潴育型水稻土稻米鎘污染VIP控制技術(shù)試驗初報

張中德，柏小勇，胡平翠，黎石美，趙和平，柏承志

（寧遠縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，湖南 寧遠 425600）

潴育型水稻土稻米鎘污染VIP控制技術(shù)試驗初報

張中德，柏小勇，胡平翠，黎石美，趙和平，柏承志

（寧遠縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，湖南 寧遠 425600）

2015年，在寧遠縣潴育型水稻土上開展稻田VIP鎘污染控制技術(shù)的小區(qū)和大田示范試驗，分析農(nóng)藝性狀，對試驗區(qū)域的土壤pH值和糙米鎘含量進行比較。結(jié)果表明：VIP控制技術(shù)對水稻田污染起到一定的控制作用，土壤pH值較試驗前有明顯提高，土壤鎘含量均有一定程度的減少，采用低鎘品種加施用生石灰的效果極顯著優(yōu)于施用生物菌肥，早稻稻米含鎘量明顯低于晚稻稻米含鎘量，實現(xiàn)了鎘污染農(nóng)田土壤中生產(chǎn)的稻米鎘含量降低61%，達到國家稻米安全生產(chǎn)的目標(biāo)(鎘含量＜0.2 mg/kg)，但對生育期、產(chǎn)量有所影響。

潴育型水稻土；稻米；鎘污染；VIP控制技術(shù)

農(nóng)田鎘污染治理是關(guān)乎人民切身利益的大事，探索稻米鎘污染VIP控制技術(shù)方法和實用模式，對確保糧食安全、維護社會穩(wěn)定、指導(dǎo)和推進寧遠縣乃至湖南稻米鎘污染防控等均有重要意義。根據(jù)湖南省農(nóng)業(yè)委在全省各縣市州推廣稻田鎘污染VIP控制技術(shù)，即選種鎘低累計水稻品種（Variety）+合理灌溉（Irrigation）+調(diào)節(jié)酸度（pH）+輔助措施（N）的“VIP+N”控鎘技術(shù)等[2]，有效降低稻米中的鎘含量，實現(xiàn)鎘污染稻田邊生產(chǎn)邊修復(fù)治理和有效降低稻米中的鎘含量的目標(biāo)，從2015年開始，筆者在潴育型水稻土上開展了稻田VIP鎘污染控制技術(shù)試驗，通過幾年的連續(xù)觀察、監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)該技術(shù)對降低稻米鎘含量具有較明顯的效果，為解決大米鎘超標(biāo)提供了新方法[3]，為加快推進寧遠農(nóng)田鎘污染治理提供了理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗田的基本情況

試驗田選擇在寧遠縣鯉溪鎮(zhèn)種植大戶馬山嶺村二組，北緯25.874 28°，東經(jīng)112.040 90°，海拔高度328.8 m。試驗田塊地勢平坦、集中連片，且肥力水平、污染程度一致，使用同一灌溉水源（受塘邊的生豬養(yǎng)殖場污染），pH值基本相同6.2（±0.1），距主要交通干道500 m以上。未試驗前田塊的基本情況見表1。

1.2 供試材料

供試水稻品種：低鎘型早稻湘早秈32號和晚稻湘晚秈13號；當(dāng)?shù)刂魍破贩N早稻V優(yōu)402、株兩優(yōu)02和晚稻星2號為對照品種。

其他原料：當(dāng)?shù)厣液秃鲜∞r(nóng)環(huán)站提供的微生物菌肥。

1.3 試驗設(shè)計

1.3.1 VIP小區(qū)試驗設(shè)計 采用隨機區(qū)組試驗設(shè)計，設(shè)置6種控制技術(shù)處理，3次重復(fù)，共18個小區(qū)，總面積為540 m2，每小區(qū)面積長6 m、寬5 m、面積30 m2，小區(qū)間作埂，并留走道和灌排水溝，田埂高度30 cm、并用農(nóng)膜覆蓋、每個小區(qū)單排單灌[3]，早晚兩季在同一試驗田進行，并保持小區(qū)排列不變，小區(qū)處理名稱及內(nèi)容（表2）。

表1 試驗示范前土壤質(zhì)地情況

表2 小區(qū)處理名稱及內(nèi)容明細(xì)表

1.3.2 VIP示范試驗設(shè)計 在地勢平坦VIP小區(qū)試驗周圍緊鄰的田塊中，選擇條件基本一致的4塊田塊，開展“VIP”和“VIP＋N” 技術(shù)分別與對照進行示范；VIP示范低鎘品種+生石灰進行水分管理， VIP+N示范低鎘品種+生物菌肥進行水分管理；2塊農(nóng)民自選的水稻品種V優(yōu)402、株兩優(yōu)02+習(xí)慣農(nóng)事操作分別與“VIP”和“VIP＋N”示范田進行對照，對照田在成熟期的時候采集土壤和稻谷樣品。

1.4 試驗方法

1.4.1 田間管理 （1）肥水管理：按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥習(xí)慣和水稻關(guān)鍵期淹水技術(shù)管理模式。即大田施25%復(fù)合肥50 kg/667m2（40%含量的施用25 kg/667m2）作基肥；拋栽后5～7 d結(jié)合化學(xué)除草追施尿素7.5 kg/667m2、鉀肥5.5 kg/667m2促蘗；苗數(shù)達到30萬苗/667m2時排水輕擱控苗；復(fù)水后施鉀肥5 kg/667m2，齊穗后視禾苗生長情況補施壯籽肥；淺水分蘗，及時曬田，有水壯苞抽穗，后期干濕交替。（2）病蟲防治：根據(jù)稻瘟病、紋枯病、二化螟、稻縱卷葉螟和稻飛虱等病蟲害發(fā)生情況，加強病蟲發(fā)生預(yù)測預(yù)報，跟進技術(shù)服務(wù)，及時做好病蟲防控工作，未發(fā)生病蟲害嚴(yán)重為害現(xiàn)象。

1.4.2 田間檔案記載 3月10日確定試驗區(qū)域。早稻于3月25日浸種催芽，3月29日播種，4月23日試驗作小區(qū)田埂并將生物菌肥撒施相關(guān)小區(qū)和示范田塊（75 kg/667m2），4月28日左右移栽，5月21日將生石灰施入相關(guān)小區(qū)和示范田（60 kg/667m2），并始終保持水深3 cm，7月13日成熟取樣收割；晚稻于6月25日播種，7月17日將生物菌肥撒施相關(guān)小區(qū)和示范田塊（75 kg/667m2），7月20日左右移栽，8月29日將生石灰施入相關(guān)小區(qū)和示范田（60 kg/667m2），始終保持4.5 cm水層。10月17日成熟取樣收割。

1.5 檢測內(nèi)容

早晚稻成熟期分別在試驗小區(qū)和大田示范區(qū)內(nèi)隨機取3點，每點連續(xù)取5株，考種，計算單位面積產(chǎn)量，然后估算產(chǎn)量，進行理論測產(chǎn)和實收測產(chǎn)；并分別對稻谷、土壤進行取樣，每小區(qū)取樣分別為500和200 g，放在通風(fēng)處曬干和陰干后，送湖南省農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境保護站指定有資質(zhì)的單位——湖南省檢測中心和湖南省廣電計量檢測有限公司檢測土壤pH值、土壤鎘和糙米鎘含量。數(shù)據(jù)整理、方差分析全部采用Excel 2003進行。

2 結(jié)果與分析

2.1 農(nóng)藝性狀分析

從表3、表4可知，早、晚稻小區(qū)試驗中，處理T3生育期比T1長2 d、處理T4生育期比T2長1 d；有效穗和產(chǎn)量有所降低，降幅分別在4%～7%和3%～8%間；早、晚稻T3、T4處理采用當(dāng)?shù)仄贩N、低鎘品種+優(yōu)化水分管理+施用生石灰的實收產(chǎn)量比理論產(chǎn)量略高或接近。化水分管理關(guān)鍵期淹水技術(shù)+施用生石灰對水稻的生育期、分蘗、產(chǎn)量有所影響。

從表5可知，早、晚稻大田示范試驗中，施用生石灰對水稻產(chǎn)量影響不大，施用生物菌肥，可改良土壤的理化性狀，增加約2%的產(chǎn)量。

2.2 土壤pH值比較

從表6、表7可知，早稻小區(qū)試驗各處理間pH值變化不大，隨著試驗的進行，晚稻小區(qū)試驗各處理的土壤pH值比試驗前的6.2提高了0.2～0.5，處理T3與處理T4比處理T1的土壤pH值有明顯提高，增加0.5；從表8、表9可知，大田示范各處理間的土壤pH值比對照明顯提高，幅度為0.2～0.9，早、晚稻處理VIP低鎘水稻品種+生石灰的土壤pH值提高最為明顯達0.8～0.9。

表3 早稻小區(qū)試驗各處理的農(nóng)藝性狀

表4 晚稻小區(qū)試驗各處理的農(nóng)藝性狀

表5 早晚稻大田示范各處理產(chǎn)量表

表6 小區(qū)試驗早稻檢測結(jié)果

表7 小區(qū)試驗晚稻檢測及多重比較結(jié)果

2.3 鎘含量比較

從表6～9可知，小區(qū)和大田示范試驗各處理間的土壤鎘含量比對照有一定程度的增減，變量在-0.078～0.028 mg/kg間。土壤鎘含量降低最多的是晚稻大田示范處理VIP1低鎘水稻品種+生石灰為-0.078 mg/kg，土壤鎘含量降低最小的是早稻小區(qū)試驗處理VIP當(dāng)?shù)厮酒贩N+生石灰為-0.001 mg/kg；土壤鎘含量增加最多的是早稻大田示范處理VIP低鎘水稻品種+生物菌肥為0.028 mg/kg，土壤鎘含量增加最小的是早稻小區(qū)試驗處理VIP當(dāng)?shù)厮酒贩N+生物菌肥為0.005 mg/kg。

小區(qū)和大田示范各處理間的糙米鎘含量比對照有均一定程度的降低，變量在-0.379～-0.065 mg/kg間。糙米鎘含量降低最小的是晚稻小區(qū)試驗處理VIP當(dāng)?shù)厮酒贩N+生物菌肥為-0.065 mg/kg，糙米鎘含量降低最多的是早稻大田示范處理VIP低鎘水稻品種+生石灰為-0.379 mg/kg。糙米鎘含量降低達到國家稻米安全生產(chǎn)的目標(biāo)（鎘含量＜0.2 mg/kg）是晚稻小區(qū)試驗處理T3當(dāng)?shù)仄贩N+生石灰（0.103 mg/kg）、T4低鎘品種+生石灰（0.084 mg/kg）及晚稻大田示范處理VIP1低鎘水稻品種+生石灰（0.125 mg/kg）。

小區(qū)試驗和大田示范各處理間的土壤鎘、糙米鎘含量比對照降低最多的是大田示范晚稻的處理VIP1+N低鎘水稻品種+生物菌肥，分別降低0.055和0.340 mg/kg；小區(qū)試驗中采用低鎘水稻品種+優(yōu)化水分管理+生物菌肥、低鎘水稻品種+優(yōu)化水分管理+生石灰處理的糙米鎘含量比對照基本達到1%的顯著性水平，效果極顯著；采用其他低鎘水稻品種處理比對照達到顯著性水平，明顯低于當(dāng)?shù)仄贩N（V優(yōu)402、株兩優(yōu)02）糙米中鎘含量。

2.4 大田示范結(jié)果分析

從表8、表9可知，示范與對照田相比較，土壤pH值、土壤中鎘含量除個別處理有較大變化，其他處理變化不大，但是糙米中鎘含量明顯降低，其中早稻VIP示范田比對照田減少0.379 mg/kg，VIP+N示范田比對照田減少0.195 mg/kg；晚稻VIP1低鎘水稻品種+生石灰示范田比對照田減少0.113 mg/kg，VIP1+N和VIP2+N的示范田比對照田分別減少0.340和0.314 mg/kg。

表8 大田示范早稻檢測結(jié)果

表9 大田示范晚稻檢測結(jié)果

2.5 試驗示范結(jié)果分析

從表6、7、8、9可知，采用“VIP” 降鎘技術(shù)，能控制土壤中的有效態(tài)鎘，降低鎘的活性，阻止水稻對鎘吸收，降低稻米中鎘的含量。施用生石灰、生物菌肥后，稻米中鎘的含量平均分別比對照降低55.3%和66.2%，共平均降低61%，如果連續(xù)實施，可望稻米中鎘的含量達到國家稻米安全生產(chǎn)的目標(biāo)（鎘含量＜0.2 mg/kg）。

3 結(jié) 論

通過采用“VIP” 降鎘技術(shù)設(shè)計田間試驗，低鎘品種+施用生物菌肥+生石灰為材料、優(yōu)化水分管理，在鎘污染潴育型水稻土上進行稻米鎘污染VIP控制技術(shù)水稻種植試驗，結(jié)果表明：采用低鎘品種加施用生石灰優(yōu)于施用生物菌肥效果極顯著，早稻稻米含鎘量明顯低于晚稻稻米含鎘量；水稻籽粒鎘積累品種間存在很大差異，低鎘品種在相同的土壤、種植技術(shù)條件下，稻谷籽粒鎘積累更小，積極引導(dǎo)農(nóng)民種植低鎘水稻品種，是解決稻米鎘污染問題的重要途徑，對穩(wěn)定發(fā)展寧遠縣水稻生產(chǎn)意義重大；施用生石灰后，可提高土壤中pH值，有效地改變土壤中鎘的存在形態(tài)，不易被植物吸收，糙米中鎘含量平均比對照降低55.3%；施用生物菌肥，可降低土壤鎘的生物有效性和可遷移性[4]，在土壤生態(tài)系統(tǒng)中承擔(dān)著重要的生態(tài)功能，處理后糙米中的鎘含量平均比對照降低66.2%，能使中重度鎘污染稻田生產(chǎn)的稻米鎘含量達到國家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)以下；通過優(yōu)化水分管理，水稻關(guān)鍵期淹水技術(shù)是一種既節(jié)約用水，保證水稻產(chǎn)量同時又能有效降低稻米鎘含量的農(nóng)藝措施，但對水稻的生育期、分蘗、產(chǎn)量有所影響，仍有部分點稻米檢測后鎘含量超標(biāo)。因此建議進一步的繼續(xù)試驗研究，力求掌握不同區(qū)域耕地土壤及稻米重金屬污染規(guī)律，組裝集成對應(yīng)的修復(fù)治理技術(shù)模式[5]。

[1] 鄭云航，向俊林. 麻陽縣2015年VIP稻田鎘污染控制技術(shù)研究與應(yīng)用[J]. 農(nóng)業(yè)科技通訊，2016，（6）：123-127.

[2] 中國科學(xué)院. 稻米鎘污染控制技術(shù)研究與示范應(yīng)用通過成果鑒定[J].檢測資訊，2013，（8）：13.

[3] 戴桂金. 鳳凰縣稻米鎘污染VIP控制技術(shù)的研究與應(yīng)用[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2016，（4）：203-204.

[4] 王密安，尹麗輝，彭建祥. 綜合降鎘（VIP）技術(shù)對降低糙米鎘含量的影響研究[J]. 中國稻米，2016，（1）：43-47.

[5] 陳東哲，蘇美蘭，李 艷，等. 鎘污染“VIP技術(shù)”修復(fù)治理措施示范研究[J]. 湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，（9）：33-35.

（責(zé)任編輯：肖彥資）

APreliminaryStudyonRiceVIPCadmiumPollutionControlTechnologyinStorageTypePaddySoil

ZHANG Zhong-de，BAI Xiao-yong，HU Ping-cui，LI Shi-mei，ZHAO He-ping，BAI Chen-zhi
（Ningyuan County Agricultural Technology Promotion Center, Ningyuan 425600, PRC）

Plot test and field demonstration experiment of VIP cadmium pollution control technology in storage type rice paddy were conducted in Ningyuan County from 2015, by analyzing the characteristics of agronomy, and comparing the pH value of soil and the content of brown rice. The results showed that VIP control technology plays a certain role in the pollution of paddy fields. The soil pH was significantly higher than that before the test, and the soil cadmium content reduced to a certain extent. The results of low cadmium variety and calcium lime control were significantly superior to that of biological fertilizer, and the amount of Cd in early rice was significantly lower than that of late rice. It was implement the cadmium pollution in the production of rice farmland soil cadmium content by 61%, achieved the goal of national rice production safety (cadmium content ＜ 0.2 mg/kg), but it has negative effects on fertility and yield.

storage type paddy soil; rice; cadmium pollution; VIP control technology

X56

A

1006-060X（2017）05-0021-04

10.16498/j.cnki.hnnykx.2017.005.007

2017-02-13

湖南省財政廳項目（湘財農(nóng)指〔2015〕167號）

張中德（1966-），男，湖南寧遠縣人，農(nóng)藝師，從事農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣工作。

柏小勇