VIP+n技術(shù)對(duì)重金屬污染農(nóng)田中稻谷降鎘效果的影響

摘 要：試驗(yàn)以湘潭縣易俗河鎮(zhèn)青光村重金屬污染的農(nóng)田為對(duì)象，早稻以中嘉早17號(hào)和湘早秈24號(hào)為供試品種，晚稻以H優(yōu)518和岳優(yōu)27為供試品種，研究了不同VIP+n修復(fù)技術(shù)模式對(duì)稻米的降鎘效果，并對(duì)不同VIP+n修復(fù)技術(shù)改良效果作出了評(píng)價(jià)，旨在探索出稻米降鎘效果最佳組合。結(jié)果表明：在早稻谷降鎘效果中，T6、T7和T8處理的降鎘效果達(dá)顯著水平，其中T7和T8處理達(dá)極顯著水平；在晚稻谷降鎘效果中，修復(fù)措施組合除T3處理外都能夠降低晚稻米鎘含量，其中T8處理降鎘效果達(dá)極顯著水平。結(jié)論：從經(jīng)濟(jì)效益和稻米降鎘效果來(lái)看，種植低鎘水稻品種+優(yōu)化水分管理+撒施石灰修復(fù)技術(shù)組合是降低農(nóng)田重金屬污染稻米鎘含量的最佳推廣模式。

關(guān)鍵詞：VIP+n修復(fù)技術(shù)；污染土壤；重金屬活性；稻米鎘含量

中圖分類號(hào)：X53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-060X（2018）09-0048-03

Effect of VIP+n Technology on Cadmium Reduction in Paddy Fields Polluted by Heavy Metals

TANG Jin-hua

（Agricultural Bureau of Xiangtan County， Xiangtan 411228， PRC）

Abstract： The effects of different VIP+n remediation techniques on cadmium reduction of rice were studied in the field polluted by heavy metals in Qingguang Village， Yisuhe Town， Xiangtan County， with Zhongjiazao 17 and Xiangzaoxian 24 as early rice tested varieties and H You 518 and Yueyou 27 as late rice tested varieties. An evaluation was made to explore the best combination of cadmium reduction effect for rice. The results showed that the effects of T7， T8 and T6 treatments on cadmium reduction in early rice were significant， and those of T7 and T8 treatments were extremely significant. In the effect of cadmium reduction in late rice， the combination of remediation measures could reduce the content of cadmium in late rice except T3 treatment， and the effect of T8 treatment was very significant. Conclusion： From the economic benefit and the effect of reducing cadmium in rice， planting low cadmium rice varieties+optimizing water management+ spraying lime remediation technology combination is the best extension mode to reduce cadmium content in rice polluted by heavy metals in farmland.

Key words： VIP+n remediation technology； contaminated soil； heavy metal activity； cadmium content in Rice

近年來(lái)，湖南省土壤重金屬污染狀況日趨嚴(yán)重，對(duì)陸生生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成潛在的巨大威脅[1]。2013年2月，部分媒體持續(xù)報(bào)道湖南省稻米鎘超標(biāo)問(wèn)題，引起了社會(huì)普遍關(guān)注?！版k米”問(wèn)題的產(chǎn)生，根源在于長(zhǎng)期以來(lái)的礦產(chǎn)開(kāi)采、冶煉，工礦企業(yè)廢水、降塵、城鎮(zhèn)生活污水的隨意排放，以及耕作方式改變等多方面因素，這些原因造成了耕地重金屬含量超標(biāo)或土壤鎘等重金屬的活性增強(qiáng)?！版k米”事件對(duì)湖南乃至整個(gè)南方稻米產(chǎn)業(yè)造成了極大沖擊，該沖擊波及到了湘潭縣，致使部分農(nóng)區(qū)出現(xiàn)了稻米價(jià)格偏低、農(nóng)民賣糧難等傷農(nóng)現(xiàn)象。因此，抓好湘潭縣耕地鎘等重金屬污染治理與修復(fù)，切實(shí)解決稻米鎘超標(biāo)問(wèn)題已刻不容緩。為了降低土壤重金屬污染程度，降低稻米鎘含量，確保農(nóng)產(chǎn)品的安全生產(chǎn)，以湖南省農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境保護(hù)管理站為主，依托湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)、中科院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所等技術(shù)指導(dǎo)單位，以VIP+n修復(fù)技術(shù)為主要研究方法，研究降低污染農(nóng)田中稻米鎘含量的方法，探索修復(fù)效果最佳組合，為降低湖南省重金屬污染土壤鎘含量和提高糧食安全生產(chǎn)性提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

田間試驗(yàn)于2016年3～11月在湖南省湘潭縣易俗河鎮(zhèn)青光村王家組進(jìn)行，供試水稻品種中早稻為中嘉早17號(hào)和湘早秈24號(hào)，晚稻供試水稻品種為H優(yōu)518和岳優(yōu)27，其中中嘉早17號(hào)和H優(yōu)518低鎘水稻品種從湖南省《應(yīng)急性鎘低積累水稻品種指導(dǎo)目錄》中選擇。供試土壤成土母質(zhì)為紫色砂頁(yè)巖，選用肥力一致的中等肥力土壤；不采取任何降鎘措施時(shí)，土壤pH值為5.80，土壤鎘含量為0.781 mg/kg，稻米鎘含量為0.667 mg/kg，屬于重度污染耕地；試驗(yàn)地灌溉條件良好，可保證水稻全生育期淹水需要；距主要交通干道在150 m以上。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置30個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)30 m2（6 m×5 m）；

每10個(gè)小區(qū)1組（10個(gè)處理詳見(jiàn)表1），3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。先用田埂分出試驗(yàn)區(qū)域，再分成3個(gè)區(qū)組，每個(gè)區(qū)組再用田埂分成10個(gè)小區(qū)，小區(qū)間作埂分隔，并留走道和灌、排水溝。田埂高度要求30 cm，并覆蓋農(nóng)膜，確保每個(gè)小區(qū)單灌、單排、小區(qū)間不串水。早、晚兩季在同一試驗(yàn)田進(jìn)行，保持小區(qū)排列不變。在早稻人工收獲時(shí)不用機(jī)械收，采用人工挖或小型機(jī)械整地，避免破壞小區(qū)田埂，按照原試驗(yàn)設(shè)計(jì)處理繼續(xù)開(kāi)展晚稻試驗(yàn)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

在收獲期每小區(qū)按照“五點(diǎn)取樣法”采集土壤和稻谷樣品約500 g（鮮重），土壤自然風(fēng)干（不能放在太陽(yáng)下面直接曬），稻谷谷粒（實(shí)粒，不帶稻穗）樣品曬干后，采用具備精密度高、簡(jiǎn)便快速、干擾少、線性范圍寬、可多元素同時(shí)分析的電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）測(cè)定稻谷樣中的重金屬鎘含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003和SPSS 11.5統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 VIP+n修復(fù)技術(shù)對(duì)早稻谷總鎘含量的影響

由表2可知，除T3外，其余8個(gè)處理與對(duì)照組相比，稻米鎘含量逐漸降低，說(shuō)明采取修復(fù)技術(shù)措施可以降低稻米鎘的含量，但是單獨(dú)采用優(yōu)化水分管理對(duì)降低稻米鎘的效果不是很明顯，反而上升了，這個(gè)問(wèn)題有待研究。就1%極顯著水平而言，T1～T10處理之間無(wú)極顯著差異，其中T7、T8與T3處理相比，呈極顯著差異，說(shuō)明VIP或VIP+S修復(fù)技術(shù)模式能夠極顯著降低早稻米鎘含量并低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)0.2 mg/kg。就5%顯著水平而言，除了T1處理外，其余處理與T3處理相比呈顯著差異水平，說(shuō)明種植低鎘水稻品種、優(yōu)化水分管理、撒施石灰、施用土壤調(diào)理劑、噴施葉面阻控劑和施用商品有機(jī)肥這六大技術(shù)措施無(wú)論是采用單項(xiàng)措施，還是兩兩組合、三三組合或四四組合都能夠顯著降低稻米鎘含量，其中種植當(dāng)?shù)仄贩N+優(yōu)化水分管理+撒施石灰（T6）、種植低鎘水稻品種+優(yōu)化水分管理+撒施石灰（T7）、種植低鎘水稻品種+優(yōu)化水分管理+撒施石灰配備施用土壤調(diào)理劑（T8）這三種修復(fù)技術(shù)模式可使早稻米鎘含量顯著降低并遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)0.2 mg/kg。

2.2 VIP+n修復(fù)技術(shù)對(duì)晚稻谷總鎘含量的影響

由表2可知，除T3外，其余8個(gè)處理與對(duì)照組相比，稻米鎘含量逐漸降低，說(shuō)明采取修復(fù)技術(shù)措施能夠降低稻米鎘的含量，但是單獨(dú)采用優(yōu)化水分管理對(duì)降低稻米鎘的效果不是很明顯，反而上升了，這個(gè)問(wèn)題值得討論。就1%極顯著水平而言，T1～T10處理之間無(wú)極顯著差異。就5%顯著水平而言， T2～T4與對(duì)照組相比無(wú)顯著差異，說(shuō)明只采取優(yōu)化水分管理或種植低鎘水稻品種或撒施石灰等單項(xiàng)措施，都不能夠有效降低稻米鎘含量；T5、T6、T7、T9、T10與對(duì)照組相比也無(wú)顯著差異，但稻米鎘含量有所降低，只是幅度不大，說(shuō)明采用種植低鎘水稻品種、優(yōu)化水分管理、撒施石灰、施用土壤調(diào)理劑、噴施葉面阻控劑、施用商品有機(jī)肥這六大技術(shù)措施兩兩組合、三三組合或四四組合能夠降低稻米鎘含量，但不顯著；T8處理與對(duì)照組相比，呈顯著差異水平，說(shuō)明采用種植低鎘水稻品種+優(yōu)化水分管理+撒施石灰配備施用土壤調(diào)理劑的修復(fù)技術(shù)模式可使晚稻米鎘含量顯著降低并低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)0.2 mg/kg。

3 結(jié)論與討論

目前，湖南省越來(lái)越重視農(nóng)田重金屬污染修復(fù)，以期降低稻谷和土壤鎘含量，特別是稻谷鎘含量，消除對(duì)人體的傷害[2]。若人們長(zhǎng)期食用“鎘大米”，會(huì)引發(fā)疾病，鎘污染對(duì)人體健康的威脅不容忽視。

試驗(yàn)用10種不同的處理方式，檢測(cè)重金屬污染農(nóng)田中稻谷鎘含量，以期探索出土壤修復(fù)效果最佳的組合。試驗(yàn)表明：在早稻谷降鎘中，T6（優(yōu)化水分管理+撒施石灰）、T7（種植低鎘水稻品種+優(yōu)化水分管理+撒施石灰）和T8（種植低鎘水稻品種+優(yōu)化水分管理+撒施石灰+施用土壤調(diào)理劑）這3種修復(fù)技術(shù)模式都能夠顯著降低早稻米鎘含量，其中T7和T8修復(fù)技術(shù)模式可使早稻米鎘含量極顯著降低，可見(jiàn)撒施生石灰加上優(yōu)化水分管理對(duì)早稻谷含鎘量的降低有顯著的促進(jìn)作用；在晚稻谷降鎘中，T8（種植低鎘水稻品種+優(yōu)化水分管理+撒施石灰+施用土壤調(diào)理劑）修復(fù)技術(shù)模式可使晚稻米鎘含量顯著降低并低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)0.2 mg/kg。

土壤重金屬污染存在范圍廣、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、污染比較隱蔽、無(wú)法被生物降解并可能通過(guò)食物鏈不斷地在生物體內(nèi)富集[3]。目前湖南省土壤重金屬污染修復(fù)的方式有兩種：一是采取土壤修復(fù)技術(shù)措施，主要包括推廣種植鎘低累積水稻品種、優(yōu)化水分管理、撒施石灰、撒施土壤調(diào)理劑、噴施葉面阻控劑、施用商品有機(jī)肥、種植綠肥和深耕改土等，通過(guò)實(shí)施修復(fù)技術(shù)措施，促進(jìn)有機(jī)質(zhì)與鎘絡(luò)合，減少水稻對(duì)鎘的吸收，降低稻谷鎘含量；二是進(jìn)行農(nóng)作物替代種植結(jié)構(gòu)調(diào)整，主要包括替代種植養(yǎng)蠶專用桑、紅黃麻、苧麻、蛋白飼料桑、花卉苗木和棉花等經(jīng)濟(jì)作物，替代種植非直接食用糧油作物。

試驗(yàn)中的VIP+n修復(fù)治理技術(shù)已在湖南省重金屬污染耕地修復(fù)治理項(xiàng)目中廣泛施用，但筆者在推廣過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中若同時(shí)精準(zhǔn)實(shí)施這六大技術(shù)措施，不僅需要大量專業(yè)技術(shù)人員指導(dǎo)，人力增大成本，導(dǎo)致措施實(shí)施難度大、不易操作，而且會(huì)造成大量的物資消耗，例如生石灰、葉面阻控劑、土壤調(diào)理劑、商品有機(jī)肥，物資成本高，農(nóng)民難以負(fù)擔(dān)。如果能夠找到一種既經(jīng)濟(jì)實(shí)惠又能降低稻米鎘含量的修復(fù)技術(shù)模式，將大量節(jié)省人力物力財(cái)力，也更有利于修復(fù)技術(shù)的可持續(xù)推廣。研究初步表明，種植低鎘水稻品種+優(yōu)化水分管理+撒施石灰、種植低鎘水稻品種+優(yōu)化水分管理+撒施石灰+施用土壤調(diào)理劑兩種修復(fù)技術(shù)模式對(duì)降低稻米鎘含量有顯著作用，但是土壤調(diào)理劑增加600元/667m2的成本，如只采用種植低鎘水稻品種+優(yōu)化水分管理+撒施石灰修復(fù)技術(shù)模式，成本大概為324元/667m2，因此，后一種模式為降低農(nóng)田重金屬污染稻米鎘含量的最佳推廣模式。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 謝 敏，黎良平，戴 典. VIP+n技術(shù)對(duì)重金屬污染土壤和稻谷降鎘效果研究[J]. 吉林農(nóng)業(yè)，2017，（8）：75-77.

[3] 惠 琳. 土壤重金屬污染及植物修復(fù)技術(shù)[J]. 黑龍江水專學(xué)報(bào)，2006，33（1）： 102-104.

（責(zé)任編輯：肖彥資）