修復肥料和紫云英對水稻吸收積累鎘的影響

陶榮浩，袁旭峰，吳新德，王垚，魯洪娟，葉文玲，陳勇，馬友華*

（1.農田生態保育與污染防控安徽省重點實驗室，安徽農業大學資源與環境學院，合肥 230036；2.青陽縣農業技術推廣中心，安徽青陽 242800；3.池州市農業技術推廣中心，安徽 池州 247100；4.中鹽安徽紅四方肥業股份有限公司，合肥 231602）

隨著我國重金屬采礦、冶煉行業的迅速發展，化肥農藥、工業廢水和礦業過程等含有的重金屬不斷被釋放到農田環境，導致優質耕地面積大幅縮減[1-5]。鎘是一種有毒的重金屬，在環境中具有高度的累積性和持久性[6-7]。水稻是中國乃至全世界最重要的糧食作物，具有較強的鎘吸收積累特性[8]，當稻田土壤中鎘濃度超標時，不僅會使稻米中鎘含量超標，危害人體健康，還會對水稻產量產生不利影響[9-10]。此外，重金屬污染還會抑制土壤酶活性，降低土壤中活性菌落的數量和土壤微生物生物量，對土壤微生物的群落結構產生影響[11-12]。土壤pH 是控制土壤養分有效性、土壤微生物活動以及作物生長發育的關鍵因素，相關研究證實，土壤pH值降低會提高土壤中鎘的活性，增加水稻對鎘的吸收和累積[13]。因此，開展鎘污染稻田土壤治理與水稻鎘吸收積累控制研究，對于保障食品安全和改善土壤環境具有十分重要的現實意義。

施肥是滿足作物生長所需養分的重要途徑，同時對重金屬活性產生較大影響。相關研究表明，氮肥施用時，優化銨態氮與硝態氮的施用比例，可以提高稻田土壤pH 值，降低重金屬活性[14]；曹巧瀅等[15]的研究表明，在鎘污染農田土壤中施用堿性肥料（含氮20%）能夠降低土壤有效鎘含量。而鈣鎂磷肥和硫酸鉀的添加不僅可以提升作物產量，還能夠抑制土壤中重金屬的有效性[16-17]。綠肥還田是土壤重金屬改良的一項重要的農藝措施，不僅可以降低水稻糙米中鎘的含量，還可改變土壤中鎘的賦存形態，并降低土壤中鎘有效性[18-19]。紫云英（Astragalus sinicusL.）是當前長江流域乃至南方地區大力發展的一種提升耕地質量和改善稻田生態環境的一種綠肥[20]。紫云英還田可為土壤微生物提供碳源，增強土壤酶活性以及鐵錳氧化物還原過程，促進根表鐵膜形成，進而影響水稻對鎘的吸收[21]。也有研究表明，紫云英還田提高了土壤鎘活性[22]。紫云英還田對水稻土鎘有效性影響存在差異的原因，以及與其他修復材料配合施用的效果還需要進一步研究。

利用修復材料降低重金屬活性是目前修復鎘污染農田土壤的一種較為合理且經濟的方法，它主要是通過對重金屬鎘的吸附、沉淀或共沉淀等作用，改變鎘在土壤中的存在形態，從而降低其生物有效性和遷移性[23]。但土壤調理劑在實際應用中經濟成本相對較高，不利于普通農戶大面積推廣應用。修復肥料是一種修復土壤重金屬鎘功能的肥料，主要以能夠鈍化土壤重金屬活性的大顆粒尿素、顆粒磷銨、硫酸鉀和調理劑等按照當地土壤環境狀況與種植作物特征，并結合耕作制度、氣候、土壤等情況進行配比而成，在增產的同時能夠降低土壤中重金屬活性，減少作物對土壤中重金屬的吸收，使作物重金屬含量達到限量值標準以下，達到安全生產的效果，并具備一定的經濟效益。當前，修復肥料這個概念在農田土壤重金屬修復中尚未提出，在田間試驗條件下也缺乏深入研究，與其他農藝措施結合效果也未見報道。因此，本研究選取池州市青陽縣某安全利用類鎘污染稻田作為試驗田，開展修復肥料和紫云英單施以及二者聯合施用下對農田土壤鎘污染修復試驗效果的研究，并與石灰處理進行對比，通過比較水稻產量、水稻鎘含量、土壤pH 值、有效態鎘含量、鎘形態變化及酶活性的差異，以期為青陽縣乃至長江中下游流域鎘污染稻田的安全生產提供理論與實踐參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試的水稻品種為在當地適宜種植的特糯2072。

土壤調理材料：修復肥料由安徽農業大學和中鹽安徽紅四方肥業股份有限公司聯合研發，主要成分為大顆粒尿素、顆粒磷銨、硫酸鉀和調理劑等，N-P2O5-K2O：20-10-15，Cl-：0.43%，S：8.84%。紫云英品種為弋江籽，石灰購自當地市場。

其他肥料：含氮磷鉀45%（15-15-15）的復合肥、含純氮量（N）46%的尿素、含純鉀量（K2O）60%的氯化鉀。如表1 所示，本試驗土壤調理材料重金屬含量均符合《農業行業標準 有機肥料》（NYT525—2021）規定的限值（Cd≤3 mg·kg-1；Hg≤2 mg·kg-1；As≤15 mg·kg-1；Pb≤50 mg·kg-1；Cr≤150 mg·kg-1）。

表1 土壤調理材料重金屬含量（mg·kg-1）Table1 Heavymetalscontentofsoilconditioningmaterials（mg·kg-1）

1.2 試驗區概況

試驗田所在的區域位于118°02′33″E，30°42′34″N，土壤亞類為潛育性水稻土，成土母質為河流沖積物。該區域范圍內耕地土壤重金屬鎘含量在0.19～0.34 mg·kg-1之間，試驗前一季區域內收獲后稻米鎘含量在0.17～0.42 mg·kg-1之間，存在稻米鎘超標情況。如表2 所示，參照《土壤環境質量農用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB 15618—2018）要求，本次試驗田耕地土壤重金屬鎘含量為0.31 mg·kg-1，高于篩選值（0.30 mg·kg-1），但低于農用地土壤污染風險管控值（1.50 mg·kg-1），土壤有效態鎘含量為0.206 mg·kg-1。

試驗地土壤基本理化性質：土壤pH 值5.41、有機質23.94 mg·kg-1、全氮1.16 g·kg-1、有效磷13.71 mg·kg-1、速效鉀95.48 mg·kg-1。

1.3 試驗設計和樣品處理

小區試驗設計采用區組隨機分布，共5 個處理，每個處理小區設置3 次重復，共計15 個處理小區，每個小區面積為20 m2，各小區間用薄膜護埂，清潔水灌溉，截斷污染源。

田間小區修復材料施用量如表2 所示，在施用基肥前7 d 施用土壤調理材料，紫云英按一定量鮮樣翻耕施入土壤，然后用旋耕機混勻，翻耕期間直至種植作物前，田中水不外排。按照當地高產栽培技術施肥量施肥，基肥采用45%氮磷鉀（15-15-15）復合肥，用量為0.6 t·hm-2，在插秧前1～2 d 施入，水稻直播密度為13 cm×30 cm；20 d 后施尿素0.15 t·hm-2作返青分蘗肥，施用0.11 t·hm-2的鉀肥，水稻孕穗期追施尿素0.10 t·hm-2作孕穗肥。根據當地水稻優質高產栽培方式，采用關鍵期（抽穗期前后三周、孕穗期至灌漿期）進行淹水灌溉（維持3～5 cm水層）。

表2 田間小區試驗處理及材料用量Table 2 Field plot test treatments and material consumption

樣品于2021 年9 月15 日水稻成熟期采集。水稻成熟期進行實際測產，同時隨機統計每個小區1 m2調查框內的水稻有效穗數和總共結實的穗粒數，并計算平均每株有效穗粒數（總共結實的穗粒數/有效穗數），稱量1 000粒穗粒的質量計為千粒質量。水稻樣品按梅花形取樣法每個小區采取水稻5株，采集后先后用自來水和去離子水清洗干凈，再將整株分為根部、莖葉和稻谷。植株部于105 ℃下殺青30 min，80 ℃下烘干至恒質量；稻谷曬干后按《農業行業標準米質測定方法》（NY/T83—2017）出糙，分離出糙米和殼。稱量各部位干質量，利用不銹鋼粉碎機進行粉碎。土壤樣品在采集水稻樣品當日采集，根際土壤樣品（0～20 cm）用抖落法收集水稻根部附近的土壤，并組成混合樣[24]；非根際土壤樣品（0～20 cm）按照五點采樣法在小區內用木鏟進行采集并組成混合土樣。在陰涼處風干后，粉碎研磨10目篩和100目篩裝入自封袋備用。

1.4 樣品測定

水稻各部位中重金屬鎘含量的測定根據《食品安全國家標準食品中多元素的測定》（GB 5009.268—2016），稱取0.3 g 樣品（精確到0.001 g）于微波消解罐內，加入5 mL硝酸，加蓋放置1 h后用CEM MRAS6進行微波消解，冷卻后取出，緩慢打開罐蓋排氣，用少量水沖洗內蓋，將消解罐放在控溫電熱板上，于100 ℃加熱30 min 后用超純水定容至25 mL，使用iCAP 7000 Series 電感耦合等離子發射光譜法測定。土壤有效態鎘（DTPA-Cd）的測定根據《土壤質量有效態鉛和鎘的測定》（GB/T 23739—2009），用德國耶拿Z700P 原子吸收分光光度計火焰法測定。土壤鎘不同形態的測定采用改進后的BCR三步連續提取法[25]，將三步提取態之和加上殘渣態含量與國家標準土壤物質中重金屬總量進行了比較，回收率在93.9%～104%之間，分析結果在允許誤差范圍內。土壤酶的分析主要按照《土壤酶及其研究方法》中規定方法檢測。土壤pH 采用去CO2蒸餾水浸提（土水比1∶2.5），精密pH 計（TARTER2100）測定。以國家標準參比物質土壤樣品（GBW07461）和植物樣品（GBW10045）進行質量控制，分析結果均在允許誤差范圍內。

根據以下公式計算相關指標：

1.5 數據分析

采用Excel 2016進行數據整理，使用SPSS 23.0進行方差分析和相關分析，采用Origin 2017制圖。數據表示為平均值±標準差，用Duncan’s 法檢驗顯著性差異（P＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 不同處理對水稻農藝性狀的影響

由表3可知，不同處理下水稻產量在7.21～7.53 t·hm-2之間，與CK 處理相比，FL、ZYY 和FZ處理下水稻增產率分別達到了7.07%、6.86%和9.01%，FZ 處理下水稻增產效果最好。FL、ZYY 和FZ 處理下稻谷產量與SH 處理間存在差異，但不顯著（P＞0.05）。各處理對水稻千粒質量、結實率和有效分蘗數無顯著影響。

表3 不同處理對田間小區水稻農藝性狀影響Table 3 Effects of different treatments on agronomic characters of rice in field plot

2.2 不同處理對水稻重金屬吸收、富集和轉運的影響

2.2.1 水稻糙米重金屬鎘含量的差異

由圖1 可知，不同處理下糙米中重金屬鎘含量在0.156～0.219 mg·kg-1之間，各處理除CK 處理外均低于《食品安全國家標準食品中污染物限量》（GB 2762—2017）規定的限量值。FL、ZYY 和FZ 處理下，糙米中鎘含量分別為0.166、0.195 mg·kg-1和0.156 mg·kg-1，其中FZ 處理的降低效果顯著高于其他處理，較CK 處理降低了28.65%，與SH 處理相比降低了13.80%，而ZYY 處理的降低率為11.02%，與FZ 處理相比具有顯著差異（P＜0.05）。

圖1 不同處理對水稻糙米重金屬鎘含量的影響（mg·kg-1）Figure 1 Effects of different treatments on Cd content in brown rice（mg·kg-1）

2.2.2 水稻各部位重金屬鎘含量的差異

由圖2 可知，不同處理下水稻各部位重金屬鎘含量存在差異性，水稻根、秸稈和稻殼鎘含量分別在0.461～0.566、0.223～0.337 mg·kg-1和0.113～0.156 mg·kg-1之間。相較于CK 處理，FL 處理下水稻秸稈和稻殼鎘含量分別降低了30.67%和16.61%；ZYY 處理下水稻根、秸稈和稻殼鎘含量分別降低14.26%、18.65%和14.75%；FZ 處理下水稻秸稈和稻殼鎘含量分別降低33.79%和27.52%，水稻根中鎘含量雖較CK 處理增加了5.15%，但差異不顯著（P＞0.05）。

圖2 不同處理對水稻各部位重金屬鎘含量的影響（mg·kg-1）Figure 2 Effects of different treatments on the content of Cd in various parts of rice（mg·kg-1）

2.2.3 水稻各部位鎘的富集和轉運系數的差異

由表4 可知，相較于CK 處理，FL 和FZ 處理均能顯著降低糙米對重金屬鎘的富集系數，降低率分別為25.42% 和28.84%，ZYY 處理雖較CK 處理下降了13.18%，但差異不顯著（P＞0.05），FL 和FZ 處理的降低效果優于SH 處理，但ZYY 處理對降低水稻糙米中的富集鎘的能力則弱于SH 處理。與CK 處理相比，FL 處理降低了水稻秸稈-根和糙米-根的轉運系數，分別為29.23%和23.16%，糙米-秸稈的轉運系數則提高了8.49%；ZYY 處理降低了秸稈-根的轉運系數，降低率為4.76%，而糙米-秸稈和糙米-根的轉運系數則分別提高了8.11%和3.21%；FZ 處理對水稻秸稈-根和糙米-根的轉運系數分別降低了36.72% 和32.00%，與CK處理相比具有顯著差異性（P＜0.05），對降低水稻鎘轉運能力效果最好。

表4 不同處理對水稻各部位鎘富集和轉運系數的影響Table 4 Effects of different treatments on Cd enrichment and transport coefficients in various parts of rice

2.3 不同處理對土壤pH、有效態鎘和鎘形態的影響

2.3.1 不同處理對土壤pH和有效態鎘的影響

由表5 可知，與CK 處理相比，FL、ZYY 和FZ 處理均能提高成熟期土壤的pH 值，其中根際土壤分別提升了0.23、0.10 個和0.20 個單位，非根際土壤分別提升了0.32、0.26 個和0.32 個單位，均顯著差異（P＜0.05），ZYY 處理對根際土壤pH 值提升幅度低于其他處理，且顯著差異（P＜0.05），SH 處理下根際和非根際土壤pH值分別提高0.08個和0.23個單位。各處理對非根際土壤pH值的提升效果均要好于根際土壤。相較于CK 處理，FL、ZYY 和FZ 處理均能降低成熟期土壤有效態鎘含量，其中對根際土壤有效態鎘降低幅度分別為31.07%、24.82%和32.25%，對非根際土壤有效態鎘降低幅度分別達到了35.98%、37.37%和40.54%，SH 處理下根際和非根際土壤有效態鎘分別降低27.87%和42.85%，FZ 處理降低對根際土壤有效態鎘的效果最好，且與其他處理差異顯著（P＜0.05），各處理對非根際土壤中有效態鎘的降低效果好于根際土壤。

表5 不同處理對成熟期土壤pH和有效態鎘含量的影響Table 5 Effects of different treatments on soil pH and DTPA-Cd content at ripening stage

2.3.2 不同處理對土壤鎘形態轉化的影響

由圖3 可知，相較于CK 處理，FL、ZYY 和FZ 處理均能使根際土壤中土壤弱酸提取態鎘和可還原態鎘含量降低，降幅在19.97%～31.97%和3.76%～14.08%之間，FZ 處理降幅最明顯；FL 和ZYY 處理均能夠提高根際土壤中的可氧化態，但提升效果低于SH處理；FZ 處理對根際土壤殘渣態含量提升效果最佳，達到了39.63%。非根際土壤中，FZ處理可以顯著降低土壤弱酸提取態，達到了28.78%，但FL和ZYY處理的效果低于SH處理；FL處理可以使非根際土壤中可氧化態和殘渣態的含量分別提高21.60%和11.98%，FZ 處理非根際土壤中殘渣態的含量提升最明顯，達到了25.00%。

圖3 不同處理對成熟期土壤鎘形態及分布比例的影響Figure 3 Effects of different treatments on the form and distribution proportion of Cd in soil at maturity

2.3.3 不同處理對土壤酶活性的影響

由圖4 可知，不同處理對土壤中酶活性的影響具有差異性。相較于CK 處理，FL、ZYY 和FZ 處理均能有效提高土壤中酶活性，其中，ZYY 處理對土壤過氧化氫酶提高了21.73%，與SH 處理相比差異顯著（P＜0.05）。FZ 處理提高了土壤脲酶和蔗糖酶的活性，分別達到了54.26%和65.79%，顯著高于SH 處理（P＜0.05）。FL、ZYY 和FZ 處理對土壤蛋白酶的提升率在0.01%～7.84%之間，低于SH處理的效果。

圖4 不同處理對成熟期根際土壤酶活性的影響Figure 4 Effects of different treatments on enzyme activities in rhizosphere soil at maturity

2.4 不同處理對水稻各部位鎘含量、土壤pH、有效態鎘及酶活性相關性分析

對水稻不同部位鎘含量進行相關性分析，結果如表6所示，糙米鎘含量與稻殼鎘含量呈顯著正相關關系（P＜0.05），與秸稈鎘含量呈極顯著正相關關系（P＜0.01），秸稈鎘含量與稻殼鎘含量之間呈極顯著正相關關系（P＜0.01）。根部鎘含量與糙米鎘含量和秸稈鎘含量之間呈負相關關系，與稻米鎘含量呈正相關關系，但相關性均不顯著。

表6 不同處理對水稻各部位鎘含量的相關性Table 6 Correlation of Cd content in different parts of rice under different treatments

對水稻土壤pH、有效態鎘含量及酶活性進行相關性分析，結果如表7 所示，土壤pH 與有效態鎘含量之間呈極顯著負相關關系（P＜0.01），過氧化氫酶與脲酶之間呈極顯著正相關關系（P＜0.01）、與蔗糖酶之間呈顯著正相關關系（P＜0.05），有效態鎘含量與脲酶之間呈顯著負相關關系（P＜0.05），蔗糖酶與蛋白酶之間呈顯著負相關關系（P＜0.05），其余指標之間存在相關性，但不顯著。

表7 不同處理對根際土壤pH、有效態鎘及酶活性的相關性Table 7 Correlation of rhizosphere soil pH,available Cd and enzyme activity

2.5 不同處理經濟效益分析

本試驗所涉及的肥料和水稻價格以及種子、化肥、機械、人工等成本價格結合市場調查得出，具體價格以市場實際價格為準。在其他管理水平一致的基礎上，經濟效益對比如表8 所示。投入產出比較高的是ZYY、FL 處理和FZ 處理，分別為1.76、1.73 和1.72，顯著高于SH處理（P＜0.05）。

表8 不同處理經濟效益分析Table 8 Economic benefit analysis of different treatments

3 討論

3.1 不同處理對水稻各部位鎘富集、吸收與轉運的影響

植物對重金屬鎘的吸收和遷移受多個因素的影響，如土壤pH、有效態鎘以及離子間的作用等。添加土壤調理劑不僅影響了土壤有效態鎘，也改變了土壤的肥力和酶活性等，進而影響植物對鎘的吸收、遷移和轉化[26-27]。本研究表明，鎘在水稻植株中分布情況表現為根＞秸稈＞糙米＞稻殼，這與Shi等[28]的研究結果一致，鎘從土壤溶液進入根細胞，通過轉運蛋白經過木質部運輸到莖葉部位，當籽粒進行灌漿時，再通過韌皮部將莖葉中的鎘轉運至籽粒中；在灌漿階段，根系與秸稈部新陳代謝旺盛，鎘富集量大，使糙米部位的重金屬鎘含量相對較小。本研究表明，不同處理對水稻糙米鎘含量均有降低的效果，且均符合《食品安全國家標準食品中污染物限量》（GB 2762—2017）中規定的限量值，其中，降低效果最為顯著的為單施修復肥料和兩者聯合施用，這可能是由于修復肥料中富含硫酸鉀，而硫是植物生長發育的必需元素之一，可以和重金屬形成有機化合物，減輕重金屬的生理毒害作用[29]。有關研究表明紫云英可以顯著降低水稻鎘有效性，抑制根系對鎘的吸收和籽粒中鎘積累[30]，本研究中，修復肥料和紫云英的施用能夠使根-秸稈和根-籽粒鎘的轉運系數降低，進而降低水稻糙米中鎘的含量。單施紫云英雖能夠降低糙米中重金屬鎘含量，效果卻與其他處理相比不明顯，而紫云英與修復肥料聯合施用卻能夠顯著降低糙米中重金屬鎘含量，這可能是修復肥料中包含了磷酸鹽成分，其被吸附后能夠增加土壤的表面負電荷，使重金屬離子不斷以靜電吸附的方式吸附在土壤顆粒周圍，并通過改變重金屬在土壤-植物系統中的形態來降低重金屬的有效性，進而降低糙米中鎘含量[31]。紫云英等有機物料施用對鎘在水稻植株體內轉運的影響存在較大差異，這可能是因為其轉運過程受土壤pH 值、Eh、養分供應狀況以及水稻品種等多種因素的共同影響[32]，因此紫云英施用促進鎘由葉向稻米轉運的作用機制有待進一步研究。

3.2 不同處理對土壤pH、有效態鎘及鎘形態轉化的影響

土壤pH 值對重金屬形態有顯著影響，提高土壤pH 能夠降低土壤重金屬的有效性和遷移能力，其原因是pH影響著土壤重金屬的溶解-沉淀平衡。Zhang等[33]通過開展長期的水稻-綠肥輪作試驗發現，種植并翻壓紫云英、油菜、黑麥草等綠肥相比于對照處理會使土壤中pH值從5.98上升至6.24～6.28。Mohamed等[34]研究發現施加綠肥后土壤pH 從6.04 增加到6.91，使得可交換態鎘從1.00 mg·kg-1降低至0.03～0.39 mg·kg-1。本研究中，在單施紫云英及與修復肥料聯合施用下，使土壤pH 增加了0.10～0.23 個單位，而Wang 等[35]研究發現施加綠肥后水稻根區土壤pH 高于非根區土壤，但水稻各部位重金屬鎘含量增加。土壤中有效態鎘含量是影響植物根系吸收鎘的重要因素。相關研究表明，通過肥料調控可改變土壤鎘的生物有效性，進而影響植物對土壤鎘的吸收[36]。修復肥料中含有的磷酸根溶解后可與重金屬生成沉淀，使土壤中重金屬活性降低并向殘渣態轉化。Qiu等[37]在植物亞細胞水平上研究磷與鎘的交互作用，發現在鎘污染土壤中外源添加磷會使鎘離子與磷酸鹽在菜心細胞壁上形成磷-鎘化合物，進而對鎘起到固定作用。Wang 等[38]的研究顯示，磷酸二氫鈣使鎘的有效濃度降低98%。本研究中，單施修復肥料和修復肥料與紫云英聯合施用分別使土壤有效態鎘含量降低了31.07%和32.25%。添加紫云英等會改變土壤的理化性狀，并最終導致土壤重金屬生物有效性的變化[39]。Yin 等[40]的研究認為有機質可以促進土壤對鎘的吸附，從而降低鎘的有效性。綠肥的施加提高了土壤中有機質含量，由于土壤對有機質的吸附改變了土壤中重金屬的結合位點和黏土礦物表面的電荷，從而提高了土壤顆粒對重金屬鎘離子的吸附能力。大量研究表明，土壤有效態鎘含量與其總量呈顯著或極顯著正相關，與pH 呈顯著或極顯著負相關[41-43]。本試驗中，土壤pH 與有效態鎘含量之間呈極顯著負相關關系（P＜0.01），與前人研究結果一致。重金屬在土壤中經過絡合、吸附、溶解、沉淀等化學反應可形成各種具有不同生物有效性的賦存形態[44]。重金屬鎘極易被植物吸收利用，其在土壤中的賦存形態直接影響鎘的生物有效性，因此分析土壤中鎘不同形態具有重要意義。土壤中的可交換態鎘易被植物直接吸收，可還原態鎘和可氧化態鎘在一定條件下能轉變為可交換態鎘，能夠間接被植物吸收。Zhang 等[45]研究表明，施用紫云英可以促進土壤中鎘的酸可提取態和可還

原態向殘渣態轉化，增加土壤中鎘的穩定性，從而削弱土壤中鎘向植物中的轉化能力。Mohamed 等[34]發現施加綠肥顯著降低了土壤中可溶態/交換態鎘的含量，增加了土壤中有機結合態和無機沉淀態鎘的含量。本研究中，單施修復肥料和紫云英與修復肥料聯合施用均能使根際土壤中弱酸提取態鎘和可還原態鎘含量占比降低，提高根際土壤中的可氧化態鎘比例，對根際土壤中殘渣態鎘比例提高較為顯著。

3.3 不同處理對根際土壤酶活性的影響

土壤酶由土壤動物、微生物和植物根系共同作用產生，是土壤生化反應的催化劑，能夠直接或間接參與重金屬的生物地球化學循環過程，其活性受環境因子等多種因素影響。相關研究表明，土壤酶活性可敏感地反映土壤理化性質及重金屬污染程度[46]。本研究中，土壤有效態鎘與土壤酶活性之間呈顯著負相關關系，表明土壤中重金屬鎘對土壤酶活性具有負面效應，與前人研究結果一致。Stark 等[47]發現，在試驗初期，綠肥的添加顯著提高了土壤微生物生物量和活性，改變了土壤微生物群落。本研究發現，紫云英和修復肥料能夠顯著提高土壤中酶活性，這可能是由于該措施補充了土壤中有機碳源，改善了土壤化學性質，提升了土壤養分含量和酶活性，利于土壤微生物活性的增加，活化土壤養分。土壤酶活性值的大小綜合反映了土壤理化性質和重金屬濃度的高低，特別是脲酶的活性對于反映土壤重金屬污染具有重要的監測價值，也可以作為土壤中重金屬污染的指標[48]。本研究中，單施修復肥料和紫云英及兩者聯合施用對土壤蔗糖酶、脲酶、蛋白酶和過氧化氫酶均有不同程度的提升作用。這可能是由于一方面施加修復肥料和紫云英顯著降低了土壤中有效態鎘含量，從而降低了重金屬對土壤微生物的脅迫；另一方面，修復肥料和紫云英能夠促進土壤養分循環，使土壤微生物生長環境得到改善，進而提高土壤酶活性。土壤酶的活性與土壤肥力狀況有顯著的相關性，所以土壤酶活性可以較好地反映土壤的肥力狀況，用來指導集約化農業生產，有利于提高農業生產的經濟性。

4 結論

（1）修復肥料和紫云英單施及聯合施用均能夠使水稻產量較空白增產，聯合施用的增產效果最好，增產達到了9.01%。

（2）修復肥料和紫云英聯合施用對降低糙米中鎘含量的效果最好，達到了28.64%，且在《食品安全國家標準食品中污染物限量》（GB 2762—2017）規定的限量值以下，二者單獨施用也能夠達到標準以下。

（3）修復肥料和紫云英單施及聯合施用能夠在提高土壤pH 值的同時降低土壤中有效態鎘的含量，提高土壤中殘渣態鎘的含量，也能提高土壤中蔗糖酶、脲酶、蛋白酶和過氧化氫酶的活性。

（4）投入產出比較高的處理是紫云英單施（1.76）、修復肥料單施（1.73）和二者聯合施用（1.72）。