胡含秀 周曉天 王垚 劉瑩 馬中文 陳勇 馬友華

摘要：為探究修復復合肥與鈍化劑對鎘污染農(nóng)田水稻的安全生產(chǎn)效果，對鎘污染耕地進行安全利用和修復治理，保障水稻糧食安全，篩選出耕地安全利用經(jīng)濟可行的農(nóng)藝方法，在某鎘污染耕地開展修復復合肥與鈍化劑修復水稻田間試驗，對土壤pH值、有效態(tài)鎘含量、水稻籽粒、秸稈鎘含量、土壤養(yǎng)分含量及水稻養(yǎng)分含量進行測定。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，空白處理的籽粒鎘含量超出國家食品安全限量值（Cd含量>0.2 mg/kg），經(jīng)復合鈍化劑、修復復合肥、石灰+有機肥、竹炭、修復復合肥+竹炭、紫云英、修復復合肥+紫云英等處理后水稻籽粒鎘含量均可至國家食品安全限量值以下，各處理較CK降低水稻籽粒鎘含量40.18%～59.10%，降低水稻秸稈鎘含量25.39%～48.20%，提升土壤pH值0.55～0.88，降低土壤鎘有效態(tài)鎘含量13.38%～34.45%，降低水稻籽粒鎘富集系數(shù)37.31%～57.17%，降低土壤鎘的生物有效性系數(shù)8.87%～31.60%，綜合提升土壤養(yǎng)分含量和植株養(yǎng)分含量，對水稻產(chǎn)量沒有顯著性影響。修復復合肥和選用的鈍化劑對鎘輕度污染耕地水稻均具有較好的安全利用效果，綜合安全利用效果、經(jīng)濟效益和環(huán)境效益分析，修復復合肥具有更強的經(jīng)濟性和可操作性，實現(xiàn)了施肥與鎘污染農(nóng)田安全利用的結(jié)合，同時綜合提升土壤全氮、有效磷、堿解氮、速效鉀和有機質(zhì)等養(yǎng)分含量，促進水稻對氮磷鉀等養(yǎng)分吸收。研究結(jié)果可為長江流域中輕度鎘污染耕地安全生產(chǎn)提供技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：修復復合肥；竹炭；鎘污染；水稻；安全利用

中圖分類號：X53? 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2023）23-0203-08

近年來，我國工業(yè)迅速發(fā)展，礦產(chǎn)、電鍍、冶金等工業(yè)排放、汽車尾氣排放及農(nóng)業(yè)投入品過量使用導致土壤中大量重金屬的人為輸入［1-2］。目前，中國耕地重金屬污染問題較為突出，鎘是造成我國土壤污染面積最大、危害最嚴重的重金屬［3-4］。該元素富集性強，降解難度高，容易經(jīng)農(nóng)產(chǎn)品富集進入人體，造成人體慢性鎘中毒。當農(nóng)田土壤鎘含量超出正常水平時，易造成作物光合作物抑制，從而導致作物減產(chǎn)［5-8］。農(nóng)產(chǎn)品鎘含量若超出GB 2762—2017《食品安全國家標準 食品中污染物限量》所規(guī)定的限量值（Cd含量<0.2 mg/kg），將無法作為商品糧銷售，給農(nóng)民造成經(jīng)濟損失［9］。本研究通過修復復合肥與選取的多種鈍化劑進行田間試驗比較研究，探索環(huán)境效益、經(jīng)濟效益與食品安全效益相結(jié)合的新模式，為當前鎘污染耕地的安全利用提供有效依據(jù)，為鎘污染農(nóng)田水稻的安全生產(chǎn)提供新思路。目前在土壤鎘污染治理中，通常采用2種途徑：一是改變鎘在土壤中的賦存形態(tài)和化學形態(tài)，降低其生物有效性；二是減少土壤中鎘的總量，使其降低至農(nóng)用地土壤污染風險篩選值以下［10-16］。其中原位鈍化技術(shù)在鎘污染土壤修復實踐中得到廣泛應(yīng)用，采用鈍化劑來降低污染物在土壤中的活性，抑制作物對土壤污染物的吸收，其修復周期短、效果好［17-22］。原位鈍化修復常使用石灰、有機肥、生物炭等鈍化劑。相關(guān)研究表明，在偏酸性農(nóng)田土壤中，采用石灰等堿性修復材料，能夠顯著降低土壤中鎘離子生物有效性，但是石灰長期單施易導致土壤有機質(zhì)和速效鉀含量降低［23］。有機肥可以提升土壤中有機質(zhì)等養(yǎng)分含量，同時降低土壤中的水溶性和可交換態(tài)重金屬［24］，石灰與有機肥復配較石灰單施對土壤中的鎘可以產(chǎn)生更佳的鈍化效果［25-26］。竹炭表面附著大量含氧官能團，帶有大量的負電荷，可以吸附固定土壤中的重金屬離子［27］。復合材料是近年來興起的鈍化劑，通常無機材料養(yǎng)分含量低，單獨施用易造成土壤板結(jié)、破壞土壤團聚體結(jié)構(gòu)，而有機材料可以補充土壤腐殖酸，同時也在一定程度上與重金屬發(fā)生絡(luò)合作用，固定土壤重金屬［28］。紫云英作為綠肥，同時也是一種有機鈍化劑。相關(guān)研究表明，在紫云英翻壓后的農(nóng)田中種植水稻，水稻籽粒中鎘含量明顯降低［29］。優(yōu)化施肥是農(nóng)業(yè)農(nóng)村部推薦的《輕中度污染耕地安全利用與治理修復技術(shù)名錄》中的一種農(nóng)藝調(diào)控措施，以鈣鎂磷肥替代磷酸一銨，以硫酸鉀替代氯化鉀，優(yōu)化銨態(tài)氮與硝態(tài)氮的施用比例。國內(nèi)外研究表明，鈣鎂磷肥與硫酸鉀能夠與重金屬離子形成難溶性沉淀物來降低重金屬離子的生物有效性，減少植物對重金屬的吸收［30-31］。在實際的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，原位鈍化修復時鈍化劑的施用不僅額外增加了農(nóng)民的耕作成本，在施用基肥前額外施用鈍化劑還導致操作不便。修復復合肥是以“優(yōu)化施肥”為技術(shù)指導，對相應(yīng)的氮、磷、鉀肥進行合理配比的新型降鎘肥料，同時該肥料具備作物生長的必需養(yǎng)分，不必額外施用鈍化劑和基肥，減輕了作物生產(chǎn)成本，一次性施用肥料更加省時省力，操作簡單。目前修復復合肥與鈍化劑原位鈍化修復的技術(shù)模式缺乏安全利用效果比較研究。本試驗在安徽省池州市貴池區(qū)某地開展鎘污染耕地田間小區(qū)試驗，選取多種鈍化劑與修復復合肥進行水稻籽粒鎘含量、水稻產(chǎn)量、水稻養(yǎng)分含量、土壤有效態(tài)鎘含量及土壤養(yǎng)分含量等試驗效果比較，并對其經(jīng)濟效益進行分析，以評價多種技術(shù)模式對耕地鎘污染的修復作用。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況與供試材料

本試驗為田間試驗，試驗時間是2021年5—9月的水稻生長季節(jié)，在安徽省池州市貴池區(qū)進行。

試驗地土壤為黃棕壤水稻土，土壤基本理化性質(zhì)為pH值5.08，鎘含量為0.60 mg/kg，汞含量為0.131 mg/kg，砷含量為21.8 mg/kg，鉛含量為 46 mg/kg，鉻含量為47 mg/kg，鎘含量超出《土壤污染風險管控標準 農(nóng)用地土壤污染風險篩選值和管制值（試行）》中所規(guī)定的農(nóng)用地土壤污染風險篩選值（pH值≤5.5，全量Cd含量>0.3 mg/kg），屬于輕中度鎘污染土壤，供試水稻品種為和兩優(yōu)1177。

供試材料為修復復合肥、復合鈍化劑、竹炭、石灰、有機肥、紫云英。修復復合肥購買于中鹽安徽紅四方股份有限公司，材料的主要成分為鈣鎂磷肥（20%）、硫酸鉀（10%）、尿素（15%）；復合鈍化劑購買于安徽省合肥市農(nóng)用品市場，主要成分為膨潤土（5%）、海泡石（10%）、有機肥（20%）。修復復合肥與復合鈍化劑的具體成分配比受國家發(fā)明專利保護。竹炭、石灰、有機肥、復合肥（N、P2O5、K2O含量均為17%）在池州市貴池區(qū)當?shù)剞r(nóng)用品市場購買。

1.2 試驗設(shè)計

試驗共設(shè)置8個處理，每個處理3次重復：空白對照、復合鈍化劑、修復復合肥、石灰+有機肥、竹炭、修復復合肥+竹炭、紫云英、修復復合肥+紫云英，試驗材料及施用量見表1。

小區(qū)試驗設(shè)計采用區(qū)組隨機分布，每個小區(qū)為20 m2，各小區(qū)用塑料薄膜覆蓋的埂分開，保證每個處理均清水灌溉，截斷污染源。水稻種植密度為 13 cm×30 cm，栽培方式采用移栽。

2021年6月，施用復合肥作基肥，鈍化劑等與肥料先施入各小區(qū)，加入鈍化劑時，水田為稀泥狀態(tài)，用旋耕機混勻，翻耕期間直至種植作物前，田中水不外排，翻耕后7 d移栽水稻，20 d后追施分蘗肥，于水稻孕穗期追施穗肥。

1.3 樣品采集

水稻成熟后每個小區(qū)單獨測產(chǎn)，測定每個小區(qū)的實際產(chǎn)量，并同步采集土壤和水稻樣品。土壤樣品按小區(qū)內(nèi)多點隨機取樣法采集，采集0～20 cm耕層土壤，經(jīng)自然風干后，研磨過100目篩（0.150 mm）和10目篩（2 mm），各樣品研磨粉碎后過100目篩保存?zhèn)溆谩Ｋ境墒炱谶M行實際測產(chǎn)，并按梅花形取樣法每個小區(qū)采取水稻5株，分籽粒和秸稈兩部分收集，秸稈樣品用超純水清洗后，在烘箱于105 ℃下殺青 30 min，籽粒部分在70 ℃烘干，脫粒去殼后制得籽粒（糙米）樣品，研磨粉碎過100目篩保存?zhèn)溆谩?/p>

1.4 樣品分析方法

土壤pH值采用蒸餾水浸提（土水質(zhì)量比1 ∶2.5），精密pH計測定。土壤有效態(tài)鎘測定參照GB/T 23739—2009《土壤質(zhì)量 有效態(tài)鉛和鎘的測定 原子吸收法》，水稻秸稈、籽粒樣品測定參照GB/T 5009.15—2003《食品中鎘的測定》。采用原子吸收分光光度計進行土壤及水稻植株鎘含量測定。土壤有效態(tài)鎘、鉛測定參照GB/T 23739—2009《土壤質(zhì)量 有效態(tài)鉛和鎘的測定 原子吸收法》。水稻植株氮、磷、鉀的測定采用H2SO4-H2O2消煮法。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析分別采用Excel 2020 和 SPSS 26.0，采用單因素方差分析（ANOVA），處理間的差異用Duncans法進行顯著性檢驗（α=0.05和α=0.01）。可視化分析作圖采用Origin 2022。

水稻某部位鎘含量富集系數(shù)（BCF）=水稻某部位鎘含量/土壤全量鎘含量。

水稻某部位鎘含量有效富集系數(shù)（BAF）=水稻某部位鎘含量/土壤有效態(tài)鎘含量。

轉(zhuǎn)運系數(shù)（TF）=水稻籽粒中鎘含量/水稻秸稈中鎘含量。

土壤重金屬生物有效性系數(shù)（K）=土壤有效態(tài)鎘含量/土壤全量鎘含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 修復復合肥與鈍化劑對土壤pH值、有效態(tài)鎘含量的影響

水稻成熟期的土壤pH值和有效態(tài)鎘含量如圖1所示。試驗表明，經(jīng)修復復合肥與鈍化劑處理后，各土壤調(diào)理劑處理的土壤pH值較CK處理顯著提升了0.55～0.88，各土壤調(diào)理劑處理之間不存在顯著性差異。同時，各小區(qū)土壤有效態(tài)鎘含量相較于空白處理有不同程度的下降，降幅為13.38%～34.45%，其中XT相較于其他處理對土壤有效態(tài)鎘含量的降低效果最為顯著，與其他處理（XS除外）均存在顯著差異性，其數(shù)值為0.185 mg/kg，XS的降低效果次之。XT、XS為修復復合肥與竹炭、紫云英的聯(lián)合施用處理，較修復復合肥、竹炭或紫云英單獨施用的降低土壤有效態(tài)鎘效果更佳。

2.2 修復復合肥與鈍化劑對水稻重金屬吸收的抑制效果

水稻各部分鎘含量如圖2所示。水稻秸稈鎘含量為0.218～0.420 mg/kg，各土壤調(diào)理劑處理水稻秸稈鎘含量與CK相比均顯著降低，降幅為25.39%～48.20%，其中XT、XS與其他處理存在顯著差異，對水稻秸稈鎘含量有更佳的降低效果。水稻籽粒鎘含量為0.113～0.277 mg/kg，各土壤調(diào)理劑處理水稻籽粒鎘含量與CK相比同樣均顯著降低，降幅為40.18%～59.10%，其中XT對籽粒鎘含量的降低效果最明顯，其數(shù)值僅為CK的40.87%，其次是ZT。上述結(jié)果表明，經(jīng)修復復合肥與鈍化劑處理后，秸稈對土壤中鎘的吸收量明顯降低，進而抑制了籽粒對鎘的吸收量。該污染土壤中CK的水稻籽粒鎘含量超國家食品安全限量值，經(jīng)修復復合肥與鈍化劑等處理后的水稻籽粒鎘含量符合該標準。

水稻籽粒與秸稈的富集系數(shù)、轉(zhuǎn)運系數(shù)及生物有效性系數(shù)如表2所示。修復復合肥與鈍化劑處理較CK均顯著降低了秸稈的富集系數(shù)，降幅為21.25%～46.87%，其中XS只與XT間不存在顯著性差異，與其他處理間均存在顯著性差異；各處理相較于CK對水稻籽粒鎘的富集也存在顯著的抑制，顯著降低了鎘在籽粒中的富集系數(shù)，降幅為37.31%～57.17%，其中XT只與ZT間不存在顯著性差異，與其他處理間均存在顯著性差異。上述結(jié)果說明各處理對于水稻秸稈和籽粒對土壤鎘的富集均有抑制作用，其中XT、XS相較于其他處理對秸稈富集鎘的抑制作用更強，XT、ZT相較于其他處理對籽粒鎘富集具有更強的抑制作用。對于土壤鎘的有效態(tài)富集，SF、ZT、XT與XS顯著降低了水稻秸稈的有效富集系數(shù)，各處理均顯著降低了水稻籽粒的有效富集系數(shù)，降幅分別為17.22%～25.55%、15.20%～41.12%，表明SF、ZT、XT與XS抑制土壤鎘的有效態(tài)向秸稈的富集，各處理均抑制了土壤鎘的有效態(tài)向籽粒的富集，水稻籽粒、秸稈對有效態(tài)鎘的富集作用高于全量鎘。ZT、XT顯著降低了水稻鎘從籽粒向秸稈的轉(zhuǎn)運系數(shù)，降幅分別為22.22%、22.07%，表明ZT、XT對鎘從秸稈向籽粒的轉(zhuǎn)運起到了明顯的截留作用。整體上，經(jīng)修復復合肥與鈍化劑處理后土壤中鎘的生物有效性系數(shù)較CK均呈現(xiàn)顯著降低，降低8.87%～31.60%，其中XF、XT、XS與其他處理間均存在顯著性差異，表明XF、XT、XS降低土壤鎘的生物有效性的效果高于其他6個處理。

2.3 土壤有效態(tài)鎘含量與土壤pH值以及水稻秸稈、籽粒鎘含量、富集系數(shù)、轉(zhuǎn)運系數(shù)的相關(guān)性分析

土壤有效態(tài)鎘含量與土壤pH值及水稻秸稈、籽粒鎘含量的相關(guān)性分析如表3所示。土壤有效態(tài)鎘含量與土壤pH值呈極顯著負相關(guān)（P<0.01），與水稻籽粒鎘、秸稈鎘含量、BCF（籽粒）、BCF（秸稈）均呈極顯著正相關(guān)（P<0.01）。水稻籽粒鎘含量與秸稈鎘含量、BCF（籽粒）、BCF（秸稈）均呈極顯著正相關(guān)（P<0.01），與TF呈顯著正相關(guān)。BCF（籽粒）與TF呈顯著正相關(guān)（P<0.05）。上述結(jié)果表明，土壤pH值對土壤有效態(tài)鎘含量有較強的影響；土壤有效態(tài)鎘含量影響水稻秸稈、籽粒鎘含量及其富集土壤鎘的強度；鎘由秸稈向籽粒中的轉(zhuǎn)運量影響籽粒對土壤鎘的富集量。

2.4 修復復合肥與鈍化劑對土壤養(yǎng)分含量的影響

水稻成熟期試驗土壤養(yǎng)分含量如表4所示。試驗結(jié)果表明，經(jīng)修復復合肥和鈍化劑等處理后土壤堿解氮含量與CK相比顯著提升了10.12%～23.70%；除ZT外，其他處理對土壤全氮含量均有顯著性提升，增幅為18.10%～85.71%；除XF外，其他處理均能顯著提升土壤速效鉀含量，增幅為12.05%～26.10%；FH、AS和XS對土壤有效磷含量呈現(xiàn)顯著性提升，增幅為21.66%～69.34%，各處理對土壤有機質(zhì)含量有略微提升，但是未呈現(xiàn)顯著性差異。通過對結(jié)果綜合比較發(fā)現(xiàn)，各處理對土壤氮磷鉀和有機質(zhì)等養(yǎng)分指標均有不同程度的提升，能夠在降低水稻籽粒鎘含量的同時，提升土壤肥力。

2.5 修復復合肥與鈍化劑對水稻產(chǎn)量及植株養(yǎng)分吸收的影響

水稻產(chǎn)量和水稻成熟期測定的水稻秸稈和水稻籽粒中營養(yǎng)元素氮、磷、鉀含量如表5所示?？傮w上，經(jīng)修復復合肥與鈍化劑處理后水稻秸稈、籽粒中的氮磷鉀含量較CK均提升。其中，XF、ZT、XT、AS與XS對籽粒氮含量呈現(xiàn)顯著性提升，增幅為10.75%～21.98%；各土壤調(diào)理劑處理對籽粒磷含量和籽粒鉀含量呈現(xiàn)顯著性提升，增幅分別為12.15%～29.55%、9.52%～27.62%。上述結(jié)果表明：各土壤調(diào)理劑處理均可提升水稻秸稈對氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素的吸收，進而提升養(yǎng)分元素向水稻籽粒的轉(zhuǎn)運，其中，XF、ZT、XT與XS可綜合提升水稻籽粒的氮、磷、鉀含量；各處理水稻產(chǎn)量為9 870～10 462 kg/hm2，無顯著性差異；雖然修復復合肥處理綜合提升了土壤養(yǎng)分含量與水稻植株氮磷鉀，但是對水稻產(chǎn)量未體現(xiàn)明顯的增產(chǎn)；經(jīng)修復復合肥與鈍化劑處理后水稻產(chǎn)量沒有顯著性變化。

2.6 修復復合肥與鈍化劑的經(jīng)濟效益比較

通過農(nóng)產(chǎn)品及土壤樣品檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對受污染耕地采用修復復合肥和鈍化劑進行修復，均使受污染耕地達到安全利用的各項指標。根據(jù)食品安全國家標準，經(jīng)安全利用措施處理的水稻籽粒鎘含量達標，但CK處理后的稻谷鎘含量不達標。小區(qū)試驗及示范試驗的經(jīng)濟效益對比如表6所示。試驗結(jié)果顯示，農(nóng)民當季的生產(chǎn)總成本為9 220～22 165 元/hm2，根據(jù)當?shù)厮井a(chǎn)量及商品糧價格，超標的稻谷按飼料價格售賣，凈利潤為3 206元/hm2；經(jīng)安全利用措施達標后，凈利潤為 3 497～17 082 元/hm2 （扣除農(nóng)業(yè)成本；超標稻谷符合飼料標準，當?shù)厥召弮r按 1.3元/kg 計；達標稻谷符合食品安全國家標準，當?shù)厥召弮r按2.6元/kg計；水稻產(chǎn)量為9 870～10 463 kg/hm2）。各處理的凈利潤由高到低為 XF>XS>XT>AS>SF>ZT>FH>CK，產(chǎn)投比由高至低為XF>XT>XS>AS>SF>CK>ZT>FH。其中，XF、XS、XT和AS每季的凈利潤均超過1萬元/hm2，相較于空白處理增收 11 602～13 876元/hm2。綜上可知，安全利用措施投入低于治理達標后的農(nóng)耕收益，表明通過修復復合肥和鈍化劑的施用，減少了農(nóng)民因耕地重金屬污染造成的商品糧無法銷售引起的損失。XF在這些處理中具有最高的凈利潤和產(chǎn)投比，具有更可觀的經(jīng)濟收益，更易推廣。修復復合肥的施用不僅在上述試驗結(jié)果中對水稻籽粒具有較好的降鎘效果，而且大幅度增加了農(nóng)民收入。

3 討論與結(jié)論

鎘從土壤向籽粒中的轉(zhuǎn)運，需要經(jīng)過水稻根系的吸收，在該過程少量鎘會被水稻根系區(qū)隔化到液泡細胞中［32-33］。當鎘離子進入秸稈時，由于水稻在維管束木質(zhì)部薄壁細胞分泌植株防御素，大量鎘離子將在木質(zhì)部薄壁細胞中被截留，在此鎘形成鰲合物，不再向水稻籽粒中轉(zhuǎn)運，因此通常水稻秸稈的富集量高于水稻籽粒［34］。本試驗中BCF（秸稈）>BCF（籽粒）、BAF（秸稈）>BAF（籽粒）與TF（籽粒/秸稈）<1可證明上述研究。鎘在土壤的有效態(tài)主要為水溶態(tài)和可交換態(tài)，極易被水稻植株吸收，水稻對有效態(tài)鎘的富集量高于全量鎘，本試驗中BAF（秸稈）>BCF（秸稈）、BAF（籽粒）>BCF（籽粒）可證實上述研究。

相關(guān)研究表明，鈍化劑主要通過影響土壤中鎘的生物有效性來降低籽粒對鎘的富集［35］。本試驗中各土壤調(diào)理劑處理均顯著降低了K，但是僅有ZT、XT顯著降低了TF，可知各處理抑制水稻籽粒鎘富集的主要機制仍然是通過降低土壤鎘的生物有效性；同時竹炭單施、修復復合肥和竹炭聯(lián)合施用主要通過抑制鎘在土壤中的生物有效性和減少鎘從秸稈向籽粒中的轉(zhuǎn)運途徑來降低水稻籽粒對鎘的富集量。相關(guān)性研究表明，降低土壤中鎘的生物有效性的主要機制是提高土壤pH值［36-37］。本試驗中土壤有效態(tài)鎘含量與土壤pH值呈極顯著負相關(guān)（r=-0.549**），本試驗中相關(guān)性分析結(jié)果與上述研究結(jié)果一致。

本試驗中的修復復合肥富含硫酸鉀與鈣鎂磷肥。相關(guān)研究結(jié)果顯示，施用鈣鎂磷肥可以通過磷酸根離子與重金屬形成難溶性的磷酸鹽沉淀，降低重金屬在土壤中的生物有效性和遷移性［38］。Luo等研究發(fā)現(xiàn)，鈣鎂磷肥以37.5 g/m2的施用量可降低水稻籽粒鎘含量56.14%［39］。韓雷等的研究表明，鈣鎂磷肥的施用對鎘的鈍化率達87.7%以上［40］。硫酸鉀的施用量與土壤中有效態(tài)鎘含量成反比關(guān)系，可明顯降低植株對鎘的吸收［41］。Chen等的研究表明，硫酸鉀的施用降低了小麥對鎘的植物利用度。本試驗中鈣鎂磷肥與硫酸鉀的施用可降低水稻籽粒鎘含量42.61%，降低土壤有效態(tài)鎘含量27.43%，與相關(guān)研究結(jié)果［42］基本一致。

相關(guān)研究結(jié)果顯示，竹炭作為生物炭的一種，具有較高的比表面積，內(nèi)部稀松多孔，表面附著大量含氧官能團，帶有大量的負電荷，既可通過表面吸附直接吸附土壤中的重金屬，也可以與重金屬離子發(fā)生螯合反應(yīng)來降低其對植物的毒性［43-45］。倪幸等研究表明，當竹炭添加量為5.0%時，抑制了土壤重金屬向小麥根部的轉(zhuǎn)運，小麥籽粒鎘含量顯著降低了23.33%［27］。本試驗中竹炭可降低水稻籽粒鎘含量50.35%，略高于小麥籽粒鎘含量，這可能是由于水稻較于小麥對鎘具有更強的富集作用［46］，施用鈍化劑作用效果更加明顯。

本試驗中對水稻籽粒鎘含量降低效果最為顯著的為XT，其次為ZT。經(jīng)XT作用的水稻籽粒鎘含量為CK的59.10%，土壤有效態(tài)鎘含量較CK降低34.45%，說明修復復合肥和竹炭聯(lián)合施用比單施修復肥料或者竹炭對水稻籽粒鎘含量的降低效果效果更顯著，這可能是由于修復復合肥和竹炭聯(lián)合作用下土壤中的鎘離子形成螯合物并在竹炭表面或內(nèi)部被吸附，土壤中的鎘被牢固地固定且難以分解［47］。

本試驗中AS、XS也具有出色的降鎘效果和經(jīng)濟效益，對水稻籽粒鎘的降低率為42.00%、41.05%，對土壤有效態(tài)鎘含量為20.06%、30.22%。AS與XS均采用了紫云英，紫云英為目前國內(nèi)常用的優(yōu)質(zhì)綠肥，有利于改善土壤環(huán)境。朱啟東等研究表明，紫云英可以通過降低土壤有效態(tài)鎘含量和降低鎘從秸稈向籽粒中的轉(zhuǎn)運來降低水稻籽粒鎘含量，施用紫云籽降低成熟期水稻籽粒鎘含量57.6%，降低水稻鎘從籽粒向秸稈的轉(zhuǎn)運系數(shù)52.2%［48］。該研究中紫云英降低水稻籽粒鎘的效果基本與本試驗結(jié)果一致，但是本試驗中紫云英施用降低水稻鎘從籽粒向秸稈的轉(zhuǎn)運系數(shù)僅達15.07%，修復復合肥+紫云英提升了水稻鎘從籽粒向秸稈的轉(zhuǎn)運系數(shù)14.31%，且均未呈現(xiàn)顯著性，該結(jié)果與本試驗結(jié)果不符，有待進一步深入探究。

綜上所述，可以得出如下結(jié)論：（1）復合鈍化劑、修復復合肥、石灰+有機肥、竹炭、修復復合肥+竹炭、紫云英、修復復合肥+紫云英均可有效降低土壤鎘的生物有效性，抑制鎘從土壤向水稻地上部的富集，使產(chǎn)出的水稻籽粒達到國家食品安全標準。

（2）修復復合肥和竹炭聯(lián)合施用相較于其他處理降低水稻籽粒鎘含量的效果最佳，降幅可達40.18%；其次是竹炭單施、修復復合肥單施，這可能是由于修復復合肥與竹炭聯(lián)合作用于土壤時對于鎘離子的螯合及吸附具有更強的協(xié)同作用。

（3）采用修復復合肥安全利用鎘污染耕地產(chǎn)生了最佳的經(jīng)濟效益，不僅顯著降低了水稻籽粒鎘含量，同時具有較高的凈利潤和產(chǎn)投比，分別達到了 17 082元/hm2、2.85，相較于空白處理每季增收 13 876 元/hm2，可大幅度增加農(nóng)民收入，宜在污染農(nóng)田應(yīng)用。

（4）綜合對比空白、復合鈍化劑、修復復合肥、石灰+有機肥、竹炭、修復復合肥+竹炭、紫云英、修復復合肥+紫云英等處理產(chǎn)生的環(huán)境效益、經(jīng)濟效益與食品安全效益，修復復合肥單獨施用具有最佳的綜合效果，其可操作性強，減輕了農(nóng)民的生產(chǎn)成本與人工成本，能夠有效降低水稻籽粒鎘含量，同步提升土壤養(yǎng)分含量和水稻植株養(yǎng)分含量，能夠達到輕中度鎘污染耕地的安全利用，更適宜長期開展并進一步推廣。

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