工业、农业快速发展的同时，土壤受重金属污染也日益严重。而土壤重金属污染造成了严重的经济损失，是影响农产品质量安全及农田生态系统健康的重要因素^[1-2]，并且制约农业的可持续发展^[3]。根据调查统计，我国农用地土壤重金属污染点位超标率高达19.4%，污染耕地总面积达到2.3×10⁷ hm^2[4]，且大多数属于复合污染^[5]。其中，重金属砷（As）和镉（Cd）是土壤中 Ι 类致癌物质^[6]，对农产品以及人体的危害严重，“十三五”期间，国家重点研发计划中设置了14个农田As、Cd污染防治相关项目，对农田As、Cd污染防治进行了大范围的研究^[7]。个旧市位于云南省东南部，土壤中As、Cd等元素的含量比地壳和沉积岩的平均值高出数倍至数十倍，属于典型的重金属高背景值区域土壤类型；并且个旧矿业活动频繁，矿区繁荣发展严重破坏了个旧市及周边农田的生态环境^[8-9]；天然的地质条件和人为开发使个旧市成为高背景区域和人为污染区域并存的复合型污染地区。乔鹏炜等^[10]研究表明，大屯盆地农田土壤重金属污染程度的大小为Cd>As>Cu>Zn>Ni>Pb>Cr，Cd和As含量分别超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》（GB 15618-2018）中限值的7.5和4.05倍。大屯盆地农田土壤重金属总体呈现重度污染，在内梅罗综合污染指数中，As和Cd的贡献率为97%，仅Cd就达到68%。因此，解决个旧市当地农田重金属Cd、As污染提升农产品质量迫在眉睫。

为满足不同生产条件下多种养分的综合需要和平衡，我国现代农业多使用化肥^[11]。徐晓侠^[12] 对我国历年来粮食产量和化肥用量进行了实证分析，认为化肥施用对我国粮食产量的贡献率平均为46.43%。但是我国在施肥中存在着缺少有机肥施用、施肥结构方式不合理、施肥技术未能完全掌握、对土壤和农作物特性了解不足、养分利用率较低、缺乏对微量元素肥料的重视等问题^[13]。为了从根本上了解长期大量和不合理施用化肥导致的土壤酸化，郭春铭^[14]首次提出“以肥治酸”的方法，即施用介质pH值高的碱性肥料，利用其自身的碱性改良土壤酸性，达到既施肥又改土的效果，以期从根本上解决土壤的酸化问题，同时治理土壤重金属污染，其研究结果表明：与常规肥料相比，碱性肥料处理土壤有效Cd含量降低了17.9%，显著提高了土壤pH。张亮亮等^[15]研究了碱性复合肥及其与微生物菌剂配合施用对稻田土壤和稻米Cd含量的影响，其结果表明：施用碱性肥料可显著降低土壤中镉的有效性及水稻各器官和稻米Cd含量，而碱性肥料与微生物菌剂配施则削弱了其对稻米Cd含量的降低效果。本研究利用钙镁磷肥进行土壤改良，钙镁磷肥含磷为主，同时含有Ca、Mg、 Si等成分，是不溶于水的多元碱性肥料，适用于酸性土壤，肥效较慢，作基肥深施比较好，在缺Si、 Ca、Mg的酸性土壤上效果好^[16-18]，是一种良好的酸性土壤改良剂，适用于南方Ca、Mg淋溶较严重的酸性红壤土；同时也是一种良好的土壤重金属污染修复剂，可以提高土壤pH，降低重金属的生物效应和作物对重金属的吸收量^[19]。

本试验以云南省个旧市大屯镇Ca、As复合污染农田为试验地，在施用钙镁磷肥的情况下，以4种不同的玉米品种作为研究对象，进行大田试验，以此来探究钙镁磷肥对复合污染农田玉米As、Cd吸收的综合影响，以及对各个品种产量的影响，为施用碱性肥料来改良土壤研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

试验点位于云南省红河州个旧市（23°25′ 26.21 ″N，103 °14 ′49.67 ″E），海拔1288.9m，亚热带气候，年平均气温19.39℃，平均降水量637.00mm，立体气候突出，适宜于各种植物的生长和培植，具有典型As、Cd复合污染的特征。

1.2 供试材料

供试土壤为红壤土，试验点供试土壤的基本理化性状见表1。

供试肥料：钙镁磷肥（CaO ≥ 25.4%；MgO ≥ 4.7%；P₂O₅ ≥ 12.5%；pH 8.5）。

供试玉米品种为路单12号、足玉7号、红育2号、华兴单88号。

1.3 试验方案设计

本次为田间小区试验，试验共设置5种处理， 4个玉米品种路单12号（T1）、足玉7号（T2）、红育2号（T3）和华兴单88号（T4），裸地为对照处理（CK），5种处理均施用相同量的钙镁磷肥600kg/hm²。每个处理3次重复，共计15个小区，每个小区面积150m²，小区设置采用随机区组排列方式。种植玉米行间距为60cm×50cm，各处理设置独立灌溉沟渠。先将肥料和土壤调理剂均匀撒到各小区土壤表面，旋耕至0～20cm土层中混合均匀，再灌水。各个处理的水分、病虫害防治等管理措施相同。按照当地的施肥习惯，于2020年6月中旬施入基肥，8月初第1次追肥，9月初第2次追肥。

1.4 样品采集与测定

玉米成熟时，对土样和玉米样品进行采集，每个小区采取全部玉米，收获玉米穗，调查穗粒数，测定玉米百粒重，并计算产量；土壤为挖取玉米根系周围的根区土，混合均匀后按照四分法取约200g作为供试土样。玉米籽粒样品存放在80℃下恒温烘干至恒重，粉碎，过0.149mm尼龙筛后备用； 土壤样品自然风干，去除作物根系、石砾等杂质，粉碎后过0.149mm尼龙筛备用。

土样测定项目：pH、有效态As、有效态Cd含量，测定方法如下：

（1）pH∶pH计法（水土比为2.5∶1）；

（2）有效态As：《酸性土壤中有效砷、有效汞的测定 原子荧光法》（DB35/T1459-2014）；

（3）有效态Cd：《土壤质量有效态铅和镉的测定 原子吸收法》（GB/T23739-2009）。

玉米样品测定项目：产量、籽粒中有效态As、有效态Cd含量，测定项目如下：

（1）产量（kg）=每公顷总棒数 × 每棒粒数 × 百粒重（g）/100000；

（2）As含量：《食品安全国家标准 食品中总砷及无机砷的测定》（GB 5009.11-2014）原子荧光光谱法；

（3）Cd含量：《食品安全国家标准 食品中镉的测定》（GB 5009.15-2014）石墨炉原子吸收光谱法。

1.5 数据处理分析

所得数据用Excel 2018进行整理、SPSS 22.0进行统计分析，采用单因素方差分析（ANOVA）和Duncan检验不同处理平均值在0.05水平上的差异性，采用Origin 2018绘图。

2 结果与分析

2.1 钙镁磷肥对不同品种土壤pH值的影响

如图1所示，钙镁磷肥对不同玉米品种土壤pH的影响不同，整体表现为：T3>T2>T4>T1=CK， T3调节土壤pH效果最优，而钙镁磷肥对T1土壤无影响。与CK相比，钙镁磷肥对T1土壤pH无明显变化，而T2土壤pH增加9.68%，T3土壤pH增加11.76%，T4土壤pH增加8.06%。

注：小写字母不同表示在0.05水平差异显著。下同。

2.2 钙镁磷肥对玉米产量的影响

如图2所示，不同玉米品种施用钙镁磷肥对玉米产量的影响不同，整体表现为：T3>T4>T2>T1， T3玉米产量最高，而T1玉米产量最低。与T1相比，T2玉米产量增加13.80%，T3玉米产量增加4 0.29%，增幅最大，而T4玉米产量增加25.83%。与T2相比，钙镁磷肥施用使T3玉米产量增加23.28%，T4玉米产量增加10.56%。与T4玉米相比，钙镁磷肥施用使T3玉米产量增加10.31%。由此可见，钙镁磷肥的施用增加了红育2号的产量。

2.3 钙镁磷肥对土壤中有效态As、Cd含量的影响

钙镁磷肥对土壤中As、Cd有效态含量的影响如图3所示。

有效态As方面，不同玉米品种施用钙镁磷肥整体表现为：CK>T4>T1>T2>T3，其中T4、T1和T2均无显著差异，仅有T3降低了土壤有效态As含量。与CK相比，钙镁磷肥施用均降低了各个品种土壤中有效态As含量，T1土壤中有效态As含量降低6.57%、T2降低8.70%、T4降低1.95%。而T3降低14.38%，且达到显著性水平。

有效态Cd方面，不同玉米品种施用钙镁磷肥整体表现为：T4>CK>T1>T2>T3，其中T1处理无显著差异。与CK相比，钙镁磷肥施用除T1土壤中有效态Cd含量增加5.14%外，其余处理均降低土壤中有效态Cd含量，T2土壤中有效态Cd含量降低3.23%，T3降低3.75%，T4降低11.02%，其中， T2和T3均到显著性水平。

2.4 钙镁磷肥对玉米籽粒中As、Cd含量的影响

钙镁磷肥处理下玉米籽粒中As、Cd含量的差异如图4所示。

As含量方面，施用钙镁磷肥对不同玉米品种玉米籽粒As含量的整体影响为：T4>T1>T2>T3，其中T4、T1和T3，As含量均无显著差异。与T1处理相比，钙镁磷肥施用使T2玉米籽粒中As含量降低5.27%、T3增加2.40%、T4增加1.95%； 与T2处理相比，钙镁磷肥施用T3玉米籽粒中As含量降低1.25%、T4降低1.63%。研究表明：钙镁磷肥施用虽然增加了玉米红育2号（T3）和华兴单88号 （T4）品种籽粒中As的含量，但均未达到显著水平，而仅有玉米路单12号（T1）玉米籽粒中As的含量有所降低。

Cd含量方面，施用钙镁磷肥对不同玉米品种玉米籽粒Cd含量的整体影响为：T2>T1>T4>T3。与T1相比，钙镁磷肥施用使T2玉米籽粒中Cd含量增加6.67%，但未达到显著水平；T3玉米籽粒中Cd含量显著降低12.50%，T4降低8.33%。与T2相比，钙镁磷肥施用使T3玉米籽粒中Cd含量降低25.00%，T4降低21.43%。与T3相比，钙镁磷肥施用T4玉米籽粒中Cd含量增加4.76%，但均未达到显著水平。这表明钙镁磷肥处理下红育2号 （T3）籽粒中Cd、As含量最低。

3 讨论

3.1 钙镁磷肥对土壤pH和有效态As、Cd含量的影响

龚思同等^[20]研究得出，土壤中镉的主要存在形态为交换态镉、专性吸附态镉、铁锰氧化结合态镉和残余态镉，污染土壤中的砷、镉可以通过植物的吸收进入动物体内，最后进入人体并慢慢累积，对人体造成不可逆的危害。大量研究表明，施用碱性肥料改良土壤结果显著。鲁艳红等^[21]的研究表明，长期施用化肥条件下通过配施石灰可有效缓解稻田土壤的酸化，促进酸性稻田土壤的生态修复与改良。赵靓^[22]的研究发现，增施磷肥能显著增加土壤微生物数量、微生物量氮、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性，施磷量为P₂O₅ 75kg/hm² 时，土壤有效磷基本保持平衡；施磷量高于P₂O₅ 150kg/hm² 时，土壤有效磷显著积累。在酸性稻田应用测土配方施肥成果施用氮、磷、钾养分，磷素施用钙镁磷肥、硅钙肥，可提高土壤有机质和pH^[23]。文炯等^[24]的研究结果表明，施用钙镁磷肥、生石灰可以显著提高土壤pH，增幅为10.5%～16.1%。这与本文研究结果相一致。本试验结果表明，钙镁磷肥处理下的土壤pH显著提高，T2显著增加土壤pH 9.68%， T3显著增加11.76%，T4显著增加8.06%。

由图3可知，土壤中有效态As、Cd含量都有显著下降。蔡鑫等^[25]以碱性肥料（钙镁磷肥、硅钙钾镁肥）和生物质炭（竹炭、木炭）为改良剂，按1%（质量分数）用量施入Cd污染农田土壤，结果表明，施加碱性肥料显著降低了土壤中有效态Cd含量。大量研究结果表明，在碱性条件下，As与CH^- 会发生配体置换反应，抑制了As重新吸附到土壤上，因而使土壤中的As含量降低。本试验土壤中As含量在施用钙镁磷肥（碱性）的条件下有显著下降。

3.2 钙镁磷肥对玉米产量和籽粒中As、Cd含量的影响

As、Cd是植物生长的非必需元素，但极容易被植物吸收，当As、Cd进入植物体内并积累达到一定程度时，植物就会表现出毒害症状，继而影响植物生长发育，导致褪绿、产量及质量下降等诸多问题。通过查阅大量资料可知，在种植植株As、 Cd复合污染的土壤上施用碱性肥料，在一定程度上可增加植物生物量，促进植物的生长，增加产量。陈建军等^[26]在施用碱性肥料对酸性土壤改良效果研究中发现，在酸性稻田应用测土配方施肥成果施用氮、磷、钾养分，磷素施用钙镁磷肥、硅钙肥，可提高水稻产量，以同时施用镁磷肥和硅钙肥增产效果明显。这与本文试验研究结果相一致，本研究表明，施用碱性肥料显著地增加了玉米的产量，与T1处理相比，碱性肥料施用均显著增加玉米产量，其中T2处理显著增加13.80%，T3处理显著增加40.29%，增幅最大，而T4处理显著增加25.83%。

梁芳等^[27]的石灰和钙镁磷肥施用对水稻生长与镉累积影响的研究结果表明：石灰和钙镁磷肥均能提高水稻生物量，降低稻壳和稻米中As、Cd含量。张剑等^[28]根据12种钝化剂对水稻产量、有效态Cd含量和糙米Cd含量的综合影响研究，发现硅钙镁钾肥和钙镁磷肥能有效降低土壤中Cd的生物有效性，增加水稻产量，且稻米安全达标。

本试验通过比较4种玉米品种在施用钙镁磷肥后的变化，发现产量最高、籽粒中As、Cd含量最低的玉米品种为红育2号。这一结果为当地选用最适宜、经济效益最高且最安全的玉米品种提供了科学依据，但是该试验也存在着一些误差，如因为天气原因玉米生长受影响、测量数据时的试验误差等都对试验结果造成影响。

4 结论

施用钙镁磷肥，与CK处理相比，红育2号土壤pH的改良效果最好。

综合考虑玉米品种对土壤中有效态As、Cd含量的影响，红育2号具有较好的效果，而路单12号无显著效果。

施用钙镁磷肥，红育2号的产量达到最大，采用红育2号是增加玉米产量的最佳选择。

综合考虑钙镁磷肥处理下对玉米籽粒中As、 Cd含量的影响，红育2号具有较好的效果，而路单12号仅在降低玉米籽粒中As含量效果较好。

参考文献