廣西某地鎘污染稻田安全利用技術(shù)示范成效及建議

廖曼玲，張洪良，林麗華

（賀州市土壤肥料生態(tài)站，廣西賀州 542899）

首次全國土壤污染狀況調(diào)查（2005 年4 月至2013年12 月）結(jié)果顯示，全國土壤總的點位超標(biāo)率為16.1%，其中輕微、輕度、中度和重度污染點位比例分別為11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。耕地土壤點位超標(biāo)率為19.4%，其中輕微、輕度、中度和重度污染點位比例分別為13.7%、2.8%、1.8%和1.1%，其中鎘污染物點位超標(biāo)率為7.0%，是所有重金屬污染超標(biāo)率最高的[1]。有研究發(fā)現(xiàn)，我國受到重金屬鎘污染的耕地面積達(dá)1 300 萬hm2。從污染分布情況來看，南方土壤重金屬污染重于北方[2]，多項研究表明，稻米等農(nóng)產(chǎn)品中普遍存在鎘的污染，在南方酸性紅壤地區(qū)尤為突出[3]。

近年來，為提升耕地質(zhì)量，筑牢國家糧食安全防線，切實貫徹習(xí)近平總書記“綠水青山就是金山銀山”生態(tài)文明理念，國家出臺的《土壤污染防治行動計劃》明確要求，至2020年，受污染耕地安全利用率達(dá)到90%左右，2030 年受污染耕地安全利用率達(dá)到95%以上。依據(jù)《中華人民共和國土壤污染防治法》，國家農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、生態(tài)環(huán)境部印發(fā)了《關(guān)于進(jìn)一步做好受污染耕地安全利用工作的通知》，把土壤污染治理任務(wù)落到了實處。

本文綜述鎘污染稻田安全利用主要技術(shù)措施的研究進(jìn)展。以廣西某地試驗示范數(shù)據(jù)為樣本，討論并分析優(yōu)化技術(shù)措施，篩選安全且便于農(nóng)戶操作的鎘污染農(nóng)用地安全利用農(nóng)藝技術(shù)，為解決鎘污染耕地安全利用問題提供決策參考。

1 鎘污染農(nóng)用地安全利用農(nóng)藝技術(shù)國內(nèi)外研究進(jìn)展

作物對重金屬的吸收積累，不僅與作物的基因、生育期和組織部位有關(guān)，還與土壤及其他環(huán)境要素緊密相關(guān)。國內(nèi)外研究表明，對于重金屬污染較輕的土壤，可以通過低積累品種替換、水肥管理優(yōu)化、改變耕作制度等農(nóng)藝調(diào)控措施，降低土壤重金屬的生物有效性，減少作物可食部分的重金屬積累。

1.1 低積累農(nóng)作物種類、品種

不同作物類型對鎘的積累能力不一樣，研究顯示，常見的食用農(nóng)產(chǎn)品中，糧食類作物的鎘積累能力普遍高于蔬菜類[4]，研究普遍認(rèn)為，蔬菜對鎘的積累能力：葉菜類＞根莖類＞瓜果類[5]。目前，國內(nèi)已經(jīng)開展了水稻等農(nóng)作物的鎘低積累品種的篩選試驗，其中以水稻品種的篩選研究最多，已有研究發(fā)現(xiàn)，不同水稻品種的稻米鎘含量差異極其顯著[6]，晚稻對鎘的富集能力顯著大于早稻[7]。

1.2 土壤水分管理

淹水狀況下土壤Eh值發(fā)生變化，長期淹水會形成厭氧環(huán)境，可促進(jìn)土壤中產(chǎn)生H2S，與Cd2+形成CdS沉淀，達(dá)到降低作物鎘吸收的目的。李海龍等對水稻進(jìn)行長期淹水和干濕交替處理，結(jié)果表明，長期淹水能夠顯著降低土壤有效鎘含量[8]。有研究表明，全生育期淹水管理，可有效降低水稻莖葉、糙米中的鎘積累量[9]。

1.3 優(yōu)化施肥

一般認(rèn)為硅對植物重金屬脅迫具有一定的緩解作用，基施硅肥是鎘污染農(nóng)田稻米安全生產(chǎn)的重要技術(shù)措施；鉀硅肥施用可顯著降低水稻莖葉和籽粒中鎘含量[10]。研究顯示，有機(jī)肥可有效控制土壤中鎘在作物中的積累和富集[11]；施用磷酸二氫鉀、磷酸氫鈣等堿性磷肥時，土壤pH值升高，鎘的生物有效性降低。

1.4 葉面阻控

葉面阻控技術(shù)是通過在農(nóng)作物細(xì)胞壁上螯合或沉淀重金屬，以及提高作物對重金屬抗逆性等手段來減少、阻斷重金屬在可食部分的積累[12]。研究表明，葉面噴施硅肥有利于提高水稻產(chǎn)量，顯著降低糙米鎘含量[13]。在水稻不同生育期噴施生根粉可抑制鎘在植株內(nèi)的轉(zhuǎn)移[14]。

1.5 土壤調(diào)理劑

土壤改良劑通過改變表層土壤pH 值、氧化還原電位等理化性質(zhì)，使土壤重金屬發(fā)生氧化、還原、吸附、沉淀等作用，減少重金屬在農(nóng)作物可食部位的累積。含石灰的材料[15]、磷酸鹽[16]、有機(jī)廢棄物料[17]、黏土礦物[18]、含鐵氧化物材料等被廣泛應(yīng)用于農(nóng)田土壤重金屬污染修復(fù)研究中。土壤調(diào)理劑主要通過提高土壤pH 值、降低土壤鎘有效態(tài)、絡(luò)合鎘離子，減少作物可食部分鎘含量。

2 項目示范區(qū)實施情況

2.1 項目實施地點和時間

“鎘污染稻田安全利用技術(shù)措施”項目實施地點為廣西某地，實施時間為2020年8—12月。

2.2 示范區(qū)土壤和稻米超標(biāo)情況

項目實施農(nóng)田土壤及稻米超標(biāo)情況見表1。

表1 項目實施農(nóng)田土壤及稻米超標(biāo)情況

篩選值、管制值按《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB15618-2018）的標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 項目材料與方法

2.3.1 水稻品種

示范區(qū)的水稻品種為當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶習(xí)慣種植的水稻品種。

2.3.2 技術(shù)措施與材料

本項目技術(shù)措施及材料見表2。

表2 示范區(qū)應(yīng)用技術(shù)措施及材料

2.4 樣品采集、檢測與評估方法

稻谷樣品采集：按照《耕地污染治理效果評價準(zhǔn)則》（NY/T 3343-2018）規(guī)定進(jìn)行，調(diào)查點位密度為每公頃采集1個水稻樣品。

稻谷樣品檢測：招標(biāo)有資質(zhì)且有豐富經(jīng)驗的實驗室進(jìn)行檢測。樣品檢測分析按照國家和地區(qū)相關(guān)耕地環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范執(zhí)行。

效果評估：按《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》（GB2762-2017）為稻米中鎘含量的限量標(biāo)準(zhǔn)，計算樣品合格率，項目區(qū)農(nóng)產(chǎn)品合格率大于85%。

3 項目效果分析

安全利用集成技術(shù)示范區(qū)共5 個，面積總計為71.06 hm2，總采樣數(shù)為71個。根據(jù)《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》（GB2762-2017）判定稻米重金屬鎘是否超標(biāo)，計算樣品合格率。示范區(qū)的農(nóng)產(chǎn)品合格率統(tǒng)計見表3。

表3 安全利用集成技術(shù)示范區(qū)樣品合格率統(tǒng)計

根據(jù)2020年廣西的農(nóng)用地安全利用集成技術(shù)治理效果，要求示范區(qū)稻米總體合格率達(dá)到85%即視為技術(shù)措施有效。檢測結(jié)果表明，根據(jù)各示范區(qū)的水稻樣品合格率高于85%，可以認(rèn)為“葉面阻控+水分調(diào)控”“葉面阻控”技術(shù)措施使該區(qū)域鎘污染稻田實現(xiàn)安全利用?！叭~面阻控+水分調(diào)控”技術(shù)措施（示范區(qū)1、4）的平均樣品合格率為89.29%，“葉面阻控”技術(shù)措施（示范區(qū)2、3、5）的平均樣品合格率為86.05%，說明“葉面阻控”“葉面阻控+水分調(diào)控”技術(shù)降低稻米鎘含量效果明顯，“葉面阻控+水分調(diào)控”技術(shù)措施的效果優(yōu)于“葉面阻控”技術(shù)措施的效果。

總體而言，安全利用集成技術(shù)示范區(qū)總的樣品合格率為87.32%，“葉面阻控+水分調(diào)控”“葉面阻控”安全利用集成技術(shù)降低鎘污染稻田的稻米鎘含量效果明顯。

4 建議

本項目在示范區(qū)應(yīng)用的“水分調(diào)控+葉面阻控”“葉面阻控”等技術(shù)措施，缺少多層次的技術(shù)組合，缺少施用參數(shù)優(yōu)化及模式優(yōu)化。為此，提出以下建議。

4.1 進(jìn)一步優(yōu)化安全利用技術(shù)參數(shù)

1）篩選更多的適合當(dāng)?shù)氐闹亟饘俚头e累水稻品種。2）針對堿性條件下砷超標(biāo)風(fēng)險增加的情況，應(yīng)選擇中性土壤調(diào)理劑，優(yōu)化其施用參數(shù)。3）進(jìn)一步選出降鎘效果更好的葉面阻控劑，確定其無人機(jī)施用參數(shù)和施用時期，以提高降鎘的效果。

4.2 制訂安全利用技術(shù)模式的實施規(guī)程

在獲得各安全利用技術(shù)最優(yōu)施用參數(shù)后，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)赝寥览砘卣骱蜌夂蛱攸c，制訂安全利用技術(shù)模式的實施規(guī)程，提高其可操作性，以利于大面積推廣應(yīng)用。

4.3 加強(qiáng)宣傳和培訓(xùn)

加強(qiáng)宣傳和培訓(xùn)，使農(nóng)戶真正掌握并在日常耕作中自覺應(yīng)用相關(guān)技術(shù)，真正做到全面保障稻米的質(zhì)量安全。