雙季稻田施用土壤調理劑的生態(tài)環(huán)境效應初探

吳家梅，謝運河，田發(fā)祥，官 迪，陳 錦，紀雄輝，柏連陽

（1. 湖南省農業(yè)環(huán)境生態(tài)研究所，農田土壤重金屬污染防控與修復湖南省重點實驗室，湖南 長沙 410125；2. 農業(yè)部長江中游平原農業(yè)環(huán)境重點實驗室，湖南 長沙 410125；3. 南方糧油作物協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南 長沙 410125；4. 湖南省農業(yè)科學院，湖南 長沙 410125）

我國污染耕地約有0.1億hm2，中、重度污染耕地高達333.33萬hm2[1]，土壤污染不僅導致土壤生態(tài)功能退化，影響我國農產品質量，而且給生態(tài)環(huán)境安全帶來嚴重的威脅，因此治理耕地污染已成為現(xiàn)代農業(yè)生產中的熱點問題。

中輕度重金屬污染土壤施用土壤調理劑，是一種有效的修復與利用同時進行的措施。重金屬污染尤其是鎘污染土壤的調理劑，主要有提高酸性土壤pH值、降低重金屬活性、吸附重金屬離子和抑制土壤重金屬向植物遷移等方式[2]，減少作物對鎘的吸收。研究采用的土壤調理劑以石灰氮為主要原料，石灰氮含氮素20%～22%、含鈣50%，是藥、肥兩用的土壤凈化劑[3]。石灰氮作為肥料使用的歷史悠久，但作為土壤調理劑能否降低中輕度污染土壤中作物對鎘的吸收的研究較少。

福壽螺（Pomaces canaliculataLamark）是世界100種惡性外來入侵物種中僅有的一種水生螺[4]。福壽螺食量大，咬食水稻等作物，可造成嚴重減產，是名副其實的水稻殺手。目前福壽螺已侵入到我國13個?。ㄊ校?46個縣（市），受害農田超過4 266 880 km2[5]。福壽螺在湖南已由點狀分布發(fā)展成片狀分布，自2009年以來，福壽螺在湖南省不同縣市爆發(fā)，已經嚴重威脅湖南的糧食生產安全。以石灰氮為主要原料的土壤調理劑施入稻田，能否降低福壽螺高發(fā)稻區(qū)的活體螺數(shù)量的研究較少。因此，研究主要采用以石灰氮為主要原料的土壤調理劑，旨在明確土壤調理劑對抑制福壽螺的效果、調節(jié)土壤酸堿性和降低稻米中鎘含量的影響，為石灰氮的合理農用提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 供試土壤

試驗于2016年設置在湖南省長沙縣北山鎮(zhèn)農業(yè)技術推廣站試驗基地（28°26′22.7″N，113°03′28.4″E），該地區(qū)年平均溫度17.1℃，年降水量1 500 mm，年≥10℃積溫5 300～6 500℃，為南方典型的水稻生產區(qū)。土壤類型為花崗巖發(fā)育的水稻土，化學性質：土壤pH值4.9，有機質28.5 g/kg，全氮2.59 g/kg，堿解氮173 mg/kg，有效磷35.2 mg/kg，速效鉀72 mg/kg，全鎘1.03 mg/kg，有效鎘0.46 mg/kg。

1.2 試驗設計和田間管理

水稻試驗采用田間小區(qū)試驗，設置5個處理，每個處理重復3次，采用單因素隨機區(qū)組設計。每小區(qū)面積119 m2。早晚稻施肥量相同，處理如下：（1）對照（CK）：常規(guī)施肥；（2）土壤調理劑1：常規(guī)施肥，土壤調理劑用量為112.50 kg/hm2；（3）土壤調理劑2：常規(guī)施肥，土壤調理劑用量為168.75 kg/hm2；（4）土壤調理劑3：常規(guī)施肥，土壤調理劑用量為225.00 kg/hm2。

常規(guī)施肥（N、P和K用量早稻分別為N 150 kg/hm2，P2O590 kg/hm2，K2O 120 kg/hm2，晚稻施肥為N 180 kg/hm2，P2O545 kg/hm2，K2O 120 kg/hm2）N、P、K肥分別為尿素、鈣鎂磷肥和氯化鉀。不同處理的N、P、K 肥保持一致，土壤調理劑處理的N肥為化學尿素+土壤調理劑的N素。所有肥料全部作基肥一次施入稻田，常規(guī)施肥處理在水稻移栽前一天施入，早稻施用土壤調理劑在水稻移栽前15 d施入土壤，晚稻于移栽前7 d，翻耕與土壤混勻。由于土壤調理劑含有氮肥，為保證每個處理施肥量保持一致，施土壤調理劑的稻田中，在水稻生長季，為了避免小區(qū)相互串水，小區(qū)田埂采用薄膜覆蓋。為防治福壽螺逃逸，每個小區(qū)用高0.5 m的10目尼龍網隔開。早晚稻品種分別為湘早秈45號和H優(yōu)519，早稻于4月13日移栽，7月20日收獲，晚稻于7月26日移栽，10月26日收獲。生產中病蟲害防治與當?shù)亓晳T保持一致。

1.3 樣品采集與測定

福壽螺的取樣調查于施土壤調理劑前、水稻移栽前、苗期、分蘗期和成熟期調查取樣，于每個小區(qū)隨機選擇3個1 m2的區(qū)域，調查福壽螺活體的個數(shù)，水稻成熟后各小區(qū)單打單收，測產，并取樣檢測大米中鎘的含量。

1.4 計算方法與數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2010和SPSS 10.0軟件進行處理和統(tǒng)計分析并作圖，多重比較的顯著性檢驗均采用LSD法。

2 結果與分析

2.1 不同土壤調理劑條件下的土壤pH值

隨調理劑施用量的增加，土壤pH值呈上升趨勢（表1）。施用土壤調理劑，早、晚稻稻田土壤pH值分別提高0.06～0.19和0.05～0.20個pH值單位，尤其是早稻施調理劑225.00 kg/hm2，pH值比對照顯著提高，晚稻不同施肥處理間無顯著性差異。

表1 不同處理稻田pH值

2.2 不同處理條件下稻田福壽螺的生長情況

稻田中福壽螺活體的數(shù)量隨著生育期的延長而減少（表2）。早、晚稻施土壤調理劑后，福壽螺活體數(shù)量明顯減少，尤其是水稻移栽時期，早、晚稻分別比對照處理減少95.0%和87.5%。早稻施用土壤調理劑明顯影響晚稻稻田的福壽螺的生長，早稻施肥后和晚稻生育期的福壽螺幾乎全部死亡?？梢娡寥勒{理劑的施用抑制田間福壽螺的生長。

2.3 不同土壤調理劑處理條件下的稻米鎘含量

表2 不同處理田間福壽螺活體數(shù)量 （個）

早、晚稻施入土壤調理劑，稻米鎘含量隨施用量的增加而降低（表3），少早、晚稻稻米鎘平均含量分別比對照處理降低19.1%和16.8%。早稻施調理劑168.75和 225.00 kg/hm2比對照下降23.5%（P＜0.05）和 28.7%（P＜0.05），晚稻施調理劑 225.00 kg/hm2比對照處理稻米鎘含量下降25.2%（P＜0.05）。

表3 不同處理條件下的稻米鎘含量 （mg/kg）

2.4 不同土壤調理劑處理條件下的水稻產量

早、晚稻水稻產量分別為5 833～6 056 kg/hm2和7 153～7 500 kg/hm2（表4）。與對照相比，早、晚稻施入不同量土壤調理劑的水稻產量有增加也有減少，但不同處理間水稻產量無顯著差異，可見早、晚稻施入土壤調理劑對水稻產量無顯著影響。

表4 不同處理條件下的水稻產量 （kg/hm2）

3 結 論

早晚稻施入甲烷土壤調理劑后，土壤pH值呈上升趨勢，早晚稻分別提高0.06～0.19和0.05～0.20個pH值單位。

稻田施用土壤調理劑的福壽螺活體數(shù)量明顯減少，早、晚稻移栽期福壽螺活體數(shù)量分別比對照減少95.0%和87.5%。

土壤調理劑的施用能降低稻米鎘的含量，早晚稻稻米鎘含量平均降低19.1%和16.8%，尤其是土壤調理劑施用量達225.00 kg/hm2，早、晚稻稻米鎘降低28.7%（P＜0.05）和25.2%（P＜0.05）。

土壤施用調理劑不影響水稻產量，因此在保證糧食安全的前提下，早、晚稻稻田選擇施入225.00 kg/hm2甲烷土壤調理劑比較合適，水稻既不減產，又能適量提高土壤pH值，有效降低稻米中重金屬鎘的含量，并抑制稻田福壽螺的生長。

參考文獻：

[1] 歐國良，吳 剛. 我國城鎮(zhèn)化與工業(yè)化進程中的土地污染問題[J].社會科學家，2015，（2）：73-78.

[2] 孫薊鋒，王 旭. 土壤調理劑的研究和應用進展[J]. 中國土壤與肥料，2013，（1）：1-7.

[3] 王 禮. 石灰氮對土壤微生物種群及黃瓜枯萎病病原菌影響的研究[D]. 杭州：浙江大學，2006.

[4] Lowe S，Browne M，Boudjelas S，et al. 100 of the World’s Worst Invasive Alien Species[M]. Auckland：The Invasive Species Specialist Group，IUCN，2000.

[5] 劉雨芳，李 菲，李玉峰，等. 福壽螺在湖南的分布現(xiàn)狀、危害與擴散風險預警[J]. 水生生物學報，2011，35（6）：1067-1071.