 Cd 含量的抑制效果最佳，降 Cd 幅度分别为 74.75%和 76.77%。 综上所述，施用单一改良剂及其组配施用对晚稻 植株各部位 Cd 含量有一定的抑制作用，且单一施用 矿物硅肥和微生物菌剂处理的效果较好，其中单一施 用矿物硅肥的效果最佳，能有效降低根部、茎鞘和叶 片中 Cd 的含量，与盆栽实验结果呈一致趋势。 2.2 矿物硅肥与微生物菌剂对晚稻成熟期稻谷 Cd 含 量及产量的影响 2.2.1 盆栽试验 从表 6 可知，晚稻稻谷中谷壳和糙米的 Cd 含量 大小依次为谷壳>糙米；水稻谷壳的 Cd 含量大小依 次为 CK>Si+F抑Si>F，与 CK 相比，施用改良剂处理措 施均能显著降低水稻谷壳中 Cd 的含量，其中 Si 和 F 处理对谷壳 Cd 含量的抑制效果较好，降 Cd 幅度分 别为 27.20%和 38.39%；水稻糙米的 Cd 含量大小依 次为 CK>Si+F抑Si抑F，与 CK 相比，施用改良剂处理 措施均能显著降低糙米中 Cd 的含量，以 F 处理对糙 米 Cd 含量的抑制效果最佳，降 Cd 幅度达到55.31%。 结果说明，施用单一改良剂及其组配施用对晚稻稻谷 Cd 含量有一定的抑制作用，以单一施用微生物菌剂 处理的效果最佳，能有效降低谷壳和糙米中 Cd 的含 量，明显抑制 Cd 向糙米中的吸收转运过程。 在水稻产量（以稻谷干重计）方面，与 CK 相比， 单一施用俄罗斯进口矿物硅肥、微生物菌剂及其组配 施用处理措施均能使水稻产量有一定的增加，但单一 施用硅肥的效果并不显著，只有 Si+F 处理的效果最 佳，使水稻增产 28.06%。 2.2.2 田间随机区组试验 从表 7 可知，田间随机区组试验晚稻稻谷中谷壳 和糙米的 Cd 含量大小依次为谷壳>糙米。水稻谷壳 的 Cd 含量大小依次为 CK>Si+F抑Si抑F，与 CK 相 比，施用改良剂处理措施均能显著降低水稻谷壳中 Cd 的含量，以 Si 和 F 处理对谷壳 Cd 含量的抑制效 果较好，降 Cd 幅度分别达到 62.07%和 65.52%；水稻 糙米的 Cd 含量大小依次为 CK>Si+F抑Si抑F，与 CK 相比，施用改良剂处理措施均能显著降低水稻糙米中 Cd 的含量，且都达到国家食品卫生安全标准，其中 Si 和 F 处理对糙米 Cd 含量的抑制效果较好，降 Cd 幅 度分别达到 60.87%和 69.57%。综上所述，田间随机 区组实验与盆栽实验结果一致，说明施用单一改良剂 及其组配施用能有效抑制晚稻稻谷 Cd 含量，以单一 施用微生物菌剂处理的效果最佳，能明显抑制 Cd 向 糙米中的吸收转运过程。 在水稻产量（以稻谷干重计）方面，与 CK 相比， 表 5 田间试验不同处理对水稻植株各部位 Cd 含量的影响 Table 5 Effects of different treatments on Cd concentrations in different parts of rice in field experiment 处理 根部 Cd/ mg·kg-1 升降幅度/ % 茎鞘 Cd/ mg·kg-1 升降幅度/ % 叶片 Cd/ mg·kg-1 升降幅度/ % CK 3.22a 0.00 1.95a 0.00 0.99a 0.00 Si 0.84c 73.91引 0.56b 71.28引 0.23b 76.77引 F 1.14bc 64.59引 0.72b 63.08引 0.25b 74.75引 Si+F 1.40b 56.52引 1.03b 47.18引 0.38b 61.62引 表 6 盆栽试验不同处理对稻谷 Cd 含量及水稻产量的影响 Table 6 Effects of different treatments on grain Cd concentrations and yields of rice in pot experiment 处理 谷壳 Cd/ mg·kg-1 升降幅度/ % 糙米 Cd/ mg·kg-1 升降幅度/ % 产量/ g·蔸-1 升降幅度/ % CK 3.23a 0 2.26a 0 15.75b 0 Si 2.35bc 27.2引 1.36b 39.82引 16.05b 1.90尹 F 1.99c 38.39引 1.01b 55.31引 19.08ab 21.14尹 Si+F 2.62b 18.89引 1.40b 38.05引 20.17a 28.06尹 630
2016年4月\张淼等:矿物硅肥与微生物菌剂对水稻吸收积累镉的影响 表7不同处理对稻谷Cd含量及水稻产量的影响 放,协助养分吸收,刺激植株生长,减少病虫害,使作 Table7 fects of different treatments on grain Cd concentrations物增产,对水稻各项生育指标有较好影响P-就生物 and yields of rice in field experiment 菌肥本身而言,在细胞壁及周围区域形成大量颗粒状 处理C开降度米C山开降幅度产,升降幅度镉沉积物在菌体表面形成附着的沉淀物,利用胞内 CK 0.29a 0.23a020.13c0 外沉积作用可能是对镉的抗性和富集作用的重要途 Si0.11b6207↓009b60.87↓2411ab19.77 径,从而减少土壤中可溶态镉含量∞。秦礼宝等研究 F00b652↓007b6957↓2558b2007↑表明,微生物肥可以改善土壤的松散性,土壤个体的 Si+F0.7b41.38↓0.12b47.83↓26.39a31.10↑ 生长环境得到了改善,有利于提高水稻的成穗率、结 实率、千粒重,对产量的提高有一定的帮助,并且具有 单一施用俄罗斯进口矿物硅肥,微生物菌剂及其组配良好的减肥稳产效果,在改良土壤、保护农业生态环 施用处理措施均能使水稻产量有一定的增加,其中境方面也有积极意义。 Si+F处理的效果最佳,使水稻增产31.10%,与盆栽试 本试验研究结果表明,施用单一矿物硅肥、微生 验结果一致。 物菌剂及其组配方式均能降低水稻各部位Cd含量 3讨论 但单一施用改良剂方式效果优于组配施用效果,说明 这两组改良剂组配施用并没有起到协同作用,可能是 硅(Si)是土壤中丰度最高的元素,是对植物生长由于两种改良剂产生了拮抗作用的原因,具体原因还 有益的元素,能促进茎鞘壁加厚,有利于抗倒伏,增强有待进一步的研究与探索。对于水稻稻谷,施用改良 植物对生物胁迫和非生物胁迫的抗性,研究已证实它剂处理方式均可使糙米含量明显降低,尤其是对轻度 能够帮助植物克服各种环境胁迫咧。富硅材料一般呈污染农田的稻米,均能达到国家食品卫生标准,也能 碱性,施入土壤中不仅能提高土壤的pH,降低土壤中提高水稻产量。因此,矿物硅肥与微生物菌在米镉污 重金属的植物有效性起到钝化镉的作用,并且减少染治理与控制方面使用简单、效果良好,具有较好的 重金属向地上部的转运量,从而达到了区室化阻隔应用前景。 之目的。水稻是一种典型的硅富集作物,硅的高 积累对水稻的丰产和可持续农耕作业尤为重要,史4结论 新慧等凹通过水稻水培试验结果证实:施硅能显著抑 (1)通过分析盆栽试验和田间随机区组试验晚稻 制Cd向水稻地上部的运输,加硅也降低了质外体内植株各部位中Cd的含量变化情况,发现水稻各部位 不同形态Cd的含量,特别是结合态的Cd,施硅显著间Cd含量大小规律为根部>茎鞘>叶片>谷壳>糙米 降低了Cd毒害所诱导的过氧化物酶活性,说明加硅 (2)研究表明,无论是盆栽试验还是田间随机区 缓解了高浓度d对水稻的毒害作用;陈喆等通过组试验,改良剂单一施用及组配施用均能降低晚稻 室外盆栽试验得出,施用含硅肥料能有效控制水稻植植株各部位Cd含量,其中单一施用硅肥与微生物菌 株各部位Cd含量的迁移,并能明显降低水稻各部位剂对降低根部、茎鞘和叶片的效果要优于组配施用 及糙米中Cd的含量;黄道友等研究发现,向镉污染的效果。 土壤施用熔渣硅肥能够抑制水稻对镉吸收,降低稻米 (3)在盆栽试验中,单一施用改良剂及其配施都 中的镉含量;龚光明等凹研究结果表明,施用俄罗斯能对稻米Cd的含量起到阻控效果,显著降低了水稻 硅肥能抑制水稻对土壤中镉的吸收,降低镉对水稻的稻谷中Cd的含量,其中以微生物菌剂处理的效果最 毒害作用,降低稻米的镉含量,提高水稻的产量。 佳。在轻度污染区的田间随机区组试验中,根据各种 微生物菌剂是由一种或数种有益微生物、经工业改良剂对糙米阻控潜力来看,与CK相比,所有处理 化培养发酵而成的生物性肥料,是以微生物生命活动措施都能显著降低水稻糙米中Cd的含量,且均可达 产生肥力效应的制品,有研究表明施用生物菌肥能够到国家食品卫生标准,其中以微生物菌剂处理的效果 明显增强土壤生化作用强度,提高土壤酶活性、呼吸最为显著,与盆栽实验结果一致。 强度、氨化作用强度。微生物菌肥配施一定数量的 (4)在两组实验中,水稻产量与CK相比,单一施 化学肥料可以提高水稻产量,有利于提高土壤供肥能用改良剂及其组配施用均能使水稻有一定程度的增 力,增强根系活力,改善植物的营养,促进矿质营养释产作用,其中以矿物硅肥+微生物菌剂组配处理的效
第2016 32 卷第年 41月期 表 7 不同处理对稻谷 Cd 含量及水稻产量的影响 Table 7 Effects of different treatments on grain Cd concentrations and yields of rice in field experiment 单一施用俄罗斯进口矿物硅肥，微生物菌剂及其组配 施用处理措施均能使水稻产量有一定的增加，其中 Si+F 处理的效果最佳，使水稻增产 31.10%，与盆栽试 验结果一致。 3 讨论 硅（Si）是土壤中丰度最高的元素，是对植物生长 有益的元素，能促进茎鞘壁加厚，有利于抗倒伏，增强 植物对生物胁迫和非生物胁迫的抗性，研究已证实它 能够帮助植物克服各种环境胁迫[19]。富硅材料一般呈 碱性，施入土壤中不仅能提高土壤的 pH，降低土壤中 重金属的植物有效性，起到钝化镉的作用，并且减少 重金属向地上部的转运量，从而达到了区室化阻隔 之目的[20-21]。水稻是一种典型的硅富集作物，硅的高 积累对水稻的丰产和可持续农耕作业尤为重要，史 新慧等[22]通过水稻水培试验结果证实：施硅能显著抑 制 Cd 向水稻地上部的运输，加硅也降低了质外体内 不同形态 Cd 的含量，特别是结合态的 Cd，施硅显著 降低了 Cd 毒害所诱导的过氧化物酶活性，说明加硅 缓解了高浓度 Cd 对水稻的毒害作用；陈喆等[23]通过 室外盆栽试验得出，施用含硅肥料能有效控制水稻植 株各部位 Cd 含量的迁移，并能明显降低水稻各部位 及糙米中 Cd 的含量；黄道友等[24]研究发现，向镉污染 土壤施用熔渣硅肥能够抑制水稻对镉吸收，降低稻米 中的镉含量；龚光明等[25]研究结果表明，施用俄罗斯 硅肥能抑制水稻对土壤中镉的吸收，降低镉对水稻的 毒害作用，降低稻米的镉含量，提高水稻的产量。 微生物菌剂是由一种或数种有益微生物、经工业 化培养发酵而成的生物性肥料，是以微生物生命活动 产生肥力效应的制品，有研究表明施用生物菌肥能够 明显增强土壤生化作用强度，提高土壤酶活性、呼吸 强度、氨化作用强度[26]。微生物菌肥配施一定数量的 化学肥料可以提高水稻产量，有利于提高土壤供肥能 力，增强根系活力，改善植物的营养，促进矿质营养释 放，协助养分吸收，刺激植株生长，减少病虫害，使作 物增产，对水稻各项生育指标有较好影响[27-28]。就生物 菌肥本身而言，在细胞壁及周围区域形成大量颗粒状 镉沉积物，在菌体表面形成附着的沉淀物，利用胞内 外沉积作用可能是对镉的抗性和富集作用的重要途 径，从而减少土壤中可溶态镉含量[29]。秦礼宝等[30]研究 表明，微生物肥可以改善土壤的松散性，土壤个体的 生长环境得到了改善，有利于提高水稻的成穗率、结 实率、千粒重，对产量的提高有一定的帮助，并且具有 良好的减肥稳产效果，在改良土壤、保护农业生态环 境方面也有积极意义。 本试验研究结果表明，施用单一矿物硅肥、微生 物菌剂及其组配方式均能降低水稻各部位 Cd 含量， 但单一施用改良剂方式效果优于组配施用效果，说明 这两组改良剂组配施用并没有起到协同作用，可能是 由于两种改良剂产生了拮抗作用的原因，具体原因还 有待进一步的研究与探索。对于水稻稻谷，施用改良 剂处理方式均可使糙米含量明显降低，尤其是对轻度 污染农田的稻米，均能达到国家食品卫生标准，也能 提高水稻产量。因此，矿物硅肥与微生物菌在米镉污 染治理与控制方面使用简单、效果良好，具有较好的 应用前景。 4 结论 （1）通过分析盆栽试验和田间随机区组试验晚稻 植株各部位中 Cd 的含量变化情况，发现水稻各部位 间 Cd 含量大小规律为根部>茎鞘>叶片>谷壳>糙米。 （2）研究表明，无论是盆栽试验还是田间随机区 组试验，改良剂单一施用及组配施用均能降低晚稻 植株各部位 Cd 含量，其中单一施用硅肥与微生物菌 剂对降低根部、茎鞘和叶片的效果要优于组配施用 的效果。 （3）在盆栽试验中，单一施用改良剂及其配施都 能对稻米 Cd 的含量起到阻控效果，显著降低了水稻 稻谷中 Cd 的含量，其中以微生物菌剂处理的效果最 佳。在轻度污染区的田间随机区组试验中，根据各种 改良剂对糙米阻控潜力来看，与 CK 相比，所有处理 措施都能显著降低水稻糙米中 Cd 的含量，且均可达 到国家食品卫生标准，其中以微生物菌剂处理的效果 最为显著，与盆栽实验结果一致。 （4）在两组实验中，水稻产量与 CK 相比，单一施 用改良剂及其组配施用均能使水稻有一定程度的增 产作用，其中以矿物硅肥+微生物菌剂组配处理的效 处理 谷壳 Cd/ mg·kg-1 升降幅度/ % 糙米 Cd/ mg·kg-1 升降幅度/ % 产量/ g·蔸-1 升降幅度/ % CK 0.29a 0 0.23a 0 20.13c 0 Si 0.11b 62.07引 0.09b 60.87引 24.11ab 19.77尹 F 0.10b 65.52引 0.07b 69.57引 25.58ab 20.07尹 Si+F 0.17b 41.38引 0.12b 47.83引 26.39a 31.10尹 张 淼，等：矿物硅肥与微生物菌剂对水稻吸收积累镉的影响 631
632 农业环境科学学报/第35卷第4期 果最佳。 ZENG Wen-wei. SHI Zhu. "Cadmium ricecognitive and regional background industry development countermeasure[J]. Crop Research 参考文献 015,29(2):185-187 陈宏陈玉成杨学春石灰对土壤中HgCd、Pb的植物可利用性13]许珂,铁柏清陈詁等.硅肥与硒肥施用对水稻吸收积累Cd 的影响规律研究湖南农业科学,2012(11):56-59 的调控研究小农业环境科学学报,2003,22(5):549-552 XU Ke, TIE Bo-qing, CHEN Zhe, et al. Influence rule of single fertil CHEN Hong CHEN Yu-cheng. YANG Xue-chun. Regulation of phy ization of Si or Se on uptake and accumulation of Cd by rice[J]. Hunan -availability of Hg, Cd, Ph in soil by limestone [J]. Journal of Agro- Agricultural Sciences, 2012(11): 56-59 Environment Science, 2003, 22(5): 549-552 4丁凌云,蓝崇钰,林建平,等.不同改良剂对重金属污染农田水稻产 [2] Arao T, Kawasaki A, Baba K, et al. Effects of water management on cad 量和重金属吸收的影响[生态环境,2006,15(6):1204-1208. mium and arsenic accumulation and dimethylarsinic acid concentrations in Japanese rice[J]. Enrironmental Science Technology, 2009(43) DING Ling-yun, LAN Chong-yu, LIN Jian-ping, et al. Effects of dif- ferent ameliorations on rice production and heavy metals uptake by rice 9361-9367 grown on soil contaminated by heavy metals[J]- Ecology and Environ 3] Dong j, Wu F B Zhang G P. Influence of cadmium on antioxidant ca ment,2006,15(6):1204-1208. pacity and four microelement concentrations in tomato seedlings PJ ∏5陈酤铁柏清,刘孝利.等.改良一农艺综合措施对水稻吸收积累 Chemosphere,2006.64:1659-1666 镉的影响[农业环境科学学报,2013.32(7):1302-1308 「4]张兴梅,杨清伟,李扬.土壤镉污染现状及修复研究进展河北 农业科学,2010,14(3):79-8 CHEN Zhe, TIE Bai-qing. LIU Xiao-li, et al. Impacts of optimized a- gronomic regulation management on cadmium absorption and ace ZHANG Xing-mei, YANG Qing-wei, LI Yang. Progress of status and lation by late rice]. Journal of A gro-Enmironment Science, 2013, 32 remediation of soil admium pollution[J]. Journa of Hebei Agricultural Sciences,2010,14(3):79-81. 康浩石贵玉潘文平等镉对植物毒害的研究进展安徽农业16毛懿德铁柏清叶长城等生物炭对重污染土壤镉形态及油菜吸 科学,200836(26):11200-11204. 收镉的影响J生态与农村环境学报,2015.31(4):579-582 KANG Hao, SHI Gui-yu, PAN Wen-ping, et al. Research progress of on forms and uptake of cadmium by rape seed in cadmium-polluted toxic effect of cadmium on plant[J]. Journal of Anhui Agricultural Sci soil[J Journal of Ecology and Rura Environment, 2015, 31(4): 579- ences,2008,36(26):11200-11204 [6] Moreno C J, Moral R, Perez E A, et al. Cadmium accumulation and dis- [门叶长城,陈詁铁柏清,等.生物菌肥与石灰配施对水稻吸收积累 tribution in cucumber plant[J]. Plant Nutrition, 2000, 23(2): 243-250. Cd的影响环境污染与防治.2015,37(6:49-54 [7 Moriarty F. Ecotoxicology The study of pollutants in ecosystems[M] YE Chang-cheng. CHEN Zhe. TIE Bai-qing et al. Effect of bio-fertil- London. Academic Press. 1999: 29-35. 8]赵庆龄基于文献计量的土壤重金属污染国际比较研究凹l中国农 ers and lime combined application on cadmium uptake by rice plant J. Environmental Pollution Control, 2015, 37(6): 49-54. 业科学院,2010. 8刘凤枝.农业环境监测实用手册北京:中国标准出版社,2001. ZHAO Qing-ling. International comparison on the studies of soil heavy LIU Feng-zhi. Agricultural environment monitoring of metal pollution based on bibliometric[D). Chinese Academy of Agricul- tural Sciences. 2010. [M. Beijing: Standards Press of China, 2001 9]陈喆张淼,叶长城,等.富硅肥料和水分管理对稻米镉污染阻 9]李兆辉,王光明,徐云明,等镉、汞、铅污染及其微生物修复研究进 展[中国畜牧兽医,2010,37(8):39-43 控效果研究环境科学学报,2015.35(12):4003-401 LI Zhao-hui, WANG Guang-ming. XU Yun-ming, et al. Progress on CHEN Zhe ZHANG Miao. YE Chang-cheng, et al. Mitigation of Cd ac- cumulation in rice(Oryza sativa L ) with Si fertilizers and irrigation llutions of cadmium, mercury, lead and microbial remediation[]- China Animal Husbandry& Veterinary Medicine, 2010, 37(8): 39- managements[J]. Acta Scientiae Circumstantiae, 2015, 35(12):4003- 0安红敏郑伟,高扬锅的健康危害及干预治疗研究进展卟环 境与健康杂志,2007.24(9):739-742. [20]Qiu Hao, Gu HH, He E K, et al. Attenuation of metal bioavailability in acidic multi-metal contaminated soil treated with fly ash and steel slag AN Hong-min, ZHENG Wei, GAO Yang. Research progress in cadmi- Pedosphere,2012,22(4):544-55 um toxicity[J] Journal of Enrironment and Health, 2007, 24(9): 739- 21]邓腾灏博,谷海红,仇荣亮.钢渣对多金属复合污染土壤的改良效 742 凌启鸿,张洪程,戴其根,等水稻精确定量施氮研究J中国农业 果及水稻吸收重金属的影响[农业环境科学学报,2011,30(3): 455-460. 科学,2005,38(12):2457-2467 LING Qi-hong. ZHANG Hong-cheng, DAl Qi-gen, et al. Study DENG Teng-hao-bo, GU Hai-hong QIU Rong-liang Ameliorative ef- precise and quantitative N application in rice[J]. Scientia Agri heavy metal uptake of rice[J]. Journal of A gro-Enrironment Science ura sinica,2005,38(12):2457-2467. 2011,30(3):455-460. [1】2]曾文伟,石柱.“镉米”认知与区域优质稻产业发展对策作物 研究,2015,29(2):185-18 22]史新慧,王贺,张福锁硅提高水稻抗镉毒害机制的研究农业
农业环境科学学报 第 35 卷第 4 期 果最佳。 参考文献： [1] 陈 宏, 陈玉成, 杨学春. 石灰对土壤中 Hg、Cd、Pb 的植物可利用性 的调控研究[J]. 农业环境科学学报, 2003, 22（5）：549-552. CHEN Hong, CHEN Yu-cheng, YANG Xue-chun. Regulation of phy原 to-availability of Hg, Cd, Pb in soil by limestone [J]. Journal of AgroEnvironment Science, 2003, 22（5）：549-552. [2] Arao T, Kawasaki A, Baba K, et al. Effects of water management on cad原 mium and arsenic accumulation and dimethylarsinic acid concentrations in Japanese rice[J]. Environmental Science & Technology, 2009（43）： 9361-9367. [3] Dong J, Wu F B, Zhang G P. Influence of cadmium on antioxidant ca原 pacity and four microelement concentrations in tomato seedlings [J]. Chemosphere, 2006, 64：1659-1666. [4] 张兴梅, 杨清伟, 李 扬. 土壤镉污染现状及修复研究进展[J]. 河北 农业科学, 2010, 14（3）：79-81. ZHANG Xing-mei, YANG Qing-wei, LI Yang. Progress of status and remediation of soil admium pollution[J]. Journal of Hebei Agricultural Sciences, 2010, 14（3）：79-81. [5] 康 浩, 石贵玉, 潘文平, 等. 镉对植物毒害的研究进展[J]. 安徽农业 科学, 2008, 36（26）：11200-11204. KANG Hao, SHI Gui-yu, PAN Wen-ping, et al. Research progress of toxic effect of cadmium on plant[J]. Journal of Anhui Agricultural Sci原 ences, 2008, 36（26）：11200-11204. [6] Moreno C J, Moral R, Perrez E A, et al. Cadmium accumulation and dis原 tribution in cucumber plant[J]. Plant Nutrition, 2000, 23（2）：243-250. [7] Moriarty F. Ecotoxicology：The study of pollutants in ecosystems[M]. London, Academic Press, 1999：29-35. [8] 赵庆龄. 基于文献计量的土壤重金属污染国际比较研究[D]. 中国农 业科学院, 2010. ZHAO Qing-ling. International comparison on the studies of soil heavy metal pollution based on bibliometric[D]. Chinese Academy of Agricul原 tural Sciences, 2010. [9] 李兆辉, 王光明, 徐云明, 等. 镉、汞、铅污染及其微生物修复研究进 展[J]. 中国畜牧兽医, 2010, 37（8）：39-43. LI Zhao-hui, WANG Guang-ming, XU Yun-ming, et al. Progress on pollutions of cadmium, mercury, lead and microbial remediation[J]. China Animal Husbandry & Veterinary Medicine, 2010, 37（8）：39-43. [10] 安红敏, 郑 伟, 高 扬. 镉的健康危害及干预治疗研究进展[J]. 环 境与健康杂志, 2007, 24（9）：739-742. AN Hong-min, ZHENG Wei, GAO Yang. Research progress in cadmi原 um toxicity[J]. Journal of Environment and Health, 2007, 24（9）：739- 742. [11] 凌启鸿, 张洪程, 戴其根, 等. 水稻精确定量施氮研究[J]. 中国农业 科学, 2005, 38（12）：2457-2467. LING Qi -hong, ZHANG Hong -cheng, DAI Qi -gen, et al. Study on precise and quantitative N application in rice [J]. Scientia Agricul原 tura Sinica, 2005, 38（12）：2457-2467. [12] 曾文伟, 石 柱.“镉米”认知与区域优质稻产业发展对策[J]. 作物 研究, 2015, 29（2）：185-187. ZENG Wen-wei, SHI Zhu. "Cadmium rice" cognitive and regional background industry development countermeasure[J]. Crop Research, 2015, 29（2）：185-187. [13] 许 珂, 铁柏清, 陈 喆, 等. 硅肥与硒肥施用对水稻吸收积累 Cd 的影响规律研究[J]. 湖南农业科学, 2012（11）：56-59. XU Ke, TIE Bo-qing, CHEN Zhe, et al. Influence rule of single fertil原 ization of Si or Se on uptake and accumulation of Cd by rice[J]. Hunan Agricultural Sciences, 2012（11）：56-59. [14] 丁凌云, 蓝崇钰, 林建平, 等. 不同改良剂对重金属污染农田水稻产 量和重金属吸收的影响[J]. 生态环境, 2006, 15（6）：1204-1208. DING Ling-yun, LAN Chong-yu, LIN Jian-ping, et al. Effects of dif原 ferent ameliorations on rice production and heavy metals uptake by rice grown on soil contaminated by heavy metals[J]. Ecology and Environ原 ment, 2006, 15（6）：1204-1208. [15] 陈 喆, 铁柏清, 刘孝利, 等. 改良-农艺综合措施对水稻吸收积累 镉的影响[J]. 农业环境科学学报, 2013, 32（7）：1302-1308. CHEN Zhe, TIE Bai-qing, LIU Xiao-li, et al. Impacts of optimized a原 gronomic regulation management on cadmium absorption and accumu原 lation by late rice[J]. Journal of Agro-Environment Science, 2013, 32 （7）：1302-1308. [16] 毛懿德, 铁柏清, 叶长城, 等. 生物炭对重污染土壤镉形态及油菜吸 收镉的影响[J]. 生态与农村环境学报, 2015, 31（4）：579-582. MAO Yi-de, TIE Bai-qing, YE Chang-cheng, et al. Effects of biochar on forms and uptake of cadmium by rape seed in cadmium-polluted soil[J]. Journal of Ecology and Rural Environment, 2015, 31（4）：579- 582. [17] 叶长城, 陈 喆, 铁柏清, 等. 生物菌肥与石灰配施对水稻吸收积累 Cd 的影响[J]. 环境污染与防治, 2015, 37（6）：49-54. YE Chang-cheng, CHEN Zhe, TIE Bai-qing, et al. Effect of bio-fertil原 izers and lime combined application on cadmium uptake by rice plant [J]. Environmental Pollution & Control, 2015, 37（6）：49-54. [18] 刘凤枝. 农业环境监测实用手册[M]. 北京：中国标准出版社, 2001. LIU Feng-zhi. Agricultural environment monitoring of practical manual [M]. Beijing：Standards Press of China, 2001. [19] 陈 喆, 张 淼, 叶长城, 等. 富硅肥料和水分管理对稻米镉污染阻 控效果研究[J]. 环境科学学报, 2015, 35（12）：4003-4011. CHEN Zhe, ZHANG Miao, YE Chang-cheng, et al. Mitigation of Cd ac原 cumulation in rice（Oryza sativa L.）with Si fertilizers and irrigation managements[J]. Acta Scientiae Circumstantiae, 2015, 35（12）：4003- 4011. [20] Qiu Hao, Gu H H, He E K, et al. Attenuation of metal bioavailability in acidic multi-metal contaminated soil treated with fly ash and steel slag [J]. Pedosphere, 2012, 22（4）：544-553. [21] 邓腾灏博, 谷海红, 仇荣亮. 钢渣对多金属复合污染土壤的改良效 果及水稻吸收重金属的影响[J]. 农业环境科学学报, 2011, 30（3）： 455-460. DENG Teng-hao-bo, GU Hai-hong, QIU Rong-liang. Ameliorative ef原 fects of steel slag application on multi -metal contaminated soil and heavy metal uptake of rice[J]. Journal of Agro-Environment Science, 2011, 30（3）：455-460. [22] 史新慧, 王 贺, 张福锁. 硅提高水稻抗镉毒害机制的研究[J]. 农业 632
2016年4月\张淼等:矿物硅肥与微生物菌剂对水稻吸收积累镉的影响 63 环境科学学报,2006,25(5):1112-1116. LI Li, HONG Jian-ping, XIE Ying- he, et al. Effeet of bacterial manure SHI Xin-hui. WANG He ZHANG Fu-suo Research on the mecha on soil biological activity, yield and quality of rape in reclaimed nism of silica improving the resistance of rice seedlings to Cd[ Jour ining areas[J]. Chinese Journal of Eco-A griculture, 2010, 18(5) nal of A gro-Emmvironment Science, 2006, 25(5): 1112-1116 23]陈喆铁桕清,雷鸣,等.施硅方式对稻米镉阻隔潜力硏究口η徐志峰,王旭辉.丁亚欣,等.生物菌肥在农业生产中的应用现 环境科学,2014.35(7):2762-2770 代农业科技,2010(5):269-270 CHEN Zhe, TIE Bai-qing. LEI Ming, et al. Phytoexclusion potent XU Zhi-feng. WANG Xu-hui, DING Ya-xin, et al. The application of studies of Si fertilization modes on rice cadmium [J]. Environmental the bio-bacterial manure in agricultural production[J]. Modern Ag Science,2014,35(7):2762-2770. ultural Sciences and Technology, 2010(5): 269-270. 24]黄道友,陈惠萍,龚高堂,等湖南省主要类型水稻土镉污染改良28]曹国军,李三元胡永平,等.微生物肥料对水稻产量及其构成因子 利用研究农业现代化研究,200021(6):364-370 的影响农技服务,2011,28(8):1138-1139 HUANG Dao-you, CHEN Hui-ping GONG Gao-tang, et al. Resesarch CAO Guo-jun, LI San-yuan, HU Yong-ping. et al. Microbial fertilizer report on improvement and utilization of main type paddy soil polluted ce yield and its composition factors of influence[J]. Agricultural by cadmium in Hunan Province[J]. Research of A gricultural Modern echnology Service,2011,28(8):1138-1139 Ization,2000,21(6):364-370 [29]应娇妍,袁红莉,李宝珍.一株茎点霉菌的抗镉机制J中国环境科 25龚光明,何可佳,夏元芳,等.俄罗斯硅肥对水稻的降镉增产效果 学,2003,23(6):575-578. 研究[现代农业科技,2014(10):233-234. YING Jiao-yan, YUAN Hong-li, lI Bao-zhen. The cadmium resistance GONG Guang-ming, HE Ke-jia, XIA Yuan-fang, et al. Study on effect mechanisms of Phoma strain[J]. China Environmental Science, 2003. of cadmium-decreasing and yield-increasing of Russian silicon fertil 3(6):575-578 Izer on nIc] Modern A gricultural Science and Technolog,201410):[30秦礼宝,钱卫红杨蛟虎等.翠京元微生物肥对水稻生长和产量的 233-234. 影响效应分析J北方水稻,2014.446):6 [26栗丽,洪坚平,谢英荷,等.生物菌肥对采煤塌陷复垦土壤生物活 QIN Li-bao, QIAN Wei-hong, YANG Jiao-hu, et al. Cuijingyuan mi 性及盆栽油菜产量和品质的影响中国生态农业学报,2010,18 crobial fertilizer on rice growth and yield effect analysis[JI. North R (5):939944 2014.44(6):61-63
第2016 32 卷第年 41月期 环境科学学报, 2006, 25（5）：1112-1116. SHI Xin-hui, WANG He, ZHANG Fu-suo. Research on the mecha原 nism of silica improving the resistance of rice seedlings to Cd[J]. Jour原 nal of Agro-Environment Science, 2006, 25（5）：1112-1116. [23] 陈 喆, 铁柏清, 雷 鸣, 等. 施硅方式对稻米镉阻隔潜力研究[J]. 环境科学, 2014, 35（7）：2762-2770. CHEN Zhe, TIE Bai -qing, LEI Ming, et al. Phytoexclusion potential studies of Si fertilization modes on rice cadmium[J]. Environmental Science, 2014, 35（7）：2762-2770. [24] 黄道友, 陈惠萍, 龚高堂, 等. 湖南省主要类型水稻土镉污染改良 利用研究[J]. 农业现代化研究, 2000, 21（6）：364-370. HUANG Dao-you, CHEN Hui-ping, GONG Gao-tang, et al. Resesarch report on improvement and utilization of main type paddy soil polluted by cadmium in Hunan Province[J]. Research of Agricultural Modern原 ization, 2000, 21（6）：364-370. [25] 龚光明, 何可佳, 夏元芳, 等. 俄罗斯硅肥对水稻的降镉增产效果 研究[J]. 现代农业科技, 2014（10）：233-234. GONG Guang-ming, HE Ke-jia, XIA Yuan-fang, et al. Study on effect of cadmium-decreasing and yield-increasing of Russian silicon fertil原 izer on rice[J]. Modern Agricultural Science and Technology, 2014（10）： 233-234. [26] 栗 丽, 洪坚平, 谢英荷, 等. 生物菌肥对采煤塌陷复垦土壤生物活 性及盆栽油菜产量和品质的影响[J]. 中国生态农业学报, 2010, 18 （5）：939-944. LI Li, HONG Jian-ping, XIE Ying-he, et al. Effect of bacterial manure on soil biological activity, yield and quality of rape in reclaimed coremining areas[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2010, 18（5）： 939-944. [27] 徐志峰, 王旭辉, 丁亚欣, 等. 生物菌肥在农业生产中的应用[J]. 现 代农业科技, 2010（5）：269-270. XU Zhi-feng, WANG Xu-hui, DING Ya-xin, et al. The application of the bio-bacterial manure in agricultural production[J]. Modern Agri原 cultural Sciences and Technology, 2010（5）：269-270. [28] 曹国军, 李三元, 胡永平, 等. 微生物肥料对水稻产量及其构成因子 的影响[J]. 农技服务, 2011, 28（8）：1138-1139. CAO Guo-jun, LI San-yuan, HU Yong-ping, et al. Microbial fertilizer on rice yield and its composition factors of influence[J]. Agricultural Technology Service, 2011, 28（8）：1138-1139. [29] 应娇妍, 袁红莉, 李宝珍. 一株茎点霉菌的抗镉机制[J]. 中国环境科 学, 2003, 23（6）：575-578. YING Jiao-yan, YUAN Hong-li, LI Bao-zhen. The cadmium resistance mechanisms of Phoma strain[J]. China Environmental Science, 2003, 23（6）：575-578. [30] 秦礼宝, 钱卫红, 杨蛟虎, 等. 翠京元微生物肥对水稻生长和产量的 影响效应分析[J]. 北方水稻, 2014, 44（6）：61-63. QIN Li-bao, QIAN Wei-hong, YANG Jiao-hu, et al. Cuijingyuan mi 原 crobial fertilizer on rice growth and yield effect analysis[J]. North Rice, 2014, 44（6）：61-63. 张 淼，等：矿物硅肥与微生物菌剂对水稻吸收积累镉的影响 633