土壤調(diào)理劑對(duì)稻谷和重金屬中度污染耕地的降鎘效果

謝 敏，戴 典，王 杰，黃 情，劉博文，孔冬華

（1. 瀏陽(yáng)市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，湖南 瀏陽(yáng) 410300；2. 瀏陽(yáng)市農(nóng)業(yè)發(fā)展事務(wù)中心，湖南 瀏陽(yáng) 410300）

土壤是自然環(huán)境的重要組成部分，為人類生存提供了豐厚的資源。近年來(lái)，隨著人類生產(chǎn)活動(dòng)的加劇，我國(guó)土壤重金屬污染形勢(shì)日趨嚴(yán)重。產(chǎn)生土壤重金屬污染的原因有3 個(gè)，一是重金屬污染物直接排放，比如礦產(chǎn)開發(fā)地區(qū)，選礦、冶礦等環(huán)節(jié)[9]產(chǎn)生大量的重金屬?gòu)U棄物，未經(jīng)處理就排放導(dǎo)致土壤重金屬含量升高；二是過(guò)度使用化學(xué)肥料；三是飼料添加劑中含有重金屬成分，隨著動(dòng)物糞便沖洗進(jìn)入農(nóng)田溝渠，引起重金屬超標(biāo)。土壤重金屬污染會(huì)干擾植物的正常生 長(zhǎng)[1-4]，破壞作物生理代謝，影響光合作用、糖的轉(zhuǎn)運(yùn) 以及淀粉和蛋白質(zhì)等的合成，進(jìn)而影響農(nóng)作物品質(zhì)[5]，對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)生危害，最終危害人類健康[6]。湖南既是“魚米之鄉(xiāng)”，也是“有色金屬之鄉(xiāng)”，有種類繁多的重金屬礦區(qū)[7-8]，長(zhǎng)期以來(lái)的有色金屬采選、冶煉活動(dòng)造成了土壤重金屬污染[9]，其主要污染源為Cd，其次是Hg，據(jù)郭朝暉等[10]報(bào)道，湖南省因有色金屬礦山開采被Pb、Cd、Hg、As 等重金屬污染的土地面積達(dá)2.8×104km2，占全省總面積的13%?？梢姾贤寥牢廴痉乐喂?jiān)戰(zhàn)任務(wù)繁重。因此，由瀏陽(yáng)市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局負(fù)責(zé)，瀏陽(yáng)市農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)站（下簡(jiǎn)稱農(nóng)環(huán)站）具體實(shí)施，在瀏陽(yáng)市中度重金屬污染耕地進(jìn)行大田試驗(yàn)，研究湖南綠景環(huán)保有限公司的土壤調(diào)理劑對(duì)稻谷和重金屬污染土壤的降鎘效果，為該調(diào)理劑的推廣使用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況及供試材料

試驗(yàn)在瀏陽(yáng)市鎮(zhèn)頭鎮(zhèn)北星社區(qū)進(jìn)行，試驗(yàn)田總面積33.35 hm2。該片區(qū)經(jīng)湖南省國(guó)土資源部長(zhǎng)沙礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心鑒定為重金屬中度污染區(qū)，土壤Cd含量為0. 30～0.76 mg/kg，pH 值為5.02～5.68，偏酸性，稻米Cd 含量為0.21～0.96 mg/kg。

供試水稻品種為晚稻五豐優(yōu)15，試驗(yàn)所用土壤調(diào)理劑由湖南綠景環(huán)保有限公司所提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

于2019 年按當(dāng)?shù)胤N植習(xí)慣播種晚稻，修復(fù)模式采用“常規(guī)施肥（復(fù)合肥，50 kg/667m2）+土壤調(diào)理劑”。設(shè)置3 個(gè)處理：T1，常規(guī)施肥+土壤調(diào)理劑100 kg/667m2；T2，常規(guī)施肥+土壤調(diào)理劑150 kg/667m2；T3，空白組（CK），為常規(guī)施肥。每個(gè)處理重復(fù)3 次取樣。土壤調(diào)理劑施撒時(shí)間為早稻收割后翻耕前（2019 年7 月19—25 日），翻耕深度為常規(guī)翻耕深度150～300 mm。10 月25 日—11 月5 日收割。

1.3 樣品采集即測(cè)定

試驗(yàn)期間，觀察水稻生長(zhǎng)情況。2019 年10 月26日，測(cè)產(chǎn)驗(yàn)收，測(cè)產(chǎn)收割面積為144 m2。10 月25 日—11 月5 日，依據(jù)《農(nóng)作物品種區(qū)域試驗(yàn)技術(shù)規(guī)范 水稻》，按5 點(diǎn)法“一對(duì)一”采集稻谷和土壤樣品，樣品量分別為200 和500 g。采用電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICPMS）分析方法測(cè)定樣品中Cd 含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤調(diào)理劑對(duì)稻谷降鎘作用的影響

從圖1 可知，使用土壤調(diào)理劑后，稻谷鎘含量顯著降低，其中，T1、T2 與CK 均呈極顯著差異水平，降鎘效果達(dá)76.3%～80.4%，T1 與T2 無(wú)顯著差異。這說(shuō)明使用土壤調(diào)理劑能極顯著降低稻谷的含鎘水平，使其達(dá)到可食用標(biāo)準(zhǔn)；土壤調(diào)理劑的使用量100 和150 kg/667m2對(duì)稻谷降鎘效的效果無(wú)顯著差異。

圖1 不同含量土壤調(diào)理劑對(duì)稻谷降鎘作用的影響

2.2 土壤調(diào)理劑對(duì)土壤pH 值的影響

由圖2 可知，使用土壤調(diào)理劑后土壤pH 值顯著提升，其中，T1 與CK 差異顯著，T2 與CK 差異極顯著，T1 與T2 相比較無(wú)顯著差異。這說(shuō)明，土壤調(diào)理劑對(duì)改善土壤酸化有顯著效果，土壤調(diào)理劑的使用量150 kg/667m2比使用100 kg/667m2效果更顯著。

2.3 土壤調(diào)理劑對(duì)土壤有效態(tài)鎘含量的影響

從圖3 可知，使用土壤調(diào)理劑后土壤有效鎘含量顯著降低，其中，T1、T2 與CK 差異均達(dá)極顯著，降鎘效果達(dá)63.4%～65.2%，T1 與T2 無(wú)顯著差異。這說(shuō)明，使用土壤調(diào)理劑能極顯著降低土壤有效態(tài)鎘含量，使其低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，土壤調(diào)理劑的使用量100 和150 kg/667m2對(duì)土壤有效態(tài)鎘的減量效果無(wú)顯著差異。

圖2 不同含量土壤調(diào)理劑對(duì)土壤pH 值的影響

圖3 不同含量土壤調(diào)理劑對(duì)土壤有效鎘含量的影響

2.4 土壤調(diào)理劑對(duì)稻谷增產(chǎn)的影響

從表1 可知，使用土壤調(diào)理劑后稻谷的產(chǎn)量顯著增加，其中，T1、 T2 與CK 差異均達(dá)極顯著，增產(chǎn)達(dá)33.68～34.78 kg/667m2，增長(zhǎng)率達(dá)6.98%～7.21%，T1 與T2 無(wú)顯著差異。這說(shuō)明，使用土壤調(diào)理劑能極顯著增加稻谷產(chǎn)量，土壤調(diào)理劑的使用量100 和150 kg/667m2對(duì)稻谷增產(chǎn)效果無(wú)顯著差異。

表1 土壤調(diào)理劑對(duì)稻谷產(chǎn)量的影響

3 結(jié) 論

試驗(yàn)結(jié)果表明，使用該土壤調(diào)理劑可極顯著降低稻谷和土壤的有效態(tài)鎘含量，有效調(diào)節(jié)土壤pH 值，緩解土壤酸化，同時(shí)對(duì)稻谷產(chǎn)量具有極顯著促進(jìn)作用。相較于100 kg/667m2，施撒量150 kg/667m2的處理對(duì)改善土壤酸化作用更加顯著。然而，在稻谷降鎘、土壤降鎘、稻谷增產(chǎn)方面2 個(gè)處理沒有顯著差異。

目前，湖南省土壤重金屬污染修復(fù)方式包括施用生石灰、長(zhǎng)期淹水管理、施用有機(jī)肥、施用土壤調(diào)理劑、種植結(jié)構(gòu)調(diào)整等，替代作物包括養(yǎng)蠶專用桑、花卉苗木、水稻種子生產(chǎn)、非食用糧油作物等。通過(guò)試驗(yàn)可知，施用土壤調(diào)理劑的方法操作簡(jiǎn)單可行，在重金屬中度污染耕地上施用100 kg/667m2土壤調(diào)理劑，可極顯著降低稻谷和土壤鎘含量，增加稻谷產(chǎn)量。建議結(jié)合不同地域、氣候特點(diǎn)、土壤條件，科學(xué)采用不同劑量，進(jìn)一步試驗(yàn)，滿足更大市場(chǎng)需求。此外，因該公司產(chǎn)品為粉劑狀，人工施撒成本高且不方便，建議研發(fā)顆粒狀制劑，以便實(shí)施機(jī)械化耕作。