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user: 3. 结果与分析 3.1. 纳米生态阻镉剂对蔬菜具有良好的降镉作用 3.1.1. 在黄瓜上的应用效果 试验表明，在高镉土壤背景(2.12 mg/kg)条件下，黄瓜施用纳米生态阻镉剂II型40 kg/667 m 2 ，对津优35号、津优48号、蔬研白绿的降镉效果分别为15.38%、12.50%、10.53%。对各品种未施纳米生态阻镉剂II型的镉含量数据进行方差分析，各品种间的镉含量差异达显著水平(F = 8.14，F0.05 = 6.94)，重复间无显著差异(F = 1.65，F0.05 = 6.94)。从表2可以看出，18个黄瓜样本镉含量均低于0.05 mg/kg的国家标准，说明黄瓜属低镉吸收积累的蔬菜，可以作为镉污染区结构调整作物。 3.1.2. 在茄子上的应用效果 在土壤镉背景值1.4 mg/kg的高镉条件下，处理B大棚茄子果实的镉含量较对照降低26.07% (详见表3)，而处理A却高于对照6.67%。方差分析表明，处理间镉含量的差异不显著(F = 3.2239，F0.05 = 19)。在土壤镉背景值0.33 mg/kg的低镉条件下，露地茄子施用纳米生态阻镉剂(II型) 40 kg/667 m 2 + 喷施纳米生态阻镉液三次，果实的降镉效果达到28.07% (详见表4)。但无论是大棚栽培还是露地栽培、是高镉土壤还是低镉土壤，茄子果实的镉含量均高于0.05 mg/kg的国家标准，说明茄子属高镉吸收积累的蔬菜，生产上应在采取更有效的降镉措施。 3.1.3. 在辣椒上的应用效果 方差分析表明，在土壤镉背景值1.2 mg/kg和大棚栽培条件下，辣椒施用纳米生态阻镉剂II型各处理间镉含量的差异达显著水平(F = 7.71，F0.05 = 7.56)。其中，长辣8号施用II型80 kg/667 m 2 (L2-B)的果实镉含量最低，较对照(L2-CK)的镉含量降低30.29%；株椒二号施用II型80 kg/667 m 2 (L1-B)的果实镉含量次之，较对照(L1-CK)的镉含量降低17.1%；而施用II型40 kg/667 m 2 的降镉效果不理想。说明纳米生态阻镉剂II型用量的增加，明显有利于提高辣椒的降镉效果(详见表5)。 在土壤镉背景值1.249 mg/kg和露地栽培条件下，辣椒施用纳米生态阻镉剂(II型) 40 kg/667 m 2 ，长辣7号的降镉率为9.80%，长研201号的降镉率仅为3.58% (详见表6)。对各品种未施纳米生态阻镉剂II型 Table 2 Analysis of effect on nano cadmium-resistant agent (type II) to cucumbe 处理 I (mg/kg) II (mg/kg) III (mg/kg) 平均(mg/kg) 比对照±% 津优48号处理 0.014 0.016 0.014 0.014 −12.50 津优48号对照 0.017 0.017 0.015 0.016 蔬研白绿处理 0.018 0.014 0.018 0.017 −10.53 蔬研白绿对照 0.020 0.021 0.017 0.019 津优35号处理 0.013 0.01 0.009 0.011 −15.38 津优35号对照 0.016 0.01 0.012 0.013 平均 0.016 0.015 0.014 表2. 纳米生态阻镉剂(II型)对黄瓜降镉效果分析表 Table 3 Analysis of effect on nano cadmium-resistant agent (type I) to eggplant in greenhous 处理 I (mg/kg) II (mg/kg) 平均(mg/kg) 比对照±% A 0.394 0.326 0.360 6.67 B 0.229 0.270 0.250 −26.07 CK 0.375 0.300 0.338 平均 0.332 0.299 表3. 纳米生态阻镉剂(I型)对大棚茄子降镉效果分析表 Table 4 Analysis of effect on nano cadmium-resistant agent (type II) to eggplan 处理 镉含量(mg/kg) 比对照±% A 0.082 −28.07 CK 0.114 平均 0.098 表4. 纳米生态阻镉剂(II型)对茄子降镉效果分析表 Table 5 Analysis of effect on nano cadmium-resistant agent (type II) to pepper in high-cadmium greenhous 处理 I (mg/kg) II (mg/kg) III (mg/kg) 平均(mg/kg) 比对照±% L1-A 0.076 0.111 0.125 0.104 −6.02 L1-B 0.073 0.116 0.086 0.092 −17.1 L1-CK 0.086 0.121 0.125 0.111 平均 0.078 0.116 0.112 0.102 L2-A 0.118 0.109 0.146 0.124 −1.59 L2-B 0.076 0.092 0.097 0.088 −30.29 L2-CK 0.116 0.128 0.135 0.126 平均 0.103 0.110 0.126 0.113 表5. 纳米生态阻镉剂(II型)对高镉背景大棚辣椒降镉效果分析表 Table 6 Analysis of effect on nano cadmium-resistant agent (type II) to pepper with high cadmium backgroun 处理 I (mg/kg) II (mg/kg) III (mg/kg) 平均(mg/kg) 比对照±% 长辣7号处理 0.0836 0.0858 0.0653 0.0782 −9.80 长辣7号对照 0.0834 0.0900 0.0867 0.0867 平均 0.0835 0.0879 0.076 0.0825 长研201号处理 0.0753 0.0824 0.0848 0.0808 −3.58 长研201号对照 0.0804 0.0892 0.0818 0.0838 平均 0.0779 0.0858 0.0833 0.0823 表6. 纳米生态阻镉剂(II型)对高镉背景露地辣椒降镉效果分析表 的镉含量数据进行方差分析，表明品种间的镉含量无显著差异(F = 5.992，F0.05 = 18.513)，重复间无显著差异(F = 14.795，F0.05 = 19)。 在土壤镉背景值0.29 mg/kg的条件下(国家III级土壤标准的镉含量为0.3 mg/kg)，施用纳米生态阻镉剂II型40 kg/667 m 2 + 喷施纳米生态阻镉液三次(B)，降镉效果高达50% (详见表8)；施用纳米生态阻镉剂I型40 kg/667 m 2 + 喷施纳米生态阻镉液三次(A)，降镉效果仅为12% (详见表7)。说明在低镉土壤条件下，每667 m 2 施纳米生态阻镉剂40 kg时，II型的降镉效果显著高于I型。 从表5和表6可以看出，在高镉土壤背景下，无论是大棚试验还是露地试验，辣椒果实的镉含量均高于0.05 mg/kg的国家标准，其中：大棚辣椒株椒二号平均超标104.22%，大棚辣椒长辣8号平均超标126.00%，露地辣椒长辣7号平均超标65.00%，露地辣椒长研201号平均超标64.60%。究其原因，一方面，大棚小气候条件下可能更有利于辣椒对镉的吸收，这一结果与大棚茄子试验的镉含量超标情况完全一致；另一方面，辣椒的吸镉能力较强，生产上应在采取更有效的降镉措施。从表7、表8可以看出，当土壤镉含量达到国家土壤III级标准时，辣椒的镉含量低于国家标准。 3.1.4. 在芹菜上的应用效果 芹菜(茎)镉含量检测结果详见表9。在土壤镉背景值0.8 mg/kg和大棚栽培条件下，处理B (纳米生态阻镉剂II型80 kg/667 m 2 + 喷施纳米生态阻镉液三次)较CK (对照)的镉含量降低38.13%，而处理A (纳米生态阻镉剂I型80 kg/667 m 2 + 喷施纳米生态阻镉液三次)和处理C (纳米生态阻镉剂III型80 kg/667 m 2 + 喷施纳米生态阻镉液三次)的镉含量均高于对照。说明II型对芹菜具有较好的降镉效果，但各处理间镉含量的差异尚未达到显著水平(F = 5.7676，F0.05 = 9.2766)，而I型和III型不适于芹菜。 从表9可以看出，在中等土壤镉含量情况下，大棚芹菜处理和对照的镉含量均大大高于0.05 mg/kg的国家标准，说明芹菜是高镉吸收积累作物，不宜于在镉污染土壤生产。 3.1.5. 在萝卜上的应用效果 试验表明，在高镉土壤背景(1.49 mg/kg)条件下，萝卜施用纳米生态阻镉剂III型80 kg/667 m 2 的降镉效果明显，其中：浙大长品种的处理(B)较对照(CK2)镉含量降低31.08%，南畔洲品种的处理(A)较对照(CK1)降低17.30% (详见表10)。对各品种未施纳米生态阻镉剂III型的镉含量数据进行方差分析，表明萝卜品种间的镉含量无显著差异(F = 1.231，F0.05 = 18.513)。 3.2. 纳米生态阻镉剂对水稻具有明显的降镉作用 3.2.1. 盆栽试验结果与分析 盆栽试验是在全生育期淹水(1~4 cm)条件下进行的。2015的试验表明，施用纳米生态阻镉剂II型，在低镉土壤背景0.64 mg/kg时(早稻)，对稻米的平均降镉率为15%，其中40 kg/667 m 2 的降镉效果最好，达20.74% (详见表11)；而在超高镉土壤背景4.0 mg/kg条件下(中稻)，对稻米的平均降镉率仍然达到18%，其中160 kg/667 m 2 的降镉效果最好，达25.40% (详见表12)。施用纳米生态阻镉剂III型20~320 kg/667 m 2 ，在超高镉土壤背景(4.0 mg/kg)条件下(晚稻)，稻米的镉含量均高于对照，说明III型在水田土壤超高镉背景下，反而促进了水稻对镉的吸收(详见表13)。由于纳米生态阻镉剂主要由纳米材料、分散体系及其他营养成分构成，而II型的纳米材料所占比例高于III型(在纳米产品设计时确定的)，因此其降镉效果明显优于III型，这与旱地芹菜的试验结果完全一致。 2016的试验表明，纳米生态阻镉剂第三代产品IV型(A)和V型(B)，在土壤镉含量2.06 mg/kg情况下(晚稻)，对稻米的降鎘效果均达到40%以上(详见表14)，阻镉效果十分明显。在土壤镉含量提高到2.929 mg/kg时(中稻)，降镉效果明显下降，但IV型优于V型(IV型的纳米材料所占比例高于V型)，详见表15。 Table 7 Analysis of effect on nano cadmium-resistant agent (type I) to pepper in low-cadmium soi 处理 辣椒镉含量(mg/kg) 比对照±% A 0.022 −12 CK1 0.025 平均 0.024 表7. 纳米生态阻镉剂I型对低镉土壤露地辣椒降镉效果分析表 Table 8 Analysis of effect on nano cadmium-resistant agent (type II) to pepper in low-cadmium soi 处理 辣椒镉含量(mg/kg) 比对照±% B 0.021 −50 CK2 0.042 平均 0.032 表8. 纳米生态阻镉剂II型对低镉土壤露地辣椒降镉效果分析表 Table 9 Analysis of effect on nano cadmium-resistant agent type I， II， III to greenhouse celery in low-cadmium soi 处理 I (mg/kg) II (mg/kg) 平均(mg/kg) 较对照±% A 0.170 0.200 0.185 15.63 B 0.097 0.100 0.099 −38.13 C 0.140 0.220 0.180 12.50 CK 0.150 0.170 0.160 平均 0.139 0.173 表9. 纳米生态阻镉剂I、II、III型对大棚芹菜的降镉效果分析表 Table 1 0 Analysis of effect on nano cadmium-resistant agent (type III) to radish in low-cadmium soi 处理 I (mg/kg) II (mg/kg) III (mg/kg) 平均(mg/kg) 比对照±% A 0.085 0.079 0.075 0.080 −17.30 CK1 0.117 0.094 0.078 0.096 平均 0.101 0.087 0.077 0.088 B 0.073 0.064 0.118 0.085 −31.08 CK2 0.104 0.117 0.149 0.123 平均 0.089 0.091 0.134 0.104 表10. 纳米生态阻镉剂III型对萝卜的降镉效果分析表 Table 1 1 Analysis of effect on nano cadmium-resistant type II to potted early rice (2015 处理 稻米镉含量平均值(mg/kg) 较对照±% A 0.1305 −2.97 B 0.1066 −20.74 C 0.1087 −19.18 D 0.1161 −13.68 E 0.1098 −18.36 CK 0.1345 表11. 纳米生态阻镉剂II型早稻盆栽试验降镉效果分析表(2015年) Table 1 2 Analysis of effect on nano cadmium-resistant type II to potted medium rice (2015 处理 稻米镉含量平均值(mg/kg) 较对照±% A 0.240 −22.33 B 0.272 −11.97 C 0.262 −15.37 D 0.231 −25.40 E 0.262 −15.37 CK 0.309 平均 0.263 表12. 纳米生态阻镉剂II型中稻盆栽试验降镉效果分析表(2015年) Table 1 3 Analysis of effect on nano cadmium-resistant type III to potted late rice (2015 处理 稻米镉含量平均值(mg/kg) 较对照±% A 0.297 36.5 B 0.409 88.34 C 0.394 81.44 D 0.423 94.79 E 0.362 66.72 CK 0.217 表13. 纳米生态阻镉剂III型晚稻盆栽试验降镉效果分析表(2015年) Table 1 4 Analysis of effect on nano cadmium-resistant type IV and V to potted late rice (2016 处理 稻米镉含量平均值(mg/kg) 较对照±% A 0.1193 −40.14 B 0.1187 −40.44 CK 0.1993 表14. 纳米生态阻镉剂IV、V型晚稻盆栽试验降镉效果分析表(2016年) Table 1 5 Analysis of effect on nano cadmium-resistant type IV and V to potted medium rice (2016 处理 稻米镉含量平均值(mg/kg) 较对照±% A 0.141 −14.47 B 0.153 −7.26 CK 0.165 表15. 纳米生态阻镉剂IV、V型中稻盆栽试验降镉效果分析表(2016年) 3.2.2. 大田试验结果与分析 在传统栽培方式下，我们设计了超高镉土壤背景下的随机区组试验、高镉土壤背景下的大田对比试验、低镉土壤背景下的生产试验。结果表明：1) 在高镉土壤背景条件下(2.549 mg/kg)，纳米生态阻镉剂III型、II型对稻米降镉率分别为9.1%、20.30%，II型优于III型(详见表16)。2) 在轻度镉污染土壤(0.42 mg/kg)条件下，纳米生态阻镉剂IV型(施用量50 kg/667 m 2 )具有非常显著的降镉效果，田间现场取样快速检测的降镉率为73.79%；湖南省农科院稻米检测中心室内检测的降镉率达80.28%。样品完全自然干燥后，株洲市农业科学研究所实验室对备份样品再次进行了检测，处理的镉含量为0.065 mg/kg (对照因缺备份样品而未作对比检测) (详见表17)。说明在大田生产中，IV型可有效解决轻度镉超标土壤的镉稻米问题。 Table 1 6 Analysis of effect on nano cadmium-resistant type II and III to late rice field (2015 处理 稻米镉含量(mg/kg) 较对照±% A 1.688 −9.1 B 1.480 −20.3 CK 1.857 平均 1.675 表16. 纳米生态阻镉剂II、III型晚稻大田对比试验降镉效果分析表(2015年) Table 1 7 Analysis of effect on nano cadmium-resistant type IV to late rice field (2016 检测方式 稻米镉含量(mg/kg) 较对照±% 现场快速检测 处理 0.108 −73.79 对照 0.412 湖南农科院稻米检测中心 处理 0.084 −80.28 对照 0.426 株洲市农业科学研究所 处理 0.065 −84.49 对照 缺(采用对照平均值) 对照平均值 0.419 表17. 纳米生态阻镉剂IV型晚稻生产试验降镉效果分析表(2016年) 3) 在超高镉土壤背景(4.0 mg/kg)下，施用纳米生态阻镉剂III型的稻米镉含量，除处理E接近对照外，其它都高于对照(详见表18)，这与盆栽试验结论一致。 3.3. 纳米生态阻镉剂对水稻增产作用显著 3.3.1. 增产效果分析 以施用纳米生态阻镉剂作基肥(早稻和中稻为II型、晚稻为III型)，设置A (20 kg/667 m 2 )、B (40 kg/667 m 2 )、C (80 kg/667 m 2 )、D (160 kg/667 m 2 )、E (320 kg/667 m 2 )等5个处理，以不施用纳米生态阻镉剂作对照。结果表明，早、中、晚稻平均增产效果呈现随着纳米生态阻镉剂用量增加而增长的趋势(详见图1)，但早稻和晚稻均具有拐点，且早稻较晚稻的拐点延后，这可能与早、晚稻生长期的温度变化特点有关。早稻以每667 m 2 施160 kg的产量最高，增产率达25.98% (详见表19)。晚稻以每667 m 2 施80 kg的产量最高，增产率达27.05% (详见表20)。中稻可能是由于品种的生长期较长，以及纳米生态阻镉剂的缓释性特点，以致纳米生态阻镉剂发挥作用的时间较长，从而用量越大增产效果越好，每667 m 2 施320 kg的增产达32.86% (详见表21)。 3.3.2. 投入产出比分析 鉴于目前纳米生态阻镉剂的成本较高，因此最佳投入产出比分析对实际生产应用具有指导意义，从图2可以看出，每667 m 2 施纳米生态阻镉剂40 kg时，每千克对增产的贡献率最高，达0.21%；其次是每667 m 2 施80 kg，每千克对增产的贡献率为0.18%。因此，纳米生态阻镉剂对水稻增产效果而言，以40 kg/667 m 2 为宜。 3.4. 纳米生态阻镉剂对经济作物具有提质增效作用 3.4.1. 在百合花上的应用效果 龚建华等研究发现，百合花每667 m 2 施用纳米生态阻镉剂I型(原纳米生物肥) 40千克作基肥，并在生长期间喷施“纳米液态肥 + 美绿地叶面肥”三次，能显著增强百合花的生长势，茎粗提高了28.37 %， Table 1 8 Analysis on nano cadmium-resistant type III to random late rice zon 处理 I (mg/kg) II (mg/kg) 平均(mg/kg) 较对照±% A 0.870 1.196 1.033 12.10 B 0.933 1.079 1.006 9.17 C 1.120 1.002 1.061 15.14 D 1.072 1.316 1.194 29.57 E 0.944 0.858 0.901 −2.22 CK 0.913 0.930 0.922 平均 0.975 1.064 1.019 表18. 纳米生态阻镉剂III型晚稻随机区组试验稻米镉含量检测结果及分析表 Table 1 9 Analysis of the effect on nano cadmium-resistant agent type II to early rice yiel 处理 平均产量(g/盆) 比对照±% A 56.3 1.81 B 60.9 10.19 C 66.0 19.41 D 69.7 25.98 E 64.5 16.64 CK 55.3 表19. 纳米生态阻镉剂II型对早稻产量影响分析表 Table 2 0 Analysis of the effect on nano cadmium-resistant agent type III to late rice yiel 处理 平均产量(g/盆) 比对照±% A 47.0 −3.69 B 49.6 1.71 C 62.0 27.05 D 61.6 26.16 E 51.3 5.19 CK 48.8 表20. 纳米生态阻镉剂III型对晚稻产量影响分析表 图1. 纳米生态阻镉剂(II型、III型)对水稻产量的影响 Table 2 1 Analysis of the effect on nano cadmium-resistant agent type II to medium rice yiel 处理 平均产量(g/盆) 比对照±% A 134.2 4.79 B 140.5 9.71 C 137.2 7.08 D 141.2 10.20 E 170.2 32.86 CK 128.1 表21. 纳米生态阻镉剂II型对中稻产量影响分析表 图2. 纳米生态阻镉剂单位重量(千克)对水稻增产的贡献率 叶绿素含量明显增加，延长百合花期5~8天，花可朵直径增长9%以上，大大提高了百合花的观赏价值与经济价值 [ 9 ] 。2016年，我们对此进行了大田生产验证，试验地点为株洲市天元区新塘社区，生产示范面积1.33 hm 2 ，百合品种为黄天霸(进口)。结果表明，施用纳米生态阻镉剂I型40千克/667 m 2 ，百合花期延长5天左右。说明纳米生态阻镉剂I型在湖南春季和初夏多雨的环境下，对延长百合花期和提质增效的作用明显且效果稳定。 3.4.2. 在饲料桑上的应用效果 饲料桑(又称蛋白桑)的主要产品为桑叶，其蛋白质含量高，主要用作青贮饲料。因此，饲料桑作为湖南重金属土壤结构调整作物，降低桑叶的重金属含量是提高品质的一个重要方面。试验表明，在土壤高镉背景(1.7 mg/kg)条件下，饲料桑叶片的镉含量处理(A)较对照(CK)降低6.29%，效果不太明显。这可能与纳米生态阻镉剂采用追肥方式(沟施)，且从施肥到取样检测的间隔期比较短(40天)有关。从表22可以看出，饲料桑叶片的镉含量只稍高于0.2 mg/kg的国家标准(参照叶菜类)，说明饲料桑属于低镉吸收积累作物，可以作为重金属污染土壤结构调整的经济作物之一。 Table 2 2 Analysis of the effect on nano cadmium-resistant agent type I to mulberr 处理 饲料桑叶片镉含量(mg/kg) 比对照±% A 0.224 −6.28 CK 0.239 表22. 纳米生态阻镉剂I型对饲料桑的降镉效果分析表