光叶苕子配施不同钝化剂对娃娃菜生长及Cd富集的影响

阮彦楠，吕本春，杨伟，王应学，陈检锋，尹梅，陈华，王伟，梁志妹，王志远*，付利波*

（1.云南省农业科学院农业环境资源研究所，昆明 650205；2.昆明市农产品质量安全中心，昆明 650118；3.云南农业大学资源与环境学院，昆明 650201；4.昆明学院，昆明 650214；5.昆明市农业科学研究院，昆明 650118）

镉（Cd）是一种有强迁移性和生物毒性的重金属污染物，在植物体内累积，抑制植物光合作用、影响根系生长、降低农作物产量，进而危害人体健康[1-2]。因此，降低农田土壤Cd 的有效性，减少作物对Cd 的吸收，成为土壤科学和环境科学领域研究的重点。生物炭、硅肥、钙镁磷肥等碱性钝化剂通过改变土壤中重金属形态，削弱其生物有效性和迁移性，从而降低土壤中重金属对动植物的毒害作用[3-4]。张静静等[5]通过施用生物炭材料增强土壤pH值来降低微碱性土壤中Cd含量；Prabagars等[6]发现硅降低水稻根和茎叶中迁移性较强的乙醇提取态和去离子水提取态的Cd含量，促进难迁移的醋酸提取态和盐酸提取态Cd 形态的生成，降低水稻体内Cd 的迁移性；鄢德梅等[4]研究发现在施用2 250 kg·hm-2钙镁磷肥的条件下，土壤中有效态Cd含量显著降低46.97%，糙米中Cd含量降低至0.04 mg·kg-1。

绿肥在农田重金属污染修复中通过影响土壤中有机质含量、pH值、还原性铁和微生物群落[7]等，减少土壤中的活性Cd，进而有效阻断农作物中的Cd 含量。相关研究发现施加绿肥油菜显著降低土壤交换态Cd，增加土壤有机质和微生物碳、氮含量，有效减轻Cd 在土壤中的毒性[8-9]。因此，种植绿肥减少土壤Cd 向农作物的迁移是一项经济有效的措施。但是也有部分研究发现绿肥翻压进入土壤中容易受到后茬作物根系分泌物的影响，根系分泌物对土壤的酸化作用容易抵消绿肥产生有机质对重金属的螯合作用，是影响绿肥应用在土壤中重金属有效性的主要限制因素[10-12]。另外绿肥翻压进入土壤中，在增加土壤中溶解有机物（DOM），降低Cd的有效性的同时，如果绿肥产生的DOM 分解时间较长时，一旦超过作物的生长周期，绿肥所产生的有机质大部分仍为可溶性，这反而可能会增加重金属Cd 对作物的毒性。由此可见，绿肥对交换态Cd 的影响不尽相同，有必要进一步考虑绿肥与其他钝化效果较好的材料相结合来减少植物对活性Cd的响应。

前人研究发现，施加钝化剂容易增加土壤的pH值，而绿肥翻压后容易增加土壤中有机质含量，土壤pH 值提高，可增加土壤胶体表面的负电荷，从而增强了土壤胶体对Cd 离子的吸附能力，而有机质可通过络合、离子交换和沉淀等过程增强土壤对Cd 的吸附能力，研究表明，土壤pH的提高可增加有机质表面的负电荷，使其更有效地络合Cd2+，从而可进一步降低土壤中Cd 的活性，肖敏等[13]研究发现，紫云英与石灰配施时，土壤Cd 有效性和稻米Cd 含量均显著降低。汤建等[14]研究发现紫云英与生物炭配施既可提高水稻产量，也更能降低水稻籽粒中Cd 的含量。另一种研究表明，施用钝化剂对绿肥腐解及氮、磷、钾养分释放具有促进作用，这是由于促进绿肥腐解的多数微生物适合在中性或微碱性环境中活动，施用石灰能中和腐解过程和后茬作物根系释放的有机酸等物质，为微生物的生长繁殖提供更有利环境[15]，从而增加微生物数量，促进绿肥腐解和氮、磷、钾养分的释放。因此可推断出绿肥配施钝化剂有助于加快绿肥的腐解，从而有利于降低土壤和当季作物中Cd的有效性。综上可知，绿肥与钝化剂对Cd响应存在两方面的作用，一方面绿肥和钝化剂协同作用下，可进一步降低土壤有效Cd 的含量，另一方面钝化剂有利于绿肥的腐解，有利于降低Cd的有效性。

以上绿肥配施钝化剂的相关研究主要集中在紫云英配施不同钝化剂上，目前已证明豆科绿肥光叶紫花苕（Vicia villosa var.）在降低土壤和作物有效Cd 含量具有很大的应用潜力[7，16]，但对光叶紫花苕配施不同钝化剂对植物Cd的解毒作用尚未见系统报道。娃娃菜因其生长快、易栽培管理常被用作重金属污染相关研究的指示蔬菜作物。生物炭、硅肥、钙镁磷肥等钝化剂在修复酸性Cd 污染土壤中应用广泛[3-6]，但对修复微碱性Cd 污染土壤报道较少。因此，本文采用盆栽试验，以东川微碱性农田Cd 污染土壤为供试土壤，娃娃菜为研究对象，探究旱地绿肥光叶紫花苕配施钝化剂生物炭、硅肥、钙镁磷肥对蔬菜产量、根系形态、光合作用及其Cd 转运效应等的影响。本研究通过寻求最佳的缓解Cd 毒害的绿肥配施钝化剂种类，以期为准确评估绿肥与钝化剂配施体系对蔬菜生长和土壤重金属Cd有效性的影响提供基础数据和科学依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

盆栽试验于云南省昆明市嵩明县农科院嵩明基地大棚内进行（25°28'N，102°41'E）。该地区属于低纬亚热带高原季风气候，年平均气温和年平均降水量分别为11~22 ℃和899.8 mm。

盆栽土取自云南省昆明市东川区Cd 污染农田（25°57'~26°32'N，102°47'~103°18'E），海拔1 000 m。土壤类型为冲积土，pH 值为7.54，土壤养分含量为有效磷15.2 mg·kg-1、速效钾76.5 mg·kg-1、碱解氮62.8 mg·kg-1、全磷1.52 g·kg-1、全钾16.9 g·kg-1、全氮1.37 g·kg-1、有机质10.71 g·kg-1。供试土壤Cd含量为1.56 mg·kg-1，未超过GB 15618—2018的风险筛选值，故研究区域属于轻度重金属Cd污染农田。

供试蔬菜品种为高丽余娃娃菜（Brassicapekinen⁃sis），为当地广泛种植的蔬菜作物。供试豆科绿肥作物为光叶紫花苕（Vicia villosa var.），种子来源于国家绿肥产业技术体系昆明综合试验站。生物炭购自南京勤丰秸秆科技有限公司（全氮1.4 g·kg-1、全磷1.4 g·kg-1、全钾13.2 g·kg-1、有机碳478 g·kg-1、pH 值10.16、Cd 0.026 mg·kg-1），钙镁磷肥购自浙江农得惠肥业有限公司（P2O515%、CaO 45%、SiO220%，MgO 12%、pH 值9.79、Cd 0.04 mg·kg-1），硅肥购自昆明懿堂春科技有限公司（SiO≥30%，pH 值10.78，Cd 含量0.013 mg·kg-1）。盆栽装置盆体为PVC 材质，高17.5 cm，内径18.5 cm。

1.2 试验设计

娃娃菜于2021 年8 月15 日播种育苗，9 月2 日移栽。试验设5个处理，分别为：（1）空白（CK）；（2）豆科绿肥光叶苕子（G）；（3）光叶苕子+生物炭（GB）；（4）光叶苕子+硅肥（GS）；（5）光叶苕子+钙镁磷肥（GP）；每个处理5 个重复，共计25 个盆栽，前期试验研究发现当绿肥光叶苕子用量为39.6 g·pot-1时对降低土壤（23.20%）和蔬菜（22.34%）Cd 含量效果最佳，而生物炭、硅肥和钙镁磷肥的用量参照改良张静静等[5]的用量，具体施用量见表1，将豆科绿肥光叶紫花苕和钝化剂与土壤混合均匀后装盆，每盆土4 kg，定量浇去离子水，控制土壤含水量约为田间持水量的60%。装盆2周后，每盆移栽娃娃菜幼苗1株，娃娃菜生长期间根据需要浇水施肥。收获后分别采集土壤与植株样品。

表1 盆栽试验有机物料和钝化剂用量Table 1 Pot experiment of organic materials and immobilization amendment dosage

1.3 测试指标与方法

1.3.1 娃娃菜地上部指标

娃娃菜收获时先测定叶长、叶宽和叶片数，并计算根冠比和叶面积。于08：30—11：30 使用SPAD-502 叶绿素仪和便携式光合速率测定仪（LI-6400XT，美国）测定同一叶位（第三片展开叶）叶片叶绿素含量、净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）和蒸腾速率（Tr）。

1.3.2 娃娃菜地下部指标

自来水冲洗泥土后用去离子水清洗沥干水后测量地上部产量，并用EPSON PERFECTIONV 700 仪扫描娃娃菜根系后用根分析软件WinRHIZO-Pro 2013（Regent Instruments Inc.）测定根长、根表面积、根体积、平均根系直径、根尖数和分枝数）。同时取植株样洗净晾干水分后置于烘箱、105 ℃杀青30 min 后调制70 ℃烘干至恒质量，分别称质量、记录地上部和地下部干物质量。不锈钢粉碎机粉碎烘干样品、混匀，过0.25 mm 筛后备用。娃娃菜收获后采集0~20 cm 表层土壤样，风干混匀后用玛瑙研钵反复磨细直至全部过0.149 mm孔径尼龙筛，装袋保存、备用。

1.3.3 土壤及娃娃菜Cd含量

土壤有效Cd采用0.01 mol·L-1CaCl2浸提-石墨炉原子吸收分光光度法测定[17]。植物Cd 含量测定采用HNO3-HClO4消解-石墨炉原子吸收分光光度法测定[18]。植物Cd 累积特征用Cd 累积量、富集系数（En⁃richment coefficient，EC）、转运系数（Transfer factor，TF）表示[19]，植物Cd钝化特征用钝化效率表示[16]：

Cd 累积量=娃娃菜Cd 含量（mg·kg-1）×娃娃菜生物量（kg）；

富集系数（EC）=娃娃菜Cd 含量（mg·kg-1）/土壤Cd含量（mg·kg-1）；

转运系数（TF）=娃娃菜地上部分Cd 含量（mg·kg-1）/娃娃菜地下部分Cd含量（mg·kg-1）；

钝化效率=（1-Ce/Ci）×100%

式中：Ce 为钝化处理后单一金属元素有效态含量，mg·kg-1；Ci 为对照处理单一金属元素有效态含量，mg·kg-1。

1.4 数据处理

所有数据的平均值、标准差采用Excel 2021 软件处理，采用Duncan 新复极差法检验不同品种之间数据差异的显著性（P<0.05）。采用SPSS 26.0 软件进行相关性分析，并利用Origin 2021软件作图。

2 结果与分析

2.1 光叶苕子配施钝化剂对娃娃菜农艺性状的影响

由表2 可见，与空白对照相比，单独施用光叶苕子显著增加娃娃菜地下部生物量、产量，分别增加28.88%和80.38%，且地上部生物量、根冠比和叶片数也有一定增加，但差异不显著。与单施光叶苕子相比，光叶苕子配施生物炭、硅肥、钙镁磷肥显著增加娃娃菜地上部分生物量，增幅分别为35.24%、17.70%、33.70%；光叶苕子配施三种不同钝化剂降低了娃娃菜地下部分生物量（41.44%、33.10%、31.69%）、叶片数（16.67%、27.78%、16.67%）和 根 冠 比（56.76%、43.24%、48.65%），而光叶苕子和生物炭配施增加娃娃菜叶面积（30.05%）。

表2 光叶苕子配施钝化剂对娃娃菜农艺性状的影响Table 2 Effects of smooth vetcha combined with immobilization amendment on agronomic traits of baby cabbage

2.2 光叶苕子配施钝化剂对娃娃菜根系形态的影响

由图1 可见，与空白对照相比，施用光叶苕子显著增加了娃娃菜根长、根表面积、根体积、根尖数和分枝数（P<0.05），分别增加89.20%、43.24%、51.15%、85.16%和48.86%，但在一定程度上降低了娃娃菜的平均根系直径（19.83%，P<0.05）。光叶苕子配施生物炭、硅肥、钙镁磷肥却显著减小了根表面积（54.82%、35.67%、43.31%，P<0.05）、根尖数（47.98%、39.06%、52.06%，P<0.05）和分枝数（48.91%、22.22%、56.11%，P<0.05）。光叶苕子配施生物炭和硅肥则显著减小了娃娃菜根长（P<0.05），分别减小61.09%和70.43%，但增加了娃娃菜平均根系直径，分别增加42.56%和154.91%。而对娃娃菜根体积则存在不同程度的影响，光叶苕子配施硅肥最高，相比增加了30.99%，而光叶苕子配施生物炭和钙镁磷肥则是减小（31.37%和61.90%）。由此可见，与对照相比，施用光叶苕子可显著促进娃娃菜根部的生长发育，有利于植物地下生物量积累；而与单施光叶苕子处理相比，光叶苕子配施钝化剂则容易降低娃娃菜根表面积、根尖数和分枝数，进而减小植物地下生物量积累，但有利于娃娃菜地上部分有机物积累，其中光叶苕子配施硅肥能显著增加根体积和平均根系直径（P<0.05），对娃娃菜地下根系生长贡献较高，不利于提高其可食用部分产量。

图1 光叶苕子配施钝化剂对娃娃菜根系形态的影响Figure 1 Effects of smooth vetcha combined with immobilization amendment on root morphology of baby cabbage

2.3 光叶苕子配施钝化剂对光合作用和叶绿素含量的影响

光叶苕子单施和配施钝化剂对娃娃菜光合作用和叶绿素含量有不同的影响。由图2 可知，与对照相比，单施光叶苕子处理增加了娃娃菜气孔导度、蒸腾速率和叶绿素含量，分别增加了76.33%、174.05%和10.05 %。

图2 光叶苕子配施钝化剂对娃娃菜光合作用和叶绿素含量的影响Figure 2 Effects of smooth vetcha combined with immobilization amendment on photosynthesis and chlorophyll content of baby cabbage

与单施光叶苕子处理相比，光叶苕子配施生物炭、硅肥、钙镁磷肥显著降低蒸腾速率（17.62%~61.05%，P<0.05），光叶苕子配施生物炭和硅肥又可显著增加气孔导度（29.29%、18.06%，P<0.05），其中配施硅肥可显著降低娃娃菜6.43%的叶绿素含量。光叶苕子配施钙镁磷肥可显著增加光合速率和胞间CO2浓度（P<0.05，87.63%和7.25%），可降低娃娃菜气孔导度（55.10%）。综上可知，与对照相比，单独施用光叶苕子可增加娃娃菜部分光合指标，利于光合产物的积累；而光叶苕子配施钝化剂容易增加娃娃菜光合速率、气孔导度、蒸腾速率和叶绿素，也在一定程度上增加了娃娃菜光合指标，但也存在降低了其胞间CO2浓度。与单施光叶苕子相比，光叶苕子配施钝化剂只增加了光合速率，降低了蒸腾速率，而其他光合指标配施不同钝化剂呈现不同的规律。

2.4 光叶苕子配施钝化剂对土壤-娃娃菜Cd 含量的影响

光叶苕子单施和配施钝化剂对土壤重金属Cd有效态含量有不同的影响。由图3 可知，与空白对照相比，单施光叶苕子和配施钝化剂均可降低土壤有效态Cd含量，其中单施光叶苕子的降低幅度为23.82%，而在所有的处理中，光叶苕子配施生物炭对土壤有效Cd 钝化效果最佳，差异最为明显，降低幅度为43.84%。其次在配施不同钝化剂处理中，与单施光叶苕子、配施硅肥和钙镁磷肥处理相比，光叶苕子和生物炭配施均可显著降低土壤有效Cd 的含量，效果最好；与单施光叶苕子相比，光叶苕子与硅肥配施却增加了18.34%的土壤有效Cd含量。

图3 光叶苕子配施钝化剂对土壤有效Cd含量的影响Figure 3 Effects of smooth vetcha combined with immobilization amendment on soil available Cd content

光叶苕子单施和配施钝化剂对娃娃菜体内Cd含量与累积量有不同影响。由图4 可知，与空白对照相比，单施光叶苕子可显著降低娃娃菜地上和地下部分Cd 含量，分别降低22.34%和15.83%。与单施光叶苕子处理相比，光叶苕子配施生物炭、硅肥和钙镁磷肥处理可显著降低地下部分Cd累积量（48.13%、15.32%和26.40%），但增加了地上部分Cd 累积量（48.80%、30.86%和74.99%），且钙镁磷肥处理地上部分Cd 累积量为最高（31.21%，P<0.05）；其中，光叶苕子和生物炭配施可显著降低地下部分Cd 含量（11.34%，P<0.05），显著低于配施硅肥和钙镁磷肥处理，而光叶苕子和硅肥配施则增加地下部分Cd 含量（26.71%，P<0.05），显著高于其他配施处理。在所有的配施处理中，与空白对照相比，光叶苕子配施生物炭对降低娃娃菜地上和地下Cd 含量差异最明显（14.56% 和25.37%，P<0.05），效果最好。

图4 光叶苕子配施钝化剂对娃娃菜Cd含量和累积量的影响Figure 4 Effects of smooth vetcha combined with immobilization amendment on Cd content and accumulation in baby cabbages

综上可知，与空白对照相比，单施光叶苕子容易降低土壤有效Cd 和娃娃菜Cd 含量，特别是在降低地上部分Cd 含量效果最好，而配施钝化剂均可降低土壤有效Cd 含量，对地上和地下Cd 含量影响不同，但配施生物炭效果最佳。光叶苕子配施硅肥较单施光叶苕子容易增加土壤有效Cd（18.34%）和娃娃菜地下部Cd 含量（26.71%），地下部Cd 含量甚至高于空白、配施生物炭和硅肥处理，说明硅肥易导致地下部Cd积累；配施钙镁磷肥对娃娃菜地上部Cd贡献最大，显著高于配施生物炭和硅肥处理，对降低娃娃菜可食用部分Cd 效果最差；而光叶苕子配施生物炭可进一步降低土壤有效Cd 含量，其中光叶苕子配施生物炭对钝化土壤中Cd、降解娃娃菜地上和地下部分Cd 效果较好，较空白对照分别降低43.84%、14.56% 和25.37%，在降低地上部分Cd 含量上与配施硅肥差异不显著。

2.5 光叶苕子配施钝化剂对娃娃菜Cd 富集和转运的影响

由表3 可知，与对照相比，单施光叶苕子可降低Cd 地上和地下富集系数和转运系数；与单施光叶苕子处理相比，光叶苕子配施生物炭增加了Cd 地上富集系数、转运系数，降低了Cd 地下富集系数，光叶苕子配施硅肥增加了地上和地下富集系数，降低了转运系数。光叶苕子配施钙镁磷肥增加了Cd 地上、地下富集系数、转运系数。综合表明光叶苕子配施钝化剂容易增加娃娃菜植株对Cd的吸收和转运。

表3 光叶苕子配施钝化剂对娃娃菜Cd富集和转运的影响Table 3 Effects of smooth vetcha combined with immobilization amendments on Cd accumulation and translocation in baby cabbage

2.6 相关性分析和冗余分析

从图5 可知，有效态Cd 含量与产量和叶面积呈显著负相关，地上部分Cd含量与根体积、气孔导度和蒸腾速率呈显著负相关，与胞间CO2浓度呈显著正相关。地下部分Cd 含量与产量、叶面积和蒸腾速率呈显著负相关。Cd 转运系数与叶面积呈显著正相关，与根冠比、根表面积、根体积和分枝数呈显著负相关。

图5 植物生理因子与Cd生物有效性的相关性分析Figure 5 Correlation between plant physiological factors and Cd bioavailability

3 讨论

3.1 光叶苕子与钝化剂配施对娃娃菜生长及Cd 解毒的影响

根系是植物最先感知Cd 等有毒物质的器官，土壤中Cd对植物的危害也首先表现在根系变化上。重金属Cd 胁迫严重影响着植物根系的生长发育，而根系形态和结构的变化反过来会影响根系对Cd吸收和木质部的装载效率，从而影响Cd 在植物体内的转运和累积[20-21]。有研究表明，Cd对植物的影响与其自身重金属含量有关，低含量有刺激作用，当含量超过一定量时就会抑制其生长发育，且随着含量升高抑制作用显著提高[22]。前人研究发现，应用生物炭能够增加水稻根系生理功能，且根系指标随着生物炭施入量的加大而逐渐增加[23]。这是由于生物炭特殊的孔隙结构具有较大的C/N，使其吸附Cd2+的同时也吸附大量的NH+4和NO-3，进而减少N 素的淋溶损失[24]，保持长期供肥作用，从而促进植物根系生长发育。李明等[25]的研究表明通过向重金属污染土壤中加入玉米秸秆生物炭能够通过静电效应吸附Cd2+，幼苗的根长和干物质随着生物炭的施用而增加，而根系中Cd 的累积随着生物炭的施用而减少。而刘阿梅等[26]的研究表明Cd 污染土壤中添加生物炭促进了小青菜的生长发育，株高和鲜质量均显著增加，生物炭对蔬菜叶片生长的影响显著大于对根系的影响，这说明生物炭对蔬菜主要可食部位的产量有一定的促进作用。本研究发现，光叶苕子与生物炭配施根冠比和根表面积在所有处理中最小，为0.016 cm2·株-1和15.773 cm2·株-1，而这与前人研究的促进植物根系生长和干物质累积不同，推测可能是由于生物炭施用的比例过高造成土壤水分、养分的流失和土壤pH 升高抑制了娃娃菜根的生长[27]，除根冠比外，与单施绿肥光叶苕子处理相比，光叶苕子配施生物炭还容易降低娃娃菜根长、根体积、根尖数和分枝数等根系参数，降低31.37%~61.09%，但是生物炭依然促进了娃娃菜的生长发育，地上部生物量、产量、叶面积在所有处理中最高，这与前人研究结果相同，主要原因可能是生物炭对地上部生长的影响显著大于对根系的影响，对娃娃菜主要可食部位的产量有一定的促进作用[25-27]。另外，本研究还发现，光叶苕子与硅肥配施其根冠比、根体积和平均根系直径在所有处理中最大，而地上部生物量、产量和叶片数在所有处理中最低，且根表面积、根尖数和分枝数也显著大于光叶苕子配施生物炭处理（P<0.05），有研究表明，硅肥对植物地下根系生长有明显促进作用，增强了植株根系活力，但会降低植物部分产量和地上部生长[28-29]。综上可推断出光叶苕子可显著增加土壤肥力，而生物炭的合理应用可减少养分流失，故两者结合施加，可在Cd污染土壤中长期持续为娃娃菜提供充足养分，进而满足植株地上部分的生长发育，提高主要可食部位的产量，但也可在苗期适量施用硅肥，增加植物根系生长，扩大养分吸收，后期适量施用生物炭，增加地上部可食部位产量。

娃娃菜通过根系吸收重金属Cd，Cd 向地上部分转运后容易影响植物光合作用，植物的光合作用对重金属Cd 非常敏感，低含量的Cd 就能抑制水稻、玉米等植物的光合作用，使植物的生长受阻，生物量降低[30-31]。Cd2+可以通过部分阳离子通道进入细胞或阻滞细胞通道，同时干扰其各项功能。此外，Cd 还能抑制原叶绿素脂还原酶的活性，干扰叶片中叶绿素的合成[32]。研究表明，有机物料还田的适宜施用能增加玉米叶绿素含量、净光合速率、光合效率、蒸腾速率，使作物产量显著增加[33]。这与本研究中发现光叶苕子能够增加光合速率、气孔导度、蒸腾速率和叶绿素含量的结论一致，增加了10.05%~174.05%，这是由于Cd 抑制了植物的光合作用，施加光叶苕子后这种抑制作用得到了缓解，且与空白对照相比，光叶苕子配施不同钝化剂光合速率和叶绿素含量存在不同程度的增加，地上部分Cd含量存在不同程度的减少，因此当叶片细胞中Cd含量降低时，植物光合速率、气孔导度、蒸腾速率与叶绿素含量也相应增加。

3.2 光叶苕子配施钝化剂对娃娃菜Cd累积的影响

生物炭含有较多的H+、Ca2+和K+等可交换态阳离子以及较大的比表面积，可通过离子交换作用将Cd固持于表面，从而降低Cd 的有效性。硅肥能够显著增加土壤有效硅的含量，与Cd形成硅酸盐化合物，增加残渣态Cd的相对含量。而钙镁磷肥由于其含磷量高，还能提供钙、镁等必需元素，Ca2+、Mg2+与Cd2+共沉淀以及根表面Ca2+、Mg2+和Cd2+的竞争吸收，降低了Cd 的有效性。在本研究中发现，光叶苕子和生物炭配施虽然降低了娃娃菜根系对Cd 的吸收（降低48.13%），但却增加了Cd 向地上部分的转运系数（增加1.730），同时光叶苕子与钙镁磷肥配施也增加了Cd 向地上部分转运（增加1.700），且与单施光叶苕子处理相比，光叶苕子和钝化剂配施显著减小了根冠比、根表面积、根尖数和分枝数（56.11%~22.22%，P<0.05）。在相关性分析中，叶面积与Cd 转运系数呈显著正相关，而根冠比、根体积、根表面积和分枝数与Cd 转运系数呈显著负相关，地上部分Cd 含量与根体积也呈显著负相关，推测原因是光叶苕子与生物炭和钙镁磷肥配施阻碍了作物根系发育，而植物根系生长发育可以影响植株对重金属Cd 的吸收，有利于重金属Cd 与根系细胞壁和液泡等非活性部位相结合，从而减少Cd 通过木质部向地上部分进行转运，降低Cd的毒害作用，从而使得地上部分Cd 含量相应增加[23-25，29]；另一种原因可能是施用生物炭和钙镁磷肥会使叶面积增大，使地上部水分亏缺，渗透压增加，从而引起地下部水分携带Cd2+向地上部转移，造成Cd转运系数和地上部Cd 含量相应增加[34-35]。另外在本研究中发现，光叶苕子配施硅肥较单施光叶苕子容易增加土壤有效态Cd 含量（18.34%）和娃娃菜地下部Cd 含量（26.71%），可能原因是光叶苕子配施硅肥可增加土壤中微生物活性和数量，同时光叶苕子C/N 较低容易产生激发效应，使土壤中原有的有机质被土壤中微生物分解，从而使得土壤中有机质含量降低，土壤中的Cd 释放得到促进，从而Cd 有效性增加[7]，而光叶苕子与硅肥配施却降低Cd 向地上部分转运，这是由于外源硅能够抑制质外体运输途径，阻塞细胞壁孔隙度，影响Cd 的质外体运输，从而降低Cd 向地上部运输[36-37]。因此，在光叶苕子和钝化剂配施体系中，单施光叶苕子对娃娃菜地上部分Cd含量降低效果最好，光叶苕子配施生物炭和硅肥对降低地上部分Cd含量无显著差异，生物炭处理略低于硅肥处理；而与空白对照处理相比，光叶苕子配施生物炭和硅肥可以显著降低地上部分Cd含量。另外本研究还发现地上部分Cd 与气孔导度和蒸腾速率呈显著负相关，与胞间CO2浓度呈显著正相关；有研究表明Cd 含量升高能抑制光合作用相关酶的活性，破坏类囊体的堆叠并影响控制气孔保卫细胞开合的相关离子，而且由于光合作用的抑制，进而导致植物细胞间的CO2利用率下降，最后导致胞间CO2浓度升高[30]；而地下部分Cd 含量与叶面积和蒸腾速率呈显著负相关，当地下部分Cd 含量升高时，根系细胞壁破裂，抑制了营养物质的吸收，进而影响地上部生长和光化作用[20-21]。

综上可知，豆科绿肥光叶苕子与钝化剂配施对Cd 的影响不同，光叶苕子与生物炭配施可进一步降低Cd 的有效性，减少娃娃菜根系对Cd 的吸收，且显著低于硅肥处理，但容易增加娃娃菜Cd的转运系数；光叶苕子与硅肥配施容易增加土壤有效Cd 含量，促进娃娃菜根系对Cd 的吸收，降低Cd 的转运系数。而光叶苕子与钙镁磷肥配施容易增加Cd 的转运系数，增加了地上部分Cd 含量。综合得出，光叶苕子和生物炭配施对土壤Cd 修复和娃娃菜Cd 解毒效果最佳，但应注意生物炭的合理用量。

4 结论

（1）豆科绿肥光叶苕子单施和配施生物炭可在微碱性Cd 污染土壤中促进娃娃菜地上部分生长，提高产量；而配施硅肥可增加植物地下部生长，扩大养分吸收，因此可在娃娃菜不同生长时期配施不同钝化剂最终实现增加地上部可食部位产量的目的。

（2）单施光叶苕子和配施钝化剂能够不同程度上减少地上部分Cd 含量，降低其Cd 毒害作用，增加植物光合速率、气孔导度、蒸腾速率和叶绿素含量。

（3）与单施光叶苕子相比，光叶苕子配施生物炭对土壤有效Cd 含量钝化效率为26.88%，可降低地下部分Cd 含量11.34%，但对地上部分Cd 无显著影响；光叶苕子配施硅肥可增加土壤有效Cd含量和娃娃菜地下部分Cd 含量18.34%和26.71%，但对地上部分Cd 含量无显著影响；光叶苕子配施钙镁磷肥对土壤有效Cd 含量和娃娃菜地下部分Cd 含量无显著影响，但可增加地上部分Cd含量31.22%。

（4）在所有处理中，光叶苕子配施生物炭较空白对照对土壤Cd 钝化效果、娃娃菜地上和地下部分Cd含量降低效果最佳，分别为43.84%、14.56% 和25.37%，因此推荐光叶苕子与生物炭合理配施来降低Cd污染地区Cd活性和缓解Cd对娃娃菜的毒性。