土壤調(diào)理劑和葉面阻控劑對(duì)稻谷重金屬含量的影響

張登杰，楊 丹，張留全，劉雪梅，凌志鋒，盧泓濤

（1.廣東萬(wàn)山環(huán)境科技有限公司，廣東廣州 510655；2.沈陽(yáng)化工大學(xué)，遼寧沈陽(yáng) 110142）

近幾十年來(lái)，由于工業(yè)化和城市化快速發(fā)展，我國(guó)部分農(nóng)業(yè)土壤受到污染，重金屬污染尤其嚴(yán)重。重金屬污染在環(huán)境中具有毒性和持久性，會(huì)從土壤轉(zhuǎn)移到田間生長(zhǎng)的作物中，對(duì)人類健康造成威脅，已成為人們十分關(guān)注的問(wèn)題。廣東省是我國(guó)地區(qū)生產(chǎn)總值最高的省份，占全國(guó)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出的12%。然而，工業(yè)和經(jīng)濟(jì)的擴(kuò)張導(dǎo)致廣東省一些地區(qū)土壤環(huán)境惡化和農(nóng)業(yè)退化。

農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染不僅會(huì)使水稻減產(chǎn)，而且會(huì)使水稻籽粒重金屬含量增加。大米作為中國(guó)人的主食之一，是重金屬進(jìn)入人體的主要途徑，這對(duì)偏食大米的人群構(gòu)成了很高的潛在健康風(fēng)險(xiǎn)。2016 年，我國(guó)制定《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》，對(duì)受污染的農(nóng)業(yè)土壤進(jìn)行安全利用及采取其他防控措施，為人們的健康提供保障[1]。耕地安全利用措施中，多見(jiàn)土壤調(diào)理劑、葉面阻控劑、微生物菌劑等產(chǎn)品，它們都可以減少重金屬?gòu)耐寥老蜃魑锏霓D(zhuǎn)移，在農(nóng)作物安全生產(chǎn)中起著至關(guān)重要的作用[2]。但是，不同地域、不同功能與成分的產(chǎn)品對(duì)農(nóng)作物累積重金屬的影響不同，因此需要因地制宜地應(yīng)用。為給廣東省耕地安全利用項(xiàng)目提供指導(dǎo)用量及示范，以土壤調(diào)理劑和葉面阻控劑進(jìn)行試驗(yàn)，探究相關(guān)藥劑不同施用量對(duì)稻谷重金屬含量的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)在2021年進(jìn)行，地點(diǎn)為廣東省韶關(guān)市曲江區(qū)樟市鎮(zhèn)流坑村，地理坐標(biāo)為北緯24°56'、東經(jīng)113°49'。

供試土壤基本理化性質(zhì)：pH 值4.51，含有機(jī)質(zhì)24.02 g·kg-1、全氮1.08 g·kg-1、水解性氮108.00 mg·kg-1、有效磷49.64 mg·kg-1、速效鉀39.41 mg·kg-1。

供試水稻品種為當(dāng)?shù)靥厣酒贩N“馬壩油粘”。土壤調(diào)理劑為廣東省萬(wàn)山環(huán)境科技有限公司生產(chǎn)的“粵田牌土壤調(diào)理劑”，該土壤調(diào)理劑選用鉬尾礦砂、通過(guò)新型高溫活化技術(shù)制備，富含硅、鈣、鎂、鉬等多種中微量元素，其中ω(CaO)≥20%，ω(MgO)≥12%，ω(SiO2)≥12%，pH值為10.0～12.0，利用鎘、砷生理阻隔技術(shù)，抑制水稻對(duì)鎘、砷的吸收與轉(zhuǎn)運(yùn)，從而達(dá)到降低水稻籽粒重金屬含量的目的。葉面阻控劑為武漢諾威特農(nóng)業(yè)技術(shù)有限公司生產(chǎn)的中量元素肥料，其中ω(SiO2)≥150 g·L-1，ω(K2O)≥220 g·L-1，ω(Na)≤10 g·L-1，ω(水不溶物)≤10 g·L-1，pH值為10.0～12.0。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)選在地勢(shì)平坦、規(guī)則整齊且地力均勻的水田地塊，劃分為21個(gè)試驗(yàn)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)30 m2（5 m×6 m）。施用土壤調(diào)理劑的地塊用字母A 標(biāo)記，施用葉面阻控劑用字母B 標(biāo)記。對(duì)于早稻，A1、A2、A3 分別表示土壤調(diào)理劑施用量為50 kg/667 m2（低施加量）、100 kg/667 m2（中施加量）、200 kg/667 m2（高施加量），B1、B2 分別表示葉面阻控劑使用量為100 mL/667 m2、200 mL/667 m2，CK 表示不施用土壤調(diào)理劑和葉面阻控劑；對(duì)于晚稻，A1、A2、A3 分別表示土壤調(diào)理劑施用量為25 kg/667 m2（低施加量）、50 kg/667 m2（中施加量）、100 kg/667 m2（高施加量），B1、B2 分別表示葉面阻控劑施用量為100 mL/667 m2、200 mL/667 m2，CK 表示不施用土壤調(diào)理劑和葉面阻控劑。以上條件交叉設(shè)計(jì)，共7 個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)3 次，采用隨機(jī)區(qū)組，處理小區(qū)分布如圖1 所示。各處理小區(qū)管理遵循“最適”和“一致”原則，與周圍大面積生產(chǎn)一致。各處理小區(qū)其他各項(xiàng)管理措施一致，且符合生產(chǎn)要求，由專人在同一天內(nèi)完成。

圖1 試驗(yàn)小區(qū)設(shè)計(jì)平面圖

1.3 樣品采集與處理

水稻成熟期，對(duì)每個(gè)小區(qū)水稻進(jìn)行測(cè)產(chǎn)。測(cè)產(chǎn)后每個(gè)小區(qū)分別取稻谷1 kg 左右，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中鉛的測(cè)定》（GB 5009.12—2017）、《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中鎘的測(cè)定》（GB 5009.15—2014）、《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中總砷和無(wú)機(jī)砷的測(cè)定》（GB 5009.11—2014）檢測(cè)稻谷中鉛、鎘、砷的含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)用Excel 2013軟件制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同土壤調(diào)理劑和葉面阻控劑施加量對(duì)稻谷中砷含量的影響

如圖2 所示，不同處理下的稻谷中總砷含量均小于無(wú)機(jī)砷限量值0.35 mg·kg-1，符合《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》（GB 2762—2022）中的限量要求，但不同處理下稻谷中砷含量略有不同。與對(duì)照組（CK）相比，早造水稻中，僅A1B1、A3B1、A3B2 三組稻谷中砷含量低于對(duì)照，其中A3B2 降幅最大，但僅下降7.1%；晚造水稻中，A2B1 處理稻谷中砷含量相較于對(duì)照組（CK）降幅約18.5%，A1B2 處理中稻谷砷含量降幅約15.8%，其余小區(qū)水稻稻谷中砷含量均大于或等于對(duì)照組。說(shuō)明不同施加量的土壤調(diào)理劑或葉面阻控劑對(duì)砷的阻控作用較弱，但高施加量的2個(gè)土壤調(diào)理劑處理組均能讓早稻和晚稻稻谷中的砷含量均低于對(duì)照組。

圖2 不同處理下稻谷中的砷含量

2.2 不同土壤調(diào)理劑和葉面阻控劑施加量對(duì)稻谷中鎘含量的影響

由圖3 可以看出，各處理小區(qū)早、晚造稻谷的鎘含量相對(duì)于對(duì)照組均有較大降幅，早造處理中降幅最大的為A3B2 處理，達(dá)71.26%，且早造稻谷中鎘含量均小于0.2 mg·kg-1，符合《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》（GB 2762—2022）要求。晚造稻谷各小區(qū)處理中，僅A1B2、A3B1、A3B2 處理的稻谷鎘含量小于0.2 mg·kg-1，符合食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，其中A3B2處理稻谷中鎘含量最低，與對(duì)照組相比降幅達(dá)61.1%，說(shuō)明高施加量的土壤調(diào)理劑和高施加量的葉面阻控劑配施處理均能讓早稻和晚稻中鎘含量大幅下降。

圖3 不同處理下稻谷中的鎘含量

對(duì)照組的晚稻鎘含量明顯超標(biāo)，各處理小區(qū)的稻谷中鎘含量均顯著小于對(duì)照組，說(shuō)明土壤調(diào)理劑或葉面阻控劑對(duì)鎘的阻控作用較強(qiáng)。

水稻籽粒鎘積累量一般表現(xiàn)為特種稻＞常規(guī)早稻＞三系晚雜＞兩系晚雜＞常規(guī)晚稻＞常規(guī)粳稻＞爪哇稻[3]。但如圖3 所示，本研究結(jié)果表現(xiàn)為鎘含量早稻＜晚稻。也有研究與本試驗(yàn)結(jié)果一致[4]。這說(shuō)明并不是所有品種的水稻稻谷鎘含量規(guī)律都是早稻＞晚稻。

2.3 不同土壤調(diào)理劑和葉面阻控劑施加量對(duì)稻谷中鉛含量的影響

如圖4 所示，各處理試驗(yàn)小區(qū)稻谷鉛含量均小于0.2 mg·kg-1，符合食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。早稻處理中，不同處理間稻谷中鉛含量由高到低分別為A3B1＞CK＞A3B2＞A2B1＞A1B2＞A2B2＞A1B1。除A3B1 稻谷中鉛含量與對(duì)照組相比增加了36.1%外，其余處理相對(duì)于對(duì)照組均有不同程度的降低，其中A1B1 和A2B2處理組稻谷中鉛含量最低，降幅在48%左右。晚稻不同處理下稻谷中鉛含量均小于對(duì)照組，由高到低分 別 為 CK＞A3B2＞A1B1＞A1B2＞A2B1＞A2B2＞A3B1，相比對(duì)照組鉛含量均有一定量的降低，其中A3B1 降幅最大，為54.57%。A3B1 處理使得早稻稻谷中鉛含量在所有處理中最高，使得晚稻稻谷中鉛含量在所有處理中最低。引起此現(xiàn)象的原因需進(jìn)一步研究探討。

圖4 不同處理下稻谷中的鉛含量

2.4 產(chǎn)量

由圖5 可知，早晚稻各處理小區(qū)水稻的667 m2產(chǎn)量具有同樣的規(guī)律，各處理水稻667 m2產(chǎn)量由高到低為 A3B2＞A3B1＞A2B2＞A2B1＞A1B2＞A1B1＞CK。低用量土壤調(diào)理劑和葉面阻控劑處理A1B1 相對(duì)于CK，水稻667 m2產(chǎn)量增加5.53%～6.03%；中用量土壤調(diào)理劑和葉面阻控劑A2B2 處理相對(duì)于CK，水稻667 m2產(chǎn)量增加7.59%～8.00%；高用量土壤調(diào)理劑和葉面阻控劑A3B2 處理相對(duì)于CK，水稻667 m2產(chǎn)量增加13.23%～15.60%，這說(shuō)明土壤調(diào)理劑和葉面阻控劑配施具有顯著增產(chǎn)作用，且用量越高，增產(chǎn)效果越好，這與前人研究結(jié)果一致[5-6]。

圖5 不同處理下稻谷的產(chǎn)量

3 結(jié)論與討論

通過(guò)21組大田小區(qū)試驗(yàn)，對(duì)早稻和晚稻分別使用3種劑量的土壤調(diào)理劑和2種劑量的葉面阻控劑對(duì)抑制水稻吸收重金屬效果的影響進(jìn)行研究。結(jié)果表明，高施加量的2 個(gè)土壤調(diào)理劑處理組均能讓早稻和晚稻的稻谷中砷含量低于對(duì)照組；高施加量的土壤調(diào)理劑和高施加量的葉面阻控劑配施處理均能讓早稻和晚稻中鎘含量降幅最大；通過(guò)施加土壤調(diào)理劑和葉面阻控劑能讓超標(biāo)稻谷中鎘含量均小于0.2 mg·kg-1，符合《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》（GB 2762—2022）。施用土壤調(diào)理劑和葉面阻控劑配施對(duì)水稻吸收重金屬砷、鎘、鉛均有一定的抑制作用，高施加量下稻谷中鎘含量最高降幅達(dá)71.3%；同時(shí)具有增產(chǎn)作用，且一定范圍內(nèi)用量越高，增產(chǎn)效果越好。