關鍵詞：生姜；土壤調理劑；硒；鎘；營養(yǎng)品質

生姜（Zingiber officinale Roscoe）是一種多功能的經濟作物，其富含優(yōu)質的營養(yǎng)成分和功能物質，是我國重要的種植、生產和出口農產品。適宜的土壤環(huán)境是優(yōu)質生姜生產的必要條件。然而，生姜種植規(guī)模和生產需求擴大、農藥及化肥濫用、不合理施肥以及姜地連作引發(fā)的姜區(qū)土壤理化性質退化、礦質養(yǎng)分肥力下降及重金屬污染加重等一系列生態(tài)環(huán)境問題，直接影響生姜生長和養(yǎng)分吸收，降低姜塊品質及產量，加重重金屬脅迫，嚴重阻礙了生姜產業(yè)發(fā)展。當前，土壤重金屬污染已成為最嚴峻的環(huán)境問題之一。重金屬污染物有不降解、毒性大、隱蔽性強等特點，能夠通過食物鏈在動植物體內蓄積，從而威脅人類健康和農產品質量安全。據(jù)統(tǒng)計，我國受重金屬污染的耕地面積約2x107hm2，土壤污染點位超標率為19.4%，其中鎘超標率為7.00%，致使糧食年損失量和污染量分別達到1X107t和1.2x10t，經濟虧損2x10元以上。隨著“鎘米”“砷毒”“血鉛”等一系列毒害事件頻發(fā)，重金屬污染已成為土壤污染中備受關注的熱點話題，其修復技術也一直是國內外研究的熱點和難點。

鎘是環(huán)境中最典型的重金屬污染物之一，經土壤一植物系統(tǒng)轉移和食物鏈富集威脅人類健康。目前，治理土壤鎘污染主要有兩種途徑：一是將土壤中的鎘去除或轉移，減少土壤總鎘量；二是將土壤鎘原位固定在土壤中，改變土壤鎘賦存形態(tài)，降低其遷移性和有效性。原位鈍化是成本低、收效好、效率高的土壤鎘污染治理修復技術，其中，土壤調理劑鈍化修復措施受到廣泛關注。大量研究表明，土壤調理劑不僅能調節(jié)土壤pH，提高土壤有機質和營養(yǎng)元素含量，降低土壤重金屬遷移性和有效性從而減少作物的吸收，還能改善作物農藝性狀，提高作物營養(yǎng)品質和產量，增強作物抗性。例如：李龍等向復合污染土壤中施用“潤邦牌”土壤調理劑后發(fā)現(xiàn)，土壤pH增加0.90-1.10個單位，有效態(tài)鎘含量減少了23.7%-44.8%，稻米鎘含量降低了35.6%-51.1%，水稻增產了2.00%-5.00%；田中學等向鎘污染土壤中分別施用牡蠣殼、鉀長石和白云石3種土壤調理劑后發(fā)現(xiàn)，土壤pH增加，有機質含量提高了15.0%-55.9%，土壤交換態(tài)鎘含量顯著降低了63.6%-81.1%，小油菜地上部分鎘含量降低了78.9%-83.9%，生物量提高了6.90-9.90倍；文典等向稻田重金屬污染土壤中施用4種商用土壤調理劑后發(fā)現(xiàn)，稻米鎘含量降低了18.0%-48.0%，蛋白質含量提高了6.90%-10.80%，同時增強了稻米對礦質營養(yǎng)元素的吸收，水稻增產2.00%-6.00%；孫瑤等的研究發(fā)現(xiàn)，施用腐植酸類調理劑和化學調理劑均能增加土壤pH、陽離子交換量及土壤堿解氮和速效鉀含量，促進蘋果對礦質營養(yǎng)元素吸收，從而提升蘋果內在品質和產量。

硒是人和動物體內必需的營養(yǎng)元素之一，具有抗癌解毒、抗氧化、增強免疫力等多種功能。硒與鎘等重金屬有拮抗作用，能有效降低土壤重金屬活性，從而減少作物對重金屬的吸收積累。相關研究表明，攝人適量富硒農產品可增強人體自身免疫力和抗氧化性，是一種安全、有效、健康的補硒方法。然而，常年不科學及不合理的工、農業(yè)生產活動不僅造成嚴重的土壤重金屬污染，還致使土壤有效態(tài)硒大量流失，加之富硒土壤稀缺且伴生鎘等重金屬污染，嚴重阻礙了富硒農業(yè)可持續(xù)發(fā)展。因此，如何在達到農產品富硒的同時，降低其對重金屬的吸收已是富硒農業(yè)發(fā)展中急需解決的重要問題。

由于硒和一般陽離子重金屬的土壤化學性質完全不同，通過施用土壤調理劑改變土壤酸堿環(huán)境．可以提高土壤硒活性而降低重金屬生物有效性，從而達到農作物硒含量增加而重金屬吸收降低（富硒降鎘）的良好效果。目前，關于土壤調理劑的研究大多集中在對土壤硒或鎘單方面生物有效性的影響，鮮見報道同時對硒、鎘有效性雙重效應的研究，特別是針對塊莖作物生姜。綜上，本試驗以鎘污染土壤和生姜為研究對象，通過盆栽開展3種土壤調理劑（硅酸鉀、麥飯石、貝殼粉）對生姜硒鎘積累、生長發(fā)育和營養(yǎng)品質影響的研究，篩選生姜活硒降鎘效果最佳的土壤調理劑，旨在為生姜優(yōu)質安全生產和土壤重金屬污染修復提供理論依據(jù)和實踐指導。

1材料與方法

1.1試驗材料

本試驗于2021年5-10月在華中農業(yè)大學盆栽場（30°46' 35\"N，114°36' 23\"E）進行。供試土壤選用湖北省大冶市某重金屬鎘污染農田土壤，為紅灰泥土，屬紅色石灰土亞類紅灰泥土土屬。試驗開始前，測定原始土壤基本理化性質為：pH8.19，堿解氮84.00mg·kg-1，速效磷5.90mg·kg-1，速效鉀42.48mg·kg-1，有機質41.53g·kg-1，總鎘3.87mg·kg-1，有效態(tài)鎘1.12mg·kg-1，總硒1.05mg·kg-1，有效態(tài)硒0.074mg·kg-1。

供試生姜（Zingiber officinale Roscoe）選用山東萊蕪大姜，品種為山農一號，由湖北盈亮農業(yè)科技有限公司提供。

供試3種土壤調理劑分別為硅酸鉀、麥飯石和貝殼粉，由華中農業(yè)大學環(huán)境污染與修復課題組配制。技術指標分別為：硅酸鉀型土壤調理劑pH9.0-11.0，主要成分Si02≥52.0%，未檢測JLH鎘和硒；麥飯石型土壤調理劑pH8.0-10.0，主要成分Si02≥22.0%、Ca0≥23.0%、Mg0≥9.0%、K20≥6.0%， Cd≤0.20mg·kg-1，未檢測m硒；貝殼粉型土壤調理劑pH 9.0-11.0，主要成分Ca0≥40.0%，Cd≤0.30mg·kg-1，未檢測出硒。3種土壤調理劑均添加了5%的黃腐酸。

1.2試驗設計

本試驗為盆栽試驗，設計3種土壤調理劑和空白對照共4種處理。具體試驗處理和土壤調理劑用量如下：空白對照組（CK），不添加土壤調理劑；硅酸鉀組（0.2%K），按土壤質量添加0.2%的硅酸鉀型土壤調理劑；麥飯石組（1%M），按土壤質量添加1%的麥飯石型土壤調理劑；貝殼粉組（1%S），按土壤質量添加1%的貝殼粉型土壤調理劑。3種土壤調理劑的添加量依據(jù)課題組前期大田試驗和盆栽試驗的結果。

將供試土壤平鋪自然風干，磨細過10目篩。2021年5月26日每盆裝土5 kg。每千克土壤加入基肥0.20gN、0.15gP205、0.20gK20，即每千克土壤中加入0.429g尿素（CH4N2O）、0.266gCa（H2PO4）2·H20和0.370gK2S04，同時添加1mL阿農微量元素儲備液。調理劑處理按設計用量添加。將土壤調理劑和基肥與土壤分別混合均勻，澆自來水保持土壤水分（80%最大田間持水量），室溫下放置一周。每個處理重復3次，隨機區(qū)組排列。

2021年6月3日上午采集大田生姜幼苗，挑選大小一致的幼苗，每盆栽種2株，當天完成移栽。保持溫室遮陽通風，用自來水灌溉。半月后，姜苗出新苗。分別于6月28日、8月12日和9月26日進行3次追肥。每次追肥用量均為基肥施用量的10%，將肥料溶于水后等量施人各處理土壤中。

在2021年10月7日進行生姜成熟期取樣。樣品分為地上部和地下部兩個部分，分別測定株高、根長、莖粗、葉綠素和鮮質量。每個部分再分為鮮樣和干樣。部分鮮樣迅速用自來水和去離子水洗凈，快速分裝后放人盛有冰塊的保溫箱中，然后轉存于-80℃超低溫冰箱。剩余部分先用自來水將表面雜質清洗干凈，再用去離子水潤洗數(shù)次后擦干，105℃下殺青30min，再于70℃下烘干至恒質量，稱量各樣品干質量，用粉碎機粉碎后備用。將盆缽土壤充分混勻后，取適量土壤樣品，自然風干，磨細過篩，儲存?zhèn)溆谩?/p>

1.3測定項目與方法

1.3.1生姜生長參數(shù)測定

選取植株第三功能葉作為測量葉片，使用葉綠素儀（SPAD -502 Plus.Konica Minolta sensing，INC．）測定姜葉SPAD值，隨后測定生姜株高、莖粗和根長，姜塊洗凈擦干后再測定鮮質量，以平均值作為每盆的實測值。

1.3.2土壤化學元素測定

參照《土壤農化分析》中的方法進行土壤基本理化性質的測定。土壤pH測定采用水浸提一電位法，土水比為1：2.5；土壤堿解氮測定采用堿解一擴散法；土壤速效磷測定采用碳酸氫鈉浸提一鉬銻抗比色法；土壤速效鉀測定采用乙酸銨交換一火焰光度法；土壤有機質測定采用重鉻酸鉀容量法一外加熱法。

參考《土壤質量鉛、鎘的測定石墨爐原子吸收分光光度法》（GB/T 17141-1997），準確稱取0.5g土壤樣品，經HN03-HCI-HC104法消解后定容至25mL，采用Agilent AA2402石墨爐原子吸收分光光度計（安捷倫科技有限公司，美國）測定土壤全鎘含量。參考《土壤中全硒的測定》（NY/T 1104-2006），準確稱取0.5g土壤樣品，經HN03-HC104法消解冷卻后加入50%HCI還原，采用AFS-9700原子熒光分光光度計（北京海光儀器公司，北京）測定土壤全硒含量。采用土壤標樣黃紅壤GBW07405（GSS-5a）進行分析質量控制。

于生姜成熟期取適量盆缽土壤樣品，采用EDTA法（GB/T 23739-2009）提取土壤有效態(tài)鎘，隨后用Agilent AA2402石墨爐原子吸收分光光度計測定其含量；采用氫化物發(fā)生一無色散原子熒光光度法提取土壤有效態(tài)硒，隨后用AFS-9700原子熒光分光光度計測定其含量。

1.3.3生姜化學元素測定

參考《食品安全國家標準食品中鎘的測定》（GB5009.15-2014），準確稱取2g鮮姜，經10mL混酸（HN03：HC104=9：1）消化后定容至25mL，采用Agi-lent AA2402石墨爐原子吸收分光光度計測定總鎘含量，采用200 Series AA火焰原子吸收分光光度計（美國Agilent公司）測定總鐵、錳、鋅含量。參考《食品安全國家標準食品中硒的測定》（GB 5009.93-2010），準確稱取2g鮮姜，經10mL混酸（HN03： HCl04=9：1）消化冷卻后加入50% HCI還原，隨后定容至25mL，采用AFS-9700原子熒光分光光度計測定總硒含量。參考《植物中氮、磷、鉀的測定》（NY/T 2017-2011），準確稱取0.2g姜粉，經H2S04-H202消煮法消解后定容至50mL，采用AA3流動注射分析儀（德國SEAL公司）測定總氮和總磷含量，采用M410火焰光度計（英國Sherwood公司）測定總鉀含量。采用植物標樣楊樹葉GBW07604（GSS-3）進行分析質量控制。

1.3.4生姜抗氧化性及品質指標測定

準確稱取0.5g新鮮姜葉于預冷的研缽中，加入5mL預冷磷酸緩沖液，研磨樣品呈勻漿，離心后取上清液即為抗氧化酶粗提液。姜葉樣品中超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase．SOD）活性測定采用氮藍四唑光還原比色法，過氧化物酶（Peroxidase，POD）活性測定采用愈創(chuàng)木酚比色法，過氧化氫酶（Cata-lase，CAT）活性測定采用過氧化氫分解法，丙二醛（Malondialdehvde，MDA）含量測定采用硫代巴比妥酸比色法。參考《植物生理生化實驗原理和技術》，準確稱取0.2g鮮姜，分別采用蒽酮比色法和考馬斯亮藍G-250法測定生姜可溶性糖和可溶性蛋白含量，采用紫外分光光度法分別測定生姜姜辣素和姜黃素含量。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

本試驗所有數(shù)據(jù)均以3次平行試驗的平均值作為最終結果，利用Microsoft Excel 2019和Origin 2018軟件進行數(shù)據(jù)處理及制圖，應用SPSS 22統(tǒng)計軟件對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，采用Duncan多重比較檢驗各處理平均值之間的差異顯著性。所有百分數(shù)數(shù)據(jù)作反正弦轉換后再進行方差分析。

2結果與分析

2.1生姜生長參數(shù)

為考察土壤調理劑對生姜生長發(fā)育的影響，于成熟期取樣分析測定生姜各生長參數(shù)，結果如表1所示。在本試驗條件下，施用3種土壤調理劑均促進生姜生長，各處理綜合效果為0.2%Kgt;1%Mgt;1%S。與CK相比，3種土壤調理劑處理使姜塊鮮質量（產量）提高了23.93%-67.67%，生姜株高、根長、莖粗和葉綠素含量分別提高了22.22%-40.74%、20.48%-110.14%、11.51%-20.72%和25.64%-28.30%。

2.2生姜鎘含量

成熟期取樣分析測定生姜鎘含量的結果如圖1所示。結果表明，施用3種土壤調理劑均顯著降低生姜鎘含量，綜合比較各處理降鎘效果為0.2%Kgt;1%Mgt;1%S。與CK相比，3種土壤調理劑處理生姜地上部分鎘含量降低32.71%-71.96%；1%M、1%S處理姜塊鎘含量分別降低了59.98%和39.97%，0.2%K處理為65.15%，效果最佳。

2.3生姜硒含量

試驗結果表明，施用3種土壤調理劑均顯著提高生姜硒含量，綜合比較各處理增硒效果為0.2%Kgt;1%Mgt;1%S（圖2）。與CK相比，在3種土壤調理劑處理下，姜塊和地上部分硒含量分別提高了0.005-0.012mg·kg-1和0.038-0.087mg·kg-1，提高比率分別為43.10%-111.36%和71.19%-165.01%，其中以0.2%K處理效果最佳。

2.4生姜養(yǎng)分含量

成熟期取樣分析姜塊養(yǎng)分元素含量的結果如表2所示。試驗結果發(fā)現(xiàn)，施用3種土壤調理劑均能提高姜塊氮、磷、鉀、鐵、鋅含量，降低錳含量，各調理劑處理整體效果表現(xiàn)為0.2%Kgt;1%Mgt;1%S。3種土壤調理劑處理分別使姜塊氮、磷、鉀、鋅含量較CK提高了10.28%-14.42%、24.62%-34.87%、28.81%-29.01%和22.97%-80.95%，錳含量降低了23.51%-32.83%，施用0.2%K處理還顯著提高了姜塊鐵含量171.80%，總體效果以0.2%K處理最好。

2.5生姜品質指標

為探究土壤調理劑提升生姜內在品質的效果，本試驗測定分析了成熟期生姜各品質指標含量，結果如表3所示。與CK相比，0.2%K、1%M、1%S 3種土壤調理劑處理下，生姜可溶性糖、可溶性蛋白和姜黃素含量分別提高了2.34%-6.00%、154.72%-602.83%和11.05%-33.43%，同時對姜辣素含量也有一定的提高，但影響不顯著。各處理綜合效果表現(xiàn)為0.2%Kgt;1%Mgt;1%S。

2.6生姜抗氧化性

對姜葉抗氧化酶系統(tǒng)的分析結果表明，施用3種土壤調理劑均顯著提升姜葉的抗氧化能力（圖3）。與CK相比，姜葉SOD、POD、CAT活性，0.2%K處理分別提高了140.84%、66.63%和75.52%，I%M處理分別提高了56.56%、66.26%和57.67%。1%S處理使POD、CAT活性分別顯著增加27.13%、13.64%，但不影響SOD活性。另外，0.2%K和1%M處理顯著降低姜葉MDA含量，其中0.2%K是綜合效果最好的處理。

2.7土壤pH及有效態(tài)鎘、硒含量

2.7.1土壤pH

由圖4分析可知，在本試驗條件下，施用3種土壤調理劑均能提高土壤pH。與CK相比，3種土壤調理劑處理下土壤pH提高了0.35-0.53個單位，其中0.2%K處理提高土壤pH 0.53個單位，增幅效果最好。

2.7.2土壤有效態(tài)鎘含量

為揭示土壤調理劑對土壤有效態(tài)鎘含量的影響，取成熟期盆栽土壤樣品，采用EDTA法測定土壤有效態(tài)鎘含量，結果如圖5所示。測定結果表明，施用3種土壤調理劑均顯著降低土壤有效態(tài)鎘含量。與CK相比，0.2%K、1%M、1%S處理分別使土壤有效態(tài)鎘含量降低22.76%、18.31%和16.92%，結果說明3種土壤調理劑均具有鈍化土壤鎘活性的作用，其中0.2%K處理效果最好。

2.7.3土壤有效態(tài)硒含量

與土壤鎘不同，施用3種土壤調理劑均提高土壤有效態(tài)硒含量（圖6）。與CK相比，0.2%K、1%M、1%S處理下土壤有效態(tài)硒含量分別提高了7.00%、3.60%和10.99%，這說明本試驗中的3種土壤調理劑均具有活化土壤硒的作用。

3討論

3.1土壤調理劑對土壤pH和鎘、硒有效性的影響

本試驗結果表明，與對照相比，施用3種土壤調理劑均可提高土壤pH（圖4），降低土壤有效態(tài)鎘含量（圖5），而提高土壤有效態(tài)硒含量（圖6），其中以硅酸鉀型的效果最好，其次是麥飯石型和貝殼粉型。本試驗采用的3種土壤調理劑均為堿性，其中貝殼粉型以氧化鈣為主，硅酸鉀型和麥飯石型以硅酸鹽為主，而麥飯石型還含有鈣、鎂氧化物等。此外，3種材料均添加了黃腐酸類有機物。顯然，這3種材料提高土壤pH是預期的結果，這也與前人的研究結果相一致。

鎘有效性受土壤pH、陽離子交換量以及有機質等諸多因素影響。因此，本試驗結果的機理：一方面是土壤調理劑富含的K2Si03、CaSi03、MgSi03和Ca0等成分溶于水后在土壤中與水反應產生OH-或聚合成硅酸凝膠與H+發(fā)生吸附置換反應，減少H+的濃度，導致土壤pH提高；另一方面，硅酸鹽與土壤Al3+反應生成穩(wěn)定的非晶形羥基鋁硅酸鹽，同時產生的Ca2+、Mg置換出H+，從而提高土壤pH。

土壤pH提高致使陽離子重金屬沉淀，降低重金屬遷移性和生物活性，從而減少土壤重金屬有效態(tài)含量。調理劑中的水合氧化物還能夠加強土壤膠體對Cd2+的吸附作用，硅、鈣等功能元素也與鎘存在拮抗作用，最終致使土壤溶液中Cd2+濃度進一步降低。有研究報道，添加硅降低土壤重金屬有效性最為明顯。例如：韓超等向鎘污染土壤中施用不同濃度的外源硅發(fā)現(xiàn)，在0-0.50g·kg-1用量范圍內，施硅可改變土壤鎘形態(tài)，降低土壤有效態(tài)鎘含量，其中以0.50g·kg-1用量效果最好；趙穎等通過水稻盆栽試驗發(fā)現(xiàn)，施硅改變土壤中鎘的形態(tài)，降低鎘的生物有效性，其效果隨硅用量的增加而提升。本研究也得到上述相似的研究結果，即3種土壤調理劑均可降低土壤有效態(tài)鎘含量，鈍化效果隨硅用量的增加而提升，以硅酸鉀型土壤調理劑處理效果最佳。

土壤硒酸鹽是陰離子，與陽離子鎘的土壤化學性質明顯不同。本試驗中，3種土壤調理劑均可提高土壤有效態(tài)硒含量，其中硅酸鉀土壤調理劑的活化硒效果最佳。這是由于：一方面調理劑中的復合硅酸鹽及活性有機質成分能使土壤pH升高，增加土壤表面負電荷，減弱土壤氧化物對硒的吸附、絡合及沉淀，同時增強硒的甲基化，抑制硒酸鹽的老化，促進土壤硒的遷移，進而提高土壤中硒的生物有效性；另一方面，由于土壤水溶態(tài)硒含量與土壤pH呈極顯著正相關，隨著pH升高，水溶態(tài)硒含量顯著增加，從而使土壤中有效態(tài)硒含量提高。此外，硅酸鹽型土壤調理劑還可能會改善土壤結構和生物學性質，促進微生物的活性，使得土壤硒大量釋放。同樣麥飯石型、貝殼粉型兩種土壤調理劑中的大量功能性元素及活性物質也能提高土壤pH，降低土壤結合態(tài)硒的化學活性，促進土壤中硒酸鹽化合物的溶解與釋放，從而提高硒的有效性。

本試驗結果顯示硅酸鉀型和麥飯石型兩種土壤調理劑的活硒降鎘效果最好，這可能與兩種土壤調理劑主要功能物質是硅酸鹽有關，其中硅酸鉀型的有效硅含量最高，所以效果最佳，而貝殼粉型不含硅酸鹽所以效果稍差。不同調理劑成分、含量及形態(tài)等差異可能導致不同的效果，其內在機制還有待進一步深入研究。

3.2土壤調理劑對生姜鎘、硒含量的影響

在本試驗條件下，向鎘污染土壤中施用3種含硅土壤調理劑均可降低生姜鎘含量，其中以硅酸鉀型調理劑降鎘效果最佳。前已述及，通過施硅鈣類物質改變土壤理化性質，使重金屬沉積于土壤或根系周圍以減少植物對其吸收，再者通過刺激植物產生酚類物質并螯合區(qū)隔重金屬，降低植物對其吸收轉移，提高抗氧化性清除活性氧，緩解重金屬脅迫。本試驗分析了主要原因：一是調理劑含有的硅酸鹽及堿性氧化物材料降低了土壤鎘的有效性，而提高了土壤硒的有效性，導致生姜鎘含量下降而硒含量增加；二是調理劑中的硅酸鹽可在植物細胞壁上與鎘形成沉淀，限制鎘從根系向地上部的轉運，進而降低鎘對植物的毒害作用。相比之下，貝殼粉型調理劑主要依靠其鈣功能氧化物，其效果表現(xiàn)略差。

3.3土壤調理劑對生姜生長、營養(yǎng)品質和抗氧化性的影響

合理施用含多功能元素的土壤調理劑能有效改善土壤理化性質，增加土壤養(yǎng)分含量，提高肥料利用率，促進作物生長發(fā)育，提升作物營養(yǎng)品質和產量。例如：涂玉婷等向土壤中施用不同品種的硅鈣鉀鎂肥后，土壤pH和養(yǎng)分含量增加，促進了香蕉生長，提高果肉維生素C、可溶性糖等品質含量，增加香蕉產量；譚青濤等通過大田試驗發(fā)現(xiàn)施用硅鈣鉀鎂肥可增加土壤pH，顯著提高土壤養(yǎng)分含量，促進煙草生長和外觀質量改善，提升煙葉營養(yǎng)品質。本試驗施用富含硅、鈣、鉀、鎂等營養(yǎng)元素的土壤調理劑在生姜上的應用效果與以上研究結果類似，表現(xiàn)為促進生姜生長（表1），提高生姜養(yǎng)分吸收能力（表2），改善生姜產量品質（表3）。

硅元素是促進生姜生長和養(yǎng)分吸收的關鍵元素。第一，硅可鈍化土壤重金屬，降低重金屬有效含量，從而減少生姜對重金屬的吸收并促進生長；第二，硅能改善土壤理化性質，增加土壤養(yǎng)分有效性，提升生姜根系活力，促進姜塊對氮、磷、鉀的吸收，提高生姜抗病、抗旱性，調節(jié)姜葉光合作用和蒸騰作用，增加生姜產量；第三，硅與其他營養(yǎng)元素之間存在協(xié)同作用，這有利于姜塊對中微量營養(yǎng)元素的吸收和轉運。有關研究表明，在適量范圍內，不同植株的生長及品質產量受硅肥水平的影響。楊淑清等對茶樹噴施不同濃度的硅肥后發(fā)現(xiàn)，噴施500mg·L-1的硅肥有益于茶苗生長，顯著提高夏茶游離氨基酸、可溶解性糖等品質含量，增加茶葉產量。栗國棟等的研究表明，外源硅濃度在0-2.0mmol·L-1范圍內，生菜葉寬和單株產量均隨硅濃度的升高而增加，硅濃度在1.0mmol`L-1和2.0mmol·L-1時生菜葉片還原性糖和維生素C含量分別達到極值。本試驗設計的3種含硅土壤調理劑均取得與上述研究相似的結果，其中富含優(yōu)質硅肥的硅酸鉀型調理劑對生姜生長、養(yǎng)分吸收及品質產量提升最適宜。

植物受到重金屬脅迫時會發(fā)生膜脂過氧化，致使產生H202、O2．等活性氧自由基（Reactive oxygen spe-cies，ROS）對植物造成毒害作用，而植物體可利用SOD、POD、CAT等抗氧化酶系統(tǒng)來清除活性氧，緩解重金屬毒害。達毒害水平的Cd2+濃度可造成植物體受到氧化脅迫作用，抑制抗氧化酶活性，而提高MDA含量，導致細胞內酶保護系統(tǒng)發(fā)生抗氧化反應并使細胞發(fā)生膜脂過氧化。大量研究已經證實，硅可促進植株SOD、POD和CAT的協(xié)同作用，提高葉片SOD、CAT和POD活性，降低MDA含量，保證抗氧化酶活性維持在適宜水平，從而增強植株抗氧化性，清除體內活性氧，緩解重金屬毒害。當植株受到重金屬毒害較高時，適當提高硅的施用反而效果更佳。田露丹等通過盆栽試驗得出，在不同濃度的鎘脅迫下，施0-500mg·kg-1的硅均可提高水稻葉片SOD和CAT活性，降低MDA含量，緩解水稻受到的鎘毒害作用，以300mg·kg-1硅處理效果最好；賈茜茹等對鎘脅迫下黃瓜施用硅肥后發(fā)現(xiàn)，施0-300mg·kg-1的硅可顯著提高黃瓜葉片SOD、POD、CAT活性，降低MDA含量，明顯改善黃瓜葉片的抗氧化酶系統(tǒng)，緩解重金屬對黃瓜的毒害作用，以200mg·kg-1硅處理效果最好。本試驗結果與上述研究結果一致，針對塊莖作物生姜，3種含硅土壤調理劑均可提高姜葉SOD、POD、CAT活性，降低MDA含量（圖3），減弱超氧化物對姜葉細胞的氧化性脅迫，緩解重金屬對生姜的毒害，以適量的硅酸鉀型調理劑防治生姜鎘脅迫效果最佳，這在硅緩解生姜鎘脅迫的研究中也得到證實。

4結論

（1）施用硅酸鉀、麥飯石和貝殼粉3種土壤調理劑均可提高土壤pH，降低土壤鎘生物有效性和姜塊鎘含量，同時激活土壤硒，促進其在生姜中積累，從而提高姜塊硒含量。

（2）施用土壤調理劑可提高姜葉SOD、POD和CAT活性，降低MDA含量，減輕氧化應激，增強姜塊抗性；同時促進姜對氮、磷、鉀、鐵和鋅的吸收，提高可溶性糖、可溶性蛋白質和姜黃素的含量，從而提高姜產量和品質。

（3）硅酸鉀型土壤調理劑有效硅含量最高，其降鎘和增硒效果最好。