“鎘米”認(rèn)知與區(qū)域優(yōu)質(zhì)稻產(chǎn)業(yè)發(fā)展對策

曾文偉，石 柱

(1 邵陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，湖南邵陽 422000； 2 長沙縣農(nóng)業(yè)局，湖南長沙 410100)

“鎘米”認(rèn)知與區(qū)域優(yōu)質(zhì)稻產(chǎn)業(yè)發(fā)展對策

曾文偉1，石 柱2

(1 邵陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，湖南邵陽 422000； 2 長沙縣農(nóng)業(yè)局，湖南長沙 410100)

針對2013年廣東市場上檢測出大米鎘超標(biāo)所引發(fā)的“鎘米”事件，剖析了“鎘米”的產(chǎn)生與危害，闡述了“鎘污染”耕地的治理技術(shù)，并以邵陽市為個案，從創(chuàng)新農(nóng)耕新技術(shù)、更新水稻品種、革新管理措施等方面探討了“鎘米”事件后區(qū)域優(yōu)質(zhì)稻產(chǎn)業(yè)發(fā)展對策。

鎘污染；大米；優(yōu)質(zhì)稻；產(chǎn)業(yè)發(fā)展

2013年5月16日，廣東市場上檢測出大米鎘超標(biāo)，受到了媒體深入報道和公眾廣泛關(guān)注，在國內(nèi)外引起了強(qiáng)烈反響，對我國整個糧食行業(yè)造成了很大沖擊，“稻米產(chǎn)量第一省”湖南也因此卷入了危機(jī)之中。自2014年2月以來，湖南稻米就接連陷入“鎘霾”包圍，深受“鎘污染”影響。與此同時，北方粳米在市場上卻銷量增價格漲，原本5月份是東北大米的銷售淡季，但“鎘米”事件使東北大米銷量同比增長30%。湖南稻米產(chǎn)業(yè)面臨著前所未有的挑戰(zhàn)，在此，筆者擬剖析“鎘米”的產(chǎn)生與危害，并以湖南省的農(nóng)業(yè)傳統(tǒng)大市邵陽為例，探討“鎘米”事件后區(qū)域優(yōu)質(zhì)稻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對策。

1 “鎘米”的產(chǎn)生與危害

鎘是一種銀白色、有光澤的重金屬，它原本以化合物形式存在，與人類生活并不交合，是工業(yè)革命釋放了鎘。國外有研究表明，全球每年有2.2萬噸鎘進(jìn)入土壤。鎘主要與鋅礦、鉛鋅礦、銅鉛鋅礦等共生，在煉礦的時候，鎘會被釋放到廢水廢渣中，如果尾礦處理不當(dāng)，就有可能順著水源流入農(nóng)田，污染土壤。農(nóng)田土壤鎘污染的來源有三個方面：一是氣溶膠沉降。顆粒較小的金屬氣溶膠可以通過氣流在一定范圍內(nèi)輸送，并沉降下來。二是污水灌溉。灌溉水重金屬超標(biāo)，而作物對重金屬有幾百倍的濃縮作用。三是污泥堆肥及化肥帶來的污染。肥料本身含有一定的Cd，數(shù)年的施用可能帶來重金屬的累積。

鎘大米的產(chǎn)生是鎘的特性、土壤污染、土壤退化、水稻品種特性綜合的結(jié)果。水稻自身獨(dú)特的“基因”使得它對鎘的吸附作用明顯強(qiáng)于玉米、大豆等其他農(nóng)作物。食用鎘超標(biāo)的大米，會造成人體累積性中毒，損害腎臟、生殖腺和中樞神經(jīng)，導(dǎo)致人體骨骼代謝受阻，從而引發(fā)骨骼的各種病變，并可導(dǎo)致肺水腫、高血壓、貧血、骨軟化癥和嗅覺減退甚至喪失等。鎘大米不僅是食品安全問題，更大程度上則是環(huán)境污染問題。土壤污染問題在我國長期以來一直存在，由于工業(yè)化的迅速推進(jìn)，而環(huán)保法規(guī)執(zhí)行存在漏洞，導(dǎo)致部分耕地遭到重金屬污染。2014年4月，國家環(huán)保部和國土資源部發(fā)布的全國土壤污染調(diào)查公報顯示，全國近五分之一的耕地遭到了污染。

2005年，我國實(shí)施《食品污染限量》強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定大米鎘含量不高于0.2 mg/kg，而國際通用標(biāo)準(zhǔn)是不高于0.4 mg/kg。我國大米鎘含量高于國際通行標(biāo)準(zhǔn)的一個重要原因，是因?yàn)槲覈司竺紫M(fèi)量要比其他國家高，這是根據(jù)我國居民的膳食結(jié)構(gòu)制定的，因?yàn)槿梭w80%的鎘來源于糧食和蔬菜，因此該標(biāo)準(zhǔn)是比較科學(xué)、合理和可行的。

湖南省是全國最大的水稻生產(chǎn)區(qū)，2012年湖南省水稻播種面積409.5萬公頃，占全國水稻面積的13.5%，水稻總產(chǎn)量2 631萬噸，占全國總產(chǎn)量的12.9%。2012年底，湖南省農(nóng)業(yè)廳曾在全省耕地質(zhì)量工作會上披露，目前湖南省農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地重金屬污染總體已呈現(xiàn)出從輕度污染向重度復(fù)合型污染發(fā)展，從局部污染向區(qū)域污染發(fā)展，從城市郊區(qū)向廣大農(nóng)村發(fā)展的趨勢。調(diào)查顯示，湘江水域重金屬含量是全國最高的。僅2007年，湘江流域的工業(yè)廢水排放就有5.67億噸，生活污水11.19億噸，汞、鎘、鉛、砷分別占全國排放量的54.3%、37.0%、6.0%和14.1%，以致部分地區(qū)大米重金屬污染率達(dá)90%以上。據(jù)初步估算，2009年全省被重金屬污染的耕地占全省耕地的25%左右。

2 “鎘污染”耕地的治理

“鎘米”事件引起了國家及民眾對重金屬污染農(nóng)田土壤的重視。重金屬污染農(nóng)田土壤的治理策略分為三類：凈化、鈍化和避害。

凈化策略是通過一定的方法將土壤中的重金屬徹底清除，包括電動力學(xué)修復(fù)、淋洗、生物修復(fù)、客土等技術(shù)。該類方法是最安全，也是土壤修復(fù)的理想化目標(biāo)。然而，此類技術(shù)大多比較昂貴，很多技術(shù)都有工程化應(yīng)用的瓶頸。比如生物修復(fù)技術(shù)，中國科學(xué)院地理所的陳同斌研究員2009年發(fā)現(xiàn)了能超富集鎘的植物——蜈蚣草，然而卻并未得到大面積的農(nóng)田應(yīng)用，其原因包括：該項(xiàng)技術(shù)相對治理周期較長，需要數(shù)年時間，在這期間農(nóng)民不能種田，這樣農(nóng)民要承受修復(fù)及農(nóng)作物的經(jīng)濟(jì)損失，這是他們無法接受的，因此該項(xiàng)技術(shù)雖然被推崇為最具市場潛力的綠色環(huán)保技術(shù)，但是卻無法得到大面積的應(yīng)用。

鈍化策略是通過改變重金屬的形態(tài)，將重金屬轉(zhuǎn)變成不易移動的沉淀態(tài)或穩(wěn)定態(tài)化合物，從而降低重金屬的危害，包括：熱處理、固化、穩(wěn)定化等技術(shù)。以固化/穩(wěn)定化技術(shù)為例，此類方法在污染場地的修復(fù)中有了廣泛的應(yīng)用，美國超級基金場地修復(fù)項(xiàng)目的完成情況表明，從1982年到2002年，不管是原位還是異位方式的場地修復(fù)項(xiàng)目，穩(wěn)定化/固化的修復(fù)項(xiàng)目完成比例都是最高的，達(dá)到60%以上。農(nóng)田土壤的重金屬治理具有特殊性，治理后的土壤不但要保證作物對重金屬吸收的安全控制，而且要保證其上能夠繼續(xù)正常種植作物，因此對治理技術(shù)要求較高。

避害策略是通過生物種群置換的方式，重新構(gòu)建農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生態(tài)避害。該類方法需要進(jìn)行污染農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的人工置換，改變農(nóng)田的用途，并不適用大面積農(nóng)田鎘污染的治理。

重金屬污染土壤容易治理難。以上三種方法均有局限性，三種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，至今仍是學(xué)界爭論的問題。事實(shí)上，目前也沒有一套被廣泛認(rèn)可的修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)。但不論哪種措施都需耗費(fèi)大量的人力、物力、財力，而且是一個非常漫長的過程。

2014年4月，湖南作為重金屬污染耕地修復(fù)的試點(diǎn)省份，啟動了長株潭三市11萬公頃重金屬污染耕地修復(fù)治理和種植結(jié)構(gòu)調(diào)整試點(diǎn)試驗(yàn)，探索之中的湖南模式“VIP技術(shù)”，即“低鎘品種(variety)+合理灌溉(irrigation)+調(diào)節(jié)酸度(pH)”，在爭議中推進(jìn)，期待通過先行先試在全國率先突破。

3 “鎘米”事件下區(qū)域優(yōu)質(zhì)稻發(fā)展對策

“鎘米”事件引發(fā)了民眾擔(dān)憂，往往導(dǎo)致“一竿子打翻一船人”。盡管邵陽市尚沒有稻米鎘超標(biāo)的報道，但在“鎘米”事件下，邵陽市優(yōu)質(zhì)稻產(chǎn)業(yè)亦不能獨(dú)善其身，為此，必須要有新的舉措來確保稻米的安全生產(chǎn)和食用安全。

3.1 創(chuàng)新耕作技術(shù)，營造優(yōu)質(zhì)稻全新土壤生態(tài)環(huán)境

當(dāng)前，我國水稻生產(chǎn)依靠大量施用化肥和使用農(nóng)藥來增加產(chǎn)量，致使土壤板結(jié)，耕地土質(zhì)、水質(zhì)日趨惡化，嚴(yán)重影響著稻米質(zhì)量和糧食安全。為探索水稻生產(chǎn)中如何讓自然資源得到友好高效利用，邵陽市農(nóng)科所在湖南雜交水稻研究中心、湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)、廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院等單位專家團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)下，于2014年4月在隆回縣羊古坳鄉(xiāng)韓家鋪村組織實(shí)施了10 hm2水稻粉壟栽培示范，率先在全國創(chuàng)新示范了“超級稻粉壟耕作新技術(shù)”。粉壟耕作技術(shù)，將沿襲千年傳統(tǒng)的“水耕”改為“干耕”，深耕深松而不亂土層，耕作層由10～15 cm加深到25～30 cm，合理增加并利用耕作層及其以下土壤資源和天然降水，營造“土、水、肥、氣、熱、菌等全面協(xié)調(diào)”的土壤生態(tài)環(huán)境[1]。9月18日，湖南省作物學(xué)會組織的省、市、縣三級專家組在現(xiàn)場看到，采用粉壟栽培的超級稻普遍長勢好，莖稈粗壯，稻穗長，結(jié)實(shí)率高，且抗病抗蟲抗倒伏，體現(xiàn)了生態(tài)栽培的優(yōu)勢。經(jīng)專家組測定，粉壟耕作技術(shù)比常規(guī)習(xí)慣耕作技術(shù)增產(chǎn)10.17%，并有效改善了稻米品質(zhì)。

3.2 更新水稻品種，降低優(yōu)質(zhì)稻對鎘的吸收轉(zhuǎn)移能力

據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，南方大米受污染的情況越來越嚴(yán)重，而造成這一情況的主要原因之一是水稻品種問題。耐熱不耐低溫的秈稻廣泛種植于南方，而秈稻由于一些品種上的特性，“天生”比粳稻更易富集土壤中的重金屬鎘[2]。最近，西南科技大學(xué)植物分子遺傳育種實(shí)驗(yàn)室開展的“鎘脅迫下秈稻和粳稻對鎘的吸收轉(zhuǎn)移和分配研究”發(fā)現(xiàn)：秈稻(CG132R)糙米鎘含量與積累量都高于粳稻(粳925)，其中秈稻籽粒鎘含量為粳稻的5倍左右；在對鎘的吸收、積累、轉(zhuǎn)移和分配方面，秈稻與粳稻存在顯著差異；秈稻吸收和積累的鎘較粳稻多，且轉(zhuǎn)移能力也強(qiáng)于粳稻；秈稻糙米鎘含量高于粳稻是由于秈稻對土壤鎘吸收能力更強(qiáng)，且鎘向糙米轉(zhuǎn)移能力也更強(qiáng)。

邵陽為傳統(tǒng)的秈稻區(qū)，稻米品質(zhì)雖然近年來不斷優(yōu)化，但與粳稻相比還有一定差距，因此發(fā)展粳稻對調(diào)優(yōu)水稻品種結(jié)構(gòu)、改變糧食消費(fèi)格局、提高稻米產(chǎn)業(yè)效益、確保水稻生產(chǎn)安全都具有重要意義，這不僅有利于提高稻米質(zhì)量，而且也有利于確保糧食安全。從2008年開始，邵陽市農(nóng)科所在邵陽及湖南粳稻育種基本空白的情況下，先后從長江以北黃河以南的省份和云貴高原引入常規(guī)中遲熟一季晚粳品種15個，同時開展了品種的豐產(chǎn)性、適應(yīng)性試驗(yàn)，研究粳稻在邵陽生產(chǎn)的規(guī)律和豐產(chǎn)技術(shù)。經(jīng)幾年的試驗(yàn)示范，初步篩選出了適應(yīng)邵陽生態(tài)、氣候條件的粳稻品種3個，在隆回縣、邵陽縣、新邵縣等地成功示范種植粳稻面積近萬余畝，為邵陽市的粳稻發(fā)展提供了有力的技術(shù)支撐[3]。

3.3 革新管理措施，促進(jìn)優(yōu)質(zhì)稻增硒降鎘安全生產(chǎn)

硒不僅是人體的必需元素，同時與鎘有拮抗作用。硒能使鎘轉(zhuǎn)化而形成高分子量蛋白質(zhì)復(fù)合物，降低鎘的毒性，并促進(jìn)鎘從人體內(nèi)排泄，從而減少體內(nèi)鎘的積累。所以在栽培管理上增加優(yōu)質(zhì)稻谷的硒含量，是提高稻米食用安全的重要保障[4]。目前，湖南是全國稻田土壤酸化面積最大的省份之一。邵陽市盡管不在湖南“一線兩片”污染區(qū)域內(nèi)，但邵陽市土壤依然存在著不同程度的酸化。土壤酸化帶來的直接影響是增加重金屬在土壤中的活性，使其更容易被作物吸收，在一定程度上加劇了鎘污染的危害。石灰是強(qiáng)堿性物質(zhì)，在酸性土壤上增施石灰是調(diào)節(jié)土壤pH值的有效措施。pH值偏堿時，鎘的溶解度降低，就可減少稻谷的鎘吸收量，從而減輕稻米的鎘污染；而硒恰好相反，pH偏堿時，硒的溶解度增高，有利于稻谷的吸收，從而提高稻米的硒含量[5]。據(jù)有關(guān)試驗(yàn)證明，施石灰能明顯提高土壤pH值，起到釋放硒元素，固定鎘的作用。因此，在水稻栽培管理上，推廣撒施鈣鎂磷肥，曬田排水時撒施石灰，抽穗期實(shí)施深水管理，破口抽穗期—乳熟期噴施含硒葉面肥等綜合措施，可以確保在鎘含量二級背景值(鎘含量0.2～0.6 mg/kg)的土壤中生產(chǎn)出食用安全的“富硒而鎘不超標(biāo)”大米[6]。

[1] 韋本輝.粉壟栽培增產(chǎn)效果及其引發(fā)的栽培學(xué)新理論探索[J].廣西農(nóng)學(xué)報，2012，26(2)：25-28.

[2] 龍小林，向珣朝，徐艷芳，等.鎘脅迫下秈稻和粳稻對鎘的吸收、轉(zhuǎn)移和分配研究[J].中國水稻科學(xué)，2014，28(2)：177-184.

[3] 曾文偉，唐玉林，游藝文，等.湖南邵陽水稻“秈改粳”的思考[J].作物研究，2013，27(4)：379-380.

[4] 顏送貴，鄧正春，郝界州，等.栽培措施對稻米增硒降鎘效果研究[J].中國稻米，2014，20(6)：55-58.

[5] 吳永克，彭振坤.水稻對硒的生物富集作用動態(tài)研究[J].華中師范大學(xué)學(xué)報，1998(4)：490-494.

[6] 譚旭生，曾躍華，李智謀，等.硒肥施用對稻米中鎘等重金屬含量的影響[J].中國稻米，2014，20(1)：76-77.

2015-03-09

曾文偉(1972-)，男，湖南新邵人，農(nóng)藝師，從事農(nóng)業(yè)科學(xué)研究與技術(shù)推廣工作。

F326.11

C

1001-5280(2015)02-0185-03

10.3969/j.issn.1001-5280.2015.02.18