全 文 ：不同有机肥对土壤镉锌生物有效性的影响∗
谢运河１，２，３　 纪雄辉１，２，３　 吴家梅１，２，３　 黄　 涓２，３　 官　 迪１，３　 朱　 坚１，２，３
（ １湖南省土壤肥料研究所，长沙 ４１０１２５； ２中南大学研究生院隆平分院，长沙 ４１０１２５； ３农业部长江中游平原农业环境重点实
验室，长沙 ４１０１２５）
摘　 要　 在南方典型稻田设置连续 ４年施用猪粪、鸡粪、稻草的定位试验，监测施用不同有机
肥条件下土壤及水稻植株镉（Ｃｄ）、锌（Ｚｎ）含量的变化，研究有机肥对土壤 Ｃｄ、Ｚｎ活性及其交
互作用的影响．结果表明： 施用有机肥（猪粪、鸡粪、稻草）对土壤全 Ｃｄ、有效态 Ｃｄ 含量及 Ｃｄ
活性皆无显著影响，但有增加土壤 Ｃｄ 全量的趋势，且显著增加土壤全 Ｚｎ、有效态 Ｚｎ 含量及
Ｚｎ活性．施用猪粪、鸡粪、稻草皆可降低稻米 Ｃｄ 含量，降 Ｃｄ 效果为猪粪＞鸡粪＞稻草，猪粪处
理水稻稻米、茎、叶 Ｃｄ含量分别比对照下降 ３７．５％、４４．０％、３６．４％；鸡粪处理水稻米、茎、叶 Ｃｄ
含量分别比对照下降 ２２．５％、３３．８％、２２．７％；而稻草处理水稻米 Ｃｄ 含量比对照下降 ７．５％，但
茎、叶 Ｃｄ含量比对照分别增加 ８．２％、２２．７％；施用猪粪、鸡粪降低稻米 Ｃｄ 含量主要是降低了
水稻植株对土壤 Ｃｄ的富集，而施用稻草则主要是降低了水稻茎 Ｃｄ 向稻米的转运．施用有机
肥还增加了水稻茎 Ｚｎ 含量，施用猪粪、鸡粪、稻草的水稻茎 Ｚｎ 含量比单施化肥分别增加
５３．４％、４１．２％、１３．９％，但对水稻稻米、叶 Ｚｎ含量无显著影响．Ｚｎ、Ｃｄ 在土壤、植株茎中皆表现
出显著的拮抗作用，土壤及水稻茎 Ｚｎ 含量的增加显著抑制了水稻米、茎、叶对 Ｃｄ 的吸收积
累，且随土壤有效态 Ｚｎ ／ Ｃｄ含量比值的增加，Ｚｎ、Ｃｄ竞争土壤吸附不是抑制水稻吸收积累 Ｃｄ
的主控因子，而 Ｚｎ、Ｃｄ竞争吸收才是影响水稻吸收积累 Ｃｄ的主控因子．
关键词　 镉； 锌； 生物有效性； 猪粪； 鸡粪； 稻草
∗“十二五”国家科技支撑计划项目 （ ２０１２ＢＡＤ１４Ｂ１７⁃１）、湖南省科技重大专项 （ ２０１１ＦＪ１００２⁃３）和湖南省青年人才培养联合基金项目
（１４ＪＪ６０５６）资助．
∗∗通讯作者． Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｊｉｘｉｏｎｇｈｕｉ＠ ｓｏｈｕ．ｃｏｍ
２０１４⁃０６⁃２４收稿，２０１４⁃１２⁃２２接受．
文章编号　 １００１－９３３２（２０１５）０３－０８２６－０７　 中图分类号　 Ｓ１５４．４； Ｘ１７１．５　 文献标识码　 Ａ
Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｏｒｇａｎｉｃ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｓ ｏｎ ｂｉｏａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｓｏｉｌ Ｃｄ ａｎｄ Ｚｎ． ＸＩＥ Ｙｕｎ⁃ｈｅ１，２，３， ＪＩ
Ｘｉｏｎｇ⁃ｈｕｉ１，２，３， ＷＵ Ｊｉａ⁃ｍｅｉ１，２，３， ＨＵＡＮＧ Ｊｕａｎ２，３， ＧＵＡＮ Ｄｉ１，３， ＺＨＵ Ｊｉａｎ１，２，３ （ １Ｈｕｎａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ
Ｓｏｉｌ ａｎｄ Ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ， Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１０１２５， Ｃｈｉｎａ； ２Ｌｏｎｇｐｉｎｇ Ｂｒａｎｃｈ ｏｆ Ｇｒａｄｕａｔｅ Ｓｃｈｏｏｌ， Ｃｅｎｔｒａｌ Ｓｏｕｔｈ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１０１２５， Ｃｈｉｎａ； ３Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ａｇｒｉ⁃Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ
ｉｎ ｔｈｅ Ｍｉｄｓｔｒｅａｍ ｏｆ Ｙａｎｇｔｚｅ Ｒｉｖｅｒ Ｐｌａｉｎ， Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１０１２５， Ｃｈｉｎａ） ． ⁃Ｃｈｉｎ． Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｅｃｏｌ．， ２０１５，
２６（３）： ８２６－８３２．
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ａｃｔｉｖｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｓｏｉｌ Ｃｄ ａｎｄ Ｚｎ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｉｎ ｔｙｐｉｃａｌ ｐａｄｄｙ
ｆｉｅｌｄ ｉｎ ｓｏｕｔｈ Ｃｈｉｎａ ｂｙ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ Ｃｄ ａｎｄ Ｚｎ ｉｎ ｓｏｉｌ ａｎｄ ｒｉｃｅ ｉｎ ｒｉｃｅ ｆｉｅｌｄｓ ａｐｐｌｉｅｄ
ｗｉｔｈ ｐｉｇ ｍａｎｕｒｅ， ｃｈｉｃｋｅｎ ｍａｎｕｒｅ ｏｒ ｒｉｃｅ ｓｔｒａｗ ｆｏｒ ４ ｙｅａｒｓ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ａｐ⁃
ｐｌｙｉｎｇ ｐｉｇ ｍａｎｕｒｅ， ｃｈｉｃｋｅｎ ｍａｎｕｒｅ ｏｒ ｒｉｃｅ ｓｔｒａｗ ｈａｄ ｎｏ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｉｍｐａｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｔｏｔａｌ Ｃｄ ｃｏｎ⁃
ｔｅｎｔ， ｓｏｉｌ ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｃｄ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｓｏｉｌ Ｃｄ ａｃｔｉｖｉｔｙ， ｂｕｔ ｔｅｎｄｅｄ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｔｏｔａｌ Ｃｄ ｃｏｎｔｅｎｔ
ａｎｄ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｔｏｔａｌ Ｚｎ ｃｏｎｔｅｎｔ， ｓｏｉｌ ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｚｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ Ｚｎ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ． Ａｐｐｌｉ⁃
ｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｐｉｇ ｍａｎｕｒｅ， ｃｈｉｃｋｅｎ ｍａｎｕｒｅ ａｎｄ ｒｉｃｅ ｓｔｒａｗ ａｌｌ ｒｅｄｕｃｅｄ ｔｈｅ Ｃｄ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｂｒｏｗｎ ｒｉｃｅ， ｉｎ
ｏｒｄｅｒ ｏｆ ｐｉｇ ｍａｎｕｒｅ ＞ ｃｈｉｃｋｅｎ ｍａｎｕｒｅ ＞ ｒｉｃｅ ｓｔｒａｗ． Ｔｈｅ Ｃｄ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ｂｒｏｗｎ ｒｉｃｅ， ｓｔｅｍ ａｎｄ ｌｅａｆ ｉｎ
ｔｈｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｐｐｌｉｅｄ ｗｉｔｈ ｐｉｇ ｍａｎｕｒｅ ｗｅｒｅ ｌｏｗｅｒ ｔｈａｎ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｂｙ ３７．５％， ４４．０％ ａｎｄ ３６．４％，
ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ； ｔｈｅ Ｃｄ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ｂｒｏｗｎ ｒｉｃｅ， ｓｔｅｍ ａｎｄ ｌｅａｆ ｉｎ ｔｈｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｐｐｌｉｅｄ ｗｉｔｈ ｃｈｉｃｋｅｎ ｍａ⁃
ｎｕｒｅ ｗｅｒｅ ｌｏｗｅｒ ｔｈａｎ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｂｙ ２２．５％， ３３．８％， ａｎｄ ２２．７％， ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ； ｔｈｅ Ｃｄ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ
ｂｒｏｗｎ ｒｉｃｅ ｉｎ ｔｈｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｐｐｌｉｅｄ ｗｉｔｈ ｒｉｃｅ ｓｔｒａｗ ｗａｓ ｌｏｗｅｒ ｔｈａｎ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｂｙ ７．５％ ｂｕｔ ｉｔｓ
ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｉｎ ｓｔｅｍ ａｎｄ ｌｅａｆ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ ８．２％ ａｎｄ ２２．７％ ， ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｔｈｅ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｂｒｏｗｎ
应 用 生 态 学 报　 ２０１５年 ３月　 第 ２６卷　 第 ３期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｅｃｏｌｏｇｙ， Ｍａｒ． ２０１５， ２６（３）： ８２６－８３２
ｒｉｃｅ Ｃｄ ｃｏｎｔｅｎｔ ｗａｓ ｍａｉｎｌｙ ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｄ ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ ｆｒｏｍ ｓｏｉｌ ｔｏ ｂｒｏｗｎ ｒｉｃｅ ａｆｔｅｒ ａｐｐｌｉ⁃
ｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｉｇ ｏｒ ｃｈｉｃｋｅｎ ｍａｎｕｒｅ， ｂｕｔ ｍａｉｎｌｙ ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｄ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ｓｔｅｍ ｔｏ
ｂｒｏｗｎ ｒｉｃｅ ａｆｔｅｒ ｓｔｒａｗ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ． Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｐｉｇ ｍａｎｕｒｅ， ｃｈｉｃｋｅｎ ｍａｎｕｒｅ ａｎｄ ｒｉｃｅ ｓｔｒａｗ ｉｎ⁃
ｃｒｅａｓｅｄ Ｚｎ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｉｎ ｒｉｃｅ ｓｔｅｍ ｂｙ ５３．４％， ５３．４％ ａｎｄ １３．９％， ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ， ｂｕｔ ａｌｌ ｈａｄ ｎｏ ｓｉｇｎｉｆｉ⁃
ｃａｎｔ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｂｒｏｗｎ ｒｉｃｅ ａｎｄ ｌｅａｆ’ｓ Ｚｎ ｃｏｎｔｅｎｔｓ． Ｚｎ ａｎｄ Ｃｄ ｈａｄ ｔｈｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ａｎｔａｇｏｎｉｓｔｉｃ ｅｆｆｅｃｔｓ
ｉｎ ｔｈｅ ｓｏｉｌ ａｎｄ ｒｉｃｅ ｓｔｅｍ． Ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ Ｚｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｓｏｉｌ ａｎｄ ｒｉｃｅ ｓｔｅｍ ｉｎｈｉｂｉｔｅｄ ｔｈｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ
ａｎｄ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｄ ｉｎ ｔｈｅ ｂｒｏｗｎ ｒｉｃｅ， ｓｔｅｍ ａｎｄ ｌｅａｆ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ， ａｎｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ
ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｏｆ Ｚｎ ／ Ｃｄ， ｔｈｅ ｃｏｍｐｅｔｉｔｉｖｅ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ Ｃｄ ａｎｄ Ｚｎ ｂｙ ｒｉｃｅ ｗａｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃｏｎｔｒｏｌ
ｆａｃｔｏｒ ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｔｈｅ Ｃｄ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｂｙ ｒｉｃｅ ｔｈａｎ ｔｈｅｉｒ ｃｏｍｐｅｔｉｔｉｖｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｂｙ ｓｏｉｌ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｃａｄｍｉｕｍ； ｚｎｉｃ； ｂｉｏａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ； ｐｉｇ ｍａｎｕｒｅ； ｃｈｉｃｋｅｎ ｍａｎｕｒｅ； ｒｉｃｅ ｓｔｒａｗ．
　 　 重金属镉（Ｃｄ）是生物毒性极强的环境污染元
素之一．我国农田土壤 Ｃｄ 污染面积大，２００３ 年已达
２．８× １０５ ｈｍ２［１］；污染程度重，各类 Ｃｄ 污染农田中
５％～１０％的面积严重减产［２］ ．土壤 Ｃｄ污染不仅造成
稻米品质下降，严重威胁人体健康，还影响农业的可
持续发展［３］，治理任务已刻不容缓．有机肥与碱性钝
化剂结合施用的“有机⁃中性化”重金属修复技术既
可提高土壤肥力，改良土壤性质，促进作物生长，又
能抑制土壤 Ｃｄ活性（土壤有效态 Ｃｄ的相对含量），
降低作物对 Ｃｄ的吸收积累，是修复 Ｃｄ 污染土壤的
有效措施，具有较大的经济和环境效益．尤其是近年
来，随着农业产业结构的调整和无公害食品产业的
发展，有机肥已逐步成为我国肥料业生产和推广应
用的热点，是我国农业生产不可或缺的部分．由于有
机肥来源广泛，成分复杂，大部分有机肥具有较高含
量的 Ｃｄ，大量施用会增加土壤 Ｃｄ污染风险［４］；有机
肥也含有大量的 Ｚｎ［５］，Ｚｎ 在土壤对 Ｃｄ 的吸附、解
析以及作物对 Ｃｄ的吸收、转运过程中与 Ｃｄ 产生拮
抗作用，进而影响土壤 Ｃｄ 活性和生物有效性［６－７］ ．
大量研究表明，Ｃｄ⁃Ｚｎ 交互作用除了具有拮抗的一
面［８］，还存在协同作用［９］，但普遍研究结果是两者
的拮抗作用［６－７］ ．此外，施用有机肥还会增加土壤有
机质含量，而有机质既可吸附土壤中的 Ｃｄ，形成不
被植物吸收的稳定态络合物［１０］，也可形成活性更高
的可溶态［１１］，因此，在施用有机肥修复 Ｃｄ污染土壤
的研究中，既有添加有机质提高土壤 Ｃｄ 生物有效
性（Ｃｄ 被植物吸收利用的效率）的报道［１２－１３］，也有
施用有机质降低土壤 Ｃｄ 生物有效性的研究［１４－１５］ ．
中国科学院海伦农业生态实验站通过长期定位试验
研究表明，施用猪粪显著增加黑土 Ｃｄ 的积累并提
高 Ｃｄ的生物有效性［１６］；但李祖章等［１７］对稻田土壤
猪粪重金属元素残留率长期定位监测的结果表明，
施用一定量的有机肥不会造成农田土壤有害重金属
元素的积累．可见，受带入土壤 Ｃｄ、Ｚｎ、有机质的作
用，有机肥对土壤 Ｃｄ活性及 Ｃｄ 生物有效性的影响
具有很大的不确定性．为深入探讨有机肥对土壤 Ｃｄ
含量、活性及生物有效性的影响，本研究通过连续 ４
年施用猪粪、鸡粪、稻草的田间定位试验，研究施用
不同有机肥对土壤 Ｃｄ、Ｚｎ 含量及其活性与生物有
效性的影响，探明 Ｃｄ⁃Ｚｎ交互作用机制，以期为有机
肥的科学施用及 Ｃｄ污染土壤的治理提供理论依据．
１　 材料与方法
１􀆰 １　 供试材料
供试水稻品种：准两优 ６０８，湖南隆平种业有限
公司与湖南杂交水稻研究中心联合选育的两系杂交
迟熟中籼，全生育期 １４１ ｄ．
供试土壤：土壤类型为第四纪红壤发育的红黄
泥水稻土，基本理化性质 （ ２０１０ 年）：土壤 ｐＨ 值
６􀆰 ０、有机质 ３３．３ ｇ·ｋｇ－１、全氮 ２．０４ ｇ·ｋｇ－１、碱解氮
２１２．０ ｍｇ·ｋｇ－１、全磷 ０． ８５ ｇ·ｋｇ－１、有效磷 １１􀆰 １
ｍｇ·ｋｇ－１、全钾 ９．２ ｇ·ｋｇ－１、速效钾 ９７ ｍｇ·ｋｇ－１、全
镉 ０．２８ ｍｇ·ｋｇ－１ ．粒径分析：２ ～ ０．２ ｍｍ 占 ５． ０％、
０．２～０．０２ ｍｍ占 ２８􀆰 ６％、０􀆰 ０２～０．００２ ｍｍ占 ３７．７％、
＜０．００２ ｍｍ占 ２８．７％．
供试鸡粪、猪粪分别由长沙浩博生物技术有限
公司、浏阳湘永生物科技开发有限公司提供，供试稻
草采自长沙县干杉镇农田，水稻收割后晒干切碎成
５～８ ｃｍ长的小段待用，猪粪、鸡粪、稻草皆于插秧前
２周结合翻耕均匀施入土壤（稻草先用脚踩入泥中
再翻耕）．有机肥理化性状见表 １．
供试尿素、过磷酸钙、氯化钾由兴湘科技开发有
限公司提供，其中尿素、氯化钾、过磷酸钙中 Ｃｄ 含
量分别为 ０、０． ０５、０． ３７ ｍｇ·ｋｇ－１，Ｚｎ 含量分别为
４􀆰 ７、１１．５、１２１．８ ｍｇ·ｋｇ－１ ．
７２８３期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 谢运河等： 不同有机肥对土壤镉锌生物有效性的影响　 　 　 　 　 　
表 １　 供试有机肥基本理化性状（２０１０—２０１３）
Ｔａｂｌｅ １　 Ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｓ （２０１０－２０１３）
类型
Ｔｙｐｅ
有机质
Ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｔｅｒ
（ｇ·ｋｇ－１）
Ｎ
（ｇ·ｋｇ－１）
Ｐ２Ｏ５
（ｇ·ｋｇ－１）
Ｋ２Ｏ
（ｇ·ｋｇ－１）
Ｃｄ
（ｍｇ·ｋｇ－１）
Ｚｎ
（ｍｇ·ｋｇ－１）
鸡粪 Ｃｈｉｃｋｅｎ ｍａｎｕｒｅ ４４７～６３５（５３４） ２５．４～３１．４（２８．８） ２８．３～４２．７（３５．８） ２５．６～３６．４（３１．４） ０．５７～０．６４（０．６０） ２７０～３２５（２９７）
猪粪 Ｐｉｇ ｍａｎｕｒｅ ２８４～４７２（３７５） １３．０～１９．５（１７．８） １６．３～３３．４（２６．１） ９．１～１４．９（１２．２） ０．５４～０．７２（０．６５） ２７１～３４１（２９１）
稻草 Ｒｉｃｅ ｓｔｒａｗ ６０７～７１０（６５４） ８．７～１１．５（１０．２） １．３～１．７（１．５） １８．２～２２．８（２１．３） ０．４７～０．５３（０．５０） ２９～４４（３７）
括号内为 ４年有机肥指标的平均值 Ｔｈｅ ｖａｌｕｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｂｒａｃｋｅｔｓ ｗｅｒｅ ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｖａｌｕｅ ｏｆ ４ ｙｅａｒｓ．
１􀆰 ２　 试验方法
试验地位于湖南省长沙县干杉乡大屋组
（２８°０８′１８″ Ｎ，１１３° １２′ ０″ Ｅ），海拔 ４２ ｍ，年均温
１７．１ ℃，年降水量 １５００ ｍｍ， ≥ １０ ℃ 年积温为
５３００～６５００ ℃，为南方典型水稻生产区．
采用田间定位试验，设置单施化肥（ＣＫ）、稻草
（ＲＳ）、鸡粪（ＣＭ）、猪粪（ ＰＭ） ４ 个处理，各 ３ 个重
复，共 １２ 小区，随机区组排列．小区面积 ８．４ ｍ２，小
区间田埂采用塑料包膜，外设保护区．除 ＣＫ 外，所
有处理保持施入土壤的有机碳为 ２８５０ ｋｇ·ｈｍ－２；
Ｎ、Ｐ ２Ｏ５、Ｋ２Ｏ分别用尿素、过磷酸钙、氯化钾进行添
加，施用量分别为 ２７０、１８０、１８０ ｋｇ·ｈｍ－２，有机肥
Ｎ、Ｐ ２Ｏ５、Ｋ２Ｏ 养分按其含量的 ７０％进行折算，不足
的用化肥补齐，超过不补．氮素（尿素）按基肥与追肥
比 ６ ∶ ４施入；磷肥、钾肥用作基肥，于移栽前 ２ ｄ 施
入土壤，耙匀，追肥于分蘖期施入．水分管理和病虫
草害防治与当地大面积生产相一致．
２０１０年初选定试验田，翻耕整地，充分混匀土
壤后划小区，作梗包膜．定位试验于 ２０１０ 开始按方
案执行，空闲过冬．各年份间农事操作根据天气略有
变动．其中，２０１３ 年水稻于 ６ 月 １ 日播种，６ 月上旬
分小区人工整地，６月 ２１日施基肥，６月 ２３ 日移栽，
８月 ２—３１ 日晒田，９ 月 ９—２５ 日田间干湿交替，９
月 ３０日后自然落干，１０ 月 ８ 日收获，成熟期分小区
取水稻植株 ５蔸，并于每蔸两边 １０ ｃｍ处各取 １５ ｃｍ
耕层土样 １钻，风干后备用．
１􀆰 ３　 分析方法
１􀆰 ３􀆰 １土壤有效态 Ｃｄ、Ｚｎ 含量　 称 １０ ｇ 过 ２０ 目土
样，加入 ＤＴＰＡ⁃ＴＥＡ⁃ＣａＣｌ２浸提液（土︰水１︰ ５）５０
ｍＬ，震荡 ２ ｈ 后过滤，稀释 ２０ 倍后用 ＩＣＰ⁃ＭＳ
（ ＩＣＡＰＱ， ｔｈｅｒｍｏ ｆｉｓｈｅｒ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ） 测定溶液 Ｃｄ 含
量［１７］ ．
１􀆰 ３􀆰 ２土壤 Ｃｄ、Ｚｎ 全量 　 称过 １００ 目筛土样 ０．３ ｇ
于消煮管中，采用 ＨＮＯ３⁃Ｈ２Ｏ２⁃ＨＦ微波消煮，定容后
过滤，用 ＩＣＰ⁃ＭＳ测定溶液 Ｃｄ浓度［１８］ ．
１􀆰 ３􀆰 ３水稻糙米及植株 Ｃｄ、Ｚｎ 含量　 称样 ０．３ ｇ 于
消煮管中，分别加入 ＨＮＯ３５ ｍＬ、Ｈ２Ｏ２１ ｍＬ，微波消
解，定容后过滤，用 ＩＣＰ⁃ＭＳ测定 Ｃｄ含量［１８］ ．
土壤及植株 Ｃｄ、Ｚｎ 含量测定时，每 ３ 个样做 １
次平行，每 ４０个样带取质控样 １ 个；ＩＣＰ⁃ＭＳ 检测采
用铑（Ｒｈ）做内标，回收率 ９０％ ～ １０５％．其他土壤基
本理化性质按《土壤农业化学分析方法》 ［１９］进行
测定．
１􀆰 ４　 数据处理
数据采用 ＳＰＳＳ １７．０ 及 Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｅｘｃｅｌ ２００３ 软
件进行差异显著性比较等统计分析．
土壤 Ｃｄ（Ｚｎ）有效率 ＝土壤有效态 Ｃｄ（Ｚｎ）含
量 ／土壤总 Ｃｄ（Ｚｎ）含量×１００％；Ｃｄ（Ｚｎ）米 ／土富集
系数＝水稻米 Ｃｄ（Ｚｎ）含量 ／土壤有效态 Ｃｄ（Ｚｎ）含
量；Ｃｄ（Ｚｎ）茎 ／土富集系数 ＝水稻茎 Ｃｄ（Ｚｎ）含量 ／
土壤有效态 Ｃｄ（Ｚｎ）含量．
２　 结果与分析
２􀆰 １　 不同有机肥对土壤 Ｃｄ、Ｚｎ含量的影响
测定施用不同有机肥的土壤 Ｃｄ、Ｚｎ 含量结果
表明（表２） ，土壤Ｃｄ全量为ＰＭ＞ＣＭ＞ＲＳ＞ＣＫ，处理
表 ２　 施用不同有机肥的土壤 Ｃｄ、Ｚｎ含量（ｍｇ·ｋｇ－１）及有效率（％）
Ｔａｂｌｅ ２　 Ｃｏｎｔｅｎｔｓ （ｍｇ·ｋｇ－１） ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｒａｔｅｓ （％） ｏｆ ｓｏｉｌ Ｃｄ ａｎｄ Ｚｎ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｏｒｇａｎｉｃ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
全 Ｃｄ
Ｓｏｉｌ ｔｏｔａｌ Ｃｄ
有效态 Ｃｄ
Ｓｏｉｌ ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｃｄ
Ｃｄ有效率
Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｒａｔｅ ｏｆ Ｃｄ
全 Ｚｎ
Ｓｏｉｌ ｔｏｔａｌ Ｚｎ
有效态 Ｚｎ
Ｓｏｉｌ ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｚｎ
Ｚｎ有效率
Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｒａｔｅ ｏｆ Ｚｎ
ＣＫ ０．３２ａ ０．０８６８ａ ２６．９７ａｂ ４５．７８ｃ ０．３１ｃ ０．６８ｂ
ＲＳ ０．３５ａ ０．０９４０ａ ２７．２３ａ ５０．１５ｂｃ ０．３６ｃ ０．７１ｂ
ＣＭ ０．３６ａ ０．０８９３ａ ２５．３０ａｂ ５３．８４ｂ ０．５９ｂ １．１１ａ
ＰＭ ０．４０ａ ０．０８４９ａ ２１．５６ｂ ６１．０３ａ ０．７３ａ １．２０ａ
ＣＫ： 对照 Ｃｏｎｔｒｏｌ； ＲＳ： 稻草 Ｒｉｃｅ ｓｔｒａｗ； ＣＭ： 鸡粪 Ｃｈｉｃｋｅｎ ｍａｎｕｒｅ； ＰＭ： 猪粪 Ｐｉｇ ｍａｎｕｒｅ． 同列不同小字母表示处理间差异显著（Ｐ＜０．０５） Ｄｉｆ⁃
ｆｅｒｅｎｔ ｌｅｔｔｅｒｓ ｗｉｔｈｉｎ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｃｏｌｕｍｎ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ａｍｏｎｇ ｔｈｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ ａｔ ０．０５ ｌｅｖｅｌ． 下同 Ｔｈｅ ｓａｍｅ ｂｅｌｏｗ．
８２８ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２６卷
间差异不明显，ＰＭ、ＣＭ、ＲＳ 土壤 Ｃｄ 全量分别比 ＣＫ
高 ２５．０％、１２．５％、９．４％；土壤有效态 Ｃｄ 含量由高至
低为 ＲＳ＞ＣＭ＞ＣＫ＞ＰＭ，土壤 Ｃｄ 有效率为 ＲＳ＞ＣＫ＞
ＣＭ＞ＰＭ，处理间差异也不明显．可见，在试验周期（４
年）内，定位施用有机肥对土壤全量及有效态 Ｃｄ 含
量皆无显著影响，但有增加土壤 Ｃｄ 全量的趋势；施
用稻草的土壤有效态 Ｃｄ含量、土壤 Ｃｄ 有效率皆最
高；而施用猪粪的土壤有效态 Ｃｄ 含量、土壤 Ｃｄ 有
效率皆最低，表明施用稻草有增加土壤 Ｃｄ 有效态
含量和 Ｃｄ 活性的趋势，而施用猪粪则有降低土壤
有效态 Ｃｄ含量和 Ｃｄ活性的趋势．
土壤 Ｚｎ全量、有效态 Ｚｎ 含量、Ｚｎ 有效率由高
至低依次皆为 ＰＭ＞ＣＭ＞ＲＳ＞ＣＫ，处理间差异显著，
表明定位施用有机肥不仅增加了土壤 Ｚｎ含量，还提
高了土壤 Ｚｎ活性．施用猪粪对土壤 Ｚｎ 的影响最大，
土壤 Ｚｎ全量、有效态 Ｚｎ含量、Ｚｎ有效率分别比 ＣＫ
高 ３３．３％、１３５．５％、７６．５％；施用鸡粪次之，土壤 Ｚｎ
全量、有效态 Ｚｎ 含量、 Ｚｎ 有效率分别比对照高
１７􀆰 ６％、９０．３％、６３．２％；而施用稻草对土壤 Ｚｎ 含量
及活性皆无显著影响．
２􀆰 ２　 不同有机肥对水稻吸收积累 Ｃｄ、Ｚｎ的影响
测定水稻米、茎、叶 Ｃｄ、Ｚｎ 含量结果（表 ３）表
明，米 Ｃｄ 含量由高至低顺序为 ＣＫ＞ＲＳ＞ＣＭ＞ＰＭ，
ＰＭ、ＣＭ、ＲＳ米 Ｃｄ含量分别比 ＣＫ低 ３７．５％、２２．５％、
７．５％．水稻茎、叶 Ｃｄ 含量由高至低顺序为 ＲＳ＞ＣＫ＞
ＣＭ＞ＰＭ，施用猪粪、鸡粪显著降低了水稻茎、叶对
Ｃｄ的积累，ＰＭ、ＣＭ 水稻茎 Ｃｄ 含量分别比 ＣＫ 低
４４．０％、３３． ８％，叶 Ｃｄ 含量分别比 ＣＫ 低 ３６． ４％、
２２􀆰 ７％；而施用稻草则显著增加了叶 Ｃｄ 的累积，ＲＳ
叶 Ｃｄ含量比 ＣＫ高 ２２．７％．可见，施用猪粪、鸡粪、稻
草皆可抑制稻米对 Ｃｄ 的富集，且施用猪粪、鸡粪还
可抑制水稻茎、叶对 Ｃｄ 的积累，而施用稻草则促进
了水稻茎、叶对 Ｃｄ的吸收．
处理间米 Ｚｎ 含量和叶 Ｚｎ 含量无显著差异，
ＰＭ、ＣＭ处理茎 Ｚｎ含量显著高于 ＣＫ和 ＲＳ处理，施
用猪粪、鸡粪、稻草对稻米及叶吸收积累 Ｚｎ 无显著
影响．而施用猪粪、鸡粪、稻草的水稻茎 Ｚｎ 含量分别
比对照高 ５３．４％、４１．２％、１３􀆰 ９％． 可见，施用猪粪、鸡
粪显著促进了水稻茎对 Ｚｎ的富集．
２􀆰 ３　 不同有机肥对水稻富集 Ｃｄ、Ｚｎ的影响
水稻对 Ｃｄ、Ｚｎ的米 ／土、茎 ／土富集系数计算结
果（表 ４）表明，Ｃｄ 的富集系数较低，Ｚｎ 的富集系数
较高，表明水稻对 Ｚｎ的富集能力高于 Ｃｄ，且 Ｃｄ、Ｚｎ
的米 ／土、茎 ／土富集系数皆为 ＣＫ＞ＲＳ＞ＣＭ＞ＰＭ．与
ＣＫ相比，ＰＭ、ＣＭ显著降低了米 ／土、茎 ／土的 Ｃｄ、Ｚｎ
富集系数，而 ＲＳ 对降低米 ／土、茎 ／土的 Ｃｄ、Ｚｎ 富集
系数较小．可见，施用猪粪、鸡粪、稻草皆可抑制水稻
米、茎对土壤 Ｃｄ、Ｚｎ 的富集，且猪粪的抑制效果最
好，鸡粪次之，稻草较差．
２􀆰 ４　 水稻米、茎、叶中 Ｃｄ、Ｚｎ 含量与土壤有效态
Ｃｄ、Ｚｎ含量及其有效率的相关分析
水稻植株 Ｃｄ、Ｚｎ 含量与土壤有效态 Ｃｄ、Ｚｎ 含
量及有效率的相关性分析（表５）表明，水稻米、茎、
表 ３　 施用不同有机肥的稻米、茎、叶 Ｃｄ、Ｚｎ含量
Ｔａｂｌｅ ３　 Ｃｄ ａｎｄ Ｚｎ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ｂｒｏｗｎ ｒｉｃｅ， ｓｔｅｍ ａｎｄ ｌｅａｆ
ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｏｒｇａｎｉｃ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ （ｍｇ·ｋｇ－１）
处理
Ｔｒｅａｔ⁃
ｍｅｎｔ
Ｃｄ
米
Ｂｒｏｗｎ ｒｉｃｅ
茎
Ｓｔｅｍ
叶
Ｌｅａｆ
Ｚｎ
米
Ｂｒｏｗｎ ｒｉｃｅ
茎
Ｓｔｅｍ
叶
Ｌｅａｆ
ＣＫ ０．４０ａ １．３４ａ ０．２２ｂ １４．１３ａ ５６．１１ｂ １４．７６ａ
ＲＳ ０．３７ａ １．４５ａ ０．２７ａ １２．５８ａ ６３．８９ｂ １４．８６ａ
ＣＭ ０．３１ａｂ ０．８２ｂ ０．１７ｂｃ １３．７６ａ ７９．２０ａ １４．５２ａ
ＰＭ ０．２５ｂ ０．７５ｂ ０．１４ｃ １２．５４ａ ８６．０５ａ １３．９５ａ
表 ４　 不同有机肥对水稻 Ｃｄ、Ｚｎ吸收积累的影响
Ｔａｂｌｅ ４ 　 Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｏｒｇａｎｉｃ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ｏｎ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｎｄ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｄ ａｎｄ Ｚｎ ｉｎ ｒｉｃｅ
处理
Ｔｒｅａ⁃
ｔｍｅｎｔ
Ｃｄ富集系数
Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒ ｏｆ Ｃｄ
米 ／土
Ｂｒｏｗｎ
ｒｉｃｅ ／ ｓｏｉｌ
茎 ／土
Ｓｔｅｍ ／
ｓｏｉｌ
Ｚｎ富集系数
Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒ ｏｆ Ｚｎ
米 ／土
Ｂｒｏｗｎ
ｒｉｃｅ ／ ｓｏｉｌ
茎 ／土
Ｓｔｅｍ ／
ｓｏｉｌ
ＣＫ ４．７０ａ １５．６６ａ ４６．１９ａ １８２．８８ａ
ＲＳ ３．９６ａｂ １５．４１ａ ３５．１６ｂ １７９．４２ａ
ＣＭ ３．４８ａｂ ９．１７ｂ ２３．２６ｃ １３３．５２ｂ
ＰＭ ２．９１ｂ ８．８２ｂ １７．３９ｃ １１９．１８ｂ
表 ５　 水稻米、茎、叶中 Ｃｄ、Ｚｎ含量与土壤有效态 Ｃｄ、Ｚｎ含量及其有效率的相关系数
Ｔａｂｌｅ ５　 Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ ｂｅｔｗｅｅｎ Ｃｄ， Ｚｎ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ｒｉｃｅ ａｎｄ ｓｏｉｌ ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｃｄ， Ｚｎ ｃｏｎｔｅｎｔｓ （ｎ＝１２）
米 Ｃｄ
Ｂｒｏｗｎ ｒｉｃｅ Ｃｄ
茎 Ｃｄ
Ｓｔｅｍ Ｃｄ
叶 Ｃｄ
Ｌｅａｆ Ｃｄ
米 Ｚｎ
Ｂｒｏｗｎ ｒｉｃｅ Ｚｎ
茎 Ｚｎ
Ｓｔｅｍ Ｚｎ
叶 Ｚｎ
Ｌｅａｆ Ｚｎ
土壤有效态 Ｃｄ Ｓｏｉｌ ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｃｄ ｃｏｎｔｅｎｔ ０．０７５ ０．４３３ ０．３９８ －０．０７２ －０．１８２ ０．２４２
土壤 Ｃｄ有效率 Ｓｏｉｌ ａｖａｉｌａｂｌｅ ｒａｔｅ ｏｆ Ｃｄ ０．５７４∗ ０．６１５∗ ０．５９７∗ －０．０６２ －０．５５３ ０．４５９
土壤有效态 Ｚｎ Ｓｏｉｌ ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｚｎ ｃｏｎｔｅｎｔ －０．７７３∗∗ －０．８６９∗∗ －０．７５３∗∗ －０．２１４ ０．８８２∗∗ －０．３４０
土壤 Ｚｎ有效率 Ｓｏｉｌ ａｖａｉｌａｂｌｅ ｒａｔｅ ｏｆ Ｚｎ －０．７１８∗∗ －０．８６８∗∗ －０．６９８∗ －０．２３３ ０．８４６∗∗ －０．１３６
∗Ｐ＜０．０５；∗∗ Ｐ＜００．０１． 下同 Ｔｈｅ ｓａｍｅ ｂｅｌｏｗ．
９２８３期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 谢运河等： 不同有机肥对土壤镉锌生物有效性的影响　 　 　 　 　 　
表 ６　 土壤中 Ｃｄ、Ｚｎ含量及其有效率的相关系数
Ｔａｂｌｅ ６　 Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｏｉｌ Ｃｄ， Ｚｎ ｃｏｎ⁃
ｔｅｎｔｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｒａｔｅｓ （ｎ＝１２）
全 Ｃｄ
Ｔｏｔａｌ
Ｃｄ
有效态 Ｃｄ
Ａｖａｉｌａｂｌｅ
Ｃｄ
Ｃｄ有效率
Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｒａｔｅ
ｏｆ Ｃｄ
全 Ｚｎ
Ｓｏｉｌ ｔｏｔａｌ Ｚｎ
０．８０７∗∗ －０．１６３ －０．７７３∗∗
有效态 Ｚｎ
Ｓｏｉｌ ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｚｎ
０．６０５∗ －０．２００ －０．６１８∗∗
Ｚｎ有效率
Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｒａｔｅ ｏｆ Ｚｎ
０．４１５ －０．１８６ －０．４５０∗
表 ７　 水稻植株中 Ｃｄ、Ｚｎ含量的相关系数
Ｔａｂｌｅ ７　 Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｒｉｃｅ Ｃｄ ｃｏｎｔｅｎｔｓ
ａｎｄ Ｚｎ ｃｏｎｔｅｎｔｓ （ｎ＝１２）
米 Ｃｄ含量
Ｂｒｏｗｎ ｒｉｃｅ
Ｃｄ ｃｏｎｔｅｎｔ
茎 Ｃｄ含量
Ｓｔｅｍ Ｃｄ
ｃｏｎｔｅｎｔ
叶 Ｃｄ含量
Ｌｅａｆ Ｃｄ
ｃｏｎｔｅｎｔ
米 Ｚｎ含量
Ｂｒｏｗｎ ｒｉｃｅ Ｚｎ ｃｏｎｔｅｎｔ
０．２２３ ０．０９２ ０．０７５
茎 Ｚｎ含量
Ｓｔｅｍ Ｚｎ ｃｏｎｔｅｎｔ
－０．７１４∗∗ －０．７１８∗∗ －０．６０２∗
叶 Ｚｎ含量
Ｌｅａｆ Ｚｎ ｃｏｎｔｅｎｔ
０．３５７ ０．３６２ ０．６２０∗
叶 Ｃｄ含量仅与土壤 Ｃｄ有效率呈显著正相关，而与
土壤有效态 Ｃｄ含量相关不显著，表明在土壤 Ｃｄ 全
量无显著差异情况下（表 ２），土壤 Ｃｄ生物有效性主
要受土壤 Ｃｄ活性（土壤 Ｃｄ有效率）的影响，而受土
壤有效态 Ｃｄ含量的影响较小．可见，定位施用有机
肥情况下，相对土壤有效态 Ｃｄ 含量来说，土壤 Ｃｄ
活性对土壤 Ｃｄ生物有效性的影响更明显．
水稻米、茎、叶中 Ｃｄ 含量与土壤有效态 Ｚｎ 含量
及 Ｚｎ有效率皆呈显著负相关，表明土壤有效态 Ｚｎ含
量及 Ｚｎ活性越高，水稻对 Ｃｄ 的吸收积累越低，土壤
Ｚｎ对水稻吸收积累 Ｃｄ具有显著的拮抗作用．
水稻茎 Ｚｎ含量与土壤有效态 Ｚｎ 含量、Ｚｎ 有效
率呈显著正相关，表明土壤有效态 Ｚｎ 含量及 Ｚｎ 活
性对水稻茎吸收积累 Ｚｎ具有显著的促进作用．
２􀆰 ５　 不同有机肥下土壤与植株中 Ｃｄ、Ｚｎ的交互作用
土壤中 Ｃｄ、Ｚｎ相关性分析表明（表 ６），土壤全
Ｃｄ、全 Ｚｎ与土壤有效态 Ｚｎ 含量皆呈显著正相关，表
明定位施用有机肥时 Ｃｄ和 Ｚｎ同时带入土壤，增加了
土壤 Ｃｄ、Ｚｎ含量；土壤 Ｃｄ 有效率与土壤全 Ｚｎ、有效
态 Ｚｎ及 Ｚｎ 有效率皆呈显著负相关，而土壤有效态
Ｃｄ含量与之相关皆不明显，表明土壤 Ｚｎ 含量及 Ｚｎ
活性的增加显著降低了土壤 Ｃｄ活性，土壤 Ｚｎ含量及
Ｚｎ活性对土壤 Ｃｄ活性具有显著的拮抗作用．
水稻植株中 Ｃｄ、Ｚｎ 相关性分析（表 ７）表明，水
稻米、茎、叶 Ｃｄ含量与茎 Ｚｎ 含量呈显著负相关，表
明水稻茎 Ｚｎ 含量对水稻米、茎、叶吸收积累 Ｃｄ 具
有显著的拮抗作用，且 Ｚｎ 对水稻吸收积累 Ｃｄ 的拮
抗作用主要是通过降低茎对 Ｃｄ的吸收积累（表 ３），
减少 Ｃｄ由茎向其上部位（叶、米）的转运，从而实现
水稻米、叶 Ｃｄ含量的降低．
进一步分析水稻植株 Ｃｄ、Ｚｎ 含量与土壤及水
稻茎 Ｚｎ ／ Ｃｄ比值（含量比）的相关性结果（表 ８）表
明，水稻米、茎、叶 Ｃｄ 含量与土壤、水稻茎的 Ｚｎ ／ Ｃｄ
皆呈显著负相关，表明土壤、水稻茎的 Ｚｎ ／ Ｃｄ 越高，
Ｚｎ对 Ｃｄ的拮抗作用越大，水稻米、茎、叶吸收积累
的 Ｃｄ 越少，含量越低；茎 Ｚｎ 含量与土壤、水稻茎
Ｚｎ ／ Ｃｄ呈显著正相关，而水稻米、叶 Ｚｎ含量与土壤、
水稻茎 Ｚｎ ／ Ｃｄ相关不显著，表明土壤 Ｚｎ ／ Ｃｄ 比值越
大，茎对 Ｚｎ的吸收积累越高，茎 Ｚｎ 含量越高，但水
稻米、叶 Ｚｎ含量受其影响不大．
可见，Ｚｎ、Ｃｄ在土壤及水稻茎中皆表现出显著
的拮抗作用，且 Ｚｎ⁃Ｃｄ 拮抗作用显著影响了 Ｃｄ 的
活性和 Ｃｄ的生物有效性．
表 ８　 水稻 Ｃｄ、Ｚｎ含量与土壤及植株中 Ｚｎ ／ Ｃｄ（含量比）的相关系数
Ｔａｂｌｅ ８　 Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｒｉｃｅ Ｃｄ， Ｚｎ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ａｎｄ ｒｉｃｅ Ｚｎ ／ Ｃｄ ｒａｔｅｓ （ｎ＝１２）
米 Ｃｄ
Ｂｒｏｗｎ ｒｉｃｅ Ｃｄ
茎 Ｃｄ
Ｓｔｅｍ Ｃｄ
叶 Ｃｄ
Ｌｅａｆ Ｃｄ
米 Ｚｎ
Ｂｒｏｗｎ ｒｉｃｅ Ｚｎ
茎 Ｚｎ
Ｓｔｅｍ Ｚｎ
叶 Ｚｎ
Ｌｅａｆ Ｚｎ
土壤 Ｚｎ ／ Ｃｄ Ｓｏｉｌ Ｚｎ ／ Ｃｄ ｒａｔｅ －０．７６０∗∗ －０．９０３∗∗ －０．７７７∗∗ －０．１９６ ０．８７８∗∗ －０．３５３
茎 Ｚｎ ／ Ｃｄ Ｓｔｅｍ Ｚｎ ／ Ｃｄ ｒａｔｅ －０．８３９∗∗ －０．９６９∗∗ －０．８２６∗∗ －０．１７１ ０．８３５∗∗ －０．４１９
土壤 Ｚｎ ／ Ｃｄ＝土壤有效态 Ｚｎ含量 ／土壤有效态 Ｃｄ含量 Ｔｈｅ ｓｏｉｌ’ｓ Ｚｎ ／ Ｃｄ ｒａｔｅ ＝ ｓｏｉｌ ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｚｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ／ ｓｏｉｌ ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｃｄ ｃｏｎｔｅｎｔ．
３　 讨　 　 论
土壤有机质含有大量的官能团和超大的比表面
积，是土壤吸附 Ｃｄ、Ｚｎ 的重要载体，也是土壤阴阳
离子发生交换的主要场所．焦文涛等［２０］通过去除土
壤中的有机质得出红壤、黄泥土、乌栅土中有机质对
Ｃｄ吸附的贡献率（贡献率 ＝ （未去除有机质土壤
Ｃｄ２＋的吸附量－去除有机质土壤中 Ｃｄ２＋的吸附量） ／
去除有机质土壤中 Ｃｄ２＋的吸附量× １００％）分别为
４３．８％、５４４．８％、９９３．８％，表明有机质在土壤 Ｃｄ 吸
附中起到不可替代的作用，有机质对 Ｃｄ 的吸附能
力远超任何其他的矿质胶体［２１］ ．有机肥是土壤有机
０３８ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２６卷
质的最主要来源，但由于有机肥一般具有较高含量
的 Ｃｄ和 Ｚｎ［４－５］，有机肥的施用必然影响土壤 Ｃｄ、Ｚｎ
含量及其有效性．本试验结果表明，与对照相比，４
年定位施用猪粪、鸡粪、稻草皆有增加土壤 Ｃｄ 全量
的趋势，且施用猪粪、鸡粪、稻草皆显著增加了土壤
全 Ｚｎ、土壤有效态 Ｚｎ 含量，也显著提高了土壤 Ｚｎ
活性，皆表现为猪粪＞鸡粪＞稻草＞对照．这主要受猪
粪、鸡粪、稻草施用量及其 Ｃｄ、Ｚｎ 含量的影响，带入
稻田土壤的 Ｃｄ、Ｚｎ 总量为猪粪＞鸡粪＞稻草＞对照
（表 １）．施用猪粪和鸡粪还有降低土壤 Ｃｄ 活性的趋
势，但稻草则有增加土壤 Ｃｄ 活性的趋势，且施用猪
粪、鸡粪显著降低了水稻米、茎、叶 Ｃｄ 含量，显著增
加了水稻茎 Ｚｎ含量，而施用稻草对其皆无显著影响
（表 ３）．这可能是由于稻草和腐熟的猪粪、鸡粪有机
质来源及其组分不同，其在土壤中对 Ｃｄ、Ｚｎ 活性的
影响存在差异，导致 Ｃｄ、Ｚｎ 生物有效性不同［２２－２３］ ．
本研究结果表明，施用猪粪、鸡粪、稻草皆可降低水
稻稻米 Ｃｄ含量，施用猪粪、鸡粪主要是降低了水稻
Ｃｄ富集系数（表 ４），减少了水稻对土壤 Ｃｄ 的吸收；
而施用稻草的水稻 Ｃｄ 富集系数与对照无显著差异
（表 ４），且其茎、叶 Ｃｄ含量反而较对照高（表 ３），这
主要是施用稻草降低了水稻茎 Ｃｄ 向米的转运，稻
草处理 Ｃｄ由茎向米的转运系数（转运系数 ＝米 Ｃｄ
含量 ／茎 Ｃｄ含量）为 ０．２６，低于对照的 ０􀆰 ３０，也低于
猪粪和鸡粪处理的 ０．３３和 ０．３８．
土壤有机质不仅影响 Ｃｄ 的吸附与解析，还影
响其他离子与 Ｃｄ的交互作用．由于 Ｚｎ与 Ｃｄ是同族
元素，具有相同的核外电子构型，化学性质相似，是
土壤中 Ｃｄ吸附位点和植株吸收转运 Ｃｄ 的最主要
竞争者．在土壤中，Ｚｎ与 Ｃｄ 主要是竞争电性吸附点
位，但由于有机质及其组分与 Ｚｎ络合物的稳定性高
于其与 Ｃｄ络合物的稳定性［２４］，土壤 Ｚｎ⁃Ｃｄ 交互作
用表现为拮抗作用，Ｚｎ的存在会降低土壤有机质对
Ｃｄ的吸附，增加土壤 Ｃｄ活性和生物有效性［９］；而根
系运输 Ｚｎ和运输 Ｃｄ 的载体和离子通道基本相同，
二者竞争根细胞膜表面的吸收位点，并以相同方式
被植物吸收、转运［２５］，植株中 Ｚｎ⁃Ｃｄ 也表现为拮抗
作用［６－８］，Ｚｎ的存在降低了 Ｃｄ的生物有效性．因此，
土壤 Ｃｄ的生物有效性取决于 Ｚｎ⁃Ｃｄ 在土壤中竞争
吸附和植株中竞争吸收与转运中占优势地位的作
用．本研究结果也表明，土壤及水稻植株中 Ｚｎ 与 Ｃｄ
皆具有显著的拮抗作用（表 ６、表 ７），土壤 Ｚｎ 对水
稻吸收积累 Ｃｄ也具有显著的拮抗作用，但土壤 Ｃｄ
对水稻吸收积累 Ｚｎ则无显著影响（表 ５），Ｃｄ⁃Ｚｎ 拮
抗作用对 Ｃｄ的作用较大，而对 Ｚｎ的作用较小．相关
性分析也表明，土壤及水稻茎 Ｚｎ ／ Ｃｄ 对水稻米、茎、
叶中 Ｃｄ含量具有显著的拮抗作用，但对 Ｚｎ 的作用
较小．宋正国等［２６］研究表明，在不同 Ｚｎ 用量下，土
壤有效态 Ｃｄ 变化虽不明显，但 Ｚｎ ／ Ｃｄ（质量比）与
小油菜体内 Ｃｄ含量呈显著负相关，表明随着 Ｚｎ 所
占比例的增加，Ｚｎ、Ｃｄ 竞争吸附不是抑制植物吸收
Ｃｄ的主控因子，而 Ｚｎ、Ｃｄ竞争吸收才是影响植物吸
收 Ｃｄ的主控因子．
４　 结　 　 论
施用有机肥有增加土壤 Ｃｄ 全量的趋势，处理
间无显著差异，但显著增加了土壤 Ｚｎ 含量和活性；
施用猪粪、鸡粪还有降低土壤有效态 Ｃｄ 含量和活
性的趋势．
施用有机肥显著降低了稻米 Ｃｄ 含量、增加了
水稻茎 Ｚｎ含量，降 Ｃｄ 效果为猪粪＞鸡粪＞稻草，且
施用猪粪、鸡粪显著降低了水稻茎、叶 Ｃｄ 含量，但
施用有机肥对水稻米、叶 Ｚｎ含量无显著影响．
Ｚｎ、Ｃｄ在土壤、植株茎中皆显示出显著的拮抗
作用，且 Ｃｄ⁃Ｚｎ拮抗作用对 Ｃｄ 活性的作用较大，对
Ｚｎ活性的影响较小；土壤及水稻茎 Ｚｎ 含量的增加
显著抑制了水稻米、茎、叶对 Ｃｄ 的吸收积累，且随
Ｚｎ ／ Ｃｄ比例的增加，Ｚｎ、Ｃｄ 竞争吸附不是抑制水稻
吸收 Ｃｄ的主控因子，Ｚｎ、Ｃｄ竞争吸收才是影响水稻
吸收 Ｃｄ的主控因子．
参考文献
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１３８３期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 谢运河等： 不同有机肥对土壤镉锌生物有效性的影响　 　 　 　 　 　
ａｎｄ ｌｅａｃｈｉｎｇ ｏｆ ｃｏｐｐｅｒ， ｍａｎｇａｎｅｓｅ， ａｎｄ ｚｉｎｃ ｆｒｏｍ ｓｗｉｎｅ
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ｇａｎｉｃ ｍａｔｔｅｒ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｈｙｐｅｒａｃｃｕｍｕｌａ⁃
ｔｏｒ ｓｅｄｕｍ ａｌｆｒｅｄｉｉ ｏｎ ｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ ｚｉｎｃ ａｎｄ ｃａｄｍｉｕｍ ｂｙ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｏｉｌｓ． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈａｚａｒｄｏｕｓ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ， ２０１１，
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ｃｏｐｐｅｒ ａｎｄ ｃａｄｍｉｕｍ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｂｉｎｄｉｎｇ ｗｉｔｈ ｓｏｉｌ ｏｒｇａｎｉｃ
ｍａｔｔｅｒ ｉｎ ａ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ ｓｏｉｌ ａｍｅｎｄｅｄ ｗｉｔｈ ｏｒｇａｎｉｃ ｍａ⁃
ｔｅｒｉａｌｓ． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｏｉｌｓ ａｎｄ Ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ， ２０１０， １０： ９７３－
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［１５］　 Ｚｈｏｕ Ｌ⁃Ｑ （周利强）， Ｗｕ Ｌ⁃Ｈ （吴龙华）， Ｌｕｏ Ｙ⁃Ｍ
（骆永明）， ｅｔ ａｌ． Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ ａｍｅｎｄｍｅｎｔｓ ｏｎ ｔｈｅ
ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ ｕｐｔａｋｅ ｏｆ ｒｉｃｅ ｏｎ ａ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ
ｓｏｉｌ． Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｅｃｏｌｏｇｙ （应用生态学
报）， ２０１２， ２３（２）： ３８３－３８８ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
［１６］　 Ｔｉａｎ Ｃ⁃Ｙ （谭长银）， Ｗｕ Ｌ⁃Ｈ （吴龙华）， Ｌｕｏ Ｙ⁃Ｍ
（骆永明）， ｅｔ ａｌ． Ｃａｄｍｉｕｍ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｔｓ ｄｅｖｅ⁃
ｌｏｐｍｅｎｔ ｔｅｎｄｅｎｃｙ ｉｎ ｂｌａｃｋ ｓｏｉｌ ｕｎｄｅｒ ｌｏｎｇ⁃ｔｅｒｍ ｆｅｒｔｉｌｉｚａ⁃
ｔｉｏｎ． Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｅｃｏｌｏｇｙ （应用生态学
报）， ２００８， １９（１２）： ２７３８－２７４４ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
［１７］　 Ｌｉ Ｚ⁃Ｚ （李祖章）， Ｘｉｅ Ｊ⁃Ｆ （谢金防）， Ｃａｉ Ｈ⁃Ｄ （蔡华
东）， ｅｔ ａｌ． Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｌｏａｄｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｆａｒｍｌａｎｄ
ｓｏｉｌ ｆｏｒ ｄｕｎｇ ｏｆ ｌｉｖｅｓｔｏｃｋ ａｎｄ ｐｏｕｌｔｒｙ． Ａｃｔａ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｅ
Ｊｉａｎｇｘｉ （江西农业学报）， ２０１０， ２２（８）： １４０－ １４５
（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
［１８］　 Ｗａｎｇ Ｘ⁃Ｈ （王晓晖）， Ｚｈａｎｇ Ｙ⁃Ｌ （张玉玲）， Ｌｉｕ Ｎ
（刘　 娜）， ｅｔ ａｌ． Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ ｉｏｎｓ ｉｎ
ｓｏｉｌ ｂｙ ＩＣＰ⁃ＭＳ ｗｉｔｈ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ． Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒ⁃
ｎａｌ ｏｆ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ （光谱实验室）， ２００８，
２５（６）： １１８３－１１８７ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
［１９］　 Ｌｕ Ｒ⁃Ｋ （鲁如坤）． Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｓｏｉｌ ａｎｄ Ａｇｒｉ⁃
ｃｕｌｔｕｒａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ． Ｂｅｉｊｉｎｇ： Ｃｈｉｎａ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ
ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｐｒｅｓｓ， ２０００ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
［２０］　 Ｊｉａｏ Ｗ⁃Ｔ （焦文涛）， Ｊｉａｎｇ Ｘ （蒋　 新）， Ｙｕ Ｇ⁃Ｆ （余
贵芬）， ｅｔ ａｌ． Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｔｅｒ ｏｎ ｃａｄｍｉｕｍ ａｄ⁃
ｓｏｒｐｔｉｏｎ⁃ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｒｅｅ ｓｉｏｌｓ． Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｃｈｅｍｉｓ⁃
ｔｒｙ （环境化学）， ２００５， ２４（５）： ５４５ － ５４９ （ ｉｎ Ｃｈｉ⁃
ｎｅｓｅ）
［２１］　 Ｔｉａｎ ＸＬ， Ｌｉ ＴＴ， Ｙａｎｇ Ｋ， ｅｔ ａｌ． Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｈｕｍｉｃ ａｃｉｄｓ
ｏｎ ｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ａｎｄ Ｃｄ （ ＩＩ ） ｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ
ｍｕｌｔｉｗａｌｌｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅｓ． Ｃｈｅｍｏｓｐｈｅｒｅ， ２０１２， ８９：
１３１６－１３２２
［２２］　 Ａｋｈｔａｒ Ｍ， Ｍａｌｉｋ Ａ． Ｒｏｌｅｓ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ ｓｏｉｌ ａｍｅｎｄｍｅｎｔｓ
ａｎｄ ｓｏｉｌ ｏｒｇａｎｉｓｍｓ ｉｎ ｔｈｅ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｐｌａｎｔ⁃ｐａｒａ⁃
ｓｉｔｉｃ ｎｅｍａｔｏｄｅｓ： Ａ ｒｅｖｉｅｗ． Ｂｉｏｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，
２０００， ７４： ３５－４７
［２３］　 Ｐｅｒｅｚ⁃ｄｅ⁃Ｍｏｒａ Ａ， Ｂｕｒｇｏｓ Ｐ， Ｍａｄｅｊｏｎ Ｅ， ｅｔ ａｌ． Ｍｉｃｒｏｂｉ⁃
ａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｉｎ ａ ｓｏｉｌ ｃｏｎｔａｍｉｎａ⁃
ｔｅｄ ｂｙ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌｓ： Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｐｌａｎｔ ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒ⁃
ｅｎｔ ａｍｅｎｄｍｅｎｔｓ． Ｓｏｉｌ Ｂｉｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ， ２００６，
３８： ３２７－３４１
［２４］　 Ｈｕａ Ｌ （华　 珞）， Ｂａｉ Ｌ⁃Ｙ （白铃玉）， Ｗｅｉ Ｄ⁃Ｐ （韦
东普）， ｅｔ ａｌ． Ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ ｃａｄｍｉｕｍ ａｎｄ
ｚｉｎｃ ａｎｄ ｉｔｓ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ Ｃｄ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｉｎ ｗｈｅａｔ ｇｒａｉｎ
ａｎｄ ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ ｂｙ ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｎｕｒｅ． Ａｇｒｏ⁃ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ
Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ （农业环境保护）， ２００２， ２１（５）： ３９３－３９８
（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
［２５］　 Ｃｈｒｉｓｔｅｎｓｅｎ ＴＨ． Ｃａｄｍｉｕｍ ｓｏｉｌ ｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｔ ｌｏｗ ｃｏｎｃｅｎｔｒａ⁃
ｔｉｏｎｓ． Ｖ． Ｅｖｉｄｅｎｃｅ ｏｆ ｃｏｍｐｅｔｉｔｉｏｎ ｂｙ ｏｔｈｅｒ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ．
Ｗａｔｅｒ， Ａｉｒ ａｎｄ Ｓｏｉｌ Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ， １９８７， ３４： ２９３－３０３
［２６］　 Ｓｏｎｇ Ｚ⁃Ｇ （宋正国）， Ｘｕ Ｍ⁃Ｇ （徐明岗）， Ｌｉｕ Ｐ （刘
平）， ｅｔ ａｌ． Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｚｉｎｃ ｏｎ ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｃａｄｍｉｕｍ ｉｎ
ｌａｔｅｒｉｔｉｃ ｒｅｄ ｓｏｉｌｓ ａｎｄ ｉｔｓ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｇｒｏ⁃
Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｓｃｉｅｎｃｅ （农业环境科学学报）， ２００８， ２７
（３）： ８８９－８９３ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
作者简介　 谢运河，男，１９８２ 年生，博士研究生．主要从事农
业环境研究． Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｙｕｎｈｅｘｉｅ＠ １６３．ｃｏｍ
责任编辑　 肖　 红
２３８ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２６卷