VIP+n技術對重金屬污染土壤和稻谷降鎘效果研究

謝敏+黎良平+戴典

摘要：早稻以中早39和株兩優819為供試品種，晚稻以H優518和金優59為供試品種，在瀏陽市北盛鎮以鎘為主的重金屬污染土壤大田里，研究了VIP+n修復技術對土壤和大米的降鎘效果。結果表明：VIP+n修復技術對土壤的降鎘作用不明顯，對稻谷的降鎘作用效果顯著，是否使用低鎘水稻品種無顯著差異。在早稻谷降鎘表現中，T4、T5、T6、T8、T10處理的降鎘效果達極顯著水平；在晚稻谷降鎘表現中，T6、T8處理降鎘效果達到極顯著水平。結論：在早稻生產中，施用生石灰可極顯著降低稻谷總鎘含量；在晚稻生產中，“IP”和“VIP+土壤調理劑”處理，可極顯著降低稻谷總鎘含量。

關鍵詞：重金屬；污染；土壤；稻谷；VIP+n技術

中圖分類號： X53 文獻標識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2017.08.034

湖南省是我國重要的重金屬礦區之一，含有種類繁多的重金屬[1]，由于重金屬會干擾植物的正常生長[2-5]，重金屬土壤污染越來越為人們關注。為了降低土壤重金屬污染程度，改善土壤質量，確保農產品的品質安全和產量，湖南省農業資源與環境保護管理站牽頭，湖南農業大學、中國亞熱帶研究所等科研單位共同參與，研究降低土壤和農產品（主要為水稻）以鎘為主要重金屬含量的方法，以VIP+n修復技術為主要研究方法，探索具有最佳修復效果的組合，以期為降低湖南省重金屬污染土壤鎘含量和提高農產品安全性提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 供試品種和試驗用地

試驗品種：早稻為：中早39和株兩優819。晚稻為：H優518和金優59（其中，株兩優819和金優59為湖南省農委聘請專家推介的低鎘吸附水稻品種）；供試基地：在北盛鎮馬站村，大田面積為900平方米，基礎土樣重金屬鎘背景值為0.30毫克/公斤。大田分為面積相等的30個小區，每個小區為6米×5米的規格。共有T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9、T10十個不同的處理，每個處理重復三次。

1.2 試驗設計

將T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9、T10隨即排序在大田試驗小區內，如表1-1所示。處理內容如表1-2所示。

1.3 試驗方法

電感耦合等離子體質譜（ICP -MS）分析方法具備精密度高、簡便快速、干擾少、線性范圍寬、可多元素同時分析等特點[6-7]，在準確度和精密度達到檢測要求的同時，能大大提高分析效率。本文采用 ICP-MS 法測定了土壤和大米中重金屬Cr、Cu、Zn、Cd、Pb 元素含量[8]，本文只對Cd含量進行了分析。

2 結果與分析

2.1 VIP+n對早稻土壤有效態鎘含量的影響

由表2-1可知，T1至T10處理的土壤含鎘量無顯著性差異，說明該十項修復技術對早稻土壤有效態鎘含量降低作用不顯著。

2.2 VIP+n對早稻谷總鎘含量的影響

由表2-2可知，T4至T10處理與對照組相比，鎘含量顯著降低，T2和T3處理與對照組相比無顯著差異，說明只使用低鎘吸附水稻品種或者只進行水分管理，都不能降低早稻谷重金屬鎘含量；撒生石灰、使用低鎘吸附水稻品種和撒石灰、使用水分管理和撒生石灰、使用低鎘吸附水稻品種和撒生石灰的同時，進行水分管理、三項操作（撒生石灰、進行水分管理、使用低鎘吸附水稻品種，以下簡稱三項），并分別配備土壤調理劑、葉面阻控劑和有機肥，都可使早稻谷含鎘量極顯著降低，且低于國家標準。

2.3 VIP+n對晚稻土壤有效態鎘含量的影響

由表2-3可知，T1至T10處理的土壤含鎘量無顯著性差異，說明該十項修復技術對晚稻土壤有效態鎘含量降低作用不顯著。

2.4 VIP+n對晚稻谷總鎘含量的影響

由表2-4可知，T5至T10與對照組相比，鎘含量顯著降低，其中，T6和T8呈極顯著差異水平，T2至T4與對照組相比無顯著差異。說明只使用低鎘吸附水稻品種、單獨進行水分管理或者單獨進行撒生石灰，都不能降低晚稻谷重金屬鎘含量；使用低鎘吸附水稻品種和撒石灰、使用水分管理和撒石灰、使用低鎘吸附水稻品種和撒石灰的同時，進行水分管理、三項并分別配備土壤調理劑、葉面阻控劑和有機肥，都可使晚稻谷含鎘量顯著降低，其中，使用水分管理和撒石灰、三項同時配備土壤調理劑可極顯著降低晚稻谷鎘含量標準，并遠遠低于國家標準。

3 結論

鎘是一種重金屬元素，在冶金、塑料、電子等行業非常重 要， 但會對人體產生危害。湖南鎘大米事件對湖南大米的形象產生了嚴重的損害，目前，我省越來越重視修復治理重金屬污染對稻谷和耕地土壤的影響，以期降低稻谷和土壤鎘含量，特別是稻谷鎘的含量，消除鎘對人體的危害。人們長期使用鎘大米會引起神經痛、骨痛等病痛，到了病患后期，甚至出現骨骼軟化、萎縮、脊柱變形等現象。

本試驗用不同的處理方式，降低土壤和稻谷鎘含量，以期探索最佳的處理方式。試驗表明：十種處理方式對土壤含鎘量的降低效果不顯著；在早稻谷降鎘中，T4撒生石灰、T5低鎘吸附水稻品種和撒石灰、T6水分管理和撒生石灰、T7低鎘吸附水稻品種和撒生石灰的同時，進行水分管理、T8三項配備土壤調理劑、T9三項配合葉面阻控劑、T10三項配合有機肥，都可使早稻谷含鎘量極顯著降低，可見撒生石灰對早稻谷含鎘量的降低有顯著的促進作用；在晚稻谷降鎘中，T5低鎘吸附水稻品種和撒石灰、T6水分管理和撒石灰、T8低鎘吸附水稻品種和撒石灰的同時，進行水分管理、T8三項配備土壤調理劑、T9三項配合葉面阻控劑、T10三項配合有機肥，都可使晚稻谷含鎘量顯著降低，其中，T6水分管理和撒石灰、T8三項配備土壤調理劑可極顯著降低晚稻谷鎘含量標準。以上試驗結果表明，施撒生石灰可極顯著降低早稻谷含鎘量，對晚稻生長進行撒石灰和水分管理、三項配備土壤調理劑管理可極顯著降低晚稻谷鎘含量。

4 討論

土壤重金污染存在污染范圍廣、持續時間長、污染比較隱蔽、無法被生物降解，并可能通過食物鏈不斷地在生物體內富集[9]，甚至可轉化為毒害性更大的甲基化合物，對食物鏈中某些生物產生毒害，或最終在人體內蓄積而危害健康。導致土壤重金屬鎘污染的原因主要有以下幾點：一是伴生鎘的鉛鋅礦等采、選、冶和有色金屬冶煉加工等通過大氣沉降和水源擴散導致區域環境鎘污染；二是長期施用磷肥對農田鎘污染存在風險；三是土壤酸化加劇，致使土壤有效鎘含量增高；四是部分飼料添加重金屬元素，養殖廢棄物通過雨水沖洗進入農田溝渠，周邊稻田灌溉時被帶入土壤，長時間積累引起超標。

目前，湖南省土壤重金屬污染修復方式主要有以下幾種：土壤修復技術措施。一是施用生石灰，是降低土壤鎘活性的簡單、適用、低成本的方法，通過提高pH值，使土壤中有效鎘含量降低；二是長期淹水管理。通過還原形成二價S2-，與Cd形成沉淀，能顯著降低鎘活性；三是施用有機肥。使有機質與鎘絡合，能使稻米鎘含量降低5%左右；四是施用土壤調理劑，提高有效硅與鎘作用，形成硅酸鎘沉淀；五是深耕改土。以提高土壤的環境容量；六是種植綠肥紫云英。以促進有機質與鎘絡合。開展VIP+n試驗，如本試驗研究所示。開展農作物替代種植區結構調整，替代區結構調整的主要內容是開展非食用、非口糧作物替代種植。一是替代種植養蠶專用桑、紅黃麻、苧麻、蛋白飼料桑、花卉苗木、棉花等經濟作物；二是替代種植非直接食用糧油作物；三是開展水稻種子生產。

本實驗中的VIP+n技術，在湖南省修復重金屬污染土壤耕地中已廣泛使用，農業生產過程當中，同時精準推進十項技術措施，難度大、不易操作，一方面需要大量專業的技術人員確保精確性，增加人力成本；另一方面也會消耗大量的原料（生石灰、有機肥、葉面阻控劑、土壤調理劑等），浪費資源。如果能有精準的降低鎘污染的試驗技術，將大大節省人力物力成本，同時對大米降鎘起到更好的作用。本研究初步表明，施撒生石灰對降低早稻谷含鎘量有顯著作用，在種植晚稻過程中，撒生石灰和水分管理、三項配備土壤調理劑管理可極顯著降低晚稻谷鎘含量。

參考文獻

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103.

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作者簡介：謝敏，碩士研究生，中級農藝師，研究方向：煙草生理生化。