摘要
采用盆栽试验方法，以冬小麦‘百农 207’为供试材料，研究在人工模拟镉（Cd）污染（4 mg/kg Cd）的土壤条件下，不同类型铁肥［EDTA-Fe、纳米氧化铁（FeNPs）、FeSO4］及施用方式（土施、叶面喷施）对小麦 Cd 积累的影响。结果表明，土施不同类型铁肥（EDTA-Fe、FeNPs、FeSO4）均显著降低了土壤有效 Cd 含量，分别降低了 29.46%、20.00%、24.83%。土施和喷施 FeSO4 处理均显著增加了小麦籽粒的生物量，而土施 EDTA-Fe 处理由于苗期的毒害作用显著降低了小麦各部位的生物量。两种铁肥施用方式对于小麦各部位的 Cd 含量均有不同程度的降低，其主要降低了根系对 Cd 的吸收；其中，土施不同类型铁肥小麦根系 Cd 含量降低了 10.75% ～ 27.50%，喷施降低了 11.94% ～ 21.28%。喷施 EDTA-Fe 和喷施 FeNPs 对于降低小麦籽粒 Cd 含量效果较好。此外，小麦各部位 Fe、Cu、Zn 含量因铁源和施用方式的不同，表现出不同程度的变化。综上所述，土壤有效 Cd 含量、铁肥类型及施用方式均会影响小麦植株 Cd 的累积量，通过合理选择铁肥类型及适宜的施用方式可以有效降低 Cd 污染土壤中小麦籽粒的 Cd 含量。
Abstract
The effects of different types of iron（Fe）fertilizers［EDTA-Fe，nano-sized iron oxide（FeNPs），FeSO4］ and application methods（soil application，foliar spraying）on Cadmium（Cd）accumulation in wheat were studied by pot experiment with winter wheat‘Bainong 207’as the test material under Cd contaminated soils（4 mg/kg Cd）．The results showed that soil application of different types of Fe fertilizers（EDTA-Fe，FeNPs，FeSO4）reduced the soil available Cd content by 29.46%，20.00% and 24.83%，respectively．Both soil application and foliar spraying of FeSO4 significantly increased the biomass of wheat grains，whereas soil application of EDTA-Fe significantly reduced the biomass of each part of wheat due to the toxic effect at seedling stage．The two types of Fe fertilizer application methods showed different degrees of reduction in Cd content in all tissues of wheat，which mainly reduced the uptake of Cd by the root system．Among them， soil application of different types of Fe fertilizers reduced Cd content in wheat roots by 10.75%-27.50%，and foliar spraying reduced it by 11.94%-21.28%. Spraying EDTA-Fe and FeNPs were more effective on reducing Cd content in wheat grains． In addition，the contents of Fe，Cu and Zn in different tissues of wheat varied with different Fe sources and application methods．In conclusion，soil available Cd content，type of Fe fertilizer and application method all affected the accumulation of Cd in wheat plants．Reasonable selection of Fe fertilizer type and appropriate application method could effectively reduce the Cd content of wheat grains in Cd-contaminated soils．
Keywords
农田土壤重金属镉（Cd）污染严重威胁着农产品的质量安全和人体健康[1-2]。据调查，全世界大约有 2.35 亿 hm2 耕地受到 Cd 污染[3]。Cd 具有较强生物毒性，其在土壤-植物系统间迁移能力较强，被植物根系吸收后，通过食物链的富集作用，对人类健康产生一定量的影响[4-5]。植物组织中 Cd 浓度积累到一定水平时就会表现出毒害症状，影响作物的产量和品质，严重时会导致植物死亡[6]。我国人口较多，耕地面积较小，因此，保持土壤环境质量和减少土壤 Cd 含量是十分必要的。
铁（Fe）是植物生长发育过程中所必需的微量营养元素[7]。Fe 元素参与了植物体内一系列的生理反应，且影响植物的多种生理过程[8]。虽然土壤中 Fe 的含量较高，但其主要是以不溶态存在，因而能被植物吸收和利用的可溶态 Fe，仅占土壤总 Fe 含量的很小部分[9]。据报道，土壤中 Fe 的有效性随土壤 pH 值的升高表现出降低的趋势，并且在土壤 pH值达 5.5～8.0 时，土壤中有效 Fe 含量最低[10]。全球约 30% 的土壤是石灰性土壤，而这其中可溶性 Fe 的含量非常低，极易导致植物发生缺 Fe 症状[11]。
在植物体吸收元素的过程中，Cd 和 Fe 存在过程比较复杂的交互作用[12]。研究发现，在作物生长发育的过程中施用铁肥能够改变土壤中不同形态 Cd 之间的平衡，导致土壤中 Cd 的活性、生物有效性发生变化，影响作物对 Cd 的吸收和转运，进而降低 Cd 在植物体内的积累[13]。在土壤中施入乙二胺四乙酸（EDTA）-Fe 可以促进土壤中 Cd 的溶解，而 EDTA-Cd 的生成则限制了植物根系表面游离 Cd2+ 的可利用性，进而降低了植物对 Cd 的吸收和转运[14]。在外源 Cd 胁迫下，施用纳米氧化铁（FeNPs）可以促进小麦生长、增加对 Fe 的吸收，同时显著降低 Cd 在小麦籽粒中的含量[15]。此外，有研究表明，将硫酸亚铁（FeSO4）施入土壤可有效降低根际土壤有效 Cd 含量，改变水稻各部位 Cd 含量的分布[16]。
小麦作为我国主要的粮食作物之一，在农业生产中发挥着重要的作用。目前国内外有关土壤施用铁肥抑制小麦 Cd 吸收的研究较多，将铁肥叶面喷施的研究也有，但很少将两者结合起来研究其施用效果。本试验选取了 3 种不同类型的铁肥、采用 2 种施用方式，研究了外源施用铁肥对小麦 Cd 的吸收与积累的影响，旨在寻找出一种操作方法简单、高效，能有效地降低 Cd 积累的农业技术手段，为 Cd 污染农田土壤上的小麦的安全生产提供理论依据。
1 材料和方法
1.1 供试材料
供试作物为冬小麦，品种为百农 207。试验在河南农业大学科教园区进行，供试土壤为北方石灰性潮土，其基本理化性质：有机质 15.71 g/kg，碱解氮 62.76 mg/kg，有效磷 12.50 mg/kg，速效钾 152.50 mg/kg，pH 值 8.28，有效铁 13.24 mg/kg。表层土壤（0～20 cm）经自然风干后，过 2 mm 筛。每个栽培盆（聚乙烯塑料盆直径 310 mm× 深度 200 mm）装 8 kg 土，同时将氯化镉配制成溶液施入土壤（Cd 4 mg/kg），熟化 1 个月。
1.2 试验设计
试验共设置 3 种铁肥形态，分别为 EDTA-Fe、 FeNPs 和 FeSO4；2 种铁肥施用方式分别是土施和叶面喷施。土施铁肥设 4 个处理：（1）对照（CK+Cd， S-CK），（2）EDTA-Fe+Cd（S-EDTA-Fe），（3） FeNPs+Cd（S-FeNPs），（4）FeSO4 +Cd（S-FeSO4）； 喷施铁肥设 4 个处理：（1） 对照，喷施清水 （CK+Cd，F-CK），（2）EDTA-Fe+Cd（F-EDTA-Fe）， （3）FeNPs+Cd（F-FeNPs），（4）FeSO4 +Cd（F-FeSO4），共 8 个处理，每个处理重复 4 次。其中，土施铁肥用量为 200 mg/kg，叶面喷施铁肥时期分别为扬花期和灌浆期，喷施浓度为 0.02%，每次喷施 500 mL。
熟化后的土壤按设计（尿素、磷酸二氢钾和氯化钾分别按照 0.4292、0.2874 和 0.1595 g/kg 的用量）施入底肥，其中氮肥基追比为 6∶4，追肥于拔节期施用。施入底肥 5 d 后进行播种，每盆播种 15 粒左右，同时加入土施各个处理的铁肥，播种 5 d 后查看出苗情况。保持盆栽盆内土壤含水量为田间持水量的 60%～70%。
1.3 样品采集
小麦成熟期收集土壤和植株样品。土壤样品自然风干、研磨后过 2、0.85 mm 尼龙筛，用于测定土壤基础理化性质及土壤有效 Fe、有效 Cd 含量。植株样品用水洗净泥污，晾干，置于烘箱杀青后分为根系、茎秆（第 1 节间、第 2 节间、第 3 节间及以上）、叶片、穗轴、颖壳和籽粒 6 个部位，烘干至恒质量后称重并粉碎，分析植株各个部位 Fe、Cu、Zn、Cd 的含量。
1.4 测定指标与方法
土壤 pH 值的测定采用电位法。土壤有效Fe、有效 Cd 含量的测定采用二乙基三胺五乙酸 （DTPA）浸提法[17]：取 10 g 风干土样置于 150 mL 三角瓶中，加入 20 mL DTPA 浸提剂，在 25℃下，恒温振荡 2 h 后，取上清液保存待测。上清液中有效 Fe、有效 Cd 的浓度用火焰原子吸收分光光度计 （ZEEnit 700，Analytik Jena AG，Germany）测定。
小麦植株样品采用石墨炉（EHD36，Lab Tech Ltd，USA）消解法（浓 HNO3-HClO4，体积比 83∶17） 消煮样品后，用原子吸收分光光度计测定各样品中的 Fe、Cu、Zn、Cd 含量。
1.5 数据统计与分析
数据用 DPS 9.01 进行分析，采用单因素方差分析和 LSD 法进行多重比较（P<0.05），绘图用 Origin 2024。
2 结果与分析
2.1 不同类型铁肥及施用方式对土壤 pH 值、有效 Fe 及有效 Cd 含量的影响
不同类型铁肥及施用方式均在一定程度降低了土壤 pH 值（图1）。与对照（S-CK）相比，土施铁肥（S-EDTA-Fe、S-FeNPs 和 S-FeSO4）处理土壤 pH 值分别降低了 0.13、0.02、0.26，其中 S-EDTAFe和S-FeSO4 处理达到显著水平（P<0.05）。与对照（F-CK） 相比，喷施铁肥（F-EDTA-Fe、 F-FeNPs 和 F-FeSO4）处理土壤pH 值分别降低了 0.02、0.06、0.10，且 F-FeSO4 处理差异达到显著水平（P<0.05）。
与对照相比，土施铁肥（S-EDTA-Fe、S-FeNPs 和 S-FeSO4）处理均增加了土壤有效 Fe 含量，分别增加了59.01%、18.43%、77.31%；而喷施条件下，除 FeSO4 处理土壤有效 Fe 含量有所降低外，其余处理无显著变化（图1）。与对照相比，土施铁肥 （S-EDTA-Fe、S-FeNPs 和 S-FeSO4）处理均显著降低了土壤有效 Cd 含量，降幅分别为 29.46%、20.00%、 24.83%； 喷施铁肥（F-EDTA-Fe、F-FeNPs 和 F-FeSO4）处理有降低土壤有效 Cd 含量的趋势，但差异均不显著（图1）。
2.2 不同类型铁肥及施用方式对小麦各部位生物量的影响
如图2所示，在 Cd 污染土壤上，除 S-EDTAFe 处理显著降低小麦各部位生物量外，其余土施处理较对照（S-CK）差异较小，但 S-FeSO4 处理小麦籽粒生物量显著高于对照。S-EDTA-Fe 处理小麦生物量显著降低，主要与施入 EDTA-Fe 后显著抑制了小麦的出芽率和苗期小麦的生长有关，进而导致小麦成熟期的生物量显著低于对照。而与土施铁肥处理不同的是，F-EDTA-Fe 处理明显增加了小麦根系、茎秆、叶片、籽粒的生物量，增幅分别为14.34%、4.75%、3.82%、12.00%。此外， F-FeSO4 处理较对照（F-CK）显著增加了小麦籽粒的生物量，增幅达 52.91%。
图1不同类型铁肥及施用方式对土壤 pH 值、土壤有效 Fe、土壤有效 Cd 含量的影响
注：柱上不同小写字母表示同种施肥方式不同类型铁肥之间差异显著（P<0.05）。下同。
图2不同类型铁肥及施用方式对小麦各部位生物量的影响
2.3 不同类型铁肥及施用方式对小麦各部位 Cd 含量和累积量的影响
如图3所示，不同类型铁肥及施用方式对小麦各部位 Cd 含量的影响差异明显。对于土施铁肥处理，与对照（S-CK）相比，S-EDTA-Fe 处理显著降低了根系、茎秆、穗轴、籽粒的 Cd 含量，降幅分别为 27.50%、52.15%、25.44%、39.95%；S-FeNPs 处理显著降低了根系的 Cd 含量，降幅为 10.75%，其他部位无明显差异；S-FeSO4 处理显著降低了根系、茎秆、叶片的 Cd 含量，降幅分别为 13.11%、 11.28%、33.42%。对于喷施铁肥处理，与对照 （F-CK）相比，F-EDTA-Fe 和 F-FeNPs 处理均显著降低了根系、叶片、籽粒的 Cd 含量，降幅分别为 21.28% 和 11.94%、20.04% 和 17.87%、30.84% 和 21.84%，而其余部位的 Cd 含量无显著差异； F-FeSO4 处理显著降低了根系、茎秆、叶片、颖壳的 Cd 含量，降幅分别为 16.58%、17.60%、44.69%、 35.16%。
图3不同类型铁肥及施用方式对小麦各部位 Cd 含量的影响
不同铁肥处理小麦各部位的累积量变化不同，如图4所示，其中喷施铁肥处理对小麦籽粒 Cd 累积量的降低效果较为明显。与对照（S-CK）相比， S-EDTA-Fe 处理显著降低了根系、茎秆、穗轴、籽粒的 Cd 累积量，分别降低了 24.55%、51.47%、 25.20%、39.02%； 而 S-FeNPs 和 S-FeSO4 处理无显著差异。与对照（F-CK）相比，F-EDTA-Fe 处理显著降低了根系、籽粒的 Cd 累积量，降幅分别为 20.74%、31.97%；F-FeNPs 处理显著降低了籽粒 Cd 累积量，降幅为 22.57%；F-FeSO4 处理显著降低了根系、茎秆、叶片的 Cd 累积量，分别降低了 16.09%、16.82、35.35%，其余部位无显著差异。
2.4 不同类型铁肥及施用方式对小麦各部位 Fe 含量的影响
不同类型铁肥及施用方式对小麦各部位 Fe 含量的影响差异明显（图5）。对于土施铁肥处理，与对照（S-CK）相比，S-EDTA-Fe 处理显著增加了小麦根系、茎秆、穗轴、颖壳、籽粒的 Fe 含量，分别增加了 11.10%、48.09%、24.72%、33.97%、 12.42%；S-FeNPs 处理显著增加了小麦根系、穗轴的 Fe 含量；而 S-FeSO4 处理主要增加了根系 Fe 含量。喷施 3 种形态铁肥对小麦各部位的 Fe 含量表现出不同程度的增加。F-EDTA-Fe、F-FeNPs、 F-FeSO4 处理均显著增加了根系的 Fe 含量，与对照（F-CK）相比分别增加了 20.34%、6.32%、 13.41%。同时，F-EDTA-Fe 处理显著增加了茎秆、穗轴、籽粒的 Fe 含量，较对照分别增加了 36.43%、38.22%、34.96%；此外，F-FeSO4 处理显著增加了茎秆的 Fe 含量，增幅为 23.82%。
图4不同铁肥种类及施用方式对小麦各部位 Cd 累积量的影响
图5不同类型铁肥及施用方式对小麦各部位 Fe 含量的影响
2.5 不同类型铁肥及施用方式对小麦各部位 Cu 含量的影响
由图6可知，与对照（S-CK）相比，S-EDTAFe 处理显著增加了根系、叶片、穗轴、颖壳、籽粒的 Cu 含量，分别增加了 96.30%、48.88%、 110.78%、128.41%、118.08%； 而茎秆 Cu 含量显著降低。S-FeNPs 处理显著增加了根系的 Cu 含量，增幅为 43.92%，显著降低了茎秆的 Cu 含量，其他部位的 Cu 含量与对照相比无显著性差异。S-FeSO4 处理增加了茎秆的 Cu 含量，增幅为 12.60%。喷施铁肥处理下，与对照（F-CK）相比，F-EDTA-Fe 处理显著增加了籽粒 Cu 含量，F-FeSO4 处理显著降低了叶片 Cu 含量，其余处理无显著性差异。
图6不同类型铁肥及施用方式对小麦各部位 Cu 含量的影响
2.6 不同类型铁肥及施用方式对小麦各部位 Zn 含量的影响
如图7所示，与对照相比，小麦各部位的 Zn 含量在同种施肥方式不同铁肥处理间差异明显。土施铁肥处理，与对照（S-CK） 相比，S-EDTAFe 处理显著增加了小麦根系、茎秆、叶片、穗轴、颖壳、籽粒的 Zn 含量，增幅分别为 46.98%、 364.50%、273.69%、128.17%、205.81%、12.28%； S-FeNPs 处理显著增加了根系的 Zn 含量，增幅为 10.84%，同时显著降低了茎秆的 Zn 含量；S-FeSO4处理显著增加了根系的 Zn 含量，同时显著降低了茎秆、颖壳和籽粒的 Zn 含量。
对于喷施铁肥处理，与对照（F-CK）相比， F-EDTA-Fe 处理显著增加了根系、茎秆、叶片、穗轴、籽粒的 Zn 含量，分别增加了 24.50%、41.30%、 19.26%、50.26%、15.15%；F-FeNPs 处理显著增加了根系和茎秆的 Zn 含量，分别增加了 25.01% 和 23.61%，其余部位的 Zn 含量变化差异不显著； F-FeSO4 处理显著增加了根系的 Zn 含量，增幅为 35.47%，但同时显著降低了颖壳和籽粒的 Zn 含量。
图7不同类型铁肥及施用方式对小麦各部位 Zn 含量的影响
2.7 不同类型铁肥及施用方式对小麦籽粒 Cd 含量与根系 Cd、Fe、Zn、Cu 含量之间的关系
为进一步探讨不同类型铁肥及施用方式对小麦籽粒 Cd 含量的影响，分析了籽粒 Cd 含量与根系 Cd、Fe、Cu、Zn 含量之间的相关性（图8）。土施铁肥处理的小麦籽粒 Cd 含量与根系 Cd 含量呈显著正相关（P<0.05），与根系 Fe、Cu、Zn 含量无显著相关性（P>0.05）。喷施铁肥处理的小麦籽粒 Cd 含量与根系 Cd、Fe、Cu、Zn 含量无显著相关性 （P>0.05）。
图8小麦籽粒 Cd 含量与根系 Cd、Fe、Cu 和 Zn 含量的关系
3 讨论
3.1 不同类型铁肥及施用方式对土壤有效 Fe 和有效 Cd 含量的影响
土壤中 Cd 的生物有效性受到土壤类型、土壤理化性质、Cd 在土壤中的赋存形态以及土壤微生物群落结构等的影响[5]。其中，土壤 pH 值是影响土壤中 Cd 有效性的重要因素，研究发现，土壤 pH 值在 7.7～4.0 之间每下降一个单位，土壤溶液中的 Cd 可增加 4.5 倍[18]。本研究两种铁肥施用方式对碱性石灰性土壤的 pH 值影响较小，表明土壤 pH 值的变化对土壤有效 Cd 含量影响有限。本研究结果显示，土施 EDTA-Fe 和 FeSO4 均显著提高了土壤有效 Fe 含量，且显著降低了土壤有效 Cd 含量，可能是外源 Fe 的供应降低了土壤中 Cd 的活性，如 Fe2+ 与 Cd 离子的络合作用、Fe 氧化物吸附 Cd 离子等。EDTA-Fe 解离释放的 Fe2+ 与 Cd 离子络合形成螯合态 Cd，进而降低土壤有效 Cd 含量，例如 EDTANa2Fe（II）的施用在土壤溶液中产生 EDTANa2Cd（II）[19]。FeSO4 施入土壤经氧化后，吸附和固定土壤中的 Cd，与 Cd 发生共沉淀，如土壤中 Cd 的生物有效性随着土壤中无定形 Fe 氧化物与 Cd 的结合量增加而降低[20]。此外，有研究表明，纳米颗粒可通过吸附土壤中的 Cd 离子，降低土壤中有效 Cd 含量，减轻植物 Cd 毒害[21]，例如，在水稻中观察到纳米颗粒的吸附作用，增强了植物对重金属的耐受性[22]。然而，本研究土施 FeNPs 对土壤有效 Fe 含量影响有限，但显著降低了土壤有效 Cd 含量，可能与土壤微生物群落结构的改变，如 Fe3+ 还原细菌的相对丰度等有关[23]。
叶面喷施铁肥是调控植物铁营养状态，改善植物生长的重要途径之一[24]。据报道，Fe 等营养元素型叶面阻控剂可通过调控植物根系分泌次生代谢产物，以及调节作物吸收 Fe2+ 和 Cd2+ 的通道，进而阻控根系对重金属的吸收[25]。本研究结果表明，喷施 EDTA-Fe、FeNPs 对土壤有效 Fe 含量影响有限，而喷施 FeSO4 显著降低了土壤有效 Fe 含量，且 3 种喷施铁肥处理降低土壤有效 Cd 含量效果均不显著。这可能是喷施铁肥后，Fe 营养经多种途径进入植物体内，主要通过调控植物生理过程，影响根际分泌物的类型，造成土壤有效养分水平的变化，而对土壤有效 Cd 含量的变化起间接作用。
3.2 不同类型铁肥及施用方式对小麦籽粒 Cd 含量的影响
不同类型铁肥及施用方式对作物籽粒 Cd 吸收的影响已有研究。例如，土施 150 kg/hm2 乙二胺邻二羟基乙酸铁（EDDHA-Fe） 或喷施 0.2% EDDHA-Fe 均能降低水稻籽粒 Cd 含量[26]，但施用效果因水稻品种而异；土施 EDTA·Na2Fe 对稻米 Cd 含量的降低效果优于喷施 EDTA·Na2Fe[27]。本研究结果显示，土施和喷施 EDTA-Fe 处理均显著降低了小麦籽粒 Cd 含量，但土施 EDTA-Fe 显著降低了小麦生物量，产生了一定的毒害作用。虽然螯合肥的肥效较无机肥高，且能够提高土壤中微量元素的有效性，调整作物的生理机能等[28]，但其在施用的过程中，应结合作物需肥特性、土壤特性等，选择适宜的浓度以达到最佳效果。
施用纳米形式的矿质营养，可以延缓其养分释放的速率，进而缓解有毒微量金属对作物的毒害作用[29]，且植物可通过根部或叶片对纳米颗粒进行吸收[30]。研究发现，土施或喷施 FeNPs（0～20 mg/kg）均显著降低了小麦籽粒 Cd 含量，有效缓解 Cd 毒害[31]。然而，FeNPs 的实际作用效果因介质中 FeNPs 的水平、作用时间及作物种类而异[32]。本研究结果显示，土施 FeNPs 对小麦籽粒 Cd 含量降低无明显差异，而喷施 FeNPs 显著降低了小麦籽粒 Cd 含量，这可能与 FeNPs 对植物的作用有关； 也可能与 FeNPs 对植物体内 Fe 的吸收和转运过程机制有关，FeNPs 具有较强的吸附能力，通过根系吸收的纳米粒子主要蓄积在植物根部，很难向地上部运[33]。
有研究发现，向土壤中施用不同浓度 FeSO4 （60～240 mg/kg）均显著降低了水稻籽粒 Cd 含量，且 240 mg/kg 施用量效果最好[34]。本研究土施和喷施 FeSO4 对籽粒 Cd 含量无明显差异，可能与 FeSO4 的有效性有关，即土壤中 Fe2+ 被氧化为Fe3+，可能会造成土壤中铁硫化物的形成，进而降低 FeSO4 的有效性[35]；通过某些化合物提供的 Fe 元素可能由于离子结合或形成不溶性铁化合物而很容易固定在质外体[36]，降低肥效。此外，有研究发现，黄瓜根系吸 Fe 量与吸 Cd 量呈显著负相关[37]；水稻秸秆中 Fe 含量与稻米 Cd 含量呈负相关[26]。本研究结果显示，土施和喷施不同类型铁肥，根系 Cd 含量与根系 Fe、Cu、Zn 含量均无显著相关性（P>0.05），可能与金属离子与 Cd 的共转运通道有关，也可能与植物吸收金属离子之间的拮抗作用有关。
3.3 不同类型铁肥及施用方式对小麦籽粒金属离子（Fe、Cu、Zn）含量的影响
Fe、Cu 和 Zn 是小麦籽粒中必不可少的微量元素，它们具有相似的化学性质和行为，可通过竞争性吸收和转运干扰影响 Cd 吸收和转运，进而影响小麦籽粒中 Cd 的积累[38-39]。本研究土施和喷施不同类型铁肥对小麦籽粒金属离子含量的影响效果相似，即土施和喷施 EDTA-Fe 显著增加了小麦籽粒金属离子（Fe、Cu、Zn）含量；土施和喷施 FeNPs 对小麦籽粒金属离子含量影响无显著性差异；土施和喷施 FeSO4 显著降低了小麦籽粒 Zn 含量。
叶面喷施矿质肥料被认为是提高谷类作物金属含量的短期有效方法[40]。例如，喷施 0.2%（w/v） EDTA-Fe、FeSO4 均提高了水稻籽粒 Fe、Zn 含量[41]； 喷施 EDTA·Na2Fe、FeSO4 均显著提高了稻米中的 Cu 含量，且施用 EDTA·Na2Fe 的效果较好[42]。然而，作物金属离子含量受土壤性质、喷施浓度及作物品种等因素的影响[43]，研究发现，喷施 85 mg/L 的 EDTA-Fe 显著提高了草莓果实全 Fe 含量，但喷施相同浓度的 FeSO4 对提高草莓全 Fe 含量差异不明显[44]。本研究结果显示，土施和喷施 EDTA-Fe 对提高小麦籽粒金属离子含量的效果最好，EDTA-Fe 养分稳定性高，可能有助于养分释放速率与作物吸收同步，与无机铁肥相比，有利于提高作物养分利用效率[45]。此外，本研究土施和喷施 FeSO4 处理均显著降低了小麦籽粒 Zn 含量，可能与 Fe、Zn 离子对土壤中 Cd 的活性以及植物吸收金属元素之间的拮抗作用有关；也可能是其作为二价金属营养元素，在小麦吸收和转运的过程中与 Cd 发生效应关系[46]，其作用机理仍需进一步探究。
纳米技术在精准农业中潜力巨大，是一种环境友好且创新的生物强化方法[47]。有研究表明，向粘壤土中施用 0.05%～1%（w/w）FeNPs 能促进小麦对 Fe、Zn、Cu 元素的吸收[48]；土施 25～600 mg/L FeNPs 对小麦籽粒 Fe 含量的积累影响不同，其中 25 mg/L FeNPs 处理效果最优[49]。本研究土施和喷施 FeNPs 处理对小麦籽粒金属离子含量影响无显著性差异，但土施 FeNPs 小麦籽粒 Fe 含量略高于喷施 FeNPs，可能是由于喷施微量元素肥料的效果主要取决于土壤特征；也可能与 FeNPs 浓度及其作用于植物的方式有关。据报道，纳米粒子聚集在植物根系表面，可能抑制水分及其他营养成分的运输[50]，因而，在纳米技术应用于农业时，需要综合考虑纳米材料类型、安全使用范围、使用环境等，提高纳米肥料在精准农业中的可持续应用。
4 结论
土施铁肥显著增加了土壤有效 Fe 含量，同时两种铁肥施用方式均显著降低了土壤有效 Cd 含量。 S-EDTA-Fe 处理由于苗期的毒害作用显著降低了小麦各部位的生物量，而 S-FeSO4、F-FeSO4 处理均显著增加了籽粒生物量。小麦各部位 Fe、Cu、 Zn 含量因铁源和施用方式的不同，表现出不同程度的变化。此外，两种铁肥施用方式对于小麦各部位的 Cd 含量均有不同程度的降低，其主要降低了根系对 Cd 的吸收。综合考虑小麦产量、品质及籽粒 Cd 积累等因素，不同类型铁肥及施用方式中， F-EDTA-Fe、F-FeNPs 处理效果较好。