蓮都區(qū)鎘輕度污染農(nóng)田安全利用技術(shù)探索

陳麗芬，李賽慧，王會(huì)來(lái)，饒聰，鐘楊波

(麗水市蓮都區(qū)農(nóng)技推廣中心，浙江 麗水 323000)

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)和糧食生產(chǎn)功能區(qū)(簡(jiǎn)稱(chēng)“兩區(qū)”)是我國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)的主體功能區(qū)[1-4]。浙江省2015年出臺(tái)《農(nóng)業(yè)“兩區(qū)”土壤污染防治三年行動(dòng)計(jì)劃(2015—2017年)》，要求在不改變種植結(jié)構(gòu)的前提下，通過(guò)土壤重金屬污染治理試驗(yàn)示范，采用調(diào)整品種、農(nóng)藝栽培和土壤改良等綜合技術(shù)，降低土壤中重金屬有效性，使農(nóng)產(chǎn)品可食用部分重金屬含量符合食品限量標(biāo)準(zhǔn)。本研究采用重金屬鈍化劑、重金屬葉面生理阻控劑和優(yōu)化田間管理措施等集成技術(shù)[5]，降低了土壤重金屬鎘(Cd)的有效性，減少了重金屬Cd在水稻籽粒累積，同時(shí)在試驗(yàn)結(jié)束后移除作物秸稈，達(dá)到逐步降低試驗(yàn)田塊土壤Cd含量，使農(nóng)產(chǎn)品可食用部分重金屬含量符合食品限量標(biāo)準(zhǔn)，從而為“兩區(qū)”土壤污染提供科學(xué)合理的建議。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)地位于浙江省麗水市蓮都區(qū)仙渡鄉(xiāng)，地理坐標(biāo)為(119° 93′ E，28° 45′ N)，屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，年均氣溫18.5 ℃，年降水量1 930.8 mm，年無(wú)霜期277.5 d，年日照時(shí)數(shù)1 102.3 h。土壤為紅壤土類(lèi)，黃紅壤亞類(lèi)，地形以丘陵為主。根據(jù)普查結(jié)果，耕作層土壤Cd含量0.3～0.6 mg·kg-1，屬于輕度污染。

1.2 處理設(shè)計(jì)

2017年2—8月在蓮都區(qū)仙渡鄉(xiāng)選擇7塊多年受鉬礦污染的田地(分別用1～7數(shù)字表示)，面積0.73 hm2。選用甬優(yōu)15開(kāi)展田間試驗(yàn)示范。在水稻移栽前1周施用牡蠣殼粉和納米腐殖酸肥料作為重金屬鈍化劑，推薦每667 m2施用量分別為150和300 kg，示范區(qū)化肥和農(nóng)藥施用方案與當(dāng)?shù)赝扑]方案保持一致，在分蘗末期到幼穗分化期曬田5 d。同時(shí)，在水稻季開(kāi)展噴施硒肥試驗(yàn)，所用葉面肥為硒之源牌有機(jī)硒肥，分2次葉面噴施，667 m2每次50 mL，噴施時(shí)間在分蘗末期至孕穗期，選擇晴天施用，在水稻季收獲后將秸稈移出進(jìn)行處理。在每季試驗(yàn)后測(cè)試土壤中重金屬含量和植株各部位重金屬Cd含量，綜合評(píng)估集成技術(shù)方案對(duì)示范區(qū)污染土壤重金屬的去除效果，以及抑制土壤重金屬向農(nóng)產(chǎn)品可食用部分轉(zhuǎn)移的效果。

土壤pH值采用pH計(jì)法(土水比1∶2)測(cè)定；總有機(jī)碳含量用重鉻酸鉀-外加熱法測(cè)定；總氮用半微量凱氏定氮法測(cè)定；有效磷用 HCl-NH4浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定；速效鉀用乙酸銨浸提-火焰光度計(jì)法進(jìn)行測(cè)定。土壤中重金屬含量和植株各部位重金屬Cd含量采用微波消解-ICP-MS測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 農(nóng)投品監(jiān)控

試驗(yàn)所用硒之源原液Cd濃度為0.15 mg·L-1，由于進(jìn)行葉面肥噴施時(shí)需稀釋近500倍，故該硒肥產(chǎn)品安全。表1顯示，牡蠣殼粉的Cd含量較低，pH值高達(dá)10.9，重金屬含量較低，是調(diào)節(jié)土壤酸度、降低土壤重金屬有效性的良好材料。與此同時(shí)納米腐殖酸肥料含Cd量為0.57 mg·kg-1，低于有機(jī)肥料農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(NY 525—2012)所規(guī)定的限量值(1.0 mg·kg-1)，盡管其含量高于土壤環(huán)境質(zhì)量國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，但由于其施用量與耕層土壤質(zhì)量(約1.5×105kg)相比基本可忽略不計(jì)，因此即使長(zhǎng)期施用該鈍化劑產(chǎn)品，也不會(huì)增加土壤Cd積累的風(fēng)險(xiǎn)。

表1 示范試驗(yàn)所用鈍化劑產(chǎn)品pH值和重金屬含量

示范區(qū)域農(nóng)戶(hù)所使用的肥料主要有復(fù)合肥、碳銨、尿素、過(guò)磷酸鈣和氯化鉀。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，農(nóng)戶(hù)所用肥料除鈣鎂磷肥養(yǎng)分含量不合格外，其余均合格，建議農(nóng)戶(hù)今后在選擇化肥或者有機(jī)肥時(shí)，要選擇正規(guī)廠家生產(chǎn)、重金屬含量低的合格肥料，以減少因施肥而將重金屬帶入農(nóng)田。

2.2 集成技術(shù)

測(cè)試發(fā)現(xiàn)(表2)，該試驗(yàn)示范區(qū)土壤肥力較高，經(jīng)一季水稻試驗(yàn)后，土壤養(yǎng)分指標(biāo)保持穩(wěn)定，相關(guān)指標(biāo)略有下降。

表2 試驗(yàn)示范區(qū)水稻季前后土壤基本理化指標(biāo)

試驗(yàn)前測(cè)得試驗(yàn)示范區(qū)7個(gè)地塊的土壤重金屬Cd、Pb、As、Ni、Cr、Cu和Zn平均含量分別為0.44、69.73、1.95、7.34、15.74、27.50和78.50 mg·kg-1。該試驗(yàn)示范區(qū)土壤僅重金屬Cd超標(biāo)，屬輕度污染。試驗(yàn)后示范區(qū)7個(gè)地塊的土壤重金屬Cd、Pb、As、Ni、Cr、Cu和Zn平均含量分別為0.41、88.17、1.70、7.50、15.39、23.68和75.74(表3)，與試驗(yàn)前相比并無(wú)顯著差異，示范區(qū)土壤Cd含量范圍為0.37～0.45 mg·kg-1，均值為0.41 mg·kg-1。

從圖1可以看出，試驗(yàn)示范區(qū)糙米重金屬Cd含量均低于食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的稻米Cd的限量值(0.2 mg·kg-1)。施用重金屬鈍化劑和噴施葉面阻控劑后，示范區(qū)各地塊糙米中重金屬Cd含量均有一定程度的降低。值得關(guān)注的是，地塊3糙米重金屬含量為0.16 mg·kg-1，接近食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的稻米Cd的限量值0.2 mg·kg-1。這說(shuō)明，Cd輕度污染的地塊，其生產(chǎn)的稻米Cd含量不一定超標(biāo)，但存在較高潛在安全風(fēng)險(xiǎn)。總而言之，在重金屬Cd輕度污染稻田上，配套合理的農(nóng)藝措施和鈍化劑施用技術(shù)，可降低稻米中Cd的積累，從而實(shí)現(xiàn)水稻的安全生產(chǎn)。

表3 試驗(yàn)示范區(qū)水稻季后土壤重金屬含量

圖1 試驗(yàn)示范區(qū)水稻季試驗(yàn)后稻米重金屬Cd含量分布

3 小結(jié)

本試驗(yàn)示范區(qū)在施用牡蠣殼粉后，土壤pH值從4.2升至5.1，稻米Cd含量顯著降低，從而實(shí)現(xiàn)了水稻的安全生產(chǎn)。值得注意的是，由于牡蠣殼粉施用量偏低，土壤pH值還未達(dá)到期待的6.5～7.5區(qū)間。建議今后各農(nóng)戶(hù)根據(jù)土壤特性，計(jì)算各地塊石灰需要量來(lái)確定合理的施用量。通過(guò)合理施用鈍化劑，可減少Cd從土壤向水稻籽粒中轉(zhuǎn)移，從而保證大部分稻田稻米Cd低于食品安全污染物國(guó)家限量標(biāo)準(zhǔn)。

盡管本示范試驗(yàn)取得一些初步效果，但農(nóng)田土壤重金屬污染治理是一項(xiàng)艱巨的長(zhǎng)期工作，今后工作從以下幾方面加以著手：一要保證試驗(yàn)的連續(xù)性。因試驗(yàn)改良劑一次性施入，需連續(xù)幾年觀察分析試驗(yàn)效果；有的改良劑要根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行用量調(diào)整。二要重視試驗(yàn)作物選擇。優(yōu)選省主推品種，因其具有產(chǎn)量高、易推廣和農(nóng)戶(hù)易接受的特征。三要注意土壤改良劑的選擇，應(yīng)充分考慮到改良劑產(chǎn)品質(zhì)量的安全性和投入的成本因素。四是土壤修復(fù)要與培肥改良相結(jié)合，如調(diào)整土壤酸堿度，是提高土壤肥力的一項(xiàng)技術(shù)措施，提高pH值，又能降低土壤重金屬Cd的活性，實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全。五要及時(shí)分析試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)一步完善試驗(yàn)方案。由于土壤污染治理處于試驗(yàn)階段，初始試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)不一定合理，試驗(yàn)中需及時(shí)修改完善，另外改良劑使用量要根據(jù)試驗(yàn)分析結(jié)果進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。