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user: 3. 结果与讨论 3.1. 不同土壤修复剂对土壤pH的影响 在玉米生长最为旺盛的穗期，随机在12个处理小区分别取土壤样品，测定每个样品土壤的pH值，取平均值，结果见表1。结果可知，三种土壤修复剂均提高了土壤的碱性水平，与对照组相比，秸秆有机肥、钠基膨润土和腐植酸铵组土壤pH分别增加了0.19、0.84和0.58，其中钠基膨润土组增加较显著。对照组土壤pH与玉米播种前土壤pH相比较，增加了0.06，推测与当地田间管理有一定关系。 Table 1 Effects of different soil amendments on soil p 项目 CK组 秸秆有机肥组 钠基膨润土组 腐植酸铵组 pH 6.23 ± 0.11 6.42 ± 0.16 7.07 ± 0.24 a 6.81 ± 0.23 表1. 不同土壤修复剂对土壤pH的影响 注：a表示差异显著(P < 0.05)。 3.2. 不同土壤修复剂对玉米性状和产量的影响 玉米成熟后，随机取样测定各处理小区玉米的株高、地上干物质(去除玉米棒)质量和玉米产量，每个处理小区样本数不少于80，取平均值，结果见表2。结果可知，施加不同土壤修复剂后，玉米株高、地上干物质质量和玉米产量均有不同程度的增加。株高方面，与对照组相比，秸秆有机肥、钠基膨润土和腐植酸铵三组分别增高了5.7%、2.3%和3.4%，秸秆有机肥组增高达到了显著水平。说明施加不同的土壤修复剂，能提高玉米的生长，特别是秸秆有机肥的施加，为玉米提供了更多的营养物质。地上物质部分处理晾干后称重，结果与对照组相比，秸秆有机肥、钠基膨润土和腐植酸铵三组分别增加了8.1%、2.4%和5.4%；与对照组相比，三组植株均相对粗大；秸秆有机肥组表现出极显著水平，腐植酸铵表现出显著水平，说明秸秆有机肥组和腐植酸铵组对植株生长影响较大，促进植株生长。玉米产量对比发现，与对照组相比，秸秆有机肥、钠基膨润土和腐植酸铵三组分别增产了6.4%、1.9%和4.5%，其中秸秆有机肥组达到了极显著水平，腐植酸铵组达到了显著水平。玉米增产趋势和地上干物质质量和株高增长趋势相似，通过修复剂的添加，促进了植株的生长和茎叶粗壮，进而为增产打下基础，同时秸秆有机肥处理组表现较好，可作为潜在的玉米施肥剂进一步研究。 Table 2 Effects of different soil amendments on characters and yield of maiz 项目 CK组 秸秆有机肥组 钠基膨润土组 腐植酸铵组 株高(m) 2.63 ± 0.07 2.78 ± 0.11 a 2.69 ± 0.08 2.72 ± 0.07 地上干物质质量(t/hm 2 ) 14.01 ± 0.52 15.14 ± 0.47 ab 14.34 ± 0.29 14.77 ± 0.62 a 玉米产量(t/hm 2 ) 7.86 ± 0.31 8.36 ± 0.33 ab 8.01 ± 0.27 8.21 ± 0.25 a 表2. 不同土壤修复剂对玉米性状和产量的影响 注：a表示差异显著(P < 0.05)，b表示差异极显著(P < 0.01)。 3.3. 不同土壤修复剂对玉米籽粒中镉含量的影响 采收的玉米籽进行镉含量测定，取平均值，结果见图1。结果可知，与对照组相比，秸秆有机肥、钠基膨润土和腐植酸铵三种不同的土壤修复剂处理后，玉米籽粒中镉的含量均有一定程度的降低，分别降低了16.7%，33.3%和20.8%。其中钠基膨润土组降低幅度最大，达到了极显著水平；其次为腐植酸铵组，降低幅度达到显著水平；秸秆有机肥组镉含量也有一定程度的降低，但降低幅度弱于其它处理组，这一结果与土壤修复剂对玉米性状和产量的影响结果趋势有一定的差异性，可能不同的土壤修复剂性质差别较大，影响了植物根茎对镉的定位富集、吸收和转运。 3.4. 不同土壤修复剂对玉米茎叶中镉含量的影响 采收的玉米茎叶晾干消解后测定镉的含量，取平均值，结果见图2。结果可知，与对照组相比，秸秆有机肥、钠基膨润土和腐植酸铵三种不同的土壤修复剂处理后，玉米茎叶中镉的含量均有一定程度的降低，分别降低了5.2%，13.8%和8.6%。其中钠基膨润土组降低幅度最大，达到了显著水平；秸秆有机肥组和腐植酸铵组镉含量与对照组相比，降低幅度不明显。这一结果与土壤修复剂对玉米籽粒中镉含量的影响结果趋势相似，茎叶中镉含量远高于籽粒中镉的含量，特别是施加土壤修复剂后，与茎叶相比，籽粒中镉的富集效应更加减弱，推测镉从茎叶到籽粒转运过程中受到一定的阻碍作用。可能是土壤修复剂的施加，减弱了玉米籽对镉的富集效应，使大量的镉定向聚集于茎叶中，有关镉在茎叶中富集和转运机理有待进一步探索。 图1. 不同土壤修复剂对玉米籽粒中镉含量的影响(mg/Kg) 图2. 不同土壤修复剂对玉米茎叶中镉含量的影响(mg/Kg) 3.5. 不同土壤修复剂对土壤有效态镉含量的影响 重金属在土壤中能否被植物吸收，与该重金属的有效态含量有直接的关系 [ 12 ]，为了进一步考察土壤修复剂对玉米种植前和收割后土壤中有效态镉含量的影响，进行了土壤有效态镉含量和对应pH的测定，进一步验证不同土壤修复剂对玉米吸收镉的影响，测定结果见表3。结果可知，与种植前土壤pH相比，玉米收割后的秸秆有机肥、钠基膨润土和腐植酸铵组土壤pH分别增高了0.33、0.95和0.69，对应的土壤有效态镉含量分别降低了19.9%、44.8%和26.5%，其中钠基膨润土组降低幅度达到极显著水平，腐植酸铵组降低幅度达到显著水平。大量研究表明，土壤pH变化是影响土壤有效态镉含量变化的根本原因，而土壤有效态镉含量直接决定植物吸收镉的量 [ 5 ] [ 13 ]。简中华等人 [ 14 ] 研究表明，土壤pH呈酸性时，土壤有效态镉富集作用增强，活性大，有利根对镉的富集和吸收；当pH逐渐增大，土壤有效态镉含量降低，则根系对镉的吸收作用减弱。另一方面，秸秆有机肥为大量微生物发酵秸秆制得的生物菌肥，肥效与活菌数、土壤环境有密切关系，当施加秸秆有机肥后，一方面能增强土壤肥力，另一方面引入大量有益生物菌，能有效改良土壤环境，镉对微生物具有一定的危害性，推测可能是微生物通过提高土壤pH等作用，来减弱土壤有效态镉的含量水平。钠基膨润土和腐植酸铵属于碱性土壤修复剂，能改善土壤酸性水平，而且钠基膨润土和腐植酸铵具有较强的离子交换和吸附能力，能有效与有效态镉形成稳定的螯合物，降低有效态镉在土壤中的转运能力，从而减弱根系对有效态镉的富集和吸收。 Table 3 Effects of different soil amendments on the content of available cadmium in soil (mg/Kg 项目 CK组 秸秆有机肥组 钠基膨润土组 腐植酸铵组 种植前镉含量 1.81 ± 0.07 1.81 ± 0.07 1.81 ± 0.07 1.81 ± 0.07 采收后镉含量 1.76 ± 0.10 1.45 ± 0.07 1.00 ± 0.09 ab 1.33 ± 0.12 a 种植前pH 6.17 ± 0.13 6.17 ± 0.13 6.17 ± 0.13 6.17 ± 0.13 采收后pH 6.25 ± 0.10 6.50 ± 0.19 7.12 ± 0.20 a 6.86 ± 0.21 表3. 不同土壤修复剂对土壤有效态镉含量的影响(mg/Kg) 注：a表示差异显著(P < 0.05)，b表示差异极显著(P < 0.01)。 3.6. 硒、镉共存时土壤修复剂对玉米吸收镉的影响 大量研究表明，土壤中适量的硒含量能提高植物富硒能力，同时也能抑制重金属镉在植物体的富集。He等人 [ 15 ] 研究表明，水稻幼苗施加一定的硒肥后，可抑制幼苗对镉的吸收，但当镉浓度过大，硒对镉的抑制效应不明显。曾宇斌等人 [ 16 ] 研究表明，当土壤中硒浓度过高时，反而会促进植物对镉的吸收。为了进一步验证以上观点，本试验初步进行了处理小区土壤中硒、镉共存时土壤修复剂对玉米吸收镉的影响，结果见表4。秸秆有机肥、钠基膨润土和腐植酸铵处理组，玉米茎叶和籽粒中硒含量分别与对照相比均有一定程度的增加，玉米籽粒中硒增加了81.8%、45.5%和54.5%；玉米茎叶中硒增加了65.8%、26.8%和35.8%。特别是秸秆有机肥处理组，硒含量增加明显，玉米籽粒中硒含量达到了极显著水平。玉米采收后土壤中硒含量和种植前硒含量相差不大，说明浅层土壤中硒含量丰富。处理组中硒含量水平为，秸秆有机肥组 > 腐植酸铵组 > 钠基膨润土组；处理组中镉在土壤、玉米茎叶和籽粒含量水平为，秸秆有机肥组 > 腐植酸铵组 > 钠基膨润土组，处理组镉含量水平均低于对照组。推测施加土壤修复剂后，促进了玉米对硒的吸收，同时抑制了对镉的吸收。秸秆有机肥处理组促进硒吸收能力较强，但抑制镉吸收能力相对较弱。是否土壤中硒、镉共存时，促进植物吸收硒的同时抑制镉的吸收还是不同土壤修复剂理化性质决定的，需进一步深入研究。总体而言，三种不同的土壤修复剂促硒抑镉吸收效果较好。 Table 4 Effects of different soil amendments on selenium content in soil and maize (mg/Kg 项目 CK组 秸秆有机肥组 钠基膨润土组 腐植酸铵组 种植前镉含量 0.66 ± 0.04 0.66 ± 0.04 0.66 ± 0.04 0.66 ± 0.04 采收后镉含量 0.64 ± 0.03 0.63 ± 0.04 0.63 ± 0.03 0.63 ± 0.02 种植前pH 0.11 ± 0.03 0.20 ± 0.04 ab 0.16 ± 0.02 0.17 ± 0.03 a 采收后pH 5.64 ± 0.31 9.35 ± 0.46 a 7.15 ± 0.41 7.66 ± 0.38 表4. 不同土壤修复剂对土壤和玉米硒含量的影响(mg/Kg) 注：a表示差异显著(P < 0.05)，b表示差异极显著(P < 0.01)。