施用生石灰對早稻鎘吸收的影響

唐可蘭，馮 偉，唐佑根，陳嘉莉，廖彥初

(1衡陽市農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測管理站，湖南衡陽421000;2衡東縣農(nóng)業(yè)局，湖南衡東421400;3衡南縣農(nóng)業(yè)局，湖南衡南422001;4衡南縣寶蓋鎮(zhèn)農(nóng)技站，湖南衡南422003)

20世紀以來，土壤鎘污染問題日益加?。?～4］。據(jù)統(tǒng)計，我國鎘污染的農(nóng)田面積達27.86萬公頃，每年鎘含量超標的農(nóng)產(chǎn)品有14.6億千克。我國稻米中有10%超過了0.2 mg/kg的限量標準(GB15201294)，嚴重威脅到我國人民的健康［5］。但是，目前對土壤鎘污染的治理方法都存在推廣難度大和成本高等問題［6～8］。不同品種的水稻對鎘的富集存在一定的差異［9，10］，而一些簡易的農(nóng)藝措施也可能降低水稻對鎘的吸收［11～13］。因此，篩選低鎘累積、達標、高產(chǎn)的水稻品種，探討施用生石灰對稻米鎘累積量的影響與稻田土壤中鎘含量的變化的相關(guān)研究逐漸引起了廣大科研人員的重視［14～16］。本研究選擇衡陽地區(qū)種植的6個早稻主導(dǎo)品種，系統(tǒng)研究了施用生石灰處理對水稻鎘富集的影響，以為低富集品種的篩選和低鎘農(nóng)藝措施的建立提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

衡南縣地處東經(jīng) 112°16'～113°08'，北緯 26°32'～26°58'，屬于亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候區(qū)，具有熱量充足，雨水集中，冬冷夏熱，四季分明，春溫多變，夏秋多旱，嚴寒期短，暑熱期長的特點。年均氣溫17.8℃，年降水量1 268.8 mm左右，全年無霜期287 d。試驗區(qū)位于衡南縣川口鄉(xiāng)將軍村前進組，面積0.27 hm2。土壤鎘含量0.6 mg/kg，pH 5.2。

1.2 供試材料

選擇當?shù)?個主導(dǎo)早稻品種:中早39、中嘉早17、湘早秈 45、陵兩優(yōu)942、陵兩優(yōu) 104、陵兩優(yōu) 674。試驗所用生石灰為本地產(chǎn)，粉碎過1 cm篩后備用。種植過程中所施用的肥料包括:復(fù)合肥(含N 15%，含 P2O515%，含 K2O 15%)和尿素(總 N≥46.4%)。

1.3 試驗設(shè)計

生石灰用量750 kg/hm2，于分蘗末期拌細泥土750 kg一次施用。施用時間選擇溫度較低時，通常選陰天或下午4:00～5:00。以不施用生石灰為對照。3次重復(fù)，共36個小區(qū)，小區(qū)面積21.6 m2。所有小區(qū)全部收獲計產(chǎn)。

栽培技術(shù)要求:雜交早稻每蔸插3粒谷的秧，常規(guī)稻每蔸插5～6苗，均在3月下旬完成。施肥、施藥、排灌等管理措施均按照當?shù)毓芾砹?xí)慣進行。

1.4 測試指標及方法

試驗前采集原始土壤樣品，試驗后各小區(qū)采集土壤樣品和稻谷樣品各1個。土壤pH值以電位法測定，土壤有效鎘含量以鹽酸提取，原子吸收測定。按國家標準進行糙米重金屬含量檢測。將糙米粉碎，先在低溫電爐上使其炭化，再在馬福爐中充分灰化，然后用稀鹽酸溶解提取，用火焰原子吸收分光光度計測定鎘含量。所有數(shù)據(jù)均進行單因素方差分析，并進行種植前后及不同品種之間的多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 種植水稻前后土壤pH值的變化

土壤pH值通過多個方面影響植物的生長和發(fā)育，不同植物在生長過程中也會對土壤pH值產(chǎn)生一定影響。相對較低的pH值能促進重金屬鎘的活化，增加其有效性，從而帶來更大的危害。

種植水稻前后分別測試了各處理的土壤pH值，結(jié)果如表1。對照組與原始土壤相比，種植水稻后土壤的pH值略有降低，但均未達到顯著水平。而施用生石灰的處理，在種植水稻后土壤pH值均有所升高，其中中嘉早17、陵兩優(yōu)104和湘早秈45與對照相比都達到了差異顯著水平。施生石灰處理組種植不同水稻品種后的土壤pH值沒有表現(xiàn)出顯著差異，而對照組陵兩優(yōu)104的土壤pH值則顯著低于其他品種，說明陵兩優(yōu)104品種更能促進土壤pH值的降低，具有促進鎘活化的風(fēng)險。施用生石灰可以增加土壤pH值，這種影響大于水稻品種對土壤pH值的影響。

表1 種植水稻前后土壤pH值變化情況

2.2 種植水稻前后土壤有效鎘含量的變化

普通土壤中的有效鎘含量一般為0.01～2 mg/kg，平均背景值為0.097 mg/kg，主要來源于成土母質(zhì)。污染土壤的鎘主要來源于采礦、冶煉、電鍍及化工行業(yè)的廢水、廢氣和廢渣等。此外，不合理施用含鎘的農(nóng)用污泥、化肥和農(nóng)藥等也是土壤中鎘的重要來源。測試種植水稻前后各小區(qū)土壤鎘的含量，結(jié)果表明不同處理種植水稻前后小區(qū)土壤有效鎘的含量均超出了國家土壤環(huán)境質(zhì)量標準(GB15618－1995)中的二級標準(0.3 mg/kg)。對照和施用生石灰處理均未顯著改變土壤中有效鎘的含量，并且種植不同水稻品種后土壤有效鎘的含量也沒有表現(xiàn)出顯著差異性(表2)。這說明施用生石灰和種植不同品種的水稻，均難以影響土壤中鎘含量的變化。

表2 種植水稻前后土壤有效鎘含量(mg/kg)變化情況

2.3 水稻產(chǎn)量和稻米鎘含量變化

不管施用生石灰與否，水稻的產(chǎn)量均沒有顯著差異。而不同品種間的水稻產(chǎn)量存在顯著差異。對照組中嘉早17的產(chǎn)量最高，為8 613.00 kg/hm2，陵兩優(yōu)674的產(chǎn)量最低，兩者差異顯著。施生石灰處理組陵兩優(yōu)104的產(chǎn)量最高，為8 566.50 kg/hm2，中嘉早17的產(chǎn)量最低，兩者差異顯著(表3)。總體來看，施用生石灰處理會在一定程度上降低水稻的產(chǎn)量，不過在本試驗中的降低幅度均未達到顯著水平。

稻米中鎘的含量如表3。分析發(fā)現(xiàn)，除陵兩優(yōu)942外，其他5個水稻品種在施用生石灰后，稻米中鎘的含量都有不同程度的下降，只是下降幅度在統(tǒng)計學(xué)上均未達到顯著水平(p＞0.05)。此外，不同品種稻米的鎘含量在對照組和處理組中均存在顯著差異。在對照和處理組中均是陵兩優(yōu)104的稻米鎘含量最高，對照組中陵兩優(yōu)942的稻米鎘含量最低，而生石灰處理組中中早39的稻米鎘含量最低，并且最高和最低的差異均達到顯著水平。這說明，施用生石灰處理可以在一定程度上減少水稻鎘的富集，但是，在本試驗條件下，施用生石灰對水稻鎘富集的影響要低于水稻品種的影響。

表3 不同水稻品種的產(chǎn)量及稻米鎘含量比較

3 結(jié)論與討論

土壤條件對水稻鎘的富集特征具有一定的影響，水稻品種對鎘的富集特性也有影響。本文通過對6個早稻品種在同一土壤條件下施用生石灰處理的比較分析，得出如下結(jié)論:

(1)種植水稻會在一定程度上降低土壤pH值，從而增加土壤鎘的活性，增強鎘污染的危害，不同水稻品種降低土壤pH值的能力存在差異。而施用生石灰則可以增加土壤pH值，降低土壤鎘的活性，生石灰對土壤pH值的影響效果大于水稻品種的影響效果。

(2)種植水稻和施用生石灰均不能顯著改變土壤中鎘的含量，并且種植不同水稻品種的土壤鎘的含量也無顯著差異。這可能是本試驗施用生石灰的量較少的緣故。

(3)總體來看，施用生石灰會在一定程度上降低水稻的產(chǎn)量，卻可以減少稻米鎘的富集量。在本試驗條件下，施用生石灰的影響要低于水稻品種的影響，即水稻富集鎘的多少更主要取決于水稻品種。

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