浙江省安全利用類稻田土壤硅含量調(diào)查及施硅對水稻的增產(chǎn)降鎘效果分析

陶娟花，石其偉，章明奎

(1.紹興市柯橋區(qū)農(nóng)業(yè)水產(chǎn)技術(shù)推廣站，浙江 紹興 312030；2.浙江大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，浙江 杭州 310058)

水稻是集硅、喜硅作物，對硅的需求與吸收量大。硅對水稻生長有重要的促進(jìn)作用[1-4]，能夠增強(qiáng)植株的抗旱、抗倒伏、抗病蟲害能力，改善植株的受光態(tài)勢，提高光合作用，增強(qiáng)磷等養(yǎng)分在植株體內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而提高水稻的產(chǎn)量[5-7]。近年來的試驗(yàn)也表明[8-11]，葉面噴施或基施硅肥均能降低水稻對鎘的吸收和鎘在籽粒中的積累，但文獻(xiàn)報(bào)道的施硅降鎘效果存在較大的區(qū)域與空間變化[10-11]，這種差異除與種植的水稻品種影響外，可能還與土壤本身的有效硅含量有關(guān)[12-13]。為了解土壤硅含量是否會影響硅肥的降鎘效果，本文調(diào)查了浙江省代表性的安全利用類(即重金屬中輕度污染)稻田的土壤硅含量狀況，在9個(gè)地點(diǎn)開展了不同方式的施用硅肥試驗(yàn)，研究可為水稻增產(chǎn)和降鎘提供參考。

1 材料與方法

1.1 浙江省土壤硅含量分析

基于各地土壤環(huán)境質(zhì)量調(diào)查，在浙江省內(nèi)安全利用區(qū)稻田中有代表性地選擇了77個(gè)點(diǎn)位的稻田，分布于河谷平原、水網(wǎng)平原和濱海平原等3個(gè)地貌類型區(qū)，樣點(diǎn)數(shù)分別為46、19和12個(gè)。每個(gè)點(diǎn)選1塊田，每塊田取7～10份點(diǎn)樣，采集0～115 cm耕層土壤，將土樣混合作為1個(gè)混合樣。

土樣經(jīng)室內(nèi)風(fēng)干后，用木棍碾壓，過2 mm孔徑土篩，用于pH值、黏粒、有效磷的測定。將通過2 mm孔徑篩的土樣用四分法取出一部分繼續(xù)碾磨，使之全部通過0.25 mm孔徑篩，供土壤有機(jī)質(zhì)、有效硅、鎘含量的測定。土壤pH值采用pH電極測定；土壤黏粒含量用比重計(jì)法測定；土壤有效磷含量采用Olsen法測定；有機(jī)質(zhì)含量用重鉻酸鉀-濃硫酸外加熱法測定；土壤有效硅含量用檸檬酸浸提-硅鉬藍(lán)比色法測定；土壤總Cd含量用鹽酸-硝酸-高氯酸消解，石墨爐原子吸收分光光度法測定。

1.2 硅肥的施用方式試驗(yàn)

選擇9個(gè)有代表性稻田，開展硅肥施用方式試驗(yàn)。每地點(diǎn)試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理，分別為對照、基施硅肥、葉面噴施和基施硅肥+葉面噴施。667 m2基施硅肥(硅鈣鎂鉀肥)為25 kg；葉面噴施為硅鈣鎂鉀肥稀溶液(稀釋300倍)，分別于水稻分蘗期、孕穗期、抽穗期各噴1次(共3次)，每次稀溶液667 m2用量為60 L，在陰天或晴天下午4點(diǎn)后噴施。小區(qū)面積500～950 m2。同一試驗(yàn)點(diǎn)不同處理的其他管理措施相同，肥料按試驗(yàn)點(diǎn)農(nóng)戶習(xí)慣施用。成熟期在試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)各選擇3個(gè)4 m2地塊測產(chǎn)，并取樣分析水稻籽粒中鎘的含量(石墨爐-原子吸收光譜法測定Cd)。

2 結(jié)果與分析

2.1 浙江省稻田土壤有效硅含量調(diào)研及影響相關(guān)因素分析

對77個(gè)樣點(diǎn)的土壤分析表明，浙江省安全利用類稻田土壤有效硅含量變化較大，在28～166 mg·kg-1，變異系數(shù)為41.03%(表1)。參照盧志紅等[12]的研究，土壤有效硅含量可分為極豐富(>230 mg·kg-1)、豐富(>115～230 mg·kg-1)、中等(70～115 mg·kg-1)和缺乏(<75 mg·kg-1)等4個(gè)等級，研究結(jié)果表明，浙江省稻田土壤中不存在有效硅含量極豐富等級，主要屬于中等和缺乏二個(gè)等級，表明浙江省安全利用類稻田土壤有效硅含量偏低，缺硅問題較為突出。表1表明，河谷平原、水網(wǎng)平原和濱海平原等3個(gè)地貌類型區(qū)稻田土壤有效硅含量都有較大的變化，其平均含量由高至低依次為濱海平原>水網(wǎng)平原>河谷平原，河谷平原土壤的有效硅含量明顯低于濱海平原。調(diào)查點(diǎn)土壤的pH值、黏粒含量、有機(jī)質(zhì)含量和有效磷含量差異很大，分別在4.04～8.14、135～421 g·kg-1、8.67～52.34 g·kg-1和4.30～63.44 mg·kg-1。相關(guān)分析表明，土壤有效硅含量隨土壤pH值和黏粒含量的增加而增加，相關(guān)系數(shù)分別為0.904 0**和0.504 6**(n=77，P<0.01)，但與土壤有機(jī)質(zhì)和速效磷含量的關(guān)系不明顯。

表1 不同地區(qū)土壤有效硅狀況及分級統(tǒng)計(jì)Table 1 Soil available silicon status and classification statistics in different regions

2.2 硅肥對水稻產(chǎn)量的影響

9個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)稻田土壤鎘含量在0.303～0.553 mg·kg-1，均在中輕度污染的范圍。表2結(jié)果表明，不同試驗(yàn)點(diǎn)之間因土壤和水稻品種的差異，產(chǎn)量有較大的差異。與對照比較，葉面噴施硅肥對水稻產(chǎn)量的影響較小，但基施硅肥具有明顯的增產(chǎn)效果，667 m2增產(chǎn)量在22～59 kg，增幅在4.75%～13.71%，平均為8.92%。研究同時(shí)表明，基施加葉面噴施硅肥并沒有表現(xiàn)出比基施硅肥更好的增產(chǎn)效果。相關(guān)分析表明，施硅后稻谷產(chǎn)量的增幅(%)與土壤本身的有效硅含量呈負(fù)相關(guān)(r=-0.634 3*，n=9，P<0.05)，表明土壤有效硅含量越低，施用硅肥的增產(chǎn)效果越明顯。

表2 硅肥對9個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)水稻產(chǎn)量和稻米鎘含量的影響Table 2 Effects of silicon fertilizer on rice yield and cadmium content in 9 experimental sites

2.3 硅肥對稻米鎘含量的影響

與不施用硅肥的對照比較，施用硅肥后稻谷中鎘含量均下降(表3)，降鎘效果：基施+葉噴>基施硅肥>葉面噴施。基施硅肥處理的稻谷中鎘含量比對照下降0.011～0.060 mg·kg-1，減幅在6.92%～32.73%，平均為16.67%。葉面噴施處理的稻谷中鎘含量比對照下降0.008～0.035 mg·kg-1，減幅在5.19%～18.18%，平均為10.96%。相關(guān)分析表明，基施后稻谷中鎘含量減幅(%)與土壤本身的有效硅含量呈負(fù)相關(guān)(r=-0.817 9**，n=9，P<0.01)，表明土壤有效硅越低，基施硅肥對稻谷中鎘積累的降低效果越明顯。但葉面噴施后稻谷中鎘含量減幅(%)與土壤本身的有效硅含量的相關(guān)性較弱(r=-0.335 0，n=9)，表明葉面噴施硅肥對水稻籽粒的降鎘效果受土壤有效硅含量的影響較小。

表3 硅肥對9個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)水稻籽粒鎘積累的影響Table 3 Effects of silicon fertilizer on cadmium accumulation in rice grains at 9 experimental sites

3 結(jié)論

浙江省安全利用類稻田土壤有效硅變化較大，在28～166 mg·kg-1，大部分屬于中等和缺乏2個(gè)等級，缺硅問題較為突出。土壤有效硅隨土壤pH值和黏粒含量的增加而增加，以濱海平原最高，河谷平原最低。基施硅肥可增加水稻產(chǎn)量，增幅在4.75%～13.71%，但葉面噴施的增產(chǎn)效果較小。基施硅肥對稻谷產(chǎn)量的增幅和稻谷中鎘含量的減幅隨土壤本身的有效硅含量的降低而增加。由于本研究試驗(yàn)點(diǎn)土壤的有效硅含量較低，基施硅肥對水稻籽粒鎘的降低(6.92%～32.73%)效果高于葉面噴施(5.19%～18.18%)。研究結(jié)果表明，在浙江省河谷平原等有效硅含量較低的鎘污染稻田中，667 m2基施硅肥25 kg具明顯的增加水稻產(chǎn)量和降低稻谷鎘含量的效果。