種植模式及施肥方式對(duì)水稻籽粒鎘含量的影響

陳正華，張家海，龔 儒

（1.常德市老科協(xié)農(nóng)業(yè)分會(huì)，湖南 常德 415000；2.常德市糧食經(jīng)濟(jì)科技學(xué)會(huì)，湖南 常德 415000）

稻谷作為我國(guó)三大主食之一，其質(zhì)量安全更是關(guān)系國(guó)計(jì)民生的頭等大事。然而，因當(dāng)環(huán)境污染、農(nóng)藥化肥施用等原因，稻谷重金屬污染問(wèn)題日漸突出，尤以鎘污染最為典型[1]。鎘是水稻非必需元素，而水稻又具有富集鎘的習(xí)性。據(jù)報(bào)道[2]，在南方部分地區(qū)，市場(chǎng)上大米鎘超標(biāo)率達(dá)到10%以上，鎘污染已經(jīng)成為發(fā)展安全綠色稻米的重要制約因素。因此，采取適當(dāng)措施減少鎘超標(biāo)稻谷的產(chǎn)生具有重要的意義。

當(dāng)前，減少鎘超標(biāo)稻谷的產(chǎn)生主要有兩種方式：一種是產(chǎn)前進(jìn)行品種培育，開(kāi)發(fā)性能優(yōu)良的低鎘品種，減少稻谷的鎘累積[3]；另一種方式是在稻谷種植過(guò)程中，通過(guò)適當(dāng)?shù)霓r(nóng)藝措施或水分管理，在稻谷生長(zhǎng)過(guò)程中減少其對(duì)鎘的吸收[4-5]。在水稻種植過(guò)程中通過(guò)農(nóng)藝措施降鎘的研究已有較多報(bào)道。劉仁波等[6]研究了不同調(diào)理劑組合對(duì)酸性土壤改良及稻谷降鎘的效果，結(jié)果表明，調(diào)劑通過(guò)固化土壤中有效態(tài)鎘可有效降低稻谷籽粒鎘含量。王京文等[7]研究了混合改良劑對(duì)土壤和水稻糙米鎘積累的影響，結(jié)果表明，由石灰、沸石、過(guò)磷酸鈣和生物質(zhì)炭組成的混合改良劑在酸性土壤中對(duì)稻谷鎘含量降低有顯著效果。蘇初連等[8]以典型的中輕度鎘污染稻田為試驗(yàn)對(duì)象，以常規(guī)追肥稻田為對(duì)照，研究了腐殖酸類(lèi)營(yíng)養(yǎng)液施用對(duì)不同生育期稻田土壤理化性質(zhì)、稻米鎘含量和水稻產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明，施用450、600 kg/hm2腐殖酸類(lèi)營(yíng)養(yǎng)液的稻田土壤理化性質(zhì)得到有效改善，土壤pH提高0.24 ~ 0.47個(gè)單位、陽(yáng)離子交換量與交換性鈣含量顯著提高，并且保持氮、磷、鉀能力增強(qiáng)；土壤有效鎘含量降低0.15 ~ 0.60 mg/kg，精米鎘含量分別下降至0.13、0.10 mg/kg，低于食品中污染物限量標(biāo)準(zhǔn)；水稻產(chǎn)量分別增產(chǎn)11.90%、6.14%。這些研究結(jié)果表明，在水稻種植過(guò)程中，通過(guò)使用合適的肥料，改善土壤性質(zhì)、減少土壤有效態(tài)鎘含量是減少水稻種植過(guò)程中鎘吸收的有效方式。

本試驗(yàn)擬研究在水稻種植環(huán)節(jié)使用新型生物肥料“腐殖酸復(fù)合肥”、綠肥種植、生態(tài)種植3種技術(shù)對(duì)稻谷籽粒鎘含量的影響，以期為水稻種植環(huán)節(jié)控鎘提供新思路和技術(shù)方案。

1 材料和方法

1.1 儀器和試劑

1.1.1 材料和試劑

Cd標(biāo)準(zhǔn)溶液（1 000 μg/mL）：國(guó)家鋼鐵材料測(cè)試中心鋼鐵研究總院；硝酸（優(yōu)級(jí)純）、過(guò)氧化氫（30%）：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.1.2 儀器設(shè)備

AAS-7000型原子吸收分光光度計(jì)：日本島津公司；MV3000微波消解儀：奧地利安東帕公司。

1.2 試驗(yàn)地的選擇

新型生物肥料“腐殖酸復(fù)合肥”試驗(yàn)選擇常德市金穗優(yōu)質(zhì)米業(yè)有限公司某種植基地的中度鎘污染稻田，試驗(yàn)田和對(duì)照田各3.33 hm2；綠肥種植試驗(yàn)選擇桃源縣興隆米業(yè)科技開(kāi)發(fā)有限公司A種植基地，試驗(yàn)田和對(duì)照田各2.00 hm2；生態(tài)種植試驗(yàn)選擇桃源縣興隆米業(yè)科技開(kāi)發(fā)有限公司B種植基地，試驗(yàn)田和對(duì)照田各4.67 hm2。每個(gè)基地試驗(yàn)田和對(duì)照田隨機(jī)分布，對(duì)照和試驗(yàn)處理各重復(fù)3次。

1.3 田間試驗(yàn)處理

3種試驗(yàn)田和對(duì)照田的田間處理方式見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)田處理方式

1.4 水稻樣品收集

水稻成熟后，將試驗(yàn)田和對(duì)照田稻谷全部收割，每個(gè)重復(fù)處理的試驗(yàn)田和對(duì)照田樣品分別處理。樣品收割后脫粒、干燥，形成凈稻谷。每個(gè)田塊的稻谷混合均勻后，取500 g作為試驗(yàn)樣品。

1.5 樣品鎘含量測(cè)定

采用石墨爐原子吸收光譜法。稻谷樣品礱谷形成糙米，糙米經(jīng)粉碎機(jī)粉碎過(guò)20目篩。稱(chēng)取0.5 g左右（精確至0.001 g）糙米粉于消解罐中，加入4 mL硝酸，再加入1 mL過(guò)氧化氫，蓋好安全閥后，將消解罐放入MV3000微波消解儀中，30 min內(nèi)將功率從0 W升至1 200 W，然后在700 W保持30 min，共消解1 h；樣品冷卻30 min，取出，于190 ℃加熱趕酸，直至溶液揮發(fā)至綠豆大小，用去離子水定容至25 mL，作為待測(cè)溶液。石墨爐原子吸收分光光度法分析條件見(jiàn)表2。

表2 儀器分析條件

1.6 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

所有數(shù)據(jù)均采用Excel 2010處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 新型生物肥料“腐殖酸復(fù)合肥”

在常德市金穗優(yōu)質(zhì)米業(yè)有限公司某種植基地開(kāi)展試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知，施用35%腐殖酸復(fù)合肥的稻谷糙米鎘含量顯著降低0.190 mg/kg，降低率達(dá)46.68%。對(duì)比試驗(yàn)還證明，施用35%腐殖酸復(fù)合肥不僅能有效降低水稻糙米中鎘含量，還有提高有效穗、實(shí)粒數(shù)和結(jié)實(shí)率，增加稻谷產(chǎn)量的效果。防治稻田鎘等重金屬污染可從選擇肥料著手，逐步推廣使用新型生物肥料腐殖酸復(fù)合肥。

表3 新型生物肥料對(duì)水稻糙米鎘含量的影響 mg/kg

2.2 綠肥種植

在桃源縣興隆米業(yè)科技開(kāi)發(fā)有限公司A種植基地開(kāi)展試驗(yàn)。結(jié)果表明，施加綠肥的稻谷加工成大米后鎘含量檢測(cè)結(jié)果為0.173 mg/kg，比施用化學(xué)肥料的降低56.20%。

紫云英的養(yǎng)分很高，每50 kg鮮草相當(dāng)于尿素1.04 kg、過(guò)磷酸鈣0.46 kg、氯化鉀0.12 kg，還有大量的有機(jī)質(zhì)，是優(yōu)質(zhì)的綠肥。在翻耕壓青前施用生石灰，一方面保證了紫云英能充分腐爛轉(zhuǎn)化為肥料，同時(shí)石灰本身也可起到降鎘的作用。施用綠肥減少化肥施用量是稻谷降鎘的重要途徑之一。

常德市水稻生產(chǎn)有種植紫云英作底肥的傳統(tǒng)，但自20世紀(jì)90年代以來(lái)，稻田種植綠肥紫云英的習(xí)慣不復(fù)存在，恢復(fù)稻田種植綠肥難度很大。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部門(mén)要加大力度，采取鼓勵(lì)措施發(fā)展綠肥種植，可先行在一季稻生產(chǎn)區(qū)域推廣。

2.3 生態(tài)種植

稻谷鎘超標(biāo)，與大量施用化學(xué)農(nóng)藥、化學(xué)肥料有密切關(guān)系。在桃源縣興隆米業(yè)科技開(kāi)發(fā)有限公司B種植基地開(kāi)展了不同農(nóng)業(yè)投入品對(duì)水稻鎘含量的影響對(duì)比試驗(yàn)。由表4可知，同樣的土壤、同樣的水稻品種，不同的農(nóng)業(yè)投入品對(duì)水稻的影響不同。常規(guī)施加化肥農(nóng)藥（含施用封閉藥等除草劑、化學(xué)農(nóng)藥以及化學(xué)肥料）的田塊鎘含量偏高，大米鎘含量0.395 mg/kg；少施化學(xué)肥料和化學(xué)農(nóng)藥、不施封閉藥的田塊鎘含量稍低，大米鎘含量0.200 mg/kg；不施化學(xué)肥料和化學(xué)農(nóng)藥的田塊鎘含量最低，大米鎘含量0.173 mg/kg。

表4 生態(tài)種植對(duì)水稻籽粒鎘含量的影響

3 結(jié) 論

本試驗(yàn)研究了在水稻種植環(huán)節(jié)使用新型生物肥料“腐殖酸復(fù)合肥”、綠肥種植、生態(tài)種植3種技術(shù)對(duì)稻谷籽粒鎘含量的影響。結(jié)果表明，3種技術(shù)均能有效降低成熟后水稻籽粒鎘含量，其中每公頃水稻施用紫云英22 500 kg（底肥）和生石灰600 kg（壓青）可使稻谷籽粒鎘含量降低56.20%，降鎘效果最佳。在實(shí)際種植中，推廣農(nóng)業(yè)防治和生物防治技術(shù)，既能防治病蟲(chóng)又促進(jìn)生態(tài)平衡，因而逐步擴(kuò)大生態(tài)水稻生產(chǎn)，是一種可持續(xù)的水稻種植模式。