不同改良劑對水稻鎘吸收及土壤有效鎘含量的影響

王 科，李 浩，張 成，鐘文挺，唐 波

(成都市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，四川 成都 610041)

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不同改良劑對水稻鎘吸收及土壤有效鎘含量的影響

王 科，李 浩，張 成，鐘文挺，唐 波

(成都市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，四川 成都 610041)

通過大田試驗(yàn)研究了4種改良劑對水稻鎘吸收和土壤有效鎘含量及pH值的影響。結(jié)果表明：與對照(CK)相比，施用不同改良劑使灰棕潮田土、沖積黃泥田土、紫潮田土上水稻糙米鎘含量降低30.2%～55.7%、33.8%～61.5%、28.3%～41.6%，土壤有效鎘含量降低14.7%～40.0%、14.2%～32.7%、21.9%～39.8，土壤pH值分別提升0.28～0.89、0.19～1.33、0.37～0.85，改良劑中石灰對提高土壤pH值及降低水稻糙米鎘含量的效果最好。因此，在成都平原輕度鎘污染土壤上施用石灰，可以有效地防控水稻生產(chǎn)的鎘污染風(fēng)險(xiǎn)。

水稻；石灰；pH；有效鎘

土壤是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，但當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展導(dǎo)致土壤重金屬污染日益嚴(yán)重[1]。重金屬鎘是一種毒性強(qiáng)、移動(dòng)性強(qiáng)、易被植物吸收的重金屬元素[2]，不僅會(huì)造成土壤嚴(yán)重污染，導(dǎo)致作物產(chǎn)量和品質(zhì)下降，還會(huì)通過食物鏈方式進(jìn)入人體從而危害人類健康[3]，因此，土壤鎘污染引起了社會(huì)的廣泛關(guān)注。土壤重金屬的生物毒性和植物吸收量，主要取決于它的賦存形態(tài)，特別是有效態(tài)含量的高低。大量研究表明，土壤pH值是影響土壤中重金屬有效態(tài)量和植物吸收量的主要原因之一[4]，而添加土壤改良劑對降低土壤重金屬污染效果不同[5-7]。土壤改良劑主要以有機(jī)物、無機(jī)化學(xué)物料、黏土礦物等為主，但不同的改良劑對重金屬固定效果不同[8-9]。因此，本研究選擇3處輕度鎘污染的水稻田，以大田試驗(yàn)的方式設(shè)置石灰、雞糞有機(jī)肥等4種改良劑處理來種植水稻，研究不同改良劑對稻田土壤鎘的生物有效性和水稻對鎘吸收累積的影響，以期為成都鎘污染稻田土壤的修復(fù)和水稻的安全生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

根據(jù)2006～2009年成都市耕地質(zhì)量普查結(jié)果，選擇了我市具有代表性的3類水稻土農(nóng)田，分別為灰棕潮田土、沖積黃泥田土、紫潮田土，其0～20cm耕層土壤總鎘含量及pH值情況見表1，3種類型稻田土壤全鎘含量均超過國家二級標(biāo)準(zhǔn)(GB15618-1995)，即pH值小于7.5時(shí)是0.3mg/kg；pH值大于6.5小于7.5時(shí)是0.3mg/kg；pH值大于7.5時(shí)是0.6mg/kg，屬于輕度鎘污染土壤，試驗(yàn)地均地勢平坦、灌排水方便、土壤肥力均勻。

表1 試驗(yàn)前土壤總鎘含量及pH值情況

1.2 供試作物與改良劑

本試驗(yàn)供試作物為水稻，品種為輻優(yōu)838。供試基礎(chǔ)肥料有硫鉀型三元復(fù)合肥(15-15-15)、尿素(N:46%)、過磷酸鈣(P2O5:12%)、氯化鉀(K2O:60%)。供試改良劑有石灰、雞糞為主要原料的有機(jī)肥(N：1.4%、P2O5：3.5%、K2O:1.8%)、菌渣為主要原料的有機(jī)肥(N：1.8%、P2O5：0.7%、K2O：1.8%)、鉀長石調(diào)理劑(P2O5：7.5%、K2O：3.5%)。參照肥料產(chǎn)品無害化的國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)(GB/T23349-2009)，所選用的基礎(chǔ)肥料與改良劑均符合重金屬的限量要求，其pH值及總鎘含量見表2。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置5個(gè)處理，其中不施改良劑的處理為對照(CK),其他處理分別為石灰、雞糞型有機(jī)肥、菌渣型有機(jī)肥、鉀長石調(diào)理劑處理，重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積20m2(具體處理情況見表3)。本試驗(yàn)于2014年5月開始至2014年10月完成，在水稻生育期內(nèi)按照當(dāng)?shù)厣a(chǎn)習(xí)慣進(jìn)行管理并防治病蟲害。

表2 基礎(chǔ)肥料及改良劑pH值及總鎘含量

表3 試驗(yàn)處理

1.4 測定項(xiàng)目及方法

2014年9月水稻收獲時(shí)，采集各小區(qū)耕層土壤樣品以及水稻籽粒樣品。土壤樣品風(fēng)干后，過0.15mm塑料篩，保存于廣口瓶中備用，籽粒樣品烘干粉碎過0.15mm塑料篩后保存?zhèn)溆谩Ｋ静诿祖k的測定參照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中鎘的測定》(GB/T 5009.15-2003)，土壤有效態(tài)鎘檢測參照國家標(biāo)準(zhǔn)《土壤質(zhì)量有效態(tài)鉛和鎘的測定原子吸收法》(GB/T23739-2009)，儀器使用德國耶拿火焰-石墨爐原子吸收光譜儀(jena-ZEEnit700P型)。采用賽多利斯(PB-10型)pH測量計(jì)測定土壤pH值(水土比為1∶2.5)。所得數(shù)據(jù)用統(tǒng)計(jì)軟件DPS15.1進(jìn)行方差分析和LSD多重比較，檢驗(yàn)不同處理間差異的顯著性，用Microsoft Excel 2010進(jìn)行圖表制作。本試驗(yàn)作物產(chǎn)品重金屬污染評價(jià)參照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》標(biāo)準(zhǔn)(GB2762-2012)。

2 結(jié)果與分析

2.1 改良劑對水稻糙米鎘含量的影響

由圖1可知，不同改良劑處理均可以顯著降低水稻糙米的鎘含量，其中施用石灰是效果最佳，雞糞型有機(jī)肥處理次之，并且在3種類型稻田土壤上均取得類似結(jié)果。與對照(CK)相比，施用不同改良劑分別使灰棕潮田土、沖積黃泥田土、紫潮田土上水稻糙米鎘含量降低30.2%～55.7%、33.8%～61.5%、28.3%～41.6%，沖積黃泥田土上施用改良劑對降低水稻糙米鎘含量的效果最好。所有施用改良劑處理的水稻糙米鎘含量均低于國家安全限值，僅對照(CK)處理的水稻糙米鎘含量超出國家安全限值(0.2mg/kg)。3種類型稻田土壤上水稻糙米鎘含量依次為沖積黃泥田土<灰棕潮田土<紫潮田土。綜上所述，在輕度鎘污染水稻土上施用石灰對降低水稻糙米鎘含量效果明顯，具有推廣價(jià)值。

圖1 不同改良劑對水稻糙米鎘含量的影響

注：①小寫字母表示不同改良劑處理間差異顯著(P<0.05)；②*表示鎘含量超過水稻籽粒安全限量標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 改良劑對土壤有效鎘的影響

由圖2可以看出，施用改良劑均可以顯著降低土壤中有效鎘含量，但不同類型水稻土間有一定差異。與對照(CK)相比，不同改良劑使灰棕潮田土、沖積黃泥田土、紫潮田土的土壤有效鎘分別降低14.7%～40.0%、14.2%～32.7%和21.9%～39.8%。

在灰棕潮田土上不同處理下土壤有效鎘含量依次為：石灰<雞糞型有機(jī)肥≈鉀長石調(diào)理劑≈菌渣型有機(jī)肥

圖2 不同改良劑對土壤有效鎘含量的影響

注：小寫字母表示不同改良劑處理間差異顯著(P<0.05)。

表4 不同改良劑對不同類型水稻土pH值的影響

2.3 改良劑對土壤pH值的影響

由表4可以看出，不同改良劑的施用均可以顯著提高土壤pH值，特別是添加石灰的處理分別能使灰棕潮田土、沖積黃泥田土及紫潮田土的土壤pH值提升0.89、1.33及0.85，與其他處理相比，差異達(dá)到顯著水平。在3種類型稻田土壤上，不同改良劑對土壤pH的提升效果整體表現(xiàn)為：石灰>鉀長石調(diào)理劑>雞糞型有機(jī)肥>菌渣型有機(jī)肥>CK，這可能與改良劑的pH值有關(guān)。但在沖積黃泥田土上施用菌渣型有機(jī)肥對提升土壤pH值效果不顯著。土壤土壤有效鎘含量隨pH值的升高而降低。

3 結(jié)論

試驗(yàn)結(jié)果表明：在輕度鎘污染的灰棕潮田土、沖積黃泥田土及紫潮田土類水稻土上施用石灰、雞糞型有機(jī)肥、菌渣型有機(jī)肥及鉀長石調(diào)理劑均可以顯著提高土壤pH值，并顯著降低土壤有效鎘含量及水稻糙米對重金屬的吸收量，其中以石灰作為改良劑的處理在3種類型的稻田土壤上均取得最好的效果，這可能與改良劑的pH值及物質(zhì)組成有關(guān)。本試驗(yàn)也說明土壤有效鎘含量與土壤pH呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。因此，在成都平原輕度鎘污染土壤施用石灰可以顯著降低土壤鎘的生物毒性，進(jìn)而有效防控水稻生產(chǎn)的鎘污染風(fēng)險(xiǎn)。

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2017-04-14

王科(1990-)，男，四川樂山人，植物營養(yǎng)學(xué)碩士，農(nóng)藝師，主要從事土壤農(nóng)產(chǎn)品檢測與農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣工作。E-mail:1173704119@qq.com。