糖蜜与加密种植对水稻吸附Cd、Cu及对土壤微生物的影响

摘要：为研究糖蜜协同加密种植对水稻吸附重金属Cd、Cu的影响，以总Cd含量为0.675 mg/kg、总Cu含量为 120 mg/kg 的复合污染土壤为研究对象，以氨基酸废母液和糖蜜作为水稻种植肥料，结合不同的种植密度，研究水稻叶片SPAD值、稻米中重金属含量、土壤微生物种群变化以及土壤有效态重金属在不同时期的含量变化、水稻植物重金属在不同时期、不同部位的变化。结果表明，施加糖蜜能显著减弱重金属对水稻的胁迫，糖蜜与密度为4株/盆（加密1倍）协同阻控重金属吸收的作用更加显著。在水稻种植试验中，施加糖蜜与不同种植密度结合，可提高水稻叶片SPAD值1.82～6.51，降低土壤有效态Cd含量0.022 0～0.030 6 mg/kg，降低土壤有效态Cu含量2.288 7～8.030 0 mg/kg，分别降低水稻根中总Cd、总Cu含量0.064 6～0.635 7、1.550 2～63.799 0 mg/kg，降低水稻茎中总Cd、总Cu含量0.114 8～0.452 9、1.043 3～20.244 8 mg/kg，降低水稻叶中总Cd、总Cu含量0.012 4～0.495 1、0.608 7～19.227 8 mg/kg，降低水稻精米中总Cd、总Cu含量0.022 3～0.062 0、0.343 1～1.532 7 mg/kg。同时，施加糖蜜后能使土壤中微生物种群丰度明显增加，Ace指数最高达4 830.46（A1处理），Chao指数最高达4 320.18（A1处理），Shannon指数最高达6.50（A2处理），进一步验证糖蜜对水稻阻控复合污染重金属的积极作用。

关键词：氨基酸废母液；糖蜜；Cd、Cu复合污染；微生物；水稻

中图分类号：S511.06；X53 "文献标志码：A

文章编号：1002-1302（2024）14-0253-09

收稿日期：2024-02-06

基金项目：湖北省重点研发计划（编号：2022BCA069）。

作者简介：陈 娥（1998—），女，湖北巴东人，硕士研究生，主要研究方向为土壤重金属修复。E-mail：1127394391@qq.com。

通信作者：倪 红，硕士，教授，主要研究方向为生物大分子酶的作用机制、环境污染治理。E-mail：nh64@sina.com。

随着我国工农业的迅速发展，环境污染问题呈现出日益严峻的趋势，其中以重金属对环境的污染最为严重［1］。重金属对环境造成的污染往往是复合污染，因此对农业环境造成的影响不容小觑［2］。镉（Cd）和铜（Cu）被视为水稻重金属污染的重要元素，水稻是我国主要的粮食作物，重金属可通过在根、茎、叶中进行转运，富集到水稻稻米中，危害粮食安全及人体健康［3-4］。寻找一种高效且不会造成连带污染的重金属修复方法已成为农业环境污染修复中需要解决的重要问题。

目前在水稻重金属污染治理中，最主要的方法有物理法、化学法、原位钝化修复技术和生物法［5-6］。物理法与化学法在修复重金属污染时均具有明显弊端；原位钝化技术利用钝化剂与重金属发生吸附、络合、共沉淀等作用将重金属固定在土壤中，该方法已被广泛用于土壤重金属污染治理，选择合适的原位钝化剂对钝化效果至关重要［7］；生物修复被认为是一种环保且具有成本效益的技术［8］。微生物是土壤有机质积累和污染物转化的调节因子，Cd和Cu的积累对水稻土微生物群落组成和功能的影响是水稻土污染生物修复的前提［9］。土壤微生物可对重金属起到吸附作用，主要包含胞外、胞内以及细胞表面吸附3种［10］。微生物与植物联用可以起到降低土壤重金属含量与促进植物生长的双重效果，此外，微生物也可通过固定与转化对重金属进行修复［11］。

本研究所施用的底肥——氨基酸废母液中含有能沉淀重金属的有效基团，可使土壤中的重金属从有效态离子变成沉淀状态，减少水稻的吸收［12］。糖蜜中含有大量的糖，作为微生物生长的碳源，可使土壤微生物种群丰度和多样性达到较高水平，再通过微生物对重金属的吸附使土壤中的重金属含量进一步降低，减少水稻植株对重金属的富集［13］。同时，笔者所在课题组之前的研究成果显示，采用水稻加密种植，通过单位面积种植株数的增加，可降低单株水稻对重金属的吸收。本研究在氨基酸废母液的基础上施加糖蜜并协同不同种植密度，探究水稻对复合污染重金属的吸收规律，同时明晰糖蜜在水稻加密模式下能否降低水稻对复合污染重金属的阻控，以期筛选出最适种植密度，为水稻在复合污染环境中种植出合格的稻米提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试植物：水稻种子购于江西现代种业股份有限公司，品种为泰优98。

供试土壤：不同污染程度的Cd、Cu复合污染土壤，来源于湖北省黄石市大冶市陈贵镇官堂垴村稻田污染土（114°43′～114°49′E，30°03′～35°30′N），对稻田原始土的总Cd、总Cu含量进行检测，原始土壤中总Cd含量为0.675 mg/kg，总Cu含量为0.538 mg/kg，pH值为6.48。配制优级纯试剂硫酸铜（CuSO4·5H2O），均匀喷洒于供试土壤上，使土壤总Cu含量达到120 mg/kg，搅拌均匀后老化3周，用于水稻生产种植。

供试肥料：试验所用肥料为氨基酸废母液以及糖蜜。氨基酸废母液为笔者所在实验室自主研制的有机肥，含氮量≥14%；糖蜜为工业制糖的副产品，呈黏稠状，购自广西甘蔗糖厂。

1.2 试验设计

盆栽试验于2022年3—9月在湖北大学沙湖试验基地开展，3月15日育苗，5月1日移栽，8月20日收获。

试验设置3个种植密度（2、4、6株/盆），2个肥料处理（A处理：施加氨基酸废母液＋糖蜜；CK处理：施加氨基酸废母液，其中A组为试验组，CK组为对照组），共6个处理，分别为A1（2株、氨基酸废母液＋糖蜜）、A2（4株、氨基酸废母液＋糖蜜）、A3（6株、氨基酸废母液＋糖蜜）、CK1（2株、仅施氨基酸废母液）、CK2（4株、仅施氨基酸废母液）、CK3（6株、仅施氨基酸废母液），每个处理3个重复。分别称取2.5 kg上述处理后的土壤（“1.1”节中的供试土壤）于不漏水花盆中，花盆尺寸为12.9 cm×14.0 cm（底部直径×高）。以氨基酸废母液作为底肥，纯氮施加180 kg/hm2，糖蜜施加300 kg/hm2，N、P2O5、K2O质量比为1 ∶0.8 ∶1，底肥在移栽前施入土壤，施肥量按面积（约0.031 4 m2）进行计算，移栽后30 d对各处理进行追肥，具体追肥方案见表1。在种植水稻苗之前将土壤与底肥肥料搅拌均匀。

水稻苗移栽完成后放置于湖北大学沙湖试验基地进行室外培养，并定期进行浇水，时刻观察水稻的生长状况，在水稻移栽后45 d（水稻生育期的分蘖期）、90 d（水稻生育期的抽穗期）、135 d（水稻生育期的成熟期）取水稻植株及土壤样品进行相关指标测定，并在水稻移栽后15 d以及追肥后15 d分别取各处理根际土测定土壤微生物。

1.3 样品采集与处理

水稻植株样品的采集与处理：在水稻移栽后45、90、135 d，采用随机取样法取整株水稻植株，分别剪下根、茎、叶，用自来水冲洗干净后用超纯水洗净，放入烘箱中在105 ℃杀青 2 h，然后在65 ℃恒温烘干，烘干后用磨样机磨碎装入自封袋备用。

水稻土壤的采集与处理：在水稻移栽后45、90、135 d取植株样品的同时，采用五点取样法取土样，取样后放置在室温下自然风干，风干后粉碎并过 2 mm 筛，装入自封袋备用。

1.4 样品测定

1.4.1 水稻叶片SPAD值测定

使用叶绿素测定仪SPAD 502测定叶尖、叶中、叶基的SPAD值（相对叶绿素含量），并取平均值。

1.4.2 土壤中有效态Cd含量的测定

参考GB/T 23739—2009《土壤质量 有效态铅和镉的测定 原子吸收法》［14］测定土壤有效态Cd含量。

1.4.3 土壤中有效态Cu含量的测定

参考NY/T 890—2004《土壤有效态锌、锰、铁、铜含量的测定 二乙三胺五乙酸（DTPA）浸提法》［15］测定土壤有效态Cu含量。

1.4.4 根、茎、叶、精米中Cd含量的测定

参考GB/T 5009.15—2014《食品中镉的测定》［16］测定水稻根、茎、叶、精米中的Cd含量。

1.4.5 根、茎、叶、精米中Cu含量的测定

参考GB/T 5009.13—2017《食品中铜的测定》［17］测定水稻根、茎、叶、精米中的Cu含量。

1.4.6 土壤微生物测定

土壤样品送至上海美吉生物医药科技有限公司进行环境微生物群落多样性测序及交互式分析。

1.5 数据处理与统计分析

试验数据利用Microsoft Excel 2021进行整理，SPSS 26.0进行差异显著性分析，Graphpad Prism 6.0进行作图。

2 结果与分析

2.1 糖蜜对水稻叶片SPAD值的影响

分别在水稻移栽后45、90、135 d测定水稻叶片SPAD值，结果如图1所示，水稻叶片SPAD值整体呈先增加后降低趋势。与CK处理相比，3个时期试验组水稻叶片SPAD值增加范围在1.82～6.51。在移栽后45 d时，A2处理较CK2处理显著提高1.88，A1处理显著大于A2、A3处理，但A2、A3间无显著性差异。在移栽后 90 d 时，水稻叶片SPAD值均较45 d时有所增加，A2处理较CK2处理显著提高4.21，A1、A2、A3处理间无显著性差异。在移栽后135 d时，虽然水稻叶片SPAD值有所下降，但依然是A处理较CK处理高，A1处理较CK1处理显著提高6.51；A1处理显著高于A3处理。结果表明，综合比较3个时期，水稻在移栽后90 d的SPAD值最高，且种植密度对水稻叶片SPAD值具有一定影响；在移栽后45 d，种植2株的试验组SPAD值达到最大值，与种植4、6株的试验组有显著差异；在移栽后90 d，各密度处理的试验组SPAD值差异不显著；在移栽后135 d，种植2株的试验组SPAD值显著高于6株的试验组。由此说明，在Cd、Cu复合污染的环境下，在施加有机肥氨基酸废母液的基础上施加糖蜜能在一定程度上提高水稻叶片SPAD值，同时，种植密度对水稻叶片SPAD值也具有一定影响，总体上，随着密度的增加，水稻叶片SPAD值有降低趋势。

2.2 糖蜜对重金属有效态含量的影响

土壤中重金属有效态Cd和Cu的含量是影响水稻吸收重金属Cd和Cu的关键指标之一。与CK处理相比，3个时期试验组土壤有效态Cd含量降低范围在0.022 0～0.030 6 mg/kg，有效态Cu含量降低范围在2.288 7～8.030 3 mg/kg。分别在水稻移

栽后45、90、135 d测定土壤有效态Cd和有效态Cu的含量，结果如图2所示。土壤有效态Cd含量随取样时期的推移A1、A2处理表现为逐渐增加趋势，A3处理表现为先增加后降低趋势，A1、A2、A3处理都在水稻移栽后45 d最低。而土壤有效态Cu含量A1、A2处理在3个时期间表现为逐渐降低趋势，A3处理表现为在90 d时略有增加，后在135 d后又降低的趋势，但3个处理都在水稻移栽后135 d最低。移栽后45 d，组间土壤有效态Cd含量无显著差异；施加糖蜜的各处理土壤有效态Cu含量均显著小于相应的CK处理，且随着种植密度的增加，土壤有效态Cu含量逐渐降低，在种植密度为6株时达到最低，各密度间具有显著性差异。移栽后90 d，土壤有效态Cd含量在种植密度为4株/盆的糖蜜组（A2处理）最低，显著低于其他密度糖蜜组与CK组；糖蜜组土壤有效态Cu含量显著低于CK组，且A2处理显著低于A1、A3处理。移栽后135 d，A2、A3处理土壤有效态Cd含量均显著低于CK2、CK3处理，且均显著低于A1处理，A3处理虽然略微低于A2处理（0.005 3 mg/kg），但无显著性差异；土壤有效态Cu含量表现为A1处理lt;CK1处理、A2处理lt;CK2处理、A3处理lt;CK3处理，且A2处理显著低于A1、A3处理。

结果表明，在水稻的整个生育期，施加糖蜜对土壤有效态Cd的降低作用在移栽后90、135 d时较为显著，且在水稻整个生育期均能有效降低土壤中有效态Cu含量，其中在移栽后90、135 d时降低幅度最大。土壤有效态Cd含量在密度为 4株/盆时最低，土壤有效态Cu含量在不同密度之间也有显著差异， 综合比较， 在种植4株（加密1倍）时达到最低。说明糖蜜与4株/盆的密度结合对土壤有效态Cd、Cu含量的降低作用最为显著。

2.3 糖蜜对水稻根、茎、叶总Cd、总Cu含量的影响

分别在水稻移栽后45、90、135 d测定水稻根、茎、叶中的总Cd、总Cu含量，结果如表2所示。与CK处理相比， 3个时期试验组根中Cd含量降低范围在0.064 6～0.635 7 mg/kg，Cu含量降低范围在1.550 2～63.799 0 mg/kg；试验组茎中Cd含量降低范围在0.114 8～0.452 9 mg/kg， Cu含量降低范围在1.043 3～20.244 8 mg/kg；试验组叶中Cd含量降低范围在0.012 4～0.495 1 mg/kg， Cu含量降低范围在0.608 7～19.227 8 mg/kg。在水稻移栽后45 d，试验组A1、A2、A3总Cd含量呈现茎＞根＞叶的趋势，对照组CK2、CK3总Cd含量呈现茎＞叶＞根的趋势。根中的总Cd含量表现为A1处理lt;CK1处理、A2处理lt;CK2处理，且A1处理与CK1处理具有显著性差异，A2处理lt;A3处理lt;A1处理，且A2处理较A1处理显著降低0.329 5 mg/kg，A2处理较A3处理显著降低0.076 2 mg/kg。于茎而言，A2处理较CK2处理显著降低0.187 8 mg/kg，A3处理较CK3处理显著降低0.116 2 mg/kg，A1处理略高于CK1处理（仅相差0.004 7 mg/kg），但二者无显著性差异。叶中总Cd含量A1处理lt;CK1处理、A2处理lt;CK2处理、A3处理lt;CK3处理，且均具有显著性差异，A2处理lt;A1处理，且A2处理较A1处理显著降低0.084 0 mg/kg，A2处理与A3处理无显著差异。总Cu含量呈现根＞茎＞叶的趋势，根部Cu含量最大。在根中，A组显著小于对应CK组，分别显著降低了21.44%、9.36%、24.52%。A2处理较A1、A3处理分别显著降低7.26%、8.52%。在茎中，A1处理较CK1处理显著降低8.89%，A3处理较CK3处理显著降低15.84%，A2处理与CK2处理相差不大，A1、A2、A3处理间无显著差异。在叶中，A组显著小于对应CK组，分别显著降低18.66%、38.20%、13.73%，其中种植密度为 4株/盆时施加糖蜜对水稻叶中重金属Cu的降幅最大。结果表明，在水稻移栽后45 d，根、茎、叶中的总Cd、总Cu含量均在施加糖蜜后显著降低，且种植密度为4株/盆时达到最低。

在水稻移栽后90 d，试验组A1总Cd含量表现为根＞茎＞叶，A2表现为根＞叶＞茎，A3表现为茎＞根＞叶。对照组CK1总Cd含量表现为根＞茎＞叶，CK2表现为根＞叶＞茎，CK3表现为叶＞茎＞根；对于总Cu含量，A组各处理和对照组的处理CK2、CK3总Cu含量均表现为根＞茎＞叶。A组根中总Cd含量较对应CK组显著降低，且A2处理较A1处理显著降低0.325 9 mg/kg，A2处理与A3处理相比无显著差异，但仍相差0.040 5 mg/kg。茎中总Cd含量表现为A2处理显著低于CK2处理，A3处理显著低于CK3处理，A2处理较A1、A3处理分别显著降低0.330 6、0.130 0 mg/kg。叶中总Cd含量表现为A2处理显著低于CK2处理，A3处理显著低于CK3处理，A1、A2、A3处理间无显著性差异。在根中，总Cu含量表现为A组显著小于对应的CK组，分别显著降低13.92%、19.32%、29.90%，A2处理较A1处理显著降低18.05%，A2处理与A3处理无显著性差异。在茎中，A组总Cu含量显著小于对应CK组，分别显著降低17.06%、36.41%、14.75%，A2处理较A1、A3处理显著降低18.72%、12.25%。在叶中，A组总Cu含量显著小于对应CK组，分别显著降低29.59%、41.03%、18.88%，A2处理较A1、A3处理显著降低31.91%、17.85%。结果表明，施加糖蜜对水稻植株中Cd、Cu的积累有显著降低效果。茎、叶种植密度为4株/盆的处理较种植密度为2、6株/盆的处理总Cu含量显著降低，其中相对2株/盆处理组的降低幅度大于6株/盆处理组，原因是随着种植密度的增加水稻单株吸收重金属Cu的含量有所降低，而6株/盆处理的总Cu含量较4株/盆的处理大，可能原因是种植密度太大，水稻土壤中的营养无法满足水稻植株生长（水稻植株小），导致较6株/盆的总Cu含量更大一些，由此得出种植4株/盆为最优密度，能更好地阻控水稻植株对重金属Cu的吸收。结果表明，在水稻移栽后90 d，糖蜜依然可以降低水稻植株中总Cd及总Cu含量。

在水稻移栽后135 d，根、茎、叶中总Cd含量变化趋势为根gt;茎gt;叶，总Cu含量变化趋势总体表现为根gt;叶gt;茎，这可能是由于在水稻生长后期重金属从根到茎以及根到叶的转运发生了变化。在根中，总Cd含量，A1、A2显著小于对应的CK组，A1、A2、A3处理间无显著差异。在茎中，A2显著小于对应的CK组，A2处理较A1处理显著降低45.90%，在叶中，A2、A3处理较A1处理显著降低。水稻叶中总Cu含量较茎中总Cu含量总体有所增加，但大部分Cu依然富集于水稻根部。在根中，A组显著小于对应的CK组，A2处理较A1、A3处理显著降低65.24%、30.25%。在茎中，A组显著小于对应的CK组，A2处理较A3处理显著降低44.77%，A1处理较A2、A3处理分别显著降低26.06%、59.16%。在叶中，A2处理较A1处理显著降低5.04%，A3处理较A2处理显著降低9.01%。

2.4 糖蜜对精米中Cd、Cu含量的影响

待水稻成熟后收集水稻稻米，经处理后分别测定精米中总Cd、总Cu的含量，结果如图3所示。与CK处理相比，3个时期试验组精米中Cd含量降低范围在0.022 3～0.062 0 mg/kg，Cu含量降低范围在0.343 1～1.532 7 mg/kg。精米中总Cd、总Cu含量均为糖蜜组显著小于CK组，说明施加糖蜜能有效降低稻米精米中重金属Cd及Cu的含量。所有处理组精米中总Cd含量均合格（低于0.2 mg/kg），随着种植密度的增加，A组稻米精米中总Cd含量呈现先降低后增加的趋势，其中A2处理与A1、A3间具有显著差异性，分别显著降低14.5%、20.9%。A组水稻精米中总Cu含量显著低于CK组，A组精米总Cu含量最高值为 2.912 7 mg/kg，CK组精米总Cu含量最高值为 3.463 6 mg/kg，说明施加糖蜜能显著降低稻米精米中总Cu含量。随着种植密度的增加，A组精米中总Cu含量呈现先降低后又增加的趋势（2.912 7 mg/kg→1.930 9 mg/kg→2.682 7 mg/kg），

A1、A2、A3处理间具有显著性差异，A2处理较A1、A3处理分别显著降低33.71%、28.02%， 说明糖蜜协同种植密度对水稻稻米中总Cd、总Cu的积累具有显著影响，且水稻种植以 4株/盆为最优密度。

2.5 土壤微生物α多样性指数

土壤微生物α多样性指数能有效反映土壤中微生物群落的丰富程度（ACE指数及Chao指数）及物种多样性（Shannon指数及Simpson指数）。Sobs指数反映可操纵分类单元OUT的数量［18］。由表3可知，本试验中微生物测序的物种覆盖率达到96.0%以上，测序结果可信。土壤微生物测序结果显示，A组的ACE指数大于CK组，组间无显著性差异。A组的Chao指数大于CK组，A1处理与CK1处理具有显著性差异，其中A1处理的群落丰富度最高，达4 320.18，较对照组CK1显著提高7.56%，由此表明，施加糖蜜可显著提高土壤微生物群落丰富度，增加微生物数量，且在种植密度为 2株/盆时群落丰富度达到最大。Shannon指数与Simpson指数呈负相关（Shannon指数越大，物种多样性越大，Simpson指数与之相反），结果显示，Shannon指数A1与CK1、A3与CK3具有显著差异，Simpson指数A1与CK1具有显著差异，说明A组物种多样性与CK组相比具有显著差异性，其中，Shannon指数 2株/盆与6株/盆糖蜜组较对应CK处理显著增加9.21%、14.91%，但4株/盆糖蜜组与CK组差异不显著。结果表明，糖蜜能显著提高土壤微生物的物种多样性，但A组内处理间差异不显著，说明种植密度对土壤微生物种群多样性的影响不大。

2.6 糖蜜对根际土壤微生物群落结构的影响

分析糖蜜对土壤细菌在门水平上的群落组成影响，结果如图4所示，可以看出，在未施加糖蜜前，A组与CK组间差异不明显，土壤微生物丰度占比一致。由图4-b分析可知，A组土壤微生物丰度依然维持在较高水平，CK组均呈现下降趋势，二者微生物丰度相差较大，说明施加糖蜜能明显增加土壤微生物丰度，并使其维持在较高水平。土壤细菌属丰度排在前5位的依次是厚壁菌门（Firmicutes）、变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）、酸杆菌门（Acidobacteria）。厚壁菌门表现为A组＞CK组，A1、A2、A3处理占比（30.68%、31.14%、27.53%）明显高于对应CK组（22.22%、18.40%、14.03%）；变形菌门表现为A组＞CK组，A1、A2、A3处理的占比（24.51%、25.27%、19.66%）明显高于CK组（15.77%、18.61%、20.60%）。不同处理间土壤细菌群落组成具有较大差异，与CK组相比，施加糖蜜明显增加厚壁菌门（Firmicutes）与变形菌门（Proteobacteria）的相对丰度。A组内A1、A2处理厚壁菌门（Firmicutes）土壤细菌丰度分别为3.15%、3.61%，略高于A3处理；A组内A1、A2处理变形菌门（Proteobacteria）土壤细菌丰度分别为4.85%、5.61%，略高于A3处理，但A1、A2、A3处理间无明显差异，说明水稻种植密度对土壤细菌丰度影响不大，主要为糖蜜对土壤细菌丰度的影响。

图5是土壤微生物在属水平上的热图，土壤样品相似度较高的会被聚类到同一支，距离越远证明相似度越低［19］。本研究选择丰度排名前25的菌属进行聚类分析。由图5-a可知，在未施加糖蜜前，按照细菌群落组成可将土壤样本划分为3个不同的群体，依次是A3处理与A2处理、CK3处理与CK2处理、A1处理与CK1处理。图5-b显示，施加糖蜜后，土壤微生物菌属聚类发生很大变化，按照细菌群落组成将土壤样本划分成2个显著不同的群体，A1、A2、A3处理与CK1、CK2、CK3处理，证明糖蜜是A组与CK组间群落结构发生变化的原因。Clostridium_sensu_stricto_1（狭义梭菌属 1）、Acinetobacter（不动杆菌属）、Sulfuricurvum（硫氧化细菌属），这3个菌属成为A组的优势菌属，较CK组丰度明显提高，其他菌属A与CK组差异均不明显。

结果表明，糖蜜是使土壤微生物群落结构发生变化的主要原因，同时，糖蜜明显增加了土壤中厚壁菌门、变形菌门的丰度，与CK组相比，糖蜜使大多数微生物数量维持在较高水平。随着微生物数量的逐渐增大，微生物细胞壁、胞内及胞外物质能发挥更大的作用，即能吸附更多的土壤重金属，减少重金属对水稻植株的毒害作用，微生物数量越多，对土壤重金属有效态的结合作用越大，在一定程度上能降低植物对重金属的吸收。同时，糖蜜能使土壤微生物多样性显著提高（表3），是因为其为微生物生长提供了良好的碳源。

3 讨论与结论

叶绿素含量对重金属胁迫的响应说明植物会受到重金属的胁迫［20］。本试验研究轻度Cd、中度Cu污染环境下水稻叶片叶绿素含量在不同生育期（移栽后45、90、135 d）的变化规律，结果显示，氨基酸废母液与糖蜜配施组（A组）叶绿素含量显著高于氨基酸废母液组（CK组），说明糖蜜能降低水稻受到的重金属Cd和Cu的胁迫程度，主要原因是糖蜜的施加使土壤中有效态Cd及有效态Cu含量减少，进而降低土壤轻度Cd、中度Cu污染对水稻的胁迫作用。水稻叶片叶绿素含量表现出先增加后降低的趋势，在移栽后90 d达到最大值。侯瑞丹等在对重金属胁迫环境下苦草叶绿素含量变化的研究中发现，中高质量浓度的Cu2+、Zn2+、Cd2+和Pb2+处理使叶绿素含量显著下降［21］。王瀚等在研究重金属Pb胁迫环境下萝卜幼苗的叶绿素含量变化时发现，当Pb2+浓度增加时，叶绿素含量与其呈负相关［22］。乔琳等研究了Cu、Zn、Fe和Pb等4种重金属在不同浓度条件下对白菜幼苗叶绿素含量的影响，结果表明，随着重金属浓度的增加，叶绿素含量先增加后减小［23］。同时，水稻种植密度对叶绿素含量也具有一定影响，密度过大会影响叶绿素的合成和光合作用强度，这与王皓的研究结果［24］一致。

土壤重金属有效态的高低是土壤污染风险评价的重要参数［25］。何其辉等研究发现，不同肥料对土壤重金属有效态Cd和有效态Cu具有显著影

响［26］。Zhang等研究发现，Cd和Cu复合毒性在低可溶性Cd、Cu含量土壤中表现出较强的拮抗作用［27］。本研究中，施用糖蜜使土壤有效态Cd、有效态Cu含量呈现不同的变化规律，总体而言，有效态Cd含量与有效态Cu含量变化趋势呈负相关。同时，施加糖蜜能显著降低土壤重金属有效态含量，减少植物根、茎、叶对Cd、Cu的吸收。在本研究中，4株/盆施加糖蜜的处理水稻根、茎、叶中的总Cd含量显著低于对照组，对于根、茎、叶中的总Cu含量，90 d及135 d时施加糖蜜的所有处理根、茎、叶中的总Cu含量均显著低于相对应的对照组，综合比较来看，根、茎、叶中总Cd及总Cu含量种植密度为 4株/盆会低于2、6株/盆，说明施加糖蜜协同适宜的种植密度对阻控水稻吸收重金属Cd、Cu有显著作用。这与郭海松等的研究结果［28-29］一致。水稻成熟期各器官中重金属的分布总体呈现根gt;茎gt;叶gt;糙米gt;精米的趋势［30］，本研究中，A组成熟期精米总Cd、总Cu含量均显著小于CK组，种植密度为4株/盆的糖蜜组精米总Cd、总Cu含量最低，这与前人的研究结果［30］一致。

重金属污染可能影响土壤微生物的丰度及活性［31］。本研究结果发现，施加糖蜜可使土壤微生物丰度保持在较高水平，减缓重金属对土壤微生物的影响，使土壤中的微生物保持在高度活性状态，从而降低土壤中重金属有效态含量，原位钝化与生物修复二者联合使用可使重金属有效态含量降低，减少水稻植株对重金属的吸收，降低精米中重金属含量，使其能安全食用，这与徐鹏飞等的研究结果［32-33］一致。王瑾等在其研究中提到，微生物对重金属的吸附具有选择性，且微生物吸附重金属高效且方法多样［34］。因此关于具体是哪种微生物属对重金属的吸附作用最强仍有待进一步研究。

综上所述，本研究得出以下结论：（1）糖蜜可增加水稻叶片相对叶绿素含量。

（2）糖蜜可显著降低土壤有效态Cd、土壤有效态Cu含量。A2处理的有效态Cd、有效态Cu含量在水稻生长发育90 d时显著低于A1、A2处理以及CK组。

（3）糖蜜可显著降低水稻根、茎、叶、精米中总Cd、总Cu含量。

（4）施加糖蜜能显著提高土壤中微生物群落的丰富程度及物种多样性。

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