何家眾 陳福明 葉正錢 柳丹 宋肖琴

摘要 ［目的］探討生物有機(jī)肥在鎘（Cd）污染農(nóng)田中的修復(fù)效果，保障水稻的安全生產(chǎn)。［方法］選用牛糞生物有機(jī)肥、炭基生物有機(jī)肥、大豆生物有機(jī)肥和海藻生物有機(jī)肥，在鎘輕度污染稻田中開展為期2年的田間試驗(yàn)，測定土壤理化性質(zhì)、土壤有效態(tài)Cd、水稻生長狀況和產(chǎn)量、糙米Cd含量。［結(jié)果］田間試驗(yàn)結(jié)果表明生物有機(jī)肥的施用土壤pH平均提高0.32，堿解氮、有效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)分別平均提高9.38%、15.69%、10.62%、11.64%。水稻株高、穗長、根長、穗重、千粒重和產(chǎn)量分別提高5.86%、3.83%、16.54%、16.91%、7.14%、3.65%。土壤有效態(tài)Cd含量顯著下降0.10 mg/kg，降幅為39.12%，糙米Cd含量顯著下降45.36%。［結(jié)論］生物有機(jī)肥在降低土壤Cd生物有效性和水稻籽粒中Cd含量具有顯著作用，同時(shí)能夠促進(jìn)水稻生長和提高土壤肥力，其中炭基生物有機(jī)肥作用效果最好，未來可作為保障水稻安全生產(chǎn)的一項(xiàng)技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞 鎘污染；土壤肥力；重金屬；生物有機(jī)肥；微生物修復(fù)

中圖分類號 S 141? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A? 文章編號 0517-6611（2024）12-0139-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.12.030

Effects of Different Bio-organic Fertilizers on Rice Yield and Soil Fertility in Cadmium-contaminated Farmland

HE Jia-zhong1， CHEN Fu-ming2， YE Zheng-qian3? et al

（1.Yiwu New Rural Construction Guidance Station， Yiwu， Zhejiang 322000;2.Yiwu Agricultural Technology Extension Service Center， Yiwu， Zhejiang 322000;3. Zhejiang Agriculture and Forestry University/ Key Laboratory of Bio-remediation of Soil Pollution in Zhejiang Province， Hangzhou， Zhejiang 311300）

Abstract ［Objective］ To explore the remediation effect of bio-organic fertilizer on cadmium-contaminated farmland and ensure the safe production of rice. ［Method］ Cattle manure bio-organic fertilizer， biochar-based bio-organic fertilizer， soybean bio-organic fertilizer and seaweed bio-organic fertilizer were selected to carry out a two-year field experiment in paddy fields with mild cadmium pollution. Soil physical and chemical properties， soil available Cd， rice growth and yield， and brown rice Cd content were determined. ［Result］ The field test results showed that the application of bio-organic fertilizer increased soil pH by an average of 0.32， alkali-hydrolyzed nitrogen， available phosphorus， available potassium and organic matter were increased by an average of 9.38%， 15.69%， 10.62% and 11.64%， respectively. The plant height， panicle length， root length， panicle weight， 1 000-grain weight and yield of rice were increased by 5.86%， 3.83%， 16.54%，16.91%， 7.14% and 3.65%， respectively. The available Cd content in soil decreased significantly by 0.10 mg/kg， a decrease of 39.12%， and the Cd content in brown rice decreased significantly by 45.36%. ［Conclusion］Bio-organic fertilizer has a significant effect on reducing Cd bioavailability in soil and Cd content in rice grains， and can promote rice growth and improve soil fertility. Among them， carbon-based bio-organic fertilizer has the best effect， which can be used as a technical measure to ensure the safe production of rice in the future.

Key words Cadmium pollution;Soil fertility;Heavy metals;Bio-organic fertilizer;Microbial remediation

基金項(xiàng)目 義烏市省級水稻安全利用技術(shù)試驗(yàn)及推廣項(xiàng)目（SJZJZC20-22240GK）。

作者簡介 何家眾（1987—），男，浙江義烏人，高級農(nóng)藝師，從事植保和土壤肥料技術(shù)推廣研究。*通信作者，高級農(nóng)藝師，從事土壤污染與生態(tài)修復(fù)研究。

收稿日期 2023-08-16

水稻是南方絕大部分地區(qū)的主食，保障水稻安全對人體健康具有重要意義。近年來，隨著工業(yè)化的發(fā)展導(dǎo)致農(nóng)田土壤受到不同程度的污染，其中重金屬污染最為嚴(yán)重［1］。重金屬對人體具有很強(qiáng)的危害性，如鎘（Cd）是毒性最強(qiáng)的重金屬元素之一，對腎、肺、肝、睪丸、腦、骨骼、血液等均可產(chǎn)生毒性并有致癌作用［2］。鉛（Pb）可迅速進(jìn)入血液循環(huán)發(fā)生鉛中毒，最突出的表現(xiàn)是抑制血紅素和細(xì)胞色素的生成［3］。汞（Hg）會(huì)對中樞神經(jīng)造成損傷，導(dǎo)致感覺障礙，嚴(yán)重者可出現(xiàn)全身癱瘓、精神錯(cuò)亂，甚至死亡［4］。2014年《全國土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》顯示目前我國82.8%的超標(biāo)點(diǎn)位為Cd、Pb、As等污染［5］。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年由耕地重金屬污染導(dǎo)致1 000多萬t糧食受到Cd污染［6］。土壤重金屬的活性會(huì)隨著土壤pH的下降而逐漸增強(qiáng)，而在水稻田中為了追求產(chǎn)量注重化肥投入輕視有機(jī)肥施用，造成土壤不斷酸化，因此重金屬的生物有效性也在不斷提高［7］。如何在保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的過程中，降低水稻籽粒中的重金屬尤其是Cd含量是一項(xiàng)值得研究的問題。目前常見的主要有施用化學(xué)改良劑，如施用石灰、鈣鎂磷肥、礦渣等堿性物質(zhì)，通過提高土壤pH來降低有效態(tài)Cd含量［8］。或者采用葉面噴施硅肥、硒肥等，抑制Cd向籽粒中的轉(zhuǎn)運(yùn)［9］。但這些方式都存在一定的弊端和風(fēng)險(xiǎn)性，長期施用石灰等堿性物質(zhì)，一方面會(huì)造成土壤板結(jié)，破壞土壤結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致土壤環(huán)境惡化［10］。另一方面，改良劑本身所攜帶的重金屬會(huì)隨著時(shí)間的積累對人體健康造成影響［11］。葉面肥則受到環(huán)境、氣候等多重因素的影響，使其作用效果不佳［12］。因此開發(fā)新的技術(shù)措施，從而保障水稻的安全生產(chǎn)顯得尤為重要。微生物修復(fù)技術(shù)被認(rèn)為是一項(xiàng)高效、環(huán)保的措施，其修復(fù)的機(jī)理主要是通過微生物吸附、礦化、沉淀等方式降低重金屬的生物有效性［13］。高玉振等［14］研究膠質(zhì)芽孢桿菌（Bacillus mucilaginosus）能夠通過絡(luò)合吸附Cr6+，林海等［15］證實(shí)芽孢桿菌（Bacillussp）可以通過物理吸附能固定Cd2+。但微生物的增殖需要一定的環(huán)境，因此其不能直接運(yùn)用到農(nóng)田中。尋找合適的載體來提高其作用效果是進(jìn)行微生物修復(fù)的關(guān)鍵，生物有機(jī)肥是通過在有機(jī)載體上接種一種或多種功能性微生物的一種新型肥料［16］。將其施用到農(nóng)田中不僅能夠?yàn)槲⑸锾峁┹d體還能為土壤補(bǔ)充大量的有機(jī)質(zhì)。研究表明，施用生物有機(jī)肥不僅能夠提高土壤肥力還能改善作物產(chǎn)量和品質(zhì)。張志鵬等［17］研究發(fā)現(xiàn)，施用復(fù)合微生物菌肥可顯著促進(jìn)小麥生長，提高小麥產(chǎn)量，增加小麥種植的經(jīng)濟(jì)效益。段文學(xué)等［18］發(fā)現(xiàn)在甘薯種植中施用枯草芽孢桿菌可顯著提高土壤脫氫酶、蔗糖酶、脲酶和堿性磷酸酶活性及土壤有效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量，顯著提高甘薯可溶性糖和維生素C含量。生物有機(jī)肥在各類作物中的研究均有涉及，但其在修復(fù)Cd污染農(nóng)田中的應(yīng)用較少。因此筆者基于前人的研究基礎(chǔ)，選用4種生物有機(jī)肥，在Cd輕度污染水稻田中開展了為期2年的田間試驗(yàn)，探究其對土壤肥力、土壤Cd生物有效性以及籽粒Cd含量的影響，以期為Cd污染耕地的安全生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于浙江省義烏市某農(nóng)田，該地區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候，溫和濕潤，四季分明，年平均氣溫在17 ℃左右，年平均降水量為1 100～1 600 mm。土壤類型為水稻土，土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)：pH 5.34，有機(jī)質(zhì)16.72 g/kg，堿解氮150.48 mg/kg，有效磷18.64 mg/kg，速效鉀65.17 mg/kg，有效態(tài)Cd 0.24 mg/kg，Cd全量0.46 mg/kg。按照《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB 15618—2018），該試驗(yàn)地土壤屬于Cd輕微污染。

1.2 試驗(yàn)材料

水稻種子：水稻品種選擇當(dāng)?shù)刂髟云贩N單季稻華浙優(yōu)1號，水稻種子來源于金華市種子公司。肥料：水稻專用配方肥N∶P2O5∶K2O=20∶10∶15，來源于安徽道爾肥業(yè)有限公司。生物有機(jī)肥：牛糞生物有機(jī)肥來自金華市惠君有機(jī)肥制造公司，主要菌種為枯草芽孢桿菌，有效活菌數(shù)≥5 億/g，pH 7.12，有機(jī)質(zhì)35.37%，N+P2O5+K2O=6%，全氮1.33%，全磷3.32%，全鉀1.34%；炭基生物有機(jī)肥來自中化（煙臺(tái)）作物營養(yǎng)有限公司，原材料為秸稈生物炭和羊糞有機(jī)肥，主要菌種為枯草芽孢桿菌和固氮紅螺菌，有效活菌數(shù)≥3 億/g，pH 7.43，有機(jī)質(zhì)46.15%，N+P2O5+K2O=5%，全氮2.61%，全磷4.15%，全鉀2.47%；大豆生物有機(jī)肥來自史丹利農(nóng)業(yè)集團(tuán)股份有限公司，原材料為大豆，主要菌種為枯草芽孢桿菌，有效活菌數(shù)≥5 億/g，pH 7.15，有機(jī)質(zhì)71.24%，N+P2O5+K2O=8%，全氮1.35%，全磷3.42%，全鉀2.14%；海藻生物有機(jī)肥來自山東日照沃力生物科技有限公司，原材料為海藻和木薯渣，主要菌種為地衣芽孢桿菌和木霉菌，有效活菌數(shù)≥2 億/g，pH 7.26，有機(jī)質(zhì)51.26%，N+P2O5+K2O=4%，全氮1.24%，全磷1.02%，全鉀2.11%，海藻蛋白5%。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

第1年試驗(yàn)于2021年5月開展，當(dāng)年10月收獲，第2年與第1年時(shí)間保持一致。共設(shè)置5個(gè)處理，分別為：不施用生物有機(jī)肥（CK），牛糞生物有機(jī)肥（BF1），炭基生物有機(jī)肥（BF2），大豆生物有機(jī)肥（BF3），海藻生物有機(jī)肥（BF4）。試驗(yàn)小區(qū)面積為100 m2（長20 m，寬5 m），每個(gè)處理3次重復(fù)，共15個(gè)小區(qū)，各小區(qū)之間構(gòu)筑田埂并覆膜，每個(gè)小區(qū)均設(shè)置單獨(dú)進(jìn)、出水口，防止串水串肥。采用人工移栽的插秧方式，采用25 cm×10 cm的株行距種植，每穴2～3株，淺插勻植。生物有機(jī)肥在水稻移栽前1 d，按照600 kg/hm2用量進(jìn)行人工撒施，確保施用均勻，同時(shí)在種植前按照375 kg/hm2的水稻專用復(fù)合肥（20-10-15）作為基肥，在秧苗移栽大田后10 d進(jìn)行追肥，追肥采用150 kg/hm2尿素。其他水肥管理與當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)管理模式保持一致。

1.4 樣品采集

土壤樣品：在每年水稻成熟時(shí)按照五點(diǎn)取樣法，在每個(gè)小區(qū)利用不銹鋼土鉆進(jìn)行取土，每份樣品1 kg，充分混勻后剔除雜物，土壤樣品帶至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行自然風(fēng)干，磨碎分別過2.00和0.15 mm標(biāo)準(zhǔn)篩用于測定土壤基本理化性質(zhì)和有效態(tài)Cd。

水稻樣品：在收獲時(shí)每個(gè)小區(qū)取3株水稻整株樣品，將根部樣品洗凈后測定株高、穗長、根長，后將水稻105 ℃殺青30 min后，轉(zhuǎn)至80 ℃烘干至恒重。籽粒樣品采用小型水稻脫殼機(jī)進(jìn)行脫殼，磨碎，放置于4 ℃冰箱保存待測。

1.5 樣品測定

土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)參考《土壤農(nóng)化分析》［19］，土壤pH采用pH計(jì)（Orion 3 Star，Thermo Ltd.，USA）測定（土∶水=1∶2.5），土壤有效磷用HCl-NH4F萃取，然后用鉬藍(lán)法測定，堿解氮采用堿解擴(kuò)散法，速效鉀采用CH3COONH4浸提-火焰光度計(jì)法，有機(jī)碳采用K2Cr2O7氧化容量法-外加熱法，土壤有機(jī)質(zhì)=土壤有機(jī)碳×1.724。土壤有效態(tài)Cd含量參考《土壤質(zhì)量 有效態(tài)鉛和鎘的測定 原子吸收法》（GB/T 23739—2009）［20］。土壤Cd全量參考《土壤質(zhì)量 鉛、鎘的測定 石墨爐原子吸收分光光度法》（GB/T 17141—1997）［21］。水稻株高、根長、穗長采用2 m卷尺進(jìn)行測量，穗重、千粒重采用百分之一天平進(jìn)行稱重，小區(qū)產(chǎn)量采取全小區(qū)收割后換算1 hm2產(chǎn)量［22］。糙米Cd含量參考《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中鎘的測定》（GB 5009.15—2014）［23］。

1.6 數(shù)據(jù)分析

使用SPSS 23軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，采用單因素方差分析（One-way ANOVA）對數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)，用鄧肯法做多重比較，利用origin 2021進(jìn)行繪圖，試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差（SD）表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生物有機(jī)肥對土壤肥力的影響

由表1可知，在施用生物有機(jī)肥的第一年，土壤有機(jī)質(zhì)含量表現(xiàn)出BF2（18.20 g/kg）>BF1（17.74 g/kg）>BF4（17.68 g/kg）>BF3（16.75 g/kg）>CK（16.50 g/kg）。與CK處理相比，施用生物有機(jī)肥后土壤有機(jī)質(zhì)含量增加1.52%～10.30%。BF2處理堿解氮含量最高為170.24 mg/kg，其次是BF3處理為166.14 mg/kg，與CK處理（155.56 mg/kg）相比，分別增加9.44%、6.80%。生物有機(jī)肥處理土壤有效磷含量與CK處理相比增加2.37～5.86 mg/kg，其中BF2處理含量最高為26.81 mg/kg，較CK處理增幅為27.97%。土壤速效鉀含量BF2處理最高為80.65 mg/kg，與CK處理相比顯著增加13.27 mg/kg，增幅為19.69%（P<0.05）。在施用生物有機(jī)肥的第2年，土壤有機(jī)質(zhì)含量較第1年均有所增加，其中BF2處理有機(jī)質(zhì)含量最高，為19.82 g/kg，較第一年增加1.62 g/kg，與CK處理相比顯著增加26.48%。BF2處理土壤堿解氮和速效鉀含量與第一年效果一致，與CK處理相比分別顯著增加25.92、15.65 mg/kg，增幅分別為16.16%、22.29%（P<0.05）。土壤有效磷含量以BF2處理最高，為28.01 mg/kg，BF4處理次之，為25.57 mg/kg。

2.2 不同生物有機(jī)肥對水稻生長狀況的影響

由表2可知，第一年各處理間水稻株高表現(xiàn)出較大差異，其中BF2處理最高（107.13 cm），其次是BF1（101.42 cm）和BF4處理（101.38 cm）。與CK處理相比，生物有機(jī)肥處理株高平均增加5.16 cm。各處理水稻穗長變化不大，其中以BF2處理最長（19.62 cm），與CK處理相比增加2.18 cm，增幅為12.50%。水稻根長表現(xiàn)出BF2（15.41 cm）>BF3（14.41 cm）>BF1（13.25 cm）>BF4（12.54 cm）>CK（11.39 cm）。在施用生物有機(jī)肥后的第二年，水稻株高以BF2處理最高為108.73 cm，其次是BF4處理（104.67 cm），BF1和BF3處理較為接近，分別為102.72、102.23 cm。第二年生物有機(jī)肥處理水稻穗長差異不顯著，與CK相比增幅為1.06%～4.75%（P>0.05）。水稻根長以BF2處理（15.23 cm）最長，其次是BF3處理（15.16 cm），與CK處理相比分別增加2.30和2.23 cm。

2.3 不同生物有機(jī)肥對水稻產(chǎn)量的影響

對各處理產(chǎn)量指標(biāo)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，生物有機(jī)肥能夠增加水稻穗重和千粒重從而提高水稻產(chǎn)量。由表3可知，第一年各處理穗重在28.64～33.67 g，BF4處理最大，與CK處理相比增加5.03 g，增幅為17.56%。水稻千粒重以BF2處理最大為25.63 g，其次是BF3處理為25.19 g，與CK處理相比分別增加2.68、2.24 g。各水稻產(chǎn)量表現(xiàn)為BF2>BF1>BF3>BF4>CK，與CK處理相比BF1和BF2處理分別增加481.20、612.00 kg/hm2，增幅分別為6.36%、8.09%。在生物有機(jī)肥施用后第二年，BF2處理水稻穗重最大為35.11 g，與CK處理相比顯著增加8.06 g，增幅為29.80%（P<0.05）。各處理水稻千粒重為23.05～25.56 g，其中BF2處理最大，與CK處理相比增幅為10.89%。水稻產(chǎn)量以BF2處理（8 379.60 kg/hm2）最大，其次是BF3處理為7 899.75 kg/hm2，與CK處理相比，分別增加615.45、135.60 kg/hm2。

2.4 不同生物有機(jī)肥對土壤pH和有效Cd含量的影響

由圖1a可知，第一年和第二年施用生物有機(jī)肥后土壤有效態(tài)Cd含量顯著下降，其中BF2處理含量最低。第一年施用生物有機(jī)肥后與CK處理相比，BF2處理土壤有效態(tài)Cd含量顯著下降0.11 mg/kg，降幅為45.83%（P<0.05）。BF1、BF3和BF4處理分別顯著下降25.00%、33.33%、33.48%（P<0.05）。第二年與第一年相比，施用生物有機(jī)肥后，土壤有效態(tài)Cd含量逐漸下降。其中表現(xiàn)出與第一年相同的規(guī)律，表現(xiàn)為CK（0.26 mg/kg）>BF1（0.17 mg/kg）>BF3（0.15 mg/kg）>BF4（0.14 mg/kg）>BF2（0.12 mg/kg），與CK處理相比生物有機(jī)肥處理土壤有效態(tài)Cd含量下降0.09～0.14 mg/kg，降幅為34.62%～53.85%。從圖1b可以看出，各處理土壤pH變化幅度不大，較CK處理，生物有機(jī)肥的施用可以提高土壤pH。其中BF1、BF2、BF3和BF4處理土壤pH分別提高0.29、0.37、0.17和0.22。在施用生物有機(jī)肥后的第二年，BF2處理pH為5.72，與CK相比提高0.50，生物有機(jī)肥處理平均提高0.38。

2.5 不同生物有機(jī)肥對水稻籽粒中Cd含量的影響

對不同處理水稻籽粒（糙米）中的Cd含量進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)（圖2），生物有機(jī)肥處理能夠顯著降低水稻籽粒中Cd含量。其中第一年BF1、BF2、BF3和BF4處理分別顯著降低0.11、0.17、0.08和0.12 mg/kg，降幅分別為42.31%、65.38%、30.77%和46.15%（P<0.05）。第二年施用后發(fā)現(xiàn)與第一年表現(xiàn)出同樣的規(guī)律，其中與CK相比BF2處理顯著下降0.15 mg/kg，降幅為65.22%（P<0.05）。生物有機(jī)肥處理平均下降0.10 mg/kg，降幅為39.13%～65.22%。

3 討論

3.1 生物有機(jī)肥對土壤肥力的影響

該試驗(yàn)結(jié)果表明，施用2年生物有機(jī)肥后，土壤堿解氮、有效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量均有所上升。生物有機(jī)肥作為一種新型有機(jī)肥料，在土壤中施用一方面能夠?yàn)橥寥缼眇B(yǎng)分［24］，另一方面，微生物會(huì)促進(jìn)有機(jī)物質(zhì)的分解，從而提高土壤有機(jī)碳和氮含量［25］。研究表明，在枸杞上施用生物有機(jī)肥料后，土壤中堿解氮和有機(jī)質(zhì)含量顯著上升［26］，這與該研究結(jié)果一致。BF2處理（炭基生物有機(jī)肥）對土壤養(yǎng)分的提升作用較其他3種生物有機(jī)肥作用效果最為顯著。生物炭是以農(nóng)林廢棄物等經(jīng)過高溫所形成的特殊炭，其中含有豐富的氮、磷和鉀元素，在土壤中施用能夠顯著提高土壤中的養(yǎng)分含量［27］。李夏等［28］研究表明，在土壤中施用炭基生物有機(jī)肥顯著提高了土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量。此外，生物炭pH通常為9～11，在土壤中施用能顯著提高土壤pH［29］。研究表明，土壤pH的提高會(huì)增強(qiáng)硝化微生物活性，增強(qiáng)土壤硝化作用，從而提高土壤氮含量［30］。同時(shí)pH的提高會(huì)增強(qiáng)土壤磷酸還原酶活性，將不可溶性磷轉(zhuǎn)化為可溶性磷［31］。供試的生物有機(jī)肥中枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌等，其具有固氮溶磷和解鉀的作用。李國君等［32］研究發(fā)現(xiàn)，在雷州半島磚紅壤施用微生物菌肥能夠增加單株瓜數(shù)和瓜重，對西洋小南瓜的增產(chǎn)效果明顯。

3.2 生物有機(jī)肥對水稻生長和產(chǎn)量的影響

生物有機(jī)肥的作用不僅在于提高土壤肥力，同時(shí)還可以促進(jìn)水稻生長、提高水稻產(chǎn)量。該試驗(yàn)結(jié)果表明，供試的4種生物有機(jī)肥施用能提高水稻株高、穗長、根長、穗重、千粒重和水稻產(chǎn)量。生物有機(jī)肥中的功能性微生物如芽孢桿菌類，其可以在增殖過程中合成生長素（IAA）、細(xì)胞分蘗素（CTK）、赤霉素（GA）、乙烯（ETH）和脫落酸等植物激素從而促進(jìn)細(xì)胞分蘗、伸長分化［33-34］。岳宏忠等［35］研究表明，在黃瓜中施用生物有機(jī)肥后黃瓜產(chǎn)量顯著增加。王俊紅等［36］研究發(fā)現(xiàn)，在小麥上施用生物有機(jī)肥后產(chǎn)量增加9.3%，這與該研究結(jié)果一致。從試驗(yàn)結(jié)果來看，以生物炭作為原料所制備的生物有機(jī)肥處理對水稻產(chǎn)量的提高作用最為顯著。這主要是由于生物炭可為水稻生長提供營養(yǎng)元素，改良土壤理化特性，促進(jìn)水稻分蘗和干物質(zhì)積累，從而提高水稻產(chǎn)量。劉慧敏等［37］研究表明，生物炭的施用能夠改善谷子葉面光合和根系對水分和礦質(zhì)元素的吸收能力，從而提高谷子產(chǎn)量。寧川川等［38］研究表明，在水稻中施用秸稈生物炭能夠增加水稻中硅和氮含量，從而提高雙季稻產(chǎn)量。該研究結(jié)果表明，生物炭的施用對于水稻產(chǎn)量的提高具有積極作用，這與前人的研究結(jié)果一致。

3.3 生物有機(jī)肥對土壤和水稻籽粒中Cd含量的影響

土壤pH是影響土壤重金屬活性的重要因素，特別是Cd活性的提高與土壤pH下降存在顯著正相關(guān)關(guān)系。該試驗(yàn)結(jié)果表明，生物有機(jī)肥能夠提高酸性水稻土壤pH，顯著降低土壤有效態(tài)Cd含量。生物有機(jī)肥因其在發(fā)酵過程中由于微生物的作用，使肥料pH提高，當(dāng)其添加到土壤中后能夠提高土壤pH。此外炭基生物有機(jī)肥的施用對土壤pH的提升和有效態(tài)Cd含量的降低效果最為明顯。生物炭因其pH較高，常作為酸性土壤改良劑。研究表明，在Cd污染的土壤中施用生物炭能夠顯著提高土壤pH，降低土壤有效態(tài)Cd含量［39］。同時(shí)對籽粒中Cd含量進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，生物有機(jī)肥的施用能夠顯著降低籽粒中Cd含量。一方面土壤有效態(tài)Cd含量的下降，水稻從土壤中吸收的Cd含量就會(huì)相應(yīng)減少。另一方面，生物有機(jī)肥中的微生物可以通過鈍化、吸附和固定作用減少Cd向水稻籽粒中的遷移。如枯草芽孢桿菌能夠通過產(chǎn)生脲酶生成CO32-，Cd2+與CO32-結(jié)合能夠產(chǎn)生CdCO3沉淀［40］。同時(shí)一些微生物的菌絲能夠分泌一種特殊的蛋白為球囊霉素相關(guān)土壤蛋白，其能夠與Cd2+結(jié)合并改變鎘的存在形態(tài)使其向殘?jiān)鼞B(tài)轉(zhuǎn)換并固定在土壤中［41］。

4 結(jié)論

該試驗(yàn)結(jié)果表明，生物有機(jī)肥的施用能夠提升土壤肥力，促進(jìn)水稻生長，提高水稻產(chǎn)量，降低水稻籽粒中Cd含量。其中施用炭基生物有機(jī)肥在供試的幾款生物有機(jī)肥中作用效果最為顯著，未來利用生物炭開發(fā)生物有機(jī)肥并將其運(yùn)用到土壤修復(fù)和作物增產(chǎn)過程中是一項(xiàng)不錯(cuò)的選擇。

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