试验于2024年5-9月在贵州省土壤肥料研究所大棚内进行。供试土壤采自贵州省贵阳市开阳县，土壤类型为水稻土，其基本理化性质如下：pH值6.76，有机质24.70 g/kg，全氮1.41 g/kg，全磷0.45 g/kg，全钾4.59 g/kg，碱解氮88.00 mg/kg，速效磷4.80 mg/kg，速效钾44.00 mg/kg，总镉1.06 mg/kg，有效镉0.35 mg/kg。

供试水稻品种为宜香优2115，购自贵州省贵阳市花溪区高坡供销合作社金竹农资门市部；供试生物炭为玉米秸秆生物炭，购自河南达康净水材料有限公司，其基本理化性质如下：pH值8.50，有机碳含量46.52%，全氮含量1.52%，全磷含量0.97%，全钾含量2.84%。亚硒酸钠购自泰州聚丰源生物科技有限公司；试剂盒购自苏州科铭生物技术有限公司。

试验设置5个处理组，每组设置3次重复，生物炭施用量及亚硒酸钠喷施浓度参考已有研究设置^[17-19]，详见表 1。供试土壤经自然风干、研磨后过10目筛，充分混匀后装入塑料盆(100 cm×40 cm×34 cm)，每盆装土55 kg。所有处理组均基施复合肥，施用量为0.27 g/kg，拔节期追施尿素0.05 g/kg。复合肥和生物炭作基肥倒入土壤中充分拌匀，添加去离子水淹水培养14 d，水稻育苗长至4叶1心期时移栽至盆中，每盆移栽8株。亚硒酸钠叶面喷施于水稻灌浆期进行，喷施量以形成水滴且不滴落为宜。水稻生长期间的田间管理与当地大田生产保持一致。

分别于水稻灌浆期叶面喷施亚硒酸钠7 d后及水稻收获期采集水稻叶片，保存于-20 ℃冰箱中，用于测定水稻叶片超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase，SOD)、过氧化氢酶(Catalase，CAT)、过氧化物酶(Peroxidase，POD)、谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione Peroxidase，GSH-Px)活性及脯氨酸(Proline，Pro)与丙二醛(Malondialdehyde，MDA)含量等生理指标，测定过程中严格按照试剂盒说明书进行操作。同步采集植株与土壤样品，植株经纯水洗净后分成根、茎、叶、穗4个部分，于105 ℃杀青30 min，65 ℃烘干至恒重，分别称量各部分干质量并计算生物量；土壤自然风干后研磨过筛，用于土壤pH值、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾等指标的测定，测定方法详见表 2。收获期土壤有效镉含量参照《土壤质量有效态铅和镉的测定原子吸收法》(GB/T 23739—2009)进行测定。

水稻收获后进行脱粒处理，籽粒用纯水洗净，65 ℃烘干至恒重，脱谷壳后得到糙米，研磨后过60目尼龙筛备用。糙米中镉含量参照《食品安全国家标准食品中多元素的测定》(GB 5009.268—2016)进行测定。

采用Microsoft Excel 2016进行数据处理，采用SPSS 26.0软件进行方差分析和相关性分析，使用Duncan法(方差齐性)和Dunnett-T3法(方差不齐)进行事后多重比较，并进行差异显著性检验。采用Origin 2024软件完成绘图。

由表 3可知，在灌浆期，不同处理对土壤pH值、有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量均有显著影响，而各处理组间土壤全氮、全磷、全钾含量差异不显著。其中，B₂、B₂S₈、B₅S₈处理组土壤pH值、有机质及速效磷含量显著高于CK、S₈处理组，其余处理组间差异不显著；B₂处理组土壤碱解氮和速效钾含量最高，较CK分别显著提高10.61%和30.93%。在收获期，不同处理对土壤pH值、有机质、速效磷、速效钾含量同样有显著影响，土壤全氮、全磷、全钾、碱解氮含量在各处理组间差异不显著。其中，B₂、B₂S₈、B₅S₈处理组土壤pH值、速效磷含量显著高于CK、S₈处理组，其余处理组间差异不显著；B₅S₈处理组土壤有机质、速效磷和速效钾含量最高，较CK分别显著提高10.61%、18.20%和38.12%。综上，B₂、B₂S₈、B₅S₈处理对提升土壤pH值、有机质及速效磷含量效果显著，可有效改善镉污染稻田土壤化学性质。

由图 1可知，不同处理组土壤有效态镉含量为0.26~0.34 mg/kg，相较于CK，基施生物炭单一处理及生物炭与亚硒酸钠联合处理均可显著降低土壤有效态镉含量，其中，B₂、B₂S₈、B₅S₈处理土壤有效态镉含量分别较CK降低19.45%、16.90%、23.38%。表明施用生物炭可有效钝化土壤镉，降低镉的生物有效性，且生物炭与亚硒酸钠联合处理(B₅S₈)的钝化修复效果最优。

由图 2可知，不同处理组水稻籽粒镉含量为0.12~0.34 mg/kg，S₈、B₂、B₂S₈和B₅S₈ 4个处理的水稻籽粒镉含量均显著低于CK，较CK分别降低23.19%、39.22%、61.96%和65.67%。其中，仅B₂S₈、B₅S₈处理的水稻籽粒镉含量低于《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762—2022)中规定的糙米镉含量限值(0.2 mg/kg)。上述结果表明，各处理均能有效降低水稻籽粒镉积累量，其中B₂S₈、B₅S₈处理的降镉效果最为显著，可使籽粒镉含量达到食品安全标准。

如图 3所示，在灌浆期，不同处理对水稻根、茎、叶、穗的干质量均有显著影响。与CK相比，S₈、B₂、B₂S₈、B₅S₈处理的根干质量和茎干质量均显著提高。其中，B₂S₈处理的根干质量和B₂处理的茎干质量最高，分别达8.95 g/株和40.04 g/株，较CK分别增加88.03%和123.42%。叶干质量方面，B₂处理表现最优，较CK和B₂S₈处理分别显著提高59.81%和48.31%；穗干质量方面，B₂S₈、B₅S₈处理显著高于其他处理，其余处理间无显著差异。在收获期，各处理间根干质量无显著差异；B₂、B₂S₈、B₅S₈处理茎干质量显著高于CK，但与S₈处理无显著差异；B₂和B₅S₈处理叶干质量较CK分别显著降低14.55%和20.28%；穗干质量以B₂处理最高，较CK、S₈、B₂S₈、B₅S₈处理分别显著提高18.05%、17.31%、33.69%、21.58%。

由表 4可知，在灌浆期，不同处理对水稻叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性均有显著影响。其中，S₈、B₂、B₂S₈和B₅S₈ 4个处理的SOD活性均显著高于CK，较CK分别提高49.64%、103.67%、83.22%和62.89%；B₂S₈处理的CAT活性显著高于CK和S₈处理，与B₂、B₅S₈处理无显著差异；B₂、B₂S₈、B₅S₈处理的POD活性显著高于CK和S₈处理；S₈、B₂S₈、B₅S₈处理的GSH-Px活性显著高于CK和B₂处理。在收获期，S₈、B₂、B₅S₈处理的SOD活性均显著高于CK，较CK分别提高71.99%、124.08%、119.16%；各处理间CAT活性无显著差异；B₂、B₂S₈处理的POD活性较CK分别显著提高39.94%、28.38%，较S₈处理分别显著提高53.10%、40.45%；S₈、B₂S₈、B₅S₈处理的GSH-Px活性显著高于CK，较CK分别提高8.38%、8.48%和5.83%。上述结果表明，各处理对水稻叶片抗氧化酶活性有不同程度的提升作用，其中，B₂S₈、B₅S₈处理提升效果最为显著，可有效提升水稻在镉胁迫下的抗氧化能力。

由图 4可知，在灌浆期，不同处理对水稻叶片脯氨酸(Pro)、丙二醛(MDA)含量有显著影响。其中，B₂、B₂S₈、B₅S₈处理Pro含量较CK分别显著提高30.66%、35.93%、46.97%；MDA含量较CK显著降低12.86%、15.01%、30.07%。在收获期，各处理Pro含量无显著差异，B₅S₈处理MDA含量显著低于其他处理。由此说明，B₅S₈能有效降低水稻叶片MDA含量，缓解镉胁迫下脂膜过氧化伤害。

由图 5可知，水稻籽粒镉含量与土壤有效态镉含量呈极显著正相关(p＜0.01)，与土壤pH值、速效磷含量呈极显著负相关(p＜0.01)，与速效钾含量呈显著负相关(p＜0.05)。有效态镉含量与土壤pH值、速效钾含量呈显著负相关(p＜0.05)，与速效磷含量呈极显著负相关(p＜0.01)。土壤pH值与速效磷、速效钾含量呈极显著正相关(p＜0.01)。表明土壤理化性状的改善可有效降低土壤镉生物有效性，进而阻控水稻籽粒镉积累，各指标间存在协同调控关系。

土壤理化性质是表征土壤质量的关键指标，对植物的生长发育具有重要影响^[20]。生物炭凭借独特的多孔结构与理化特性，可有效提升土壤养分含量^[21]。一方面，生物炭本身呈碱性，富含Ca²⁺、Mg²⁺等，施用后可降低土壤中的H⁺和交换性Al³⁺，从而提高土壤pH值^[22-24]；另一方面，生物炭孔隙结构发达、吸附固定能力较强，可促进土壤团聚体的形成，调控土壤微生物群落结构，促进有机分子聚合，增加土壤有机质积累。同时，其自身富含有机碳，可直接补充土壤碳库，进一步提升土壤有机质含量^[25-27]。本研究发现，水稻灌浆期和收获期，基施生物炭的处理均可显著提升土壤pH值、有机质含量，与前人研究结论一致^[28]。

土壤全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷和速效钾含量是评估土壤质量与生产力的重要养分指标^[29]。本研究中，各处理对土壤全氮、全磷、全钾含量均无显著影响，但基施生物炭的处理可显著提升土壤碱解氮、速效磷、速效钾等有效养分含量，与朱凤君等^[30]研究结果较为一致。就土壤氮素而言，生物炭可通过吸附铵离子、抑制土壤中氮素的淋溶损失^[31]，提升土壤碱解氮含量，但土壤氮循环过程较为复杂，硝化作用和氨挥发等途径会造成氮素损耗，且随着水稻生育期的推进，土壤氮素的积累与损耗逐渐趋于平衡^[32]，因此收获期各处理碱解氮含量无显著差异。速效磷含量提升的主要原因可能是生物炭本身呈碱性，施入后土壤pH值升高，促进了固定态磷的溶解^[33]，加之生物炭对土壤金属离子的吸附作用，在一定程度上减少了其与磷结合形成沉淀^[34]，从而提高了土壤中速效磷含量；土壤速效钾含量升高则归因于土壤中钾素多以离子形态存在，可被生物炭孔隙吸附固定，有效减少钾离子淋溶流失，实现土壤速效钾的积累^[35]。此外，王丽等^[36]研究表明，生物炭可显著降低土壤有效态镉含量，且土壤有效态镉含量与土壤pH值呈显著负相关，本研究也得到相同结果。这是由于施用生物炭后，生物炭与重金属形成表面络合物，且土壤pH值提高强化了其对Cd²⁺的吸附，从而有效降低了土壤镉生物有效性^[37]。

干物质含量是衡量作物光合产物累积及生长状况的重要农艺指标^[38]。本研究表明，在水稻灌浆期，基施生物炭、叶面喷施亚硒酸钠及二者联合施用均对水稻根、茎、叶、穗的干质量有显著影响；在收获期，各处理除根干质量无显著差异外，配施生物炭的处理对叶、茎、穗干质量存在不同程度的影响。这主要是由于水稻生长后期根系已停止生长，生物量基本稳定，而生物炭可改善土壤养分环境，提升水稻叶片养分吸收、光合作用及光合产物运输能力等^[39-40]，促使叶片光合产物向穗部快速转运积累，进而造成收获期叶干质量降低、穗干质量提升的变化，该现象也与施肥方式、施用量、田间管理措施及土壤环境等多因素协同调控密切相关^[41]。

超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)及谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)是植物抗氧化防御系统的重要酶类^[42]，可有效清除镉胁迫产生的活性氧，减轻膜脂过氧化损伤，维持植株正常生理代谢。施用生物炭与硒肥可增强作物抗氧化酶系统防御能力，减轻镉胁迫对作物的毒害，抑制作物对镉的吸收，从而促进植株生长^[43-44]。本研究中，各处理均可显著降低水稻叶片MDA含量，配施生物炭的处理可不同程度提升水稻叶片SOD、CAT、POD活性及Pro含量，叶面喷施亚硒酸钠的处理可显著激活叶片GSH-Px活性，与前人研究结果一致^[45-47]。整体来看，各处理对水稻叶片生理特性的调控效果表现为灌浆期优于收获期，这是由于灌浆期叶片生理活性较高，可持续为穗部提供底物，保障籽粒生长发育^[48]，至收获期植株生理代谢趋于稳定，抗氧化系统差异逐渐缩小。本研究中，生物炭与亚硒酸钠联合施用效果的调控效果最优，说明二者协同作用可有效调节水稻叶片抗氧化酶活性与渗透平衡，显著缓解镉胁迫对水稻的生理伤害。

籽粒镉含量是衡量稻田安全生产与稻米品质安全的核心指标，主要取决于土壤镉生物有效性及水稻对镉的吸收特性等^[49]。本研究中，基施生物炭、叶面喷施亚硒酸钠及二者联合施用均能显著降低水稻籽粒镉含量。其中，生物炭的降镉机制以土壤钝化为主，通过提升土壤pH值、吸附固定土壤Cd²⁺，降低土壤镉生物有效性，有效抑制土壤中的镉向水稻体内转运；而叶面喷施亚硒酸钠主要通过硒、镉离子与镉离子拮抗作用发挥阻控效果^[50]，外源施硒可以阻碍镉向水稻籽粒中转移，从而降低稻米中的镉含量^[51-52]。此外，本研究结果表明，生物炭与亚硒酸钠联合施用处理的水稻籽粒镉含量低于单一施用处理，这与韩熙等^[53]提出的复合修复措施效果优于单一措施的结论一致，说明生物炭联合亚硒酸钠可有效缓解水稻籽粒对镉的吸收，降低糙米镉超标风险。

基施生物炭以及生物炭与亚硒酸钠联合施用可有效改善镉污染稻田土壤理化性状，显著提升土壤pH值、有机质及氮、磷、钾有效养分含量，同时降低土壤有效态镉含量，实现土壤肥力提升与重金属钝化的双重效果。同时，上述处理还可有效促进水稻中后期干物质积累，提升水稻茎、穗干物质含量，显著增强水稻叶片SOD、POD、CAT活性，降低MDA含量，有效缓解镉胁迫对水稻植株的氧化损伤。相较于单一处理，生物炭与亚硒酸钠联合施用的协同阻控效果最优，可最大限度降低水稻籽粒镉积累量，使糙米镉含量符合国家食品安全标准。综上，生物炭与亚硒酸钠联合施用的修复模式，能够有效改良镉污染稻田土壤、缓解水稻重金属胁迫、保障稻米安全生产，该措施稳定可靠、环境友好，可为区域重金属污染稻田的安全利用与农业绿色可持续生产提供科学理论依据与实践技术支撑。