全 文 ：第２７卷第２期
２０１３年４月
水土保持学报
Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｓｏｉｌ　ａｎｄ　Ｗａｔｅｒ　Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ
Ｖｏｌ．２７Ｎｏ．２
Ａｐｒ．，２０１３
　
　　收稿日期：２０１２－１２－１８
　　基金项目：浙江省科技计划项目“山区农业废弃物能源化资源化实用技术集成与推广示范”（２０１０Ｃ１２００１）；浙江农林大学科学研究发展基金
资助项目（２００５ＦＲ０５３）
　　作者简介：王阳（１９６３－），男，硕士，副教授，主要从事土壤肥力研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｗａｎｇｗｚ１９＠ｙａｈｏｏ．ｃｎ
紫云英还田对水稻镉和铅吸收积累的影响
王 阳１，刘恩玲１，王奇赞１，叶正钱２，胡杨勇２
（１．温州科技职业学院，浙江 温州３２５００６；２．浙江农林大学 环境与资源学院，浙江 临安３１１３００）
摘要：通过水稻盆栽试验研究紫云英还田对污染水稻吸收积累镉（Ｃｄ）和铅（Ｐｂ）的影响。结果表明：（１）与
对照（不施肥）相比，纯化肥处理对土壤ｐＨ及土壤有效Ｃｄ、Ｐｂ含量没有显著影响；而紫云英还田可以显著
提高土壤ｐＨ，显著提高土壤有效Ｐｂ的含量，对Ｃｄ无显著影响；在紫云英还田的基础上添加石灰虽然可以
进一步提高土壤ｐＨ，但对土壤有效Ｃｄ、Ｐｂ含量并没有产生显著影响。（２）施用紫云英可以提高水稻根系
对Ｐｂ的吸收，地上部分则呈现为分蘖期促进、成熟期抑制的作用，最终可显著降低糙米中的Ｐｂ含量。（３）
施用紫云英可显著抑制水稻植株地上和地下部分对Ｃｄ的积累，尤其是地上部分的Ｃｄ含量，无论是分蘖期
和成熟期均显著低于对照和纯化肥处理，其中糙米中的Ｃｄ含量降幅可达８０％。研究结果还表明，紫云英
还田不仅可以增加肥力，还可以显著抑制糙米对土壤Ｃｄ、Ｐｂ的吸收；但紫云英还田量不能太高，以３０　０００
ｋｇ／ｈｍ２ 较佳。
关键词：紫云英还田；水稻；石灰；糙米；Ｐｂ；Ｃｄ
中图分类号：Ｘ５３；Ｓ１４７．２　　　文献标识码：Ａ　　　文章编号：１００９－２２４２（２０１３）０２－０１８９－０５
Ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　Ｍｉｌｋ　Ｖｅｔｃｈ　ｏｎ　Ｃａｄｍｉｕｍ　ａｎｄ　Ｌｅａｄ　Ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｒｉｃｅ
ＷＡＮＧ　Ｙａｎｇ１，ＬＩＵ　Ｅｎ－ｌｉｎｇ１，ＷＡＮＧ　Ｑｉ－ｚａｎ１，ＹＥ　Ｚｈｅｎｇ－ｑｉａｎ２，ＨＵ　Ｙａｎｇ－ｙｏｎｇ２
（１．Ｗｅｎｚｈｏｕ　Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｅｎｚｈｏｕ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ３２５００６；
２．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ａｎｄ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　ａｎｄ　Ｆｏｒｅｓｔｒｙ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌｉｎ’ａｎ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ３１１３００）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ，ａｐｏｔ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｗａｓ　ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ　ｔｏ　ｓｔｕｄｙ　ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｍｉｌｋ　ｖｅｔｃｈ　ｏｎ　ｃａｄｍｉｕｍ（Ｃｄ）
ａｎｄ　ｌｅａｄ（Ｐｂ）ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｒｉｃｅ　ｐｌａｎｔｓ　ｇｒｏｗｎ　ｉｎ　Ｃｄ　ａｎｄ　Ｐｂ　ｐｏｌｕｔｅｄ　ｓｏｉｌ．Ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｍｉｌｋ　ｖｅｔｃｈ
ｃｏｕｌｄ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｓｏｉｌ　ｐＨ　ａｎｄ　ａｖａｉｌａｂｌｅ　Ｐｂ　ｃｏｎｔｅｎｔ，ｂｕｔ　ｎｏｔ　Ｃｄ，ｗｈｉｌｅ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
ｄｉｄ　ｌｉｔｔｌｅ　ａｆｆｅｃｔ　ｏｎ　ｔｈｅｓｅ．（２）Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｉｌｋ　ｖｅｔｃｈ，Ｐｂ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｂｙ　ｒｉｃｅ　ｐｌａｎｔ　ｒｏｏｔｓ　ｗａｓ
ｉｎｃｒｅａｓｅｄ．Ｂｙ　ｃｏｎｔｒａｓｔ，Ｐｂ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｈｏｏｔ　ｐａｒｔｓ　ｏｆ　ｒｉｃｅ　ｐｌａｎｔｓ　ｗｅｒｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ａｔ　ｔｉｌｅｒｉｎｇ　ｓｔａｇｅ
ａｎｄ　ｄｅｃｒｅａｓｅｄ　ａｔ　ｍａｔｕｒｅ　ｓｔａｇｅ．Ｔｈｅ　Ｐｂ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｂｒｏｗｎ　ｒｉｃｅ　ｗｅｒｅ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ　ｒｅｄｕｃｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ｏｆ　ｍｉｌｋ　ｖｅｔｃｈ．（３）Ｃｏｍｐａｒｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ＣＫ　ａｎｄ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ，ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｉｌｋ　ｖｅｔｃｈ
ｄｅｃｒｅａｓｅｄ　ｔｈｅ　Ｃｄ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ　ｉｎ　ｒｉｃｅ　ｒｏｏｔｓ　ａｎｄ　ｓｈｏｏｔｓ．Ｔｈｅ　ｄｅｃｒｅａｓｅ　ｏｆ　Ｃｄ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ　ｉｎ　ｂｒｏｗｎ　ｒｉｃｅ
ｒｅａｃｈｅｄ　ａｂｏｕｔ　８０％．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｂｙ　ｒｅｔｕｒｎｉｎｇ　ｍｉｌｋ　ｖｅｔｃｈ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｆｉｅｌｄ，ｔｈｅ　ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｄ　ａｎｄ　Ｐｂ　ｉｎ　ｔｈｅ
ｅｄｉｂｌｅ　ｐａｒｔｓ　ｏｆ　ｒｉｃｅ　ｐｌａｎｔｓ　ｗｅｒｅ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ　ｉｎｈｉｂｉｔｅｄ，ｉｎ　ａｄｄｉｔｉｏｎ　ｔｏ　ｉｔｓ　ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｏｉｌ　ｆｅｒｔｉｌｉｔｙ，ｗｉｔｈ
ｐｒｏｐｅｒ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ｍｉｌｋ　ｖｅｔｃｈ　３０　０００ｋｇ／ｈｍ２．
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｍｉｌｋ　ｖｅｔｃｈ；ｐａｄｄｙ；ｌｉｍｅ；ｂｒｏｗｎ　ｒｉｃｅ；Ｐｂ；Ｃｄ
随着现代经济的发展，农田生态环境日益恶化、重金属污染问题越来越严重，其中以Ｃｄ、Ｐｂ污染最为突
出［１］。据报道，我国受重金属污染的耕地面积约２　０００万ｈｍ２，占耕地面积的１／５。各种途径带来的重金属进
入农田土壤后逐步累积，并通过农作物进入食物链，最终危害人体健康［２］。联合国粮农组织和世界卫生组织对
食物中Ｃｄ、Ｐｂ摄入量有非常严格的限制，每周最高Ｃｄ摄入量为０．４～０．５ｍｇ，Ｐｂ为２．９４ｍｇ［３］。目前，Ｃｄ污
染农田面积约２７．９万ｈｍ２，大田作物每年生产Ｃｄ含量超标的农产品达１４．６×１０８　ｋｇ。然而，迄今还没有快
速、有效的土壤重金属污染去除办法，因此如何控制和降低水稻等农作物对土壤重金属的吸收至关重要。
有机肥和石灰等物料的添加可以改变土壤理化性质，从而改变土壤重金属的形态和生物有效性，进而影响
作物对重金属的吸收［４－５］。由于有机质在土壤中的矿化分解作用可以影响土壤重金属的有效性，因而不同的有
机肥可以抑制或促进作物对重金属的吸收［５－６］。绿肥作为最清洁的有机肥源，是当前大力发展的一种提升土壤
地力的肥料，其中紫云英的使用面积最广，但是关于施用紫云英对农田作物重金属吸收影响的研究报道甚少。
水稻是中国种植面积最大的粮食作物，也是中国重要的粮食来源。重金属在水稻的根、茎、叶以及籽粒中
大量积累，不仅影响水稻产量、品质及整个农田生态系统，并可通过食物链更加严重地危及动物和人类的健康。
为此，本文通过盆栽试验研究不同紫云英施用方式对水稻Ｃｄ、Ｐｂ吸收和积累的影响，以期为紫云英在重金属
污染水稻田中的安全使用提供依据。
表１　盆栽试验处理
处理号 处理
紫云英用量／
（ｋｇ·ｈｍ－２，鲜重）
１ 对照（ＣＫ） ０
２ 化肥 ０
３ 紫云英２＋化肥 ３００００
４ 紫云英３＋化肥 ４５０００
５ 石灰＋紫云英２＋化肥 ３００００
６ 石灰＋紫云英３＋化肥 ４５０００
　　注：化肥用量按农民习惯，Ｎ∶Ｐ２Ｏ５∶Ｋ２Ｏ比例为５∶１０∶１０。
除对照（ＣＫ）处理外，其他处理加入的 Ｎ、Ｐ、Ｋ量相等，
加入紫云英的处理扣除其含有的Ｎ、Ｐ含量计算添加化
肥的数量（紫云英 Ｎ含量为鲜重的０．３０％，Ｐ２Ｏ５ 含量
为鲜重的０．１０％）。石灰加入量为１　１２５ｋｇ／ｈｍ２。
１　材料与方法
１．１　供试材料与试验设计
选取并采集温州市安下铅锌矿矿山周边的农田土壤进行
试验，土样经风干待用。供试土壤理化性质为：ｐＨ　５．５２，有机
质含量３８．３９ｇ／ｋｇ，碱解氮含量１８０ｍｇ／ｋｇ，速效磷含量２２．７
ｍｇ／ｋｇ，速效钾含量１５９ｍｇ／ｋｇ，Ｃｄ含量８．２ｍｇ／ｋｇ（有效态
Ｃｄ含量６．６ｍｇ／ｋｇ），Ｐｂ含量１　２０９ｍｇ／ｋｇ（有效态Ｐｂ含量
５１８．９ｍｇ／ｋｇ），该土壤存在着严重的Ｃｄ－Ｐｂ复合污染。采用
盆栽试验研究紫云英对水稻吸收Ｃｄ、Ｐｂ的影响。根据温州的
种植特点和时令，选择紫云英品种为宁波大桥种。以成熟期
的紫云英为绿肥，按一定量鲜样翻耕施入土壤（表１）。水稻品
种为中浙优８号。Ｎ肥、Ｐ肥和Ｋ肥分别以分析纯的尿素、磷
酸二氢钾和氯化钾形式施入。
试验设６个处理，每个处理４次重复，不同处理设计见表１。试验于２０１０年４月２８日开始，每盆装风干土
壤５ｋｇ，将紫云英、石灰与土壤混合后淹水。至５月２５日，每盆移栽水稻苗５株。于７月１５日水稻分蘖期和
１０月２２日水稻成熟期取样。
１．２　样品预处理及测定方法
土壤样品风干后研磨分别过１０目和１００目筛，用于土壤Ｃｄ、Ｐｂ有效态含量和全量的分析。土壤Ｃｄ、Ｐｂ
有效态含量采用０．１ｍｏｌ／Ｌ的 ＨＣｌ提取；土壤Ｃｄ、Ｐｂ全量采用混酸（硝酸∶高氯酸＝４∶１，Ｖ／Ｖ））消化，消解
后转入２５ｍｌ容量瓶，定容。植株样品分为根、茎鞘、叶、剑叶、谷壳、米粒，杀青，烘干，再磨碎，过１ｍｍ筛。植
物样品采用干灰化法处理，灰化后加０．５ｍｏｌ／Ｌ的硝酸溶液溶解，转移入２５ｍｌ容量瓶，定容。所有样品采用
ＶａｒｉａｎＡＡ－２２０ＦＳ原子吸收仪、ＧＴＡ１１０型石墨炉进行测定。
以活化率表示土壤有效态占土壤全量的比例：活化率＝土壤重金属的有效态含量／土壤重金属的总含量。
用富集系数表示植株富集重金属的能力：富集系数＝植株的重金属含量／相应的土壤重金属含量。
１．３　数据处理
所有数据采用Ｅｘｃｅｌ和ＳＰＳＳ　１８．０软件进行分析和处理。
表２　不同处理对土壤性质的影响
处理 ｐＨ
Ｃｄ含量／
（ｍｇ·ｋｇ－１）
Ｐｂ含量／
（ｍｇ·ｋｇ－１）
Ｃｄ活化
率／％
Ｐｂ活化
率／％
１　 ５．５２±０．０５８ｃ ５．６２±０．０９２ｂｃ　５６２．６±１８．３０ｄ ５４．０６　 ４６．５２
２　 ５．４８±０．０４３ｃ ５．５５±０．０８８ｃ ５９９．５±５．１３ｃｄ　 ５３．３４　 ４９．５６
３　 ５．６８±０．０５６ｂ ５．９０±０．０８７ａｂｃ　６７８．１±７．８６ａｂ　 ５６．７１　 ５６．０６
４　 ５．７０±０．０２１ｂ ５．８４±０．０７０ａｂｃ　６２５．０±２３．９０ｂｃ　５６．１５　 ５１．６７
５　 ６．１２±０．０５８ａ ５．９６±０．１６４ａｂ　６５９．４±２１．９０ａｂ　５７．３１　 ５４．５２
６　 ６．１９±０．０２５ａ ５．９０±０．１４２ａｂｃ　６５６．２±１５．７０ａｂ　５６．７１　 ５４．２６
　　注：同列数据后小写字母不同表示不同处理间差异显著（Ｐ＜０．０５）。下同。
２　结果与分析
２．１　施用紫云英对土壤性质的影响
水稻成熟期不同处理土壤ｐＨ及有
效态Ｃｄ、Ｐｂ含量呈现不同的变化特征
（表２）。与对照相比，纯化肥处理对土壤
ｐＨ及土壤有效态 Ｃｄ、Ｐｂ含量没有影
响。比较处理２，３，４可发现，随着紫云
英用量的增加和化肥用量的减少，土壤
ｐＨ逐渐升高；而添加石灰的紫云英还田
处理可进一步提高土壤ｐＨ，但紫云英的用量对其影响较小。
各处理的有效态Ｃｄ含量差异不显著，其中以纯化肥处理含量最低，与之相比施用紫云英的４个处理均略
有提高，而这４个处理间无显著性差异。可见无论是否添加石灰，紫云英还田均没有显著提高土壤有效态Ｃｄ
含量。与Ｃｄ相反，含紫云英的４个处理与对照和纯化肥处理相比，其土壤Ｐｂ的有效态含量均显著提高，但这
４个处理间无显著差异，可见添加石灰对其影响不显著。
０９１ 水土保持学报　　　 　　 第２７卷
原始土壤的Ｃｄ有效态含量占总量的８０％，Ｐｂ占４２．９％。种植一季水稻后，各个处理土壤Ｃｄ的有效态含量
均明显降低，其Ｃｄ活化率为６８％～７５％，其中处理２的降幅最大，达１５．７％；而Ｐｂ的有效态含量则大幅提高，其
活化率为４７％～５７％，涨幅为８．３％～３０．７％。说明种植水稻可以钝化土壤的Ｃｄ污染，活化Ｐｂ污染。
２．２　施用紫云英对不同生育期水稻Ｃｄ、Ｐｂ吸收、分配的影响
表３　不同生育期的水稻植株Ｃｄ含量 ｍｇ／ｋｇ
处理
地上部分
分蘖期 成熟期
地下部分
分蘖期 成熟期
１　 ０．３８８±０．０５６ｂ ０．９１±０．０４１ａ ５．５２±０．８４ａｂｃ　８．９１±１．０２ｂ
２　 ２．０５０±０．２８０ａ ０．８３±０．０３０ｂ ７．７８±０．６４ａ １６．８６±２．７３ａ
３　 ０．３６０±０．０２４ｂ ０．２１±０．０１３ｃ ４．６７±０．６２ｃ ４．６６±０．０７ｃ
４　 ０．１５０±０．０１４ｂ ０．２７±０．０５１ｃ ７．４９±０．７３ａｂ　 ２．８１±０．０７ｃ
５　 ０．２０６±０．０１５ｂ ０．２３±０．０３３ｃ ５．３８±１．１９ｂｃ　 ４．５０±０．５４ｃ
６　 ０．１５１±０．００４ｂ ０．２５±０．０２８ｃ ４．８４±０．５４ｃ １．４８±０．２０ｃ
２．２．１　对不同生育期水稻Ｃｄ吸收、分配
的影响　观察不同生育期水稻根部和地上
部分的Ｃｄ含量（表３）可以发现，根系Ｃｄ
含量明显高于地上部分。对照和纯化肥处
理的根部Ｃｄ含量表现为成熟期明显大于
分蘖期；而施用紫云英的各个处理成熟期
根部Ｃｄ含量要低于分蘖期，尤其是当紫云
英用量为４５　０００ｋｇ／ｈｍ２ 时其降低幅度非
常明显，紫云英＋化肥（处理４）从分蘖期的７．４９ｍｇ／ｋｇ降为成熟期的２．８１ｍｇ／ｋｇ，紫云英＋化肥＋石灰（处
理５）则从４．８４ｍｇ／ｋｇ降至１．４８ｍｇ／ｋｇ。比较不同处理成熟期的根系Ｃｄ含量可以发现，紫云英还田可显著
降低水稻根部的Ｃｄ累积。随着水稻的生长，对照和纯化肥处理的水稻根部Ｃｄ不断积累，施紫云英的处理则
变化不大，紫云英增施石灰有利于根系Ｃｄ含量进一步下降。纯化肥处理成熟期水稻根部Ｃｄ含量高达１６．８６
ｍｇ／ｋｇ，富集系数为２．０５；而处理６（紫云英４５　０００ｋｇ／ｈｍ２，增施石灰）含量仅为１．４８ｍｇ／ｋｇ，富集系数为
０．６８。比较水稻地上部分的Ｃｄ含量可以发现，无论是分蘖期还是成熟期，施用紫云英的４个处理含量水平均
比对照和纯化肥处理明显降低，均达到９５％的显著差异水平；但４个处理间的差异并不显著，成熟期４个处理
地上部分的Ｃｄ含量均在０．２～０．３ｍｇ／ｋｇ之间。
无论是根系还是地上部分，含紫云英的４个处理成熟期Ｃｄ含量均明显低于对照和纯化肥处理（均达到
９５％显著水平），说明紫云英可以有效抑制水稻植株对Ｃｄ的吸收。
表４　不同生育期的水稻植株Ｐｂ含量 ｍｇ／ｋｇ
处理
地上部分
分蘖期 成熟期
地下部分
分蘖期 成熟期
１　 ０．３４４±０．０４ｃ １．３８０±０．０９ａ １２６４±２０ｂ １３２３±１２２ｄ
２　 ０．２５７±０．０３ｃ １．１２０±０．１７ｂ １４２３±１１９ａｂ　 １４８２±１２２ｃｄ
３　 １．４６０±０．１６ａ ０．８２４±０．０８ｄ １５０２±１３５ａｂ　 １７７５±１１８ｂｃ
４　 １．０１０±０．１３ｂ ０．６４６±０．０８ｅ １６３８±９１ａ １７０４±１５８ｃ
５　 ０．９２９±０．１１ｂ ０．９８０±０．１５ｃ １２１４±１７８ｂ ２１２２±９６ａｂ
６　 ０．８９８±０．０５ｂ １．０００±０．０７ｃ １３４９±２０ａｂ　 ２３４１±１７２ａ
２．２．２　对不同生育期水稻Ｐｂ吸收、分配
的影响　不同生育期水稻根部和地上部分
的Ｐｂ含量（表４）显示，无论是成熟期还是
分蘖期，水稻根部的Ｐｂ含量远大于地上部
分Ｐｂ含量。各处理的根系Ｐｂ含量总体呈
现为成熟期＞分蘖期，其中对照处理和纯
化肥处理中成熟期、分蘖期的根系Ｐｂ含量
差异很小，施用紫云英使水稻成熟期的根
系Ｐｂ含量比分蘖期有所升高，尤其是添加石灰的紫云英还田处理（处理５，６）升高幅度十分明显，分别达７５％
和７４％。与对照（ＣＫ）和纯化肥（处理２）处理相比，紫云英还田使分蘖期和成熟期水稻的根部Ｐｂ含量均有所
提高。但在紫云英基础上添加石灰则在分蘖期抑制根部的Ｐｂ累积，却在生长后期促进了根部的Ｐｂ累积。以
紫云英还田量４５　０００ｋｇ／ｈｍ２ 为例，添加石灰使水稻成熟期的根部Ｐｂ含量增加了３７．４％。
比较水稻地上部分不同生育期的Ｐｂ含量可以发现，对照和纯化肥处理表现为成熟期明显大于分蘖期，而
紫云英处理则分蘖期低于成熟期，添加石灰的紫云英处理分蘖期与成熟期地上部Ｐｂ含量的差异不明显。比
较各处理可以发现，对照和纯化肥处理分蘖期的地上部分Ｐｂ含量为０．３４４ｍｇ／ｋｇ和０．２５７ｍｇ／ｋｇ，而含紫云
英的各处理在分蘖期Ｐｂ含量却均超过０．８ｍｇ／ｋｇ，说明施用紫云英提高了分蘖期水稻地上部分的Ｐｂ吸收累
积；而添加石灰则缓减了这一作用。与分蘖期相反，紫云英还田能显著降低成熟期的水稻地上部分Ｐｂ含量，
而添加石灰则使其有所升高。总体而言，对于水稻地上部分的Ｐｂ吸收与累积，紫云英还田处理在水稻生长前
期有显著的促进作用，而在生长后期则具有较显著的抑制作用。
２．３　施用紫云英对成熟期水稻不同器官Ｃｄ、Ｐｂ分配的影响
２．３．１　Ｃｄ的吸收与分配　从不同处理水稻的Ｃｄ吸收和分配情况（表５）可看出，各处理中根部的Ｃｄ含量均
为其他部位的１０倍以上，而剑叶中的含量则明显低于其他部位。对照和纯化肥处理各部位的Ｃｄ含量呈现根
＞糙米＞谷壳＞叶＞茎＞剑叶的趋势，糙米中Ｃｄ含量较高；而施用紫云英的４个处理其糙米的Ｃｄ含量均较
低，但高于剑叶；茎、叶的含量则较为相近。
１９１第２期 　　　 　　王阳等：紫云英还田对水稻镉和铅吸收积累的影响
比较地上部各器官Ｃｄ含量可以发现，对照处理茎和叶片的Ｃｄ含量明显高于其他处理。与全化肥处理相
比，施用紫云英对水稻茎的Ｃｄ吸收和累积影响不大；施用紫云英对叶片Ｃｄ含量的影响与紫云英用量有关，高
量（４５　０００ｋｇ／ｈｍ２）施用提高了叶片的Ｃｄ含量；剑叶中的含量要远远低于其他部位，添加紫云英可降低剑叶的
Ｃｄ含量，当紫云英还田量为３０　０００ｋｇ／ｈｍ２ 时其Ｃｄ含量为各处理最低（０．０３５ｍｇ／ｋｇ），仅为对照处理的
１４．３％。施用紫云英可使糙米Ｃｄ含量大幅降低，对照和纯化肥处理的糙米Ｃｄ含量均超过了１ｍｇ／ｋｇ，而施用
了紫云英的４个处理含量范围在０．２～０．３ｍｇ／ｋｇ之间，降低幅度达８０％以上。紫云英还田时增施石灰，对糙
米的Ｃｄ含量影响较小。
表５　不同处理对水稻植株各部位Ｃｄ累积量的影响 ｍｇ／ｋｇ
处理 根 茎 叶 剑叶 谷壳 糙米
１　 ８．９１±１．０２ｂ ０．５０１±０．０１４ａ ０．６８３±０．０７５ａ ０．２１０±０．０３６ａ ０．７４７±０．０６２ａ １．２０２±０．１１０ｂ
２　 １６．８６±２．７３ａ ０．２５１±０．０２０ｂ ０．２４８±０．０２７ｄ ０．１７９±０．０１８ａｂ　 ０．４７４±０．０１１ｂ １．３１５±０．１２０ａ
３　 ４．６６±０．０７ｃ ０．２３８±０．０１１ｂｃ　 ０．１７７±０．００４ｄ ０．０３５±０．００７ｄ ０．１２３±０．０１５ｃ ０．２０８±０．０１８ｃ
４　 ２．８１±０．０７ｃ ０．１９７±０．０２４ｂｃ　 ０．３６９±０．０２８ｃ ０．０８１±０．００７ｃｄ　 ０．７７８±０．０４８ａ ０．２８９±０．０３３ｃ
５　 ４．５０±０．５４ｃ ０．２００±０．０１８ｂｃ　 ０．３７０±０．０１１ｃ ０．１１３±０．００６ｃ ０．２４３±０．０１２ｃ ０．２０３±０．０２８ｃ
６　 １．４８±０．２０ｃ ０．１８９±０．０２８ｃ ０．３８５±０．０３１ｃ ０．１３１±０．０１９ｂｃ　 ０．８１９±０．０８４ａ ０．２４０±０．０３０ｃ
２．３．２　Ｐｂ的吸收与分配　分析不同处理对水稻Ｐｂ吸收和分配能力的影响（表６）可知，各个处理的Ｐｂ分配
总体趋势一致，绝大多数富集在水稻根部，其富集系数均大于１，是其他部位的１　０００倍以上；茎、叶、糙米、谷壳
中的含量较为相近，差异不显著；而剑叶Ｐｂ含量则明显低于其他部位。
比较地上部分各部位可以发现，各处理水稻茎部的Ｐｂ含量差异性不显著，其中紫云英添加石灰的２个处
理的含量较低，这与其根部情况正好相反；各处理中全化肥处理的叶片Ｐｂ含量最低，施用紫云英使叶片Ｐｂ含
量有所提高，而添加石灰进一步促进了叶片的Ｐｂ吸收；施用紫云英可促进剑叶对Ｐｂ的吸收，这与其他叶子的
Ｐｂ吸收特征一致；施用紫云英可显著提高谷壳Ｐｂ含量，纯化肥处理谷壳Ｐｂ含量为０．５９３ｍｇ／ｋｇ，而施用紫云
英时，其含量达到１．２～１．３ｍｇ／ｋｇ，石灰的加入作用不明显；糙米则与之相反，施用紫玉英可大幅降低其Ｐｂ含
量，纯化肥处理Ｐｂ含量为１．１８５ｍｇ／ｋｇ，而施用紫云英４５　０００ｋｇ／ｈｍ２ 时，糙米含量可以降至０．３５８ｍｇ／ｋｇ，
在紫云英还田时添加石灰，则会促进糙米的Ｐｂ积累。由此可见，虽然紫云英还田促进了水稻茎、叶等地上部
位对Ｐｂ的吸收，但却十分显著地降低了水稻食用部分对Ｐｂ的积累。
表６　不同处理对水稻植株各部位Ｐｂ累积量的影响 ｍｇ／ｋｇ
处理 根 茎 叶 剑叶 谷壳 糙米
１　 １３２３±１２２ｄ １．０００±０．１２０ａ １．１４０±０．０３７ｂ ０．３９０±０．０１７ａ ０．９８０±０．１３０ａｂ　 １．６００±０．０５６ａ
２　 １４８２±１２２ｃｄ　 １．１８０±０．０１９ａ ０．８１４±０．０８２ｃ ０．２１８±０．０４３ｂ ０．５９３±０．０２４ｂ １．１８５±０．１３０ｂ
３　 １７７５±１１８ｂｃ　 １．０３０±０．２００ａ １．１２４±０．１２０ｂ ０．３９５±０．０３６ａ １．１８８±０．１４０ａ ０．６２０±０．０３６ｄ
４　 １７０４±１５８ｃ １．０３４±０．０１１ａ ０．８９２±０．０２７ｃ ０．３８９±０．０３９ａ １．３４４±０．３２０ａ ０．３５８±０．０３８ｅ
５　 ２１２２±９６ａｂ　 ０．８２６±０．１２ａ １．４５８±０．０７１ａ ０．４８０±０．０７２ａ １．１４８±０．１８０ａｂ　 ０．９２９±０．０７８ｃ
６　 ２３４１±１７２ａ ０．８１９±０．０８７ａ １．１３９±０．０６５ｂ ０．４１１±０．０３４ａ ０．８４２±０．２３０ａｂ　 １．０６７±０．０５５ｂｃ
３　讨 论
紫云英、石灰等物料的加入，会引起土壤的理化性状改变，并最终导致土壤重金属生物有效性的变化。目
前使用紫云英对水稻重金属吸收情况的影响研究主要集中在外源性重金属的吸收与转化方面。陈建斌、王果
等人的研究［７－８］表明，水稻分蘖期紫云英可抑制水稻根和茎叶对外源Ｃｄ的吸收，至成熟期水稻根、茎叶和糙米
中Ｃｄ含量迅速增加；紫云英显著抑制了水稻根对外源Ｃｕ的吸收，但在一定程度上促进了水稻体内（根→茎叶
→谷粒）铜的迁移。
增施有机肥对土壤重金属有效性的影响作用有两方面：一方面，增加有机质能使土壤腐殖质含量提高，增
强土壤对重金属的吸持能力，从而降低土壤重金属的植物可利用性；另一方面，施用有机肥后，由于有机质矿化
分解，使土壤水溶性有机物（ＤＯＭ）含量增加，水溶性有机碳（ＤＯＣ）与土壤重金属螯合，可增加植物对其吸
收［９－１０］。紫云英作为一种清洁的有机肥源，在土壤中的分解具有明显的阶段性［１１］，第一阶段分解的主要是一些
易矿化的有机物，而后则为相对难分解的有机物，如纤维素等。前期可能会因为紫云英易矿化有机质后产生的
水溶性有机质、有机酸，致使重金属的有效性提高；而在后期，由于易矿化有机物的矿化分解，加上复杂有机物
对土壤重金属的吸附固定作用，土壤重金属有效性下降［１２－１３］。本研究中紫云英与土壤混合淹水后于水稻分蘖
２９１ 水土保持学报　　　 　　 第２７卷
期和收获期采集的土壤样品，与试验前土壤相比，表现出土壤有效Ｃｄ含量下降，而有效Ｐｂ含量升高，Ｃｄ和Ｐｂ
有效性的差异与它们的化学性质相关［１４］。但是，它们的有效性水平都比对照和化肥处理高，这除了由于紫云
英矿化分解前期提高重金属有效性外，可能还与水稻生长代谢过程引起的土壤水溶性有机物变化密切相关，在
水稻返青－抽穗扬花期，绿肥（蚕豆）与化肥配施处理（ＧＭ）下水稻不同生育期的土壤水溶性有机物比只施化
肥的对照处理（Ｆ）高得多，特别是水稻收获后土壤交换态及有机结合态Ｃｄ含量也比对照高很多［１５］。
在本研究中紫云英还田降低水稻Ｃｄ积累的作用，不仅与水稻生育期有关，还与紫云英用量有关，可能就
是紫云英矿化分解过程中有机物质产生的这２种相反作用的结果。当紫云英用量达４５　０００ｋｇ／ｈｍ２ 时，可能
由于产生大量的ＤＯＭ使土壤Ｃｄ的活性大幅增加，从而使其运输移动能力提高，导致地上部分的各部位Ｃｄ
累积量显著增加，到水稻成熟期时，代谢旺盛的器官（叶、谷壳）中Ｃｄ含量高于紫云英用量３０　０００ｋｇ／ｈｍ２ 的处
理，且表现尤为明显。因此，紫云英还田可有效抑制水稻植株对Ｃｄ的吸收和累积作用，但是用量不宜过高，以
３０　０００ｋｇ／ｈｍ２ 较佳。紫云英还田基础上施加石灰提高了水稻叶片和谷壳中Ｃｄ的含量，而对糙米中Ｃｄ含量
没有影响。与Ｃｄ不同，紫云英还田有利于水稻根部Ｐｂ的积累，添加石灰可进一步增加水稻根部Ｐｂ的积累。
这可能是Ｐｂ与Ｃｄ的化学行为不同有关：Ｐｂ更易在根部积累，特别是石灰对Ｐｂ的沉淀作用明显［１６］。
４　结 论
（１）紫云英还田可以显著提高土壤的ｐＨ，显著提高土壤Ｐｂ的有效态含量，促进Ｐｂ在水稻根系的积累，显
著降低地上部分的Ｐｂ含量，尤其是糙米的Ｐｂ含量。
（２）紫云英还田对土壤Ｃｄ有效态无显著影响，但可显著降低水稻植株（根系和地上部分）对Ｃｄ的吸收，尤
其是糙米的Ｃｄ含量，降低幅度可达８０％。
因此，Ｃｄ、Ｐｂ污染水稻田可采用紫云英还田措施，既可提升土壤肥力，又可显著降低可食部分对Ｃｄ、Ｐｂ的
积累；但是紫云英还田量不能太高，以３０　０００ｋｇ／ｈｍ２ 为宜。
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３９１第２期 　　　 　　王阳等：紫云英还田对水稻镉和铅吸收积累的影响