【研究意义】镉（Cd）是南方部分稻区首要土壤污染物^[1]。水稻土Cd超标可能危害土壤健康和稻米质量安全。健康水稻土是绿色稻米生产的根基，在保障粮食安全、生态系统服务功能、人民健康和民族永续发展中具有基础性作用。然而，近40年来，伴随着快速工业化、城市化和农业现代化进程，一些水稻土出现不同程度的酸化，土壤Cd累积量和活性呈增加趋势^[2-3]，生产的一些稻米中Cd含量超过食品限量标准值。因此，修复酸化及Cd污染水稻土、降低稻米Cd含量尤为重要。

【前人研究进展】有机肥、石灰和Si-Ca-Mg土壤调理剂不仅是酸化水稻土的有效改良剂，也是在中、轻度Cd超标水稻土应急性修复中被广泛应用的有效钝化剂^[4-5]。大量研究报道，单次施用碱性钝化剂能有效改良酸化水稻土，降低水稻土Cd活性^[6-8]。双季稻大田试验也表明，有机物料和石灰施用均显著提升了土壤pH值，降低了土壤Cd有效性和糙米Cd累积量^[9]。大田单季施三元土壤调理剂，显著降低了稻根Cd富集转运能力^[10]。然而，有关大田连续钝化剂施用对土壤Cd活性和稻米Cd累积的影响，仍有待更广泛、深入的探究。了解Cd污染风险管制水田长期钝化剂施用的降Cd效果，对指导南方Cd污染稻田安全利用具有重要意义。

【本研究切入点】水田连续多年施有机肥、石灰和Si-Ca-Mg土壤调理剂后，很可能显著改变水稻植株各部位中Cd的分配比例和转运系数，但是长期定位施用有机肥、石灰和土壤调理剂对Cd在土壤－水稻系统中的运移效应仍有待明确，Cd在水稻体内转运变化的调控作用机制也仍不清楚^[10-11]。有研究表明，土壤Eh、pH、有机质组成和水稻品种共同调控Cd在水稻体内的运移过程^[12-13]，但连续施有机肥、石灰和土壤调理剂后，土壤理化性质如何调控Cd在水稻生育期植株中的转运和再分配，有待进一步探究。本课题组前期研究表明，连续施用石灰^[14]、有机肥^[15]和Si-Ca-Mg土壤调理剂^[16]提升了酸紫泥田pH值，降低了土壤Cd活性和稻米Cd累积量。然而，三种钝化剂调控稻米Cd累积的关键作物转运过程的作用机制，仍不清楚。

【拟解决的问题】本研究以Cd污染风险管制的酸紫泥田为研究对象，采用大田配对试验设计，分别比较了连续5年施有机肥、石灰和Si-Ca-Mg土壤调理剂对根际土壤化学性质、水稻不同部位Cd分配和转运的影响，从根际土壤化学性质变化的角度，探讨施有机肥、石灰和Si-Ca-Mg土壤调理剂对水稻植株Cd运移的作用，以期对南方Cd污染风险管制的酸性水稻土的安全利用与土壤改良有所裨益。

1.   材料与方法

1.1   试验地概况

试验地位于湘东株洲市渌口区西北部，滨临湘江中游河西地带，地貌为低丘陵、岗地，海拔59 m。区域常年盛行中亚热带湿润季风气候，据渌口区气象站观测资料，2015 ~ 2021年的年均气温和年均降雨量分别为18.7 ℃和1573.3 mm。土壤起源于紫色页岩风化物，土种为酸紫泥田。在中国土壤系统分类中，土族、土系分别归属为砂质混合型非酸性热性—普通铁聚水耕人为土土族、石板桥系^[17]。据试验前土壤调查，耕作层浅薄（12 cm），通透性较差；0 ~ 20 cm表土质地为黏壤土，容重为1.03 g cm^–3，水提pH为5.5，土壤有机碳为19.4 g kg^–1，阳离子交换量为12.6 cmol kg^–1，总Cd为0.82 mg kg^–1（原则上应采取农艺调控等安全利用措施进行土壤Cd污染风险管制，GB 15618—2018），有效态Cd为0.49 mg kg^–1。水田排灌设施良好，机械化程度高，耕作制度为主流耕作制度，长期水耕熟化和精耕细作，水田高产、稳产。

1.2   供试材料

试验地早稻和晚稻品种分别为湘早籼17号和天优华占。有机肥（山田悦5%有机肥，绿丰源生物有机肥料有限公司，湖南长沙）主要由鸡粪和少量草木灰混合发酵制成，有机碳含量为325 g kg^–1，总氮含量为23 g kg^–1，总钾含量为8 g kg^–1，总Cd含量为0.9 mg kg^–1，pH值为8.4。石灰（老浦石灰公司，湖南宁乡）的CaO含量约76%，pH值为12.7，总Cd含量为0.06 mg kg^–1。土壤矿质调理剂（土壤调理剂，广东万山土壤修复技术有限公司，广东梅州）由钼尾矿、白云石和无烟煤经高温煅烧制成，pH值为10.5，SiO₂含量为261 g kg^–1，CaO含量为188 g kg^–1，MgO含量为121 g kg^–1，有机碳含量为3.9 g kg^–1，总Cd含量为0.19 mg kg^–1。

1.3   试验设计

2014年冬季，根据配对试验设计的原则，随机选取面积约0.2 hm²的12块规整水田，中央修筑田埂（高约30 cm）将田块一分为二，分别设置施有机肥、石灰和Si-Ca-Mg土壤调理剂处理以及相对应的对照处理，每个处理重复4次。在水田每季翻耕时，人工撒施有机肥、石灰和Si-Ca-Mg土壤调理剂，施用量均为2.25 t hm^–2，旋耕充分混匀。常规施肥采用当地习惯施“一基一追”复合肥（复合肥料，眉山市新都化工复合肥有限公司，四川眉山）的方式，即翻耕时施基肥750 kg hm^–2，分蘖期施追肥375 kg hm^–2。水田其他管理方式（例如：耕作、除草、杀虫）按当地习惯进行，当地水稻采用机械化留高茬收获，收获时秸秆粉碎还田。更详细的试验样地设置及施肥处理方案还可参考Huang等^[14]、Sheng等^[15]和Yin等^[16]。

1.4   样品采集与分析

连续处理5年后（2019年），在晚稻黄熟期，收获并采集植株样品。在各小区内随机选取20 ~ 30株水稻，将地上部分齐地收获，混匀装入塑料网袋。随机选取3 ~ 5株水稻，以收获后残留根蔸为中心，用塑料铲切取根部原状土块（土块长、宽、高均为20 cm），装入塑料袋。随机采集水稻植株样品，采集的水稻地上部分与根系并非同一植株。地上部带回室内，清除土壤、碎屑等，分离出茎叶、谷壳和糙米、烘干。原状土块带回室内，采用抖落法收集根际土后，将根系置入塑料桶内，浸泡、清洗和收集根系，洗净烘干。植株磨细后过100目尼龙筛。

糙米、茎叶、谷壳和根系中Cd含量采用硝酸−高氯酸消解，石墨炉原子吸收分光光度法测定（GB/T 5009.15—2014）。土壤总Cd采用GB/T 17141—1997中硝酸−盐酸−高氯酸−氢氟酸消解，石墨炉原子吸收分光光度法测定。土壤有效态Cd采用DTPA浸提，火焰原子吸收分光光度法测定（GB/T 23739—2009）。土壤有机碳采用重铬酸钾外加热法，pH采用电位法（液土比2.5∶1），活性有机碳采用333 mM KMnO₄氧化法，络合态铁采用KMnO₄冷消化−邻菲罗啉比色法，交换态钙、镁采用中性乙酸铵交换−ICP法，土壤有效磷（Olsen-P）采用碳酸氢钠浸提－钼锑钪比色法，土壤碱解氮采用碱解扩散法，土壤速效钾采用乙酸铵提取法测定^[18]。

1.5   数据分析

基于SPSS软件平台（SPSS 13.0，SPSS公司，美国）进行统计分析。每个试验田块作为一个基本试验单位，基于4个重复田块，计算变量的描述统计量（平均值和标准差）。图表中数据为平均值 ± 标准差。应用配对t检验，比较处理和对照田块之间的变量均值差异。应用Pearson相关系数，研究稻米Cd含量与土壤、作物因子的关系。

水稻Cd转运系数（TF）、富集系数（BCF）计算，参考Meng等^[19]和肖敏等^[13]，计算公式如下：

TF_{根 系－茎叶} = [Cd_茎叶] / [Cd_根系]；TF_{茎 叶－谷壳} = [Cd_谷壳] / [Cd_茎叶]；TF_{谷 壳－糙米} = [Cd_糙米] / [Cd_谷壳]；TF_{茎 叶－糙米} = [Cd_糙米] / [Cd_茎叶]

TF_{根 系－茎叶}：由根系向茎叶的转运系数；TF_{茎 叶－谷壳}：由茎叶向谷壳的转运系数；TF_{谷 壳－糙米}：由谷壳向糙米的转运系数；TF_{茎 叶－糙米}：由茎叶向糙米的转运系数。

BCF = 不同营养器官Cd含量 / 土壤Cd含量

2.   结果与分析

2.1   水稻根际土壤化学性质

从水稻根际土壤来看，与各自对照相比，连续5年施有机肥、石灰和Si-Ca-Mg土壤调理剂后，土壤pH平均值分别显著高出0.2、0.7和0.9个单位，而土壤有效态Cd平均含量分别低出25%、13%和33%（P < 0.05，表1）；其中，以连续施土壤调理剂处理田块的土壤pH平均值增幅最大，土壤有效态Cd平均含量降幅最高。未观察到3种处理对水稻根际土壤总Cd含量产生显著影响。

表  1  连续施有机肥、石灰和Si-Ca-Mg土壤调理剂处理与对照田块水稻根际土壤化学性质

Table  1.  Chemical property of rice rhizospheric soil in organic fertilizer, quicklime, and Si-Ca-Mg mineral amendment treatment and control plots

土壤化学指标 Soil chemical property	对照 Control plot	施有机肥 Organic fertilizer	对照 Control plot	施石灰 Lime	对照 Control plot	施Si-Ca-Mg土壤调理剂 Si-Ca-Mg soil amendment
总Cd（mg kg-1）	0.9 ± 0.1 a	1.1 ± 0.2 a	1.1 ± 0.2 a	1.2 ± 0.1 a	1.0 ± 0.1 a	1.1 ± 0.2 a
pH	5.7 ± 0.1 b	5.9 ± 0.1 a	6.0 ± 0.2 b	6.7 ± 0.1 a	6.1 ± 0.3 b	7.0 ± 0.2 a
有机碳（g kg–1）	23.7 ± 4.2 b	26.4 ± 4.7 a	23.6 ± 1.8 a	25.1 ± 0.9 a	20.1 ± 2.1 b	24.0 ± 0.3 a
DTPA-Cd（mg kg–1）	0.8 ± 0.1 a	0.6 ± 0.1 b	0.8 ± 0.1 a	0.7 ± 0.1 a	0.6 ± 0.1 a	0.4 ± 0.1 b
Olsen-P（mg kg–1）	18 ± 3 b	26 ± 6 a	18 ± 8 b	28 ± 5 a	14 ± 2 b	24 ± 4 a
速效钾（mg kg–1）	224 ± 58 a	257 ± 34 a	200 ± 78 a	245 ± 68 a	264 ± 15 b	322 ± 108 a
碱解氮（mg kg–1）	168 ± 28 a	173 ± 45 a	177 ± 11 a	170 ± 30 a	133 ± 44 a	127 ± 17 a
交换态钙（cmol [1/2Ca2 + ] kg–1）	5.9 ± 0.9 a	5.9 ± 0.8 a	6.6 ± 1.2 b	7.5 ± 0.7 a	7.4 ± 0.1 b	8.5 ± 0.5 a
交换态镁（cmol [1/2Mg2 + ] kg–1）	0.8 ± 0.1 a	0.8 ± 0.1 a	0.8 ± 0.2 a	0.8 ± 0.2 a	0.9 ± 0.2 b	1.1 ± 0.1 a
络合态铁（g kg–1）	1.9 ± 0.4 b	2.2 ± 0.5 a	1.8 ± 0.3 a	1.3 ± 0.3 b	0.9 ± 0.2 a	0.7 ± 0.1 b
土壤活性有机碳（g kg–1）	4.3 ± 0.2 a	4.3 ± 0.4 a	2.7 ± 0.3 a	3.0 ± 0.2 a	3.1 ± 0.3 b	3.7 ± 0.5 a
注：对照与处理之间不同小写字母表示差异显著（P < 0.05）。

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此外，与各自对照相比，施有机肥、石灰和Si-Ca-Mg土壤调理剂处理田块的土壤有效磷平均含量显著高出44% ~ 71%（表1）。施有机肥和土壤调理剂处理田块土壤有机碳含量分别比各自对照显著高出11%和19%，施土壤调理剂处理田块速效钾含量比对照显著高出22%。未观察到3种钝化剂对水稻根际土壤碱解氮含量有显著影响。与各自对照相比，施石灰、土壤调理剂，显著提高土壤交换态钙平均含量约15%；施土壤调理剂显著提高土壤交换态镁平均含量22%；施有机肥显著提高络合态铁平均含量16%，但施石灰和土壤调理剂，分别显著降低络合态铁平均含量28%和22%；3种钝化剂施用后，土壤活性有机碳水平呈升高趋势。

2.2   水稻植株各部位Cd含量

连续施有机肥、石灰及与Si-Ca-Mg土壤调理剂，均显著降低水稻各部位Cd含量，但是降幅不同；与各自对照相比，施有机肥、石灰和土壤调理剂处理的田块糙米Cd平均含量分别显著低出60%、60%和75%，谷壳Cd平均含量显著低出62% ~ 67%，茎叶Cd平均含量分别显著低出56%、40%和77%，根系Cd平均含量分别显著低出35%、17%和48%（P < 0.05，图1）。连续5年施石灰、土壤调理剂后，糙米Cd平均含量降至国家食品中污染物限量值0.2 mg kg^–1（GB 2762-2017）以下，实现了稻米达标生产。不论是对照或处理田块，水稻各部位中Cd平均含量大小顺序均为：根系 > 茎叶 > 谷壳 ≈ 糙米，根系Cd平均含量是糙米、谷壳Cd平均含量的11 ~ 19倍、茎叶Cd平均含量的2 ~ 3倍，这表明稻根是水稻Cd累积的主要部位。

图  1  连续施有机肥、石灰和土壤调理剂处理与对照田块水稻植株各部位Cd含量

不同小写字母表示处理间差异显著（P < 0.05）

Figure  1.  Cd concentrations in rice tissues under organic fertilizer, quicklime, and Si-Ca-Mg mineral amendment treatment and control plots

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2.3   水稻Cd富集和转运系数

与各自对照相比，施有机肥、石灰和Si-Ca-Mg土壤调理剂处理的田块糙米Cd平均富集系数分别显著低出67%、80%和75%，谷壳Cd平均富集系数显著低出50% ~ 67%，茎叶Cd平均富集系数显著低出46% ~ 64%，根系Cd平均富集系数显著低出30% ~ 50%（P < 0.05，表2）。在各处理和对照田块，水稻各部位中Cd的平均富集系数大小顺序为：BCF_根系（2.1 ~ 15.9） > BCF_茎叶（0.5 ~ 6.1） > BCF_谷壳（0.2 ~ 1.2） ≈ BCF_糙米（0.1 ~ 1.2）。

表  2  连续施有机肥、石灰和土壤调理剂处理与对照田块水稻各部位Cd富集系数（BCF）

Table  2.  Bioconcentration factor in rice tissues under organic fertilizer, quicklime, and Si-Ca-Mg mineral amendment treatment and control plots

处理 Treatment	BCF根系 BCF root	BCF茎叶 BCF stem and leaf	BCF谷壳 BCF husk	BCF糙米 BCF brown rice
对照	15.9 ± 2.2 a	6.1 ± 1.1 a	1.2 ± 0.3 a	1.2 ± 0.2 a
有机肥	11.1 ± 1.3 b	3.3 ± 0.9 b	0.4 ± 0.1 b	0.4 ± 0.1 b
对照	8.8 ± 2.0 a	4.6 ± 1.2 a	0.6 ± 0.2 a	0.5 ± 0.1 a
石灰	5.8 ± 0.8 b	1.9 ± 0.4 b	0.2 ± 0.1 b	0.1 ± 0.1 b
对照	4.2 ± 0.3 a	1.4 ± 0.5 a	0.4 ± 0.1 a	0.4 ± 0.05 a
Si-Ca-Mg土壤调理剂	2.1 ± 0.5 b	0.5 ± 0.2 b	0.2 ± 0.1 a	0.1 ± 0.03 b
注：对照与处理之间不同小写字母表示差异显著（P < 0.05）。

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与各自对照相比，施有机肥、石灰和土壤调理剂处理的田块平均TF_{根 系－茎叶}分别显著低出26%、38%和27%，而施有机肥处理的田块平均TF_{茎 叶－谷壳}显著低出35%，施石灰和土壤调理剂处理的田块平均TF_{谷 壳－糙米}分别显著低出33%和27%，施有机肥、石灰处理的田块平均TF_{茎 叶－糙米}分别显著低出37%和58%（P < 0.05，表3），施土壤调理剂田块平均TF_{茎 叶－糙米}低出29%。在各处理和对照田块中，水稻各部位中Cd平均TF大小顺序为：TF_{谷 壳－糙米} > TF_{根 系－茎叶} ≈ TF_{茎 叶－谷壳} > TF_{茎 叶－糙米} > TF_{根 系－糙米}。

表  3  连续施有机肥、石灰和土壤调理剂处理与对照田块水稻各部位Cd转运系数（TF）

Table  3.  Translocation factor in rice tissues under organic fertilizer, quicklime, and Si-Ca-Mg mineral amendment treatment and control plots

处理 Treatment	TF根 系－茎叶 TF root-stem and leaf	TF茎 叶－谷壳 TF stem and leaf-husk	TF谷 壳－糙米 TF husk-brown rice	TF茎 叶－糙米 TF stem and leaf-brown rice	TF根 系－糙米 TF root-brown rice
对照	0.39 ± 0.02 a	0.20 ± 0.02 a	0.97 ± 0.05 a	0.19 ± 0.02 a	0.07 ± 0.01 a
有机肥	0.29 ± 0.04 b	0.13 ± 0.04 b	0.93 ± 0.09 a	0.12 ± 0.03 b	0.04 ± 0.01 b
对照	0.52 ± 0.03 a	0.13 ± 0.04 a	0.92 ± 0.08 a	0.12 ± 0.01 a	0.06 ± 0.01 a
石灰	0.32 ± 0.02 b	0.11 ± 0.03 a	0.62 ± 0.10 b	0.05 ± 0.03 b	0.06 ± 0.01 a
对照	0.33 ± 0.05 a	0.31 ± 0.05 a	0.95 ± 0.27 a	0.31 ± 0.11 a	0.09 ± 0.01 a
Si-Ca-Mg 土壤调理剂	0.24 ± 0.06 b	0.31 ± 0.12 a	0.69 ± 0.14 b	0.22 ± 0.13 a	0.06 ± 0.03 a
注：对照与处理之间不同小写字母表示差异显著（P < 0.05）。

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2.4   糙米Cd含量与其他变量的相关性

糙米Cd含量与茎叶、根系Cd含量、TF_{根 系－茎叶}、土壤DTPA-Cd以及络合态铁含量呈显著或极显著正相关，Pearson相关系数为0.630 ~ 0.952；但与土壤pH和交换态钙含量呈显著负相关（−0.812和−0.804，表4）。水稻植株Cd累积转运和土壤化学性质可能是影响糙米Cd含量的重要因素。

表  4  糙米Cd含量与水稻植株其它器官Cd含量及土壤DTPA-Cd含量等变量之间的相关性

Table  4.  Pearson correlation coefficient between Cd concentration in brown rice and Cd concentration of other rice organs, DTPA-Cd concentration in soil, and other variables

变量 Variable	Pearson相关系数 Pearson correlation coefficient
茎叶Cd含量	0.881*
根系Cd含量	0.952**
TF根 系－茎叶	0.630*
土壤pH	−0.812*
DTPA-Cd含量	0.649*
交换态钙含量	−0.804*
络合态铁含量	0.645*
活性有机碳含量	−0.436
注：*和**分别表示P < 0.05和P < 0.01显著水平；n = 12。

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3.   讨论

酸紫泥田连续5年施鸡粪发酵有机肥、生石灰和硅钙镁土壤调理剂后，显著降低了水稻植株各部位Cd累积量；特别是，连续施石灰和土壤调理剂后，糙米Cd含量降低至国家食品中污染物限量值（0.2 mg kg^–1）以下，实现了达标生产。本研究中，糙米Cd累积量的下降可能主要与土壤Cd活性下降、水稻植株其他部位Cd富集转运能力降低有关（表4）。

首先，从土壤Cd生物有效性角度看，连续施用的3种钝化剂均为碱性物质，pH值分别为12.7、10.5和8.4，每年2次连续5年的施用，土壤中碱性物质不断累积，提高了土壤pH值，促进水稻土由酸性向中性转化（表1）。这可能增加了土壤胶体表面负电荷容量和Cd^{2 +} 吸附固持能力，有效降低了土壤Cd活性^[10]。有报道称，土壤酸度强烈影响土壤有效态Cd含量，土壤pH值每降低1个单位，土壤Cd溶解度提高4.3倍^[20]。随着土壤pH值升高，土壤溶液中OH⁻增多，可能促进形成难溶性的羟基态Cd、CdCO₃，从而降低土壤Cd活性^[13]。本研究中，施用钝化剂均显著提高根际土壤pH值，降低根际土壤DTPA-Cd水平（表1），且糙米Cd含量与土壤pH值（P = 0.042）、DTPA-Cd含量（P = 0.047）分别呈负相关和正相关（表4）。张振兴等^[21]的单季盆栽试验中，土壤施石灰，显著提高了土壤pH，降低土壤Cd活性，直接影响水稻根系Cd吸收富集。然而，范晶晶等^[11]的单季田间小区试验中，施用不同类型有机物料（紫云英、油菜秆和有机粪肥），未显著影响土壤pH值和DTPA-Cd含量，推测可能与有机物料施用量较低、施用时间短、缺少碱性物质的累积和有机物料类型不同有关。

连续施3种钝化剂，尤其是有机肥的施用，不断投入有机物和养分，提升了土壤有机碳活性和水平（表1）。本研究中，糙米Cd含量与根际土壤活性有机碳含量呈负相关（表4），推断部分原因可能是，有机胶体具有较大的内、外表面积，存在大量的含氧官能团，可通过络合、螯合、吸附过程，增强土壤Cd^{2 +} 固定能力，降低土壤Cd活性^[22]。此外，糙米Cd含量与根际土壤络合态铁含量呈正相关（表4），推测可能与根际土壤络合态Fe与根表铁膜相互作用有关^[23-24]，但相关作用机理有待深入研究。

其次，从水稻Cd富集角度看，糙米Cd富集系数低于茎叶、根系Cd富集系数，可能与水稻各部位代谢程度差异有关^[25]。尽管连续施3种钝化剂后，均有降低植株各部位Cd富集系数的趋势，但以施土壤调理剂的BCF_根系降幅最大。本研究中，石灰CaO含量约为76%，Si-Ca-Mg土壤调理剂中的CaO（188 g kg^–1）、MgO（121 g kg^–1）和SiO₂（261 g kg^–1）含量高，施入水田后，为根系生长带来大量有效态Si、Ca和Mg；其中，Ca^{2 +} 和Mg^{2 +} 对水稻根系吸收土壤Cd^{2 +} 可能产生强烈的离子吸收拮抗作用^[21]。据报道，Ca^{2 +} 与Cd^{2 +} 电性相同、半径相近，Ca^{2 +} 具备强烈竞争水稻根系表面Cd^{2 +} 离子吸附位点和转运蛋白的能力，阻碍稻根Cd^{2 +} 吸收及稻根Cd^{2 +} 向地上部的转运^[26-27]。本研究显示，糙米Cd含量与土壤交换态钙含量呈显著负相关（表4），据此推测土壤中Ca^{2 +} 可能是影响糙米Cd含量的重要因素之一。

此外，施入土壤中的Si也可能与土壤溶液中的Cd共沉淀，抑制根系Cd吸收^[28]；有研究报道，水田施Si显著降低水稻植株各部位的转运系数，阻控根系Cd向地上部的运移^[29]；潘伯桂等^[30]的盆栽试验中，水田施硅肥，促进水稻茎叶Cd累积，降低水稻茎叶Cd向籽粒中转运。耿杰等^[31]的盆栽试验表明施用硅可有效减少水稻地上部对Cd的吸收、转运和累积。本研究中，连续施有机肥处理BCF_根系降幅相对最低，可能与水田中施入的有机肥分解，产生有机酸，促进根系Cd吸收有关^[32]。

最后，从水稻Cd转运角度看，水稻Cd吸收转运过程主要包括根系吸收、通过木质部向茎叶迁移、节间维管传递和籽粒累积；其中，木质部是Cd从根系运输到茎叶的主要途径，韧皮部是Cd从茎叶运输到籽粒的主要途径^[33]。连续施3种钝化剂处理后，不同程度地降低了植株内各部位Cd的转运系数，以施石灰的TF_{根 系－茎叶}降幅最大。据此推测连续施石灰可能有效阻止了Cd通过木质部由根系向茎叶的转运。本研究也观察到，连续施石灰处理与对照处理的根系Cd含量没有显著差异（图1）。另据报道，施石灰可能阻碍Cd在根系中向木质部装载，进而降低Cd由根系向茎叶的转运系数^[21]，但是有关生理调控机理仍有待深入探究。

本研究观察到连续施有机肥、石灰和土壤调理剂后，一致地降低了水稻体内Cd累积量、转运和土壤Cd活性，可能与连续5年（共10季）施入碱性钝化剂，产生的土壤Cd钝化和对酸化紫泥田改良有关。然而，限于试验工作量、成本和水稻植株样品长期保存的困难，本研究未连续逐年监测水稻植株各部位Cd含量的动态变化，今后仍有待更多长期连续动态监测研究，以精确揭示连续施用钝化剂实现水稻降Cd达标生产的时间阈值。此外，亚热带稻作区水稻土类型、水稻品种和种植制度、市场中有机肥、石灰和矿质土壤调理剂种类和施用方式、地域性农艺管理措施等都极为多样。有关长期施用有机肥、石灰和土壤调理剂对Cd在土 壤－水稻系统运移的效应及作用机理，仍有待针对更多区域、更长时间和更多钝化剂的类型进行研究，以便为南方酸性水稻土安全利用提供依据和参考。

4.   结论

连续施有机肥、石灰和矿质调理剂是南方双季稻区水田广泛应用的地力培肥与土壤改良措施。在湘东地区土壤Cd污染风险管制的酸紫泥田，连续5年单施有机肥、石灰和Si-Ca-Mg土壤调理剂后，根际土壤pH、有机碳活性和Ca有效性呈升高趋势，但根际土壤Cd活性、水稻植株不同部位Cd累积量和转运能力均显著降低，从而降低了糙米Cd累积量；特别是，连续5年施石灰、Si-Ca-Mg土壤调理剂后，糙米Cd平均含量降至国家食品中污染物限量值（0.2 mg kg^–1）以下，实现了稻米达标生产。