全 文 ：碱性肥料对稻田土壤和稻米镉含量的影响
张亮亮１　 樊小林１∗　 张立丹１　 刘　 芳１
（ １华南农业大学农学院， 广州 ５１０６４２）
摘　 要　 以碱性复合肥为材料，在湖南郴州松柏村进行大田小区试验，研究了碱性复合肥及
其与微生物菌剂配合施用对稻田土壤和稻米镉含量的影响．结果表明： 水稻分蘖期、灌浆期和
收获期碱性肥料处理的土壤有效镉含量较常规肥料处理分别降低 ８．３％、６．７％和 １６．４％．收获
期碱性肥料处理土壤有效镉含量较插秧前降低了 ７．２％，而常规肥料处理却增加了 １１．０％．配
施微生物菌剂使土壤有效镉增加了 １．２％～ ２３．３％．与常规肥料处理相比，碱性肥料处理根系、
茎鞘、叶片、籽粒、稻米镉含量显著降低，分别降低了 ５４．９％、５６．６％、４１．８％、６２．７％、６７．６％．与
微生物菌剂配施时，碱性肥料处理稻米镉含量却增加 ６３．２％．表明施用碱性肥料可显著降低土
壤中镉的有效性及水稻各器官和稻米镉含量，而碱性肥料与微生物菌剂配施则削弱了其对稻
米镉含量的降低效果．
关键词　 碱性肥料； 镉污染； 水稻； 稻米镉含量
Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ａｌｋａｌｉｎｅ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｏｎ ｃａｄｍｉｕｍ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｒｉｃｅ ａｎｄ ｐａｄｄｙ ｓｏｉｌ． ＺＨＡＮＧ Ｌｉａｎｇ⁃ｌｉａｎｇ１，
ＦＡＮ Ｘｉａｏ⁃ｌｉｎ１∗， ＺＨＡＮＧ Ｌｉ⁃ｄａｎ１， ＬＩＵ Ｆａｎｇ１ （ １Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ， Ｓｏｕｔｈ Ｃｈｉｎａ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０６４２， Ｃｈｉｎａ） ．
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ａ ｆｉｅｌｄ ｐｌｏｔ ｔｒｉａｌ ｗａｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ａｔ Ｓｏｎｇｂａｉ Ｖｉｌｌａｇｅ， Ｃｈｅｎｚｈｏｕ， Ｈｕｎａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ ｔｏ ｅｘａ⁃
ｍｉｎｅ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ａｌｋａｌｉｎｅ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｗｉｔｈ ａｎｄ ｗｉｔｈｏｕｔ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｂａｃｔｅｒｉａｌ ｒｅｇｅｎｔ ｏｎ
ｃａｄｍｉｕｍ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｉｎ ｒｉｃｅ ａｎｄ ｐａｄｄｙ ｓｏｉｌ． Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ， ｔｈｅ ａｌｋａ⁃
ｌｉｎｅ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｒｅｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ａｖａｉｌａｂｌｅ ｃａｄｍｉｕｍ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｓｏｉｌ ａｔ ｔｈｅ ｔｉｌｌｅｒｉｎｇ， ｆｉｌｌｉｎｇ ａｎｄ ｔｈｅ ｈａｒｖｅｓｔ
ｓｔａｇｅｓ ｂｙ ８．３％， ６．７％ ａｎｄ １６．４％ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ Ｃｄ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｓｏｉｌ ｂｅｆｏｒｅ ｔｒａｎｓ⁃
ｐｌａｎｔｉｎｇ， ｉｔ ｗａｓ ｒｅｄｕｃｅｄ ｂｙ ７．２％ ａｔ ｈａｒｖｅｓｔ ｔｉｍｅ ｉｎ ａｌｋａｌｉｎｅ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ， ｗｈｉｌｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ
１１．０％ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ． Ｔｈｅ ａｖａｉｌａｂｌｅ ｃａｄｍｉｕｍ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｓｏｉｌ ｗａｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ
ｂｙ １．２％ ｔｏ ２３．３％ ｂｙ ｂａｃｔｅｒｉａｌ ｒｅｇｅｎｔ． Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ， ｔｈｅ ｃａｄｍｉｕｍ ｃｏｎ⁃
ｔｅｎｔ ｏｆ ｒｏｏｔ， ｓｔｅｍ ｓｈｅａｔｈ， ｌｅａｆ， ｇｒａｉｎ ａｎｄ ｂｒｏｗｎ ｒｉｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｌｋａｌｉｎｅ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｒｅｄｕｃｅｄ ｂｙ
５４．９％， ５６．６％， ４１．８％， ６２．７％ ａｎｄ ６７．６％ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｔｈｅ ａｌｋａｌｉｎｅ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｃｏｍｂｉｎｅｄ
ｗｉｔｈ ｂａｃｔｅｒｉａｌ ｒｅｇｅｎｔ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｔｈｅ ｃａｄｍｉｕｍ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｂｒｏｗｎ ｒｉｃｅ ｂｙ ６３．２％． Ｉｔ ｗａｓ ｃｏｎｃｌｕｄｅｄ ｔｈａｔ
ｔｈｅ ａｌｋａｌｉｎｅ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｃｏｕｌｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ａｖａｉｌａｂｌｅ ｃａｄｍｉｕｍ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｂｏｔｈ ｓｏｉｌ ａｎｄ ｔｈｅ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｏｒｇａｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｉｃｅ， ｈｏｗｅｖｅｒ， ｗｈｅｎ ｉｔ ｗａｓ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｂａｃｔｅｒｉａｌ ｒｅｇｅｎｔ ｔｏｇｅｔｈｅｒ， ｔｈｅ
ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ａｌｋａｌｉｎｅ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ Ｃｄ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｂｒｏｗｎ ｒｉｃｅ ｗｏｕｌｄ ｂｅ ｄｅｃｌｉｎｅｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ａｌｋａｌｉｎｅ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ； Ｃｄ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ； ｒｉｃｅ； Ｃｄ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｉｃｅ．
本文由国家“十二五”科技支撑计划项目（２０１１ＢＡＤ１１Ｂ０４）和国家现
代农业产业技术体系建设专项（ＣＡＲＳ⁃３２⁃０６Ｂ）资助 Ｔｈｉｓ ｗｏｒｋ ｗａｓ
ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｋｅｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｐｒｏｇｒａｍ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ
１２ｔｈ Ｆｉｖｅ⁃ｙｅａｒ Ｐｌａｎ （２０１１ＢＡＤ１１Ｂ０４） ａｎｄ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉａｌ ｆｕｎｄ ｏｆ Ｍｏｄｅｒｎ
Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ （ＣＡＲＳ⁃３２⁃０６Ｂ）．
２０１５⁃０６⁃０８ Ｒｅｃｅｉｖｅｄ， ２０１５⁃１２⁃１６ Ａｃｃｅｐｔｅｄ．
∗通讯作者 Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ａｕｔｈｏｒ． Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｘｌｆａｎ＠ｓｃａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
　 　 镉是土壤中主要的重金属污染元素之一，具有
毒性强、移动性强、易被植物吸收等特点，可通过食
物链进入人体，危害人类健康［１］ ．水稻又是吸收镉能
力最强的谷类作物之一，而稻米作为我国的主食之
一，镉安全问题倍受人们关注［２］ ．稻米中的镉主要来
自水稻生产过程中对土壤中镉的吸收富集．水稻对
土壤中镉的吸收主要受土壤中镉活性的影响［３］，土
壤 ｐＨ是影响土壤镉活性最主要的因素［４］ ．改革开
放以来，大量使用化肥已经导致我国农田土壤酸化
现象严重［５］，稻田土壤 ｐＨ 下降已成为稻米镉污染
的根本原因［６］ ．湖南省是我国水稻的主要种植区域，
稻谷产量居全国首位．近年来，湖南稻米镉超标问题
频发［７－９］ ．一般认为治理土壤酸化进而降低土壤镉活
应 用 生 态 学 报　 ２０１６年 ３月　 第 ２７卷　 第 ３期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ｈｔｔｐ： ／ ／ ｗｗｗ．ｃｊａｅ．ｎｅｔ
Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｅｃｏｌｏｇｙ， Ｍａｒ． ２０１６， ２７（３）： ８９１－８９６　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ＤＯＩ： １０．１３２８７ ／ ｊ．１００１－９３３２．２０１６０３．００４
性是防止稻米镉污染的根本措施，所以目前广为采
纳的方法是以石灰等碱性物质改良土壤酸性从而治
理土壤镉污染［１０］ ．然而，石灰施用后易产生 ＣａＣＯ３、
ＣａＳＯ４而导致土壤板结，另一方面土壤的酸度缓冲
能力强，施用一次或几次根本不能解决土壤酸化问
题，如果年年大量施用石灰，无疑会降低土壤肥力和
土地生产力．研究表明，施用有机肥、生物有机肥能
降低稻米吸收累积镉［１１－１２］，所以，在水稻栽培中有
很多经营者推销进口或国产的微生物菌剂，并声称
可以取代有机肥．由此可见，欲通过改良土壤酸性而
降低土壤镉活性来解决大米镉污染问题的出路在于
研发一种既能正常供应氮磷钾等养分，又能同时改
良土壤酸性的肥料，即碱性肥料．在长期的水稻栽培
中，通过碱性肥料的施用，在降低当季稻米镉含量的
同时缓慢改良土壤，使土壤逐渐从酸性变成中性，从
而解决土壤和水稻镉污染问题．基于此，广东省高校
环境友好型肥料工程技术研究中心自主研发了碱性
氮磷钾复合肥，以期在正常供应氮磷钾养分的同时
有效提高土壤 ｐＨ值，从而降低土壤有效镉含量，减
小稻米镉污染风险．为了检验碱性复合肥的降镉效
果，本文以碱性复合肥为供试肥料，配施微生物菌剂
在湖南开展了大田小区试验，旨在为以碱性复合肥
治理稻米镉污染提供理论依据．
１　 材料与方法
１􀆰 １　 供试材料
大田试验于 ２０１４ 年 ４ 月在湖南省郴州市永兴
县湘阴渡镇松柏村中南三泰农场内进行．供试水稻
为‘中早 ２５’，属籼型常规稻．３月 １０日育秧，４ 月 ２８
日移栽，７月 １６日收获．供试碱性复合肥为华南农业
大学广东省高校环境友好型肥料工程技术研究中心
自主研发的碱性复合肥，氮磷钾养分比例为 ２２ ∶ ８ ∶
１５，文中以碱性肥料表示．该肥料以缓释氮为氮源，
与磷钾熔融共聚反应后成 ｐＨ ８．５ 的氮磷钾复合肥；
常规肥料是以尿素、普通复合肥（１６⁃１６⁃１６）、农用硫
酸钾配制的复混肥，氮磷钾养分同碱性肥料相同；无
氮对照的磷钾肥是以过磷酸钙、农用硫酸钾配制的
复混肥，氮磷钾养分比例为 ０ ∶ ８ ∶ １５；微生物菌剂
是该公司购买的上海联业微生物菌剂．
供试土壤为板页岩风化物和红砂岩风化物母质
发育的水稻土．基本农化性状为：全氮 １．４６ ｇ·ｋｇ－１、
有机质 ３８．０１ ｇ·ｋｇ－１、速效磷 １７．７５ ｍｇ·ｋｇ－１、速效
钾 ８９． ３８ ｍｇ · ｋｇ－１、 ｐＨ 值 ５． ５５、 全 镉 １􀆰 １９１
ｍｇ·ｋｇ－１、有效镉 ０．７５６ ｍｇ·ｋｇ－１ ．
１􀆰 ２　 试验设计
试验为大田小区试验，采用两因素 ２×３ 完全随
机设计，因素一为微生物菌剂（ＢＭ），设不配施和配
施两个水平（施用量为 ２．７ Ｌ·ｈｍ－２）；因素二为肥料
类型，设 ３ 个类型即 ３ 个水平，分别为碱性肥料
（ＡＦ）、常规肥料（ＣＦ）、磷钾（无氮）肥料（ＮＦ），共 ６
个处理，每个处理设 ５ 个重复．试验区外设保护区，
小区面积 ４３．６６ ｍ２，田间地垄用塑料膜分隔．肥料采
用一基两追分次施用，施用量分为基肥 ３９７􀆰 ５
ｋｇ·ｈｍ－２，蘖肥 ２５２ ｋｇ·ｈｍ－２，穗肥 ６３ ｋｇ·ｈｍ－２ ．
１􀆰 ３　 样品采集与分析
在泡田前用土钻以棋盘法采集 ０ ～ ２０ ｃｍ 耕层
土壤 ２０点，混匀后分取亚样即为基础土壤样品，每
个小区在水稻分蘖期、灌浆期、收获期采集土壤样
品，风干粉碎后测定土壤有效镉含量．收获期分根
系、茎鞘、叶片、籽粒采集水稻植株样，烘干测定干物
质量，粉碎测定各器官镉含量．同时，每小区从收获
稻谷中取稻谷样品，烘干后脱壳，稻米粉碎后测定镉
含量［１３］ ．土壤有效镉采用 ＤＴＰＡ 浸提，原子吸收分
光光度法测定；土壤全镉采用 ＨＮＯ３⁃ＨＣＬ⁃ＨＣＬＯ４法
消解，原子吸收分光光度法测定；植株镉含量采用干
灰化⁃原子吸收分光光度法测定［１４－１５］ ．
１􀆰 ４　 数据处理
采用 ＳＰＳＳ １９．０ 和 Ｅｘｃｅｌ ２００７ 软件对数据进行
统计分析，采用邓肯式新复极差法（ＤＭＲＴ）进行方
差分析和差异显著性检验．
２　 结果与分析
２􀆰 １　 碱性肥料对稻田土壤有效镉含量的影响
由图 １可知，３ 种肥料处理的土壤有效镉含量
在水稻生长期有一定的波动．不配施微生物菌剂时，
分蘖期、灌浆期和收获期土壤有效镉含量一致表现
为碱性肥料处理最低，３ 个时期分别较常规肥料处
理降低 ８．３％、６．７％和 １６．４％．常规肥料处理土壤有
效镉含量在灌浆期以后达最大值，无氮肥料处理在
分蘖期达最大，后两个时期居中．配施微生物菌剂
后，分蘖期、灌浆期和收获期土壤有效镉含量也表现
为碱性肥料处理最低，而无氮肥料处理最高，３ 个时
期碱性肥料处理土壤有效镉含量分别较常规肥料处
理降低 ９．５％、１６．４％和 １７．７％．可见，即使在配施微
生物菌剂时，碱性肥料与常规肥料相比仍有显著的
降镉效果．
３种肥料配施微生物菌剂后，均能增加分蘖期、
灌浆期和收获期土壤有效镉含量．分蘖期配施微生
２９８ 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２７卷
图 １　 肥料对稻田土壤有效镉含量的影响
Ｆｉｇ．１ 　 Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｓ ｏｎ ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｃｄ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｐａｄｄｙ
ｓｏｉｌ．
ＮＦ： 无氮肥料 Ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｗｉｔｈｏｕｔ ｎｉｔｒｏｇｅｎ； ＡＦ： 碱性肥料 Ａｌｋａｌｉｎｅ ｆｅｒｔｉ⁃
ｌｉｚｅｒ； ＣＦ： 常规肥料 Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ． Ａ： 不配施微生物菌剂 Ｎｏ
ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｂａｃｔｅｒｉａｌ ｒｅｇｅｎｔ； Ｂ： 配施微生物菌剂 Ｗｉｔｈ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ
ｂａｃｔｅｒｉａｌ ｒｅｇｅｎｔ． 不同小写字母表示肥料类型间差异显著（Ｐ＜０．０５）
Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｍａｌｌ ｌｅｔｔｅｒｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ａｍｏｎｇ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｅｒ⁃
ｔｉｌｉｚｅｒ ｔｙｐｅｓ ａｔ ０．０５ ｌｅｖｅｌ． 下同 Ｔｈｅ ｓａｍｅ ｂｅｌｏｗ．
物菌剂的无氮肥料、常规肥料和碱性肥料处理土壤
有效镉含量分别较不配施微生物菌剂处理增加
８􀆰 ２％、２．６％和 １．２％，灌浆期分别增加 ２３．３％、１３．１％
和 １．３％，收获期分别增加 １８．０％、８．３％和 ６．５％．
　 　 不配施微生物菌剂时，与插秧前相比，碱性肥料
处理能显著降低收获期土壤有效镉含量 （降低
７􀆰 ２％），而常规肥料处理却显著增加了土壤有效镉
含量（增加１１．０％）．而配施微生物菌剂时，碱性肥料
处理收获期土壤有效镉含量与插秧前相比无显著差
异，无氮肥料处理土壤有效镉含量增加 １８．１％，常规
肥料处理增加 ２０．１％．可见，无论在水稻生长期还是
收获期，碱性肥料都能显著降低土壤有效镉含量．配
施微生物菌剂后，虽然碱性肥料较常规肥料仍能显
著降低水稻生长期土壤有效镉含量，但是整个生长
期各肥料处理的土壤有效镉含量均有所增加，收获
期碱性肥料处理的土壤有效镉含量未降低，即配施
微生物菌剂反而削弱了碱性肥料的降镉效果．
２􀆰 ２　 碱性肥料对水稻各器官镉含量的影响
由表 １可知，水稻各器官镉含量依次为：根系＞
茎鞘＞籽粒＞叶片．无论是否配施微生物菌剂，碱性肥
料处理较常规肥料处理均显著降低了水稻各器官镉
含量．单施碱性肥料处理的水稻根系、茎鞘、籽粒、叶
片镉含量较单施常规肥料处理分别降低 ５４． ９％、
５６􀆰 ６％、６２．７％、４１．８％；配施微生物菌剂后，碱性肥
料处理的水稻根系、茎鞘、籽粒、叶片镉含量较常规
肥料处理分别降低 １６．５％、４５．９％、３７．９％、３２．３％．表
明施用碱性肥料较常规肥料显著降低了水稻各器官
镉含量，其中籽粒镉含量降低比例最大．
与单施碱性肥料和常规肥料相比，配施微生物
菌剂后，碱性肥料处理的根系、叶片、籽粒中镉含量
分别增加 ３１．６％、２３．８％、７．１％，而常规肥料处理的
根系、籽粒中镉含量分别降低了 ２９．０％、３５．８％．可
见，与单施各肥料相比，配施微生物菌剂会增加碱性
肥料处理根系、叶片、籽粒镉含量，对常规肥料则有
降低根系和籽粒镉含量的效果．总之，配施微生物菌
剂削弱了碱性肥料的降镉效果．
２􀆰 ３　 碱性肥料对稻米镉含量的影响
由图 ２可知，无论是否配施微生物菌剂，碱性肥
料处理较常规肥料处理稻米镉含量显著降低．不配
表 １　 肥料对水稻各器官镉含量的影响
Ｔａｂｌｅ １　 Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｓ ｏｎ Ｃｄ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｏｒｇａｎｓ ｏｆ ｒｉｃｅ （ｍｇ·ｋｇ－１）
微生物菌剂
Ｂａｃｔｅｒｉａｌ ｒｅｇｅｎｔ
肥料类型
Ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ
ｔｙｐｅ
器官 Ｏｒｇａｎ
根系
Ｒｏｏｔ
茎鞘
Ｓｔｅｍ ｓｈｅａｔｈ
叶片
Ｌｅａｆ
籽粒
Ｇｒａｉｎ
不配施 ＮＦ ４．６２２±０．１１８ｂ ０．４０９±０．０５４ｂ ０．１５３±０．００６ｃ ０．２６２±０．０３２ｂ
Ｎｏ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ＡＦ ４．８８５±０．２６２ｂ ０．５６６±０．０４２ｂ ０．２４６±０．０１２ｂ ０．２７０±０．０１８ｂ
ＣＦ １０．８４１±０．３６４ａ １．３０３±０．１４８ａ ０．４２３±０．０１７ａ ０．７２４±０．０８２ａ
配施 ＮＦ ７．６６２±０．３２０ａ ０．１６１±０．００６ｃ ０．１６３±０．００３ｃ ０．２７９±０．０１１ｂ
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ＡＦ ６．４２９±０．２９０ｂ ０．４８９±０．０６７ｂ ０．３０４±０．０１２ｂ ０．２８９±０．０２２ｂ
ＣＦ ７．６９５±０．１７３ａ ０．９０４±０．０７６ａ ０．４４９±０．０３２ａ ０．４６５±０．０３１ａ
微生物菌剂 Ｂａｃｔｅｒｉａｌ ｒｅｇｅｎｔ ∗ ∗∗ ∗ ∗
肥料类型 Ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｔｙｐｅ ∗∗ ∗∗ ∗∗ ∗∗
微生物菌剂×肥料类型
Ｂａｃｔｅｒｉａｌ ｒｅｇｅｎｔ × ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｔｙｐｅ
∗∗ ｎｓ ∗∗ ｎｓ
ＮＦ： 无氮肥料 Ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｗｉｔｈｏｕｔ ｎｉｔｒｏｇｅｎ； ＡＦ： 碱性肥料 Ａｌｋａｌｉｎｅ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ； ＣＦ： 常规肥料 Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ． ∗Ｐ＜０．０５； ∗∗Ｐ＜０．０１． ｎｓ： 不显
著 Ｎｏ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ． 不同小写字母表示肥料类型间差异显著（Ｐ＜０．０５）Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｍａｌｌ ｌｅｔｔｅｒｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ａｍｏｎｇ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ
ｔｙｐｅｓ ａｔ ０．０５ ｌｅｖｅｌ．
３９８３期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 张亮亮等： 碱性肥料对稻田土壤和稻米镉含量的影响　 　 　 　 　
图 ２　 肥料对稻米镉含量的影响
Ｆｉｇ．２　 Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｓ ｏｎ Ｃｄ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｂｒｏｗｎ ｒｉｃｅ．
施微生物菌剂时，碱性肥料处理较常规肥料处理稻
米镉含量降低 ０．５２７ ｍｇ·ｋｇ－１，降幅 ６７．６％；配施微
生物菌剂时，碱性肥料处理较常规肥料处理稻米镉
含量降低 ０．１９２ ｍｇ·ｋｇ－１，降幅 ３１．７％．配施微生物
菌剂后碱性肥料处理稻米镉含量较单施碱性肥料处
理增加了 ０．１６０ ｍｇ·ｋｇ－１，增幅 ６３．２％；常规肥料处
理稻米镉含量降低了 ０．１７５ ｍｇ·ｋｇ－１，降幅 ２２．５％．
由此可以认为，与常规肥料相比，施用碱性肥料可以
显著降低稻米镉含量．配施微生物菌剂增加了碱性
肥料处理稻米镉含量，而对常规肥料处理稻米镉含
量有降低的效果，配施微生物菌剂的 ３ 个肥料处理
稻米镉含量均高于单施碱性肥料处理．可见，单施碱
性肥料对稻米镉含量降低的效果最好．
３　 讨　 　 论
３􀆰 １　 碱性肥料对土壤镉有效性的影响
土壤镉有效性指土壤中可被植物吸收富集的
镉．影响土壤镉有效性的主要因素是土壤 ｐＨ．此外，
土壤有机质、氧化还原状况等也是影响土壤中镉有
效性的重要因素［１６］ ．本研究结果表明，施用常规肥
料的水稻生长前期土壤中有效镉含量显著降低，在
水稻生长后期土壤中有效镉含量显著升高，施用碱
性肥料则显著降低了土壤中有效镉含量．其原因可
能是，在水稻生长前期，常规肥料处理中氮素转化为
ＮＨ４
＋，提高了土壤 ｐＨ，进而降低了土壤中镉的有效
性；在水稻生长后期，由于土壤中氮素转化、水稻对
氮素的吸收和根系分泌的酸性物质都会引起土壤
ｐＨ下降，使土壤中有效镉含量显著升高［１７－１８］ ．碱性
肥料本身为碱性，施用后会带来 ＯＨ－，从而提高土
壤 ｐＨ，钝化土壤有效镉［１９］ ．国内相关研究表明，氮
素形态及氮肥用量同样会影响土壤中镉的有效性，
其中施用铵态氮肥处理使土壤有效镉含量增加最
多［２０－２２］ ．而碱性肥料中氮素部分为脲醛缓释氮，改
善了土壤氮素供应状况，进而减少了土壤中有效镉
的含量．配施微生物菌剂后会增加土壤中微生物数
量和活性，加快土壤中植物残体和有机质的分解，促
进了植物残体和有机质中固定镉的释放，从而增加
土壤中有效镉含量，进而增加了碱性肥料处理水稻
中镉的含量［２３－２４］ ．
３􀆰 ２　 碱性肥料对大米食用安全的影响
植物主要是通过根系吸收土壤中的镉．根系从
土壤中吸收的镉会经过木质部向地上部分运输，在
植物营养生长时期会储存在茎叶中，在植物生殖生
长时期茎叶中储存的镉会经过韧皮部向果实中转
移［２５］ ．本研究中水稻各器官中的镉含量依次为：根
系＞茎鞘＞籽粒＞叶片．表明土壤中的镉经水稻根系
吸收，由木质部装载向地上部分运输，在水稻营养生
长时期，水稻吸收的镉会储存在茎叶中，在水稻抽穗
后，茎叶中储存的镉再经韧皮部向籽粒中转移，随着
籽粒中营养物质的积累，籽粒中镉的累积量也随之
增加．因此，稻米中镉的含量除与土壤中镉的有效性
密切相关外，与镉在水稻体内转运也密切相关．施用
氮肥能明显促进水稻生长，增加水稻对土壤中养分
的吸收和利用，提高水稻的生物量和产量．同时，水
稻对土壤中镉的吸收与转运能力也随之增加，从而
使水稻各器官的镉含量升高［２６］ ．其原因在于镉在根
系中的运输通道主要是由蛋白质和多肽构成的植物
螯合肽，根系细胞膜上植物螯合肽的多少直接影响
植物对镉的富集，丰富的氮素能促进植物根系细胞
膜上植物螯合肽的合成，植物螯合肽越多吸收的镉
就越多．由此可以认为，氮素与植物吸收镉之间存在
协同作用［２７－２８］ ．施用常规肥料后，氮素会在较短的
时间内大量释放，造成水稻过量吸收氮素，增加了根
系细胞膜合成大量的植物螯合肽，因此促进了水稻
对镉的吸收［２９］ ．碱性肥料在显著降低土壤中有效镉
含量的同时，还能稳定持久地供应氮素，在保障水稻
正常生长的同时防止了水稻过量吸收氮素，有望减
少根系细胞膜上植物螯合肽的合成，从而减少了水
稻对土壤中镉的吸收，降低水稻中镉的含量．土壤微
生物一方面会分解土壤中有机结合态镉和植物残体
４９８ 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２７卷
中富集的镉，分泌有机酸活化土壤中固定态镉，增加
土壤中有效镉含量；另一方面微生物的一些分泌物
或代谢产物是植物生长的刺激素，会促进水稻的生
长，促使水稻对氮素养分吸收以及养分向生殖器官
运输，同时也会促进镉的吸收和转运．因此，碱性肥
料配施微生物菌剂后稻米及籽粒镉含量显著增加．
由上述研究结果可以得出以下结论：碱性肥料
较常规肥料能有效降低土壤中镉的有效性，同时显
著降低了水稻各器官镉含量和稻米镉含量．配施微
生物菌剂增加了 ３ 种肥料处理土壤中有效镉含量．
碱性肥料与微生物菌剂配施对降低稻米镉含量的效
果不如单施碱性肥料处理．因此单施碱性肥料能明
显降低稻田土壤和稻米镉含量，是值得推荐的肥料
类型．
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作者简介　 张亮亮，男，１９９０年生，硕士研究生． 主要从事控
释肥料及植物营养研究． Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｚｈａｎｇｌｉａｎｇｌｉａｎｇ０３１３＠ １２６．
ｃｏｍ
责任编辑　 张凤丽
张亮亮， 樊小林， 张立丹， 等． 碱性肥料对稻田土壤和稻米镉含量的影响． 应用生态学报， ２０１６， ２７（３）： ８９１－８９６
Ｚｈａｎｇ Ｌ⁃Ｌ， Ｆａｎ Ｘ⁃Ｌ， Ｚｈａｎｇ Ｌ⁃Ｄ， ｅｔ ａｌ． Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ａｌｋａｌｉｎｅ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｏｎ ｃａｄｍｉｕｍ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｒｉｃｅ ａｎｄ ｐａｄｄｙ ｓｏｉｌ． Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐ⁃
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６９８ 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２７卷