不同降鎘措施降低水稻籽粒中鎘積累的效果

倪中應 謝煒 章明奎

（1 桐廬縣農業(yè)技術推廣中心，浙江 桐廬 311500；2 浙江大學環(huán)境與資源學院，杭州 310058；第一作者: hztlnzy@163.com）

鎘是土壤中活性較強的一種重金屬，是我國農田土壤中超標最為突出的重金屬元素[1]，也是稻米等農產品中普遍存在的污染元素，深受人們的關注[2-5]。為了降低農產品中鎘的積累，近20年我國科技工作者進行了廣泛研究，已初步形成種植低吸收作物品種、工程措施、化學修復、生物修復和農藝調控等鎘污染土壤修復技術[6-10]。桐廬縣地處浙江省西部、杭州市中部低山丘陵區(qū)，過去30 多年因工農業(yè)生產活動向環(huán)境中釋放的重金屬明顯增加，縣內局部地區(qū)農田已出現鎘中輕度污染，部分稻米鎘的含量超出衛(wèi)生標準。為加快桐廬縣耕地土壤污染防治工作，推進縣中輕度污染耕地安全利用，基于已有的研究成果和省內外污染農田治理經驗，分別在江南鎮(zhèn)和瑤琳鎮(zhèn)同時開展了不同降鎘技術效果比較試驗，以為今后開展鎘污染農田安全利用提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2020年同時在瑤琳鎮(zhèn)和江南鎮(zhèn)進行，兩地的地貌類型均屬河谷平原大畈，土壤類型為水稻土土類滲育水稻土亞類培泥砂田土屬，種植制度為“水稻-小麥（油菜）”。區(qū)內灌溉、排水設施完善，道路通達良好。土壤質地為粘壤土，瑤琳鎮(zhèn)和江南鎮(zhèn)試驗點土壤全鎘含量分別在0.576~0.652 和0.671~0.753 mg/kg 之間。供試水稻品種瑤琳鎮(zhèn)為甬優(yōu)1540，江南鎮(zhèn)為甬優(yōu)538。

1.2 試驗方法

1.2.1 不同石灰用量調控pH 降低水稻鎘積累試驗

試驗處理如下：A，對照，不施石灰；B，施用石灰150 kg/667 m2；C，施用石灰 300 kg/667 m2；D，施用石灰500 kg/667 m2。每個處理3 次重復，隨機排列，共12個小區(qū)，區(qū)組間挖溝，溝寬0.3 m，周圍設保護行。各小區(qū)統(tǒng)一基施石灰。其他肥料按常規(guī)施用。

1.2.2 施用腐殖質型土壤調理劑+鈣鎂磷肥降低水稻鎘積累試驗

試驗設5個處理：A，對照，不施用土壤調理劑和鈣鎂磷肥；B，施用（腐殖質型）土壤調理劑300 kg/667 m2；C，施用鈣鎂磷肥 150 kg/667 m2；D，施用（腐殖質型）土壤調理劑150 kg/667 m2+鈣鎂磷肥75 kg/667 m2；E，施用（腐殖質型）土壤調理劑300 kg/667 m2+鈣鎂磷肥150 kg/667 m2。每個處理3 次重復，共15個小區(qū)，周圍設保護行。各小區(qū)基施改良劑，其他肥料按常規(guī)施用。

1.2.3 施用等量不同土壤改良劑降低水稻鎘積累試驗

試驗設5個處理：A，對照，不施土壤改良劑和土壤調理劑；B，施用石灰 200 kg/667 m2；C，施用鈣鎂磷肥200 kg/667 m2；D，施用降酸—腐殖質型土壤調理劑200 kg/667 m2；E，施用降酸—黏土礦物型土壤調理劑200 kg/667 m2。每個處理3 次重復，隨機排列，共15個小區(qū)，區(qū)組間挖溝，溝寬0.3 m，周圍設保護行。各小區(qū)改良劑統(tǒng)一基施，其他肥料按常規(guī)施用。

1.2.4 石灰與葉面阻控劑配合施用降低水稻鎘積累試驗

試驗設4個處理：A，對照，不施石灰和葉面阻控劑；B，施用石灰350 kg/667 m2；C，施用葉面阻控劑3次，每次用量約500 g/667 m2；D，施用石灰350 kg/667m2+葉面阻控劑3 次，每次用量約500 g/667 m2。每個處理3 次重復，隨機排列，共12個小區(qū)，區(qū)組間挖溝，溝寬0.3 m，周圍設保護行。葉面阻控劑在水稻生長的分蘗期至齊穗期分3 次，采用無人機或其他大型噴霧裝置噴施。各小區(qū)統(tǒng)一基施石灰、統(tǒng)一噴施葉面肥。其他肥料按常規(guī)施用。

1.2.5 不同土壤改良劑+葉面阻控劑組合降低水稻鎘積累試驗

試驗設5個處理：A，對照，不施土壤調理劑和葉面阻控劑；B，施用腐殖質型土壤調理劑（200 kg/667 m2）+葉面阻控劑 3 次（每次用量約 500 g/667 m2）；C，施用粘土型土壤改良劑200 kg/667 m2+葉面阻控劑3 次（每次用量約 500 g/667 m2）；D，施用鈣鎂磷肥（200 kg/667 m2）+葉面阻控劑 3 次（每次用量約 500 g/667 m2）；E，施用石灰（200 kg/667 m2）+葉面阻控劑3 次（每次用量約500 g/667 m2）。每個處理 3 次重復，隨機排列，共 15個小區(qū)，區(qū)組間挖溝，溝寬0.3 m，周圍設保護行。各小區(qū)統(tǒng)一基施土壤改良劑、噴施葉面肥。其他肥料按常規(guī)施用。

1.3 采樣與分析方法

在水稻成熟時同時按試驗小區(qū)采集耕層土壤樣品和水稻籽粒樣，土壤和籽粒樣分別由小區(qū)內的7個分樣混合而成。土樣經室內風干、混勻后，分別過100 目土篩用于分析；籽粒樣脫殼后獲得糙米，研磨過60 目篩用于分析。土壤pH 值采用pH 計法測定。土壤有機質采用常規(guī)方法測定。糙米樣品Cd 采用高氯酸消化法消化——石墨爐原子吸收光譜法測定。土壤全Cd 用鹽酸－硝酸－高氯酸消解，石墨爐原子吸收分光光度法測定。土壤有效Cd 采用EDTA 提取、石墨爐原子吸收分光光度法測定。

2 結果與分析

2.1 不同用量石灰調控pH 降低糙米鎘含量的效果

從表1 可見，隨著石灰用量的增加，土壤pH 逐漸提高，土壤有效Cd 明顯下降，同時糙米Cd 也逐漸下降。在瑤琳鎮(zhèn)，對照和石灰低用量（150 kg/667 m2）處理的糙米Cd 含量高于食品衛(wèi)生標準（0.20 mg/kg），石灰中用量（300 kg/667 m2）和高用量（500 kg/667 m2）處理的糙米Cd 含量均低于食品衛(wèi)生標準；低量、中量和高量施用石灰后糙米Cd 含量分別比對照降低4.35%、27.67%和37.55%。高量施用石灰可輕微降低土壤有機質含量?？傮w上，以施用中量石灰為宜。

表1 不同用量石灰調控pH 降低水稻鎘積累效果

在江南鎮(zhèn)，對照的糙米Cd 含量高于食品衛(wèi)生標準（0.20 mg/kg），石灰低用量（150 kg/667 m2）、中用量（300 kg/667 m2）和高用量（500 kg/667 m2）等 3個處理的糙米Cd 含量均低于食品衛(wèi)生標準。低量、中量和高量施用石灰后糙米Cd 含量分別比對照降低17.62%、31.72%和44.49%。高量施用石灰可輕微降低土壤有機質含量?？傮w上，以施用低量至中量石灰為宜。因江南鎮(zhèn)種植鎘低積累品種甬優(yōu)538，該試驗點的糙米Cd 含量低于瑤琳鎮(zhèn)試驗點。

2.2 施用腐殖質型土壤調理劑+鈣鎂磷肥降低糙米鎘含量的效果

從表2 可見，與對照相比，施用腐殖質型土壤調理劑（B）可輕微降低土壤pH 值，而施用鈣鎂磷肥（C）明顯提高土壤pH 值，施用腐殖質型土壤調理劑+鈣鎂磷肥（D、E）也明顯提高土壤pH 值。4 種改良劑處理后土壤有效Cd 均有不同程度的下降，并以腐殖質型土壤調理劑300 kg/667 m2+鈣鎂磷肥150 kg/667 m2處理的下降最為明顯，其次為施用鈣鎂磷肥處理，而腐殖質型土壤調理劑150 kg/667 m2+鈣鎂磷肥75 kg/667 m2和僅施腐殖質型土壤調理劑處理的土壤有效Cd 下降幅度相對較小?，幜真?zhèn)點對照的糙米Cd 含量為0.255 mg/kg，明顯高于食品衛(wèi)生標準（0.20 mg/kg），B 處理的糙米Cd 含量為0.226 mg/kg，略高于食品衛(wèi)生標準（0.20 mg/kg）。而 C、D、E 處理的糙米 Cd 含量分別為 0.159、0.172和 0.136 mg/kg，均低于食品衛(wèi)生標準。B、C、D 和 E 處理的糙米Cd 含量分別比對照下降11.37%、37.65%、32.55%和46.67%。兩個鎮(zhèn)施用腐殖質型土壤調理劑可明顯提高土壤有機質含量，施用鈣鎂磷肥對土壤有機質影響不明顯。總體上，施用鈣鎂磷肥降鎘效果好于施用腐殖質型土壤調理劑，腐殖質型土壤調理劑和鈣鎂磷肥配合施用也具有明顯的降鎘效果。

表2 施用腐殖質型土壤調理劑+鈣鎂磷肥的降鎘效果

2.3 施用等量不同土壤改良劑降低水稻鎘積累的效果

從表3 可見，與對照相比，施用4 種土壤改良劑均可明顯提高土壤pH 值，以施用石灰的處理土壤pH 值提升最為顯著，其次為降酸—腐殖質型土壤調理劑和降酸—黏土礦物型土壤調理劑，施用鈣鎂磷肥處理的土壤pH 值提高幅度相對較小。瑤琳鎮(zhèn)的試驗土壤中有效Cd 均有不同程度的下降，土壤有效Cd 以C 處理為最低，其次是E 和B 處理，D 處理土壤有效Cd 下降程度相對較小。兩鎮(zhèn)對照的糙米Cd 含量都明顯高于食品衛(wèi)生標準（0.20 mg/kg），施用4 種土壤改良劑后糙米Cd 含量均明顯下降，均低于食品衛(wèi)生標準。與對照相比，B、C、D、E 處理瑤琳鎮(zhèn)點的糙米 Cd 含量分別下降37.26%、42.97%、31.18%和39.16%，而江南鎮(zhèn)點則分別下降50.98%、42.75%、36.08%和38.04%。施用石灰、鈣鎂磷肥、降酸—腐殖質型土壤調理劑和降酸—黏土礦物型土壤調理劑對降低糙米Cd 含量均有明顯的效果，瑤琳鎮(zhèn)點以鈣鎂磷肥的效果最佳，而江南鎮(zhèn)點以施用石灰的效果最佳，這可能與江南試驗點土壤酸度較高有關。施用降酸—腐殖質型土壤調理劑可明顯提高土壤有機質含量，但施用石灰和降酸—黏土礦物型土壤調理劑后土壤有機質明顯下降，而施用鈣鎂磷肥對土壤有機質影響不明顯。

表3 施用等量不同土壤改良劑降鎘效果

江南鎮(zhèn)點的土壤有效Cd 以施用石灰處理為最低，其次為施用鈣鎂磷肥處理，施用降酸—黏土礦物型土壤調理劑和降酸—腐殖質型土壤調理劑的土壤有效Cd 下降程度相對較小。

2.4 石灰與葉面阻控劑配合施用降低糙米鎘含量的效果

從表4 可見，與對照相比，施用石灰或石灰+葉面阻控劑均可顯著增加土壤pH 值，且二者增幅相似，但僅施葉面阻控劑對土壤pH 值影響小。同時，石灰的施用輕微降低了土壤中有機質含量，葉面阻控劑對土壤有機質影響也較小。施用石灰或石灰+葉面阻控劑均顯著降低了土壤有效Cd，葉面阻控劑對土壤有效Cd 無影響。兩個試驗點對照的糙米Cd 含量均明顯高于食品衛(wèi)生標準（0.20 mg/kg）。施用石灰或石灰+葉面阻控劑均顯著降低糙米Cd 含量，瑤琳鎮(zhèn)點分別比對照下降51.87%和61.94%，江南鎮(zhèn)點則比對照下降42.86%和52.23%，石灰+葉面阻控劑的效果更為明顯，其糙米Cd 含量均明顯低于食品衛(wèi)生標準。僅噴施葉面阻控劑雖然可降低糙米Cd 含量，但其含量仍略高于食品衛(wèi)生標準。

表4 石灰與葉面阻控劑配合施用的降鎘效果

2.5 不同土壤改良劑+葉面阻控劑組合降低糙米鎘含量的效果

從表5 可見，施用粘土型土壤改良劑、鈣鎂磷肥和石灰明顯提高了土壤pH 值，降低了土壤有效Cd 含量，施用腐殖質型土壤調理劑輕微降低了土壤pH 值，但也降低了土壤有效Cd 含量。腐殖質型土壤調理劑的施用增加了土壤有機質含量，其他處理對土壤有機質的影響不明顯。葉面阻控劑與腐殖質型土壤調理劑、粘土型土壤改良劑、鈣鎂磷肥和石灰配合施用能加強降低糙米 Cd 含量，B、C、D、E 處理瑤琳鎮(zhèn)點糙米 Cd 含量分別比對照下降22.05%、47.24%、54.72%和51.97%，江南鎮(zhèn)點糙米Cd 含量分別比對照下降19.46%、43.58%、50.19%和44.36%；除B 處理糙米Cd 含量（0.207 mg/kg）略高于食品衛(wèi)生標準外，其他處理糙米Cd 含量均符合食品衛(wèi)生標準。總體上，江南鎮(zhèn)試驗點的降幅略小于瑤琳鎮(zhèn)試驗點。

表5 不同土壤改良劑+葉面阻控劑組合降鎘效果

3 結論與討論

本試驗中，糙米Cd 含量隨石灰用量的增加而下降，石灰用量以中量為宜（300 kg/667 m2）；施用鈣鎂磷肥降鎘效果好于施用腐殖質型土壤調理劑，腐殖質型土壤調理劑和鈣鎂磷肥配合施用也具有明顯的降鎘效果；施用降酸—腐殖質型土壤調理劑和降酸—黏土礦物型土壤調理劑對降低糙米Cd 含量均有明顯效果，但其效果低于施用石灰或鈣鎂磷肥；僅噴施葉面阻控劑雖然可降低糙米Cd 含量，但其含量（0.208 mg/kg）仍略高于食品衛(wèi)生標準。葉面阻控劑與腐殖質型土壤調理劑、粘土型土壤改良劑、鈣鎂磷肥和石灰配合施用能提高降低糙米Cd 含量的效果，多技術組合應用的效果高于單項技術。