辰溪縣鎘污染耕地安全利用技術(shù)

周智理 趙蓮英

（1.辰溪縣辰陽(yáng)鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心，湖南 辰溪 419500；2.辰溪縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，湖南 辰溪 419500）

0 引言

近年來，隨著冶煉、化工及采礦工業(yè)的發(fā)展，以及農(nóng)藥、化肥和塑料薄膜等農(nóng)業(yè)投入品的使用，重金屬鎘污染水體和耕地土壤的問題變得日益嚴(yán)重，從而導(dǎo)致不少農(nóng)產(chǎn)品鎘含量嚴(yán)重超標(biāo)。人長(zhǎng)期食用含鎘超標(biāo)的農(nóng)產(chǎn)品，會(huì)對(duì)肺、肝、腎、骨、免疫系統(tǒng)和生殖系統(tǒng)造成一系列的損傷，給人體健康造成巨大損害。

1 辰溪縣耕地土壤鎘污染現(xiàn)狀

辰溪縣位于湖南省西部，地處雪峰山與武陵山之間，是一個(gè)以山區(qū)、丘陵地貌為主的農(nóng)業(yè)大縣，耕地面積3.24萬(wàn) hm，主要種植水稻、玉米、油菜、柑橘等農(nóng)作物。同時(shí)，縣域內(nèi)煤炭、石灰石等礦產(chǎn)資源豐富，曾是湖南省的重工業(yè)區(qū)，鼎盛時(shí)期有10多家工礦企業(yè)。但由于礦山無序開采、選礦洗礦工藝落后、“三廢”問題等，區(qū)域內(nèi)耕地重金屬污染較重，尤其以鎘污染最為突出。自2018年起，湖南省各糧食收購(gòu)單位都陸續(xù)配備了重金屬檢測(cè)設(shè)備，辰溪縣種糧大戶送往外地及當(dāng)?shù)丶Z庫(kù)的多批次稻谷皆因檢測(cè)出重金屬鎘含量超標(biāo)而遭拒收。土壤鎘污染已嚴(yán)重影響辰溪縣糧食安全，阻礙農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展。因此，當(dāng)?shù)厝骈_展耕地土壤鎘污染修復(fù)治理，推廣簡(jiǎn)單易行、高效實(shí)用、經(jīng)濟(jì)合理的鎘污染耕地安全利用技術(shù)刻不容緩。

2 技術(shù)支撐

2014—2018年，辰溪縣農(nóng)業(yè)資源保護(hù)站連續(xù)開展應(yīng)用了VIP+n組合技術(shù)［以品種（Variety，簡(jiǎn)稱V）、灌溉（Irrigation，簡(jiǎn)稱I） 、酸堿度（pH，簡(jiǎn)稱P），為主因子，以土壤調(diào)理劑、葉面阻控劑等為輔助因子（簡(jiǎn)稱n）］治理鎘污染耕地的小區(qū)試驗(yàn)、大田驗(yàn)證試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，在設(shè)置的10項(xiàng)降鎘處理技術(shù)中，淹灌處理（I處理）及其組合處理（IP、VIP、VIP+n）皆具有顯著的降鎘效果；組合處理技術(shù)降鎘效果優(yōu)于單獨(dú)的“淹灌”處理技術(shù)；各組合處理技術(shù)的降鎘效果差異性不明顯，其中“淹灌+施石灰”（IP處理）降鎘幅度為24.3%～87.6%，平均可達(dá)53.1%，同其他組合處理措施相比，“淹灌+施石灰”技術(shù)具有易操作、經(jīng)濟(jì)成本低等優(yōu)勢(shì)。綜合考慮，“淹灌+施石灰”是性價(jià)比最高的降鎘處理技術(shù)。

3 試驗(yàn)?zāi)康?/h2>

為進(jìn)一步驗(yàn)證“淹灌+施石灰”控鎘技術(shù)大面積推廣的效果及穩(wěn)定性，為辰溪縣稻田重金屬鎘污染防控治理積累經(jīng)驗(yàn)，筆者選擇“淹灌+施石灰”組合（IP處理）作為該試驗(yàn)的降鎘措施，旨在以簡(jiǎn)單易行、經(jīng)濟(jì)高效的安全利用技術(shù)，構(gòu)建適于大面積推廣的技術(shù)模式，從而達(dá)到安全利用污染耕地的目的。

4 試驗(yàn)區(qū)域

試驗(yàn)區(qū)域選擇位于錦江下游的楊龍村、園家坪村、鵝公頸村3個(gè)村的連片區(qū)域。2018年糧食收購(gòu)檢測(cè)結(jié)果表明，該區(qū)域稻谷存在不同程度的鎘污染。因此，將該區(qū)域作為鎘污染耕地安全利用技術(shù)推廣試驗(yàn)區(qū)。試驗(yàn)區(qū)域面積52.67 hm，按區(qū)域位置可劃分為大鼓坪與鵝公頸2個(gè)大區(qū)，其中大鼓坪再分3個(gè)小區(qū)，鵝公頸為1個(gè)小區(qū)，共4個(gè)小區(qū)，區(qū)域位置及面積見表1。

表1 試驗(yàn)區(qū)域及面積

每個(gè)小區(qū)種植同一水稻品種，并設(shè)置“不施石灰+干濕交替灌溉”的對(duì)照，其中大鼓坪坪上設(shè)對(duì)照CK，大鼓坪東設(shè)對(duì)照CK，大鼓坪西設(shè)對(duì)照CK，鵝公頸坪上設(shè)對(duì)照CK。對(duì)照區(qū)按當(dāng)?shù)剞r(nóng)民常年種植水稻習(xí)慣進(jìn)行干濕交替管理，在幼穗分化后期至抽穗期進(jìn)行曬田處理，曬至田泥開坼后復(fù)水。

5 試驗(yàn)實(shí)施單位

“淹灌+施石灰”降鎘試驗(yàn)由辰溪世宣農(nóng)機(jī)農(nóng)技水稻種植農(nóng)民專業(yè)合作社組織實(shí)施。該合作社有大型收割機(jī)和犁田機(jī)10多臺(tái)（套），8.5 t、12 t的烘干機(jī)各1臺(tái)，植保無人機(jī)3臺(tái)，大米和菜籽加工機(jī)械各1套，倉(cāng)庫(kù)600 m，流轉(zhuǎn)土地面積73.33 hm，主要從事水稻、水稻制種及油菜生產(chǎn)。該合作社的法人李世宣是當(dāng)?shù)赜忻姆N植大戶、科技帶頭人，掌握較先進(jìn)的農(nóng)業(yè)農(nóng)機(jī)技術(shù)，有確保鎘污染耕地安全利用技術(shù)措施落實(shí)到位的能力和實(shí)力。

6 試驗(yàn)措施

6.1 “淹灌”措施

一是要求水稻生產(chǎn)全程實(shí)行淹水灌溉。返青分蘗期田間保水4～5 cm，分蘗末期至孕穗期不排水曬田，保水6～7 cm控制無效分蘗，揚(yáng)花期保水5～6 cm，灌漿期保水4～5 cm，乳熟期保水3～4 cm，蠟熟期及以后自然落干，尤其是抽穗前后20 d內(nèi)保持田間水層不低于3 cm。二是對(duì)田埂進(jìn)行維修與加固，確保田埂堅(jiān)固牢實(shí)，以防坍塌、漏水。三是灌溉應(yīng)選取無鎘污染的水源，確保灌溉水質(zhì)清潔。

6.2 “施石灰”措施

一是試驗(yàn)中統(tǒng)一使用熟石灰即Ca（OH），石灰物料質(zhì)量必須符合標(biāo)準(zhǔn)，重金屬限量指標(biāo)見表2。石灰施用數(shù)量以調(diào)控土壤pH值至7.0為目標(biāo)。該試驗(yàn)設(shè)定每667 m熟石灰用量75 kg。

表2 石灰類物料的重金屬限量指標(biāo)

二是在稻田耕整前施石灰。原則上在稻田耕整前施用石灰，即5月上旬耕整前進(jìn)行，每667 m用量 75 kg。將石灰均勻撒施在土壤表面再進(jìn)行耕整作業(yè)，使石灰隨耕整作業(yè)均勻拌施入田土中，翻耕深度應(yīng)在15 cm以上，切忌撒施不勻或耕整后施于表面造成燒苗。

三是在水稻分蘗后期施石灰。對(duì)于因?yàn)楣て诰o張，在耕整前不能完成施石灰的坵塊，在6月下旬水稻分蘗末期至幼穗分化始期將石灰均勻撒施入田，667 m施用量同樣為75 kg。

6.3 注意事項(xiàng)

一是注意施用石灰與移栽秧苗的時(shí)間間隔，謹(jǐn)防燒苗減產(chǎn)。石灰應(yīng)盡量避免與氮肥、有機(jī)肥等同時(shí)施用，以免影響肥效。二是人工作業(yè)應(yīng)注意安全，要佩戴防護(hù)工具。三是實(shí)施“淹灌+施石灰”控鎘技術(shù)的區(qū)域在冬閑期間務(wù)必排水曬田，以防止長(zhǎng)期淹水誘發(fā)稻田次生潛育化；土壤pH值達(dá)到7時(shí)停施1 a。

7 抽樣方法

根據(jù)試驗(yàn)區(qū)（含對(duì)照區(qū)）的地形分布確定15個(gè)抽樣區(qū)，每個(gè)抽樣區(qū)先按五點(diǎn)取樣法選取5個(gè)坵塊，每個(gè)坵塊再按五點(diǎn)取樣法抽取樣品。將所抽樣品混合，通過多次等分得出一個(gè)抽樣區(qū)的樣品。以此類推共抽取15個(gè)樣品，其中“淹灌+施石灰”4個(gè)試驗(yàn)小區(qū)抽取樣品11個(gè)，“不施石灰+干濕交替灌溉”4個(gè)對(duì)照區(qū)抽取樣品4個(gè)。每個(gè)樣品1份送檢、1份留存。

8 結(jié)果與分析

8.1 檢測(cè)結(jié)果

送檢的稻谷樣品15個(gè)，除了檢測(cè)鎘的含量，同時(shí)檢測(cè)了汞、砷、鉛、鉻4種重金屬的含量，檢測(cè)結(jié)果見表3。根據(jù)表3制得表4和表5。

表3 大鼓坪等試驗(yàn)區(qū)域稻谷抽樣檢測(cè)表 mg/kg

表4 降鎘處理小區(qū)與對(duì)照區(qū)稻谷鎘污染情況對(duì)比

表5 降鎘處理區(qū)與對(duì)照區(qū)五大重金屬污染平均值對(duì)比表

8.2 重金屬鎘含量

由表3、表4可以看出，降鎘處理區(qū)稻谷鎘污染值平均為0.395 mg/kg（高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限值0.2 mg/kg，低于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)限值0.4 mg/kg），對(duì)照區(qū)稻谷鎘含量平均值為0.793 mg/kg，降鎘處理區(qū)比對(duì)照區(qū)稻谷鎘含量降低了0.398 mg/kg，降幅為50.19%；對(duì)照區(qū)CK、CK稻谷含鎘檢測(cè)值分別為0.696、0.606 mg/kg，其對(duì)應(yīng)的降鎘處理小區(qū)大鼓坪、大鼓坪東稻谷含鎘檢測(cè)值為0.345 5、0.285 0 mg/kg，介于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限值與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)限值之間；對(duì)照區(qū)CK稻谷含鎘檢測(cè)值為0.498 mg/kg，其對(duì)應(yīng)的降鎘處理小區(qū)大鼓坪西稻谷含鎘檢測(cè)值在0.147～0.154 mg/kg，平均值為0.153 mg/kg，均小于0.2 mg/kg，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；對(duì)照區(qū)鵝公頸（CK4）稻谷含鎘檢測(cè)值為1.370 mg/kg，其對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)小區(qū)稻谷含鎘檢測(cè)值為0.567～0.708 mg/kg，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)限值。

8.3 其他4種重金屬含量

由表3、表5可以看出，與對(duì)照區(qū)比較，降鎘處理區(qū)稻谷的其他4種重金屬檢測(cè)值除了砷稍微超過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限值0.004 mg/kg外，其他3種重金屬檢測(cè)值均未超過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限值。其中，降鎘處理區(qū)稻谷的汞含量為0.006 mg/kg，較對(duì)照降低45.5%；砷含量為0.204 mg/kg，較對(duì)照增加17.20%；鉛含量為0.044 mg/kg，較對(duì)照增加29.40%；鉻含量為0.204 mg/kg較對(duì)照降低0.50%。該實(shí)驗(yàn)中砷含量較對(duì)照增加與實(shí)施淹水灌溉措施相符，其他3項(xiàng)重金屬含量雖有所增減，但均未超過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

9 試驗(yàn)結(jié)論

一是大面積應(yīng)用“淹灌+施石灰”控鎘技術(shù)可以取得較為顯著的降鎘效果，該次試驗(yàn)降鎘幅度在50.36%～69.81%，與往年的小區(qū)試驗(yàn)、小面積區(qū)域驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果基本相符，效果比較穩(wěn)定。二是稻谷鎘含量在0.498 mg/kg以下的區(qū)域，可以考慮推廣“淹灌+施石灰”控鎘技術(shù)，試驗(yàn)中樣品檢測(cè)鎘含量均不超過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限值。三是稻谷鎘含量在0.606～0.696 mg/kg的污染區(qū)域耕地安全利用措施有待進(jìn)一步探索，僅以“淹灌+施石灰”措施難以達(dá)到控鎘目標(biāo)，試驗(yàn)中樣品檢測(cè)鎘含量介于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限值與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)限值之間。四是像鵝公頸這樣的高自然背景值鎘污染區(qū)應(yīng)當(dāng)休耕或退出水稻種植。