早、晚稻對(duì)土壤鉛吸收差異性研究

王秀梅

(天津華勘環(huán)?？萍加邢薰?，天津 300171)

鉛作為3種重金屬(鉛、鎘、汞)環(huán)境激素之一，是土壤環(huán)境中主要的重金屬污染物質(zhì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止目前，全球每年鉛的排放量約為5×105萬(wàn)t[1]。土壤中的鉛可以被作物吸收對(duì)作物產(chǎn)生毒害作用，通過(guò)作物可食部位進(jìn)入人體，進(jìn)而危害人類健康。重金屬進(jìn)入土壤后, 會(huì)對(duì)作物產(chǎn)生明顯的影響，據(jù)研究顯示，土壤中鉛含量高時(shí)會(huì)導(dǎo)致植物中毒、植株枯萎死亡、 產(chǎn)量降低等[2-4]；而且，植株的不同部位對(duì)鉛吸收能力不同[5,6]。一些研究發(fā)現(xiàn)，即使在高鉛含量 (>4 000 mg/kg ) 的土壤中，作物對(duì)鉛發(fā)生強(qiáng)烈吸收后也沒(méi)有導(dǎo)致植株出現(xiàn)宏觀病癥, 植物對(duì)鉛的吸收表現(xiàn)出極強(qiáng)的隱蔽性[7]。鉛進(jìn)入人體后會(huì)造成人體貧血、高血壓、腎炎以及精神錯(cuò)亂等癥狀，人體中每天攝入10g以上時(shí)，甚至可能造成死亡[7]。

近年來(lái)，一些學(xué)者在研究土壤—作物重金屬傳輸中發(fā)現(xiàn)早、晚稻對(duì)重金屬吸收存在一定差異，晚稻對(duì)重金屬的吸收能力要顯著高于早稻。張淼等[8]在研究改良劑對(duì)作物吸收鎘的影響中發(fā)現(xiàn)晚稻對(duì)重金屬鎘的吸收能力明顯高于早稻，隨后一些學(xué)者在其研究中也發(fā)現(xiàn)了相似的規(guī)律[9-11]。造成這一現(xiàn)象的原因至今尚未有明確報(bào)道。關(guān)于早、晚稻吸收重金屬的差異研究中集中在重金屬鎘上，而早晚稻對(duì)鉛吸收差異的研究較少。本文主要通過(guò)大田實(shí)驗(yàn)，對(duì)土壤中早稻和晚稻對(duì)鉛的吸收差異進(jìn)行研究，為鉛污染土壤作物的安全利用提供依據(jù)。

1 研究方法

研究區(qū)域位于湖南省湘潭縣，湘潭縣包含19個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，該次采集土壤、早稻、晚稻樣品各122個(gè)，采樣點(diǎn)位在19個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)均有分布，每個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)點(diǎn)位分布均在2～12之間，具體分布情況見(jiàn)表1。

表1 樣品在湘潭縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)分布情況

本次分析指標(biāo)主要包含：土壤pH、土壤鉛含量、早稻鉛含量、晚稻鉛含量。土壤鉛用 HNO3-HF-HClO4的混合酸溶液消解，用石墨爐原子吸收分光光度法檢測(cè)，早、晚稻樣品采用石墨爐原子吸收分光光度法檢測(cè)。各指標(biāo)分析方法見(jiàn)表2。

表2 分析指標(biāo)及分析方法

2 研究?jī)?nèi)容

2.1 數(shù)據(jù)分布情況

本次取樣數(shù)據(jù)分布情況見(jiàn)表3。本次樣品土壤pH整體偏酸性，pH≥7的點(diǎn)位僅占4%，土壤鉛含量相對(duì)較低，超標(biāo)點(diǎn)位僅有2個(gè)(土壤安全利用標(biāo)準(zhǔn)：pH≤5.5，Pbstd≤80 mg/kg；5.57.5，Pbstd≤240 mg/kg(GB15618—2018))。早稻中鉛含量超標(biāo)占比為72%，晚稻中鉛超標(biāo)占比為89%(水稻鉛限量<0.2mg/kg)。

表3 土壤、作物指標(biāo)數(shù)據(jù)分布情況

對(duì)同一點(diǎn)位早、晚稻數(shù)據(jù)，分析其鉛含量數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)情況見(jiàn)圖1。其中直線Y=X代表早、晚稻鉛含量相一致，其中早稻鉛含量與晚稻鉛含量相一致的點(diǎn)位有7個(gè)，晚稻鉛含量大于早稻鉛含量的點(diǎn)位數(shù)有87，早稻鉛含量大于晚稻鉛含量的點(diǎn)位數(shù)有28。多數(shù)點(diǎn)位的晚稻鉛含量較高，晚稻鉛含量高于早稻鉛含量的點(diǎn)位數(shù)是早稻鉛含量高于晚稻鉛含量的點(diǎn)位數(shù)的3倍左右。

圖1 同一點(diǎn)位早晚稻鉛含量數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)情況Fig.1 Data correspondence of lead content in early and late rice at the same point

肖歡[12]研究了不同播種期水稻對(duì)吸收重金屬吸收的差異，研究表明：播種期從4—8月水稻對(duì)鎘的吸收先增加后降低，而播種期對(duì)水稻吸收鉛影響不明顯，播種期至成熟期積溫對(duì)稻米鉛的積累有影響，積溫與水稻鉛含量呈負(fù)相關(guān)。陳東哲在其研究中提到早、晚稻對(duì)鎘吸收差異較大，推測(cè)造成這種結(jié)果可能與早晚稻灌漿成熟期的光照條件及晝夜溫差有關(guān)。

湘潭縣氣候類型為亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候，年平均氣溫為17.5℃，其中7月最熱。降水也主要集中在4—7月，年均日照總時(shí)數(shù)為 1 584～1 885h，以7月份最多[13]。本次早稻樣品于7月份采集，晚稻收獲10月份采集。7、10月份氣候條件的差異可能是造成早、晚水稻對(duì)鉛吸收差異的主要原因。具體原因還需后續(xù)獲取氣候數(shù)據(jù)進(jìn)一步研究。

2.2 早晚稻鉛含量相關(guān)性分析

對(duì)土壤pH、土壤鉛含量以及早、晚稻鉛含量做相關(guān)性(表4)分析發(fā)現(xiàn)，早、晚稻鉛含量在0.01水平上顯著相關(guān)，其決定系數(shù)為0.060，見(jiàn)圖2。

圖2 早晚稻鉛含量的相關(guān)性Fig.2 Correlation of lead content in early and late rice

表4 土壤及稻米指標(biāo)相關(guān)性分析

**. 在 0.01 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

*. 在 0.05 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

早稻鉛含量和土壤鉛含量在0.05水平上顯著相關(guān)，晚稻鉛含量與土壤鉛含量相關(guān)性不顯著。土壤pH與早稻鉛含量(-0.073)及晚稻鉛含量(-0.174)均呈現(xiàn)較弱的負(fù)相關(guān)關(guān)系，但其相關(guān)性不顯著，這與之前王騰云等研究相一致[14]。

3 結(jié)論

1)研究區(qū)域內(nèi)土壤偏酸性，土壤鉛含量相對(duì)較低，土壤鉛超標(biāo)占比1.2%，早稻中鉛含量超標(biāo)占比為72%，晚稻中鉛超標(biāo)占比為89%。

2)早、晚稻對(duì)土壤鉛的吸收能力不同，相比而言晚稻對(duì)鉛的吸收能力更強(qiáng)。所有取樣點(diǎn)位中，晚稻鉛含量高于早稻鉛含量的點(diǎn)位數(shù)是早稻鉛含量高于晚稻鉛含量的點(diǎn)位數(shù)的3倍。

3)早、晚稻鉛含量在0.01水平上顯著相關(guān)，其決定系數(shù)為0.060，土壤pH與早稻鉛含量及晚稻鉛含量均呈現(xiàn)較弱的負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)性不顯著。