生石灰對水稻重金屬累積的影響

周江明，鄭建斌，王曉東

(江山市農業技術推廣中心，浙江 江山 324100)

?

生石灰對水稻重金屬累積的影響

周江明，鄭建斌，王曉東

(江山市農業技術推廣中心，浙江 江山 324100)

以生石灰為材料，調節稻田土壤pH值，研究其對土壤中多種重金屬元素有效態含量及稻米中重金屬積累的影響。結果表明，與未撒石灰的對照大田相比，施用石灰后，土壤pH值上升0.22個單位，土壤汞、砷、鎘、鉻、鉛的有效態含量降低，水稻籽粒中汞、砷、鎘、鉻、鉛含量亦降低，且對水稻產量無不利影響。表明施用生石灰可有效降低水稻籽粒重金屬積累，更好保障農產品安全。

重金屬有效性； 農產品安全； 農藝措施

隨著我國經濟和工農業快速發展，工業和生活廢水排放、污水灌溉、汽車廢氣排放、大量化肥施用及大氣沉降等因素造成我國耕地土壤重金屬污染問題日趨嚴重。據2014年4月17日環境保護部和國土資源部聯合發布的《全國土壤污染狀況調查公報》[1]顯示，我國耕地質量堪憂，土壤點位超標率為19.4%，輕微、輕度、中度和重度污染點位比例分別為13.7%、2.8%、1.8%和1.1%，其中重金屬鎘(Cd)、汞(Hg)、砷(As)、銅(Cu)、鉛(Pb)、鉻(Cr)、鋅(Zn)、鎳(Ni)等8種無機污染物的點位超標率分別為7.0%、1.6%、2.7%、2.1%、1.5%、1.1%、0.9%、4.8%。污染的耕地不僅導致農作物產量下降甚至絕收，更嚴重的是，重金屬還可能通過土壤—作物—食物的遷移方式，進入到動物乃至人體內，危害動物、人體健康。鎘米、砷毒、血鉛等重金屬污染危害事件近年來已屢見報道，重金屬污染已成為土壤污染中備受關注的社會公共問題之一[2-3]。

水稻是重要的糧食作物，全球60%以上的人口以稻米為主食[4]。諸多研究表明，水稻具有大量吸收積累重金屬的特性，特別是對Cd的吸收能力非常強，而且在低度污染土壤中，存在水稻生長不受影響而稻米重金屬含量已超標、甚至土壤重金屬含量不超標而稻米超標的現象[3,5-8]，直接影響稻米的食用安全。針對我國人口多、耕地少、大面積耕地土壤輕中度污染的現實，利用化學改良劑來合理調節農作物生長環境，以控制重金屬向植物體的轉移，從而降低污染物在農產品中的積累，無疑是比較理想的處理方法，這樣既不致影響農作物生產，又能達到改善農產品質量的目的[6-11]。目前，利用石灰調節土壤pH來降低重金屬有效性的研究較多，但多局限于室內盆栽試驗[6,11-13]，在大田上大面積應用的調查研究尚鮮有報道。本研究通過在大面積稻田上施用石灰來調節土壤pH值，調查土壤中Hg、As、Cd、Cr、Pb的含量，及其對稻米重金屬累積的影響，以期為面上推廣土壤污染物修復治理技術，保障糧食安全生產提供基礎與依據。

1 材料與方法

1.1 材料

2016年3月至12月在浙江省江山市賀村鎮友愛村達埂畈進行試驗示范，面積10 hm2。供試水稻品種為中早39。供試肥料為常規復合肥(N、P2O5、K2O各16%)、尿素(N 46%)和氯化鉀(K2O 60%)。

供試土壤為水稻土，耕層土壤基本理化性狀：全氮1.17 g·kg-1，有機質28.35 g·kg-1，有效磷21.7 mg·kg-1，速效鉀116.3 mg·kg-1，pH值6.27。

1.2 處理設計

在農田翻耕移植前7 d，每667 m2施用生石灰75 kg，記為LA，對照處理大田不施石灰，記為CK。

1.3 樣品采集與分析

于2016年試驗前(3月15日)及水稻收獲期(8月20日)，分別采集0～20 cm耕層土壤樣品。試驗前共取4個土樣，試驗后取5個土樣(LA處理區3個，CK區2個)，每個土樣分別由5個不同點的子樣混合組成。土壤樣品風干粉碎后，用于測定土壤酸堿度，及Cr、Cd、Pb、Hg、As等重金屬有效性含量。同時采集水稻籽粒及秸稈樣品，烘干粉碎后用于分析Cr、Cd、Pb、Hg、As等重金屬含量。

土壤pH值用酸度計(PHS-3S，雷磁)測定，土水質量體積比為1∶2.5，檢測方法參照NY/T 1121.2—2006；土壤總鉛、鎘檢測方法參照GB/T 17141—1997，總鉻檢測方法參照HJ 491—2009，總砷檢測方法參照NY/T 1121.11—2006，總汞檢測方法參照NY/T 1121.10—2006；土壤有效態鉛、砷、汞、鎘、鉻檢測方法參照LY/T 1261—1999《森林土壤有效鋅的測定》，稀鹽酸提取；水稻籽粒和秸稈鉛含量分析方法參照GB 5009.12—2010，鎘含量分析方法參照GB 5009.15—2014，鉻含量分析方法參照GB 5009.123—2014，砷、汞含量分析方法參照GB 5009.11—2014和GB 5009.17—2014。

1.4 生產管理

水稻于2016年4月28日播種，大田5月18—20日機械移植，8月20日機械收割。施肥情況：5月16—17日施基肥，5月28日施分蘗肥。基肥每667 m2施用量為復合肥35 kg、尿素10 kg；分蘗肥施尿素12.5 kg、氯化鉀7.5 kg，同時施用除草劑(每667 m2丁芐20 g)。整個田畈灌排水、施肥、病蟲害防治等統一管理。

1.5 數據處理

采用Excel 2010和SPSS 16.0軟件對數據進行整理和方差分析。

2 結果與分析

2.1 大田施用生石灰對土壤重金屬含量的影響

種植水稻前后，施用石灰處理的LA區土壤pH值從6.27上升到6.57，CK處理區土壤pH值亦有少量提高(pH 6.35)。重金屬的有效態是水稻吸收積累的主要形態。從表1可以看出，水稻收獲后，LA處理的土壤Cr、Cd、Pb、Hg、As有效態含量均低于CK。這可能與施用生石灰導致土壤pH值升高有關。

表1 生石灰對土壤重金屬有效態含量的影響 mg·kg-1

2.2 大田施用生石灰對水稻重金屬積累的影響

如表2所示，與CK相比，施用生石灰后，水稻籽粒中的Cr、Cd、Pb、Hg、As含量均降低，且以Cd含量降幅最大，達80.0%；水稻秸稈中除Cr含量增加外，其他4種重金屬的含量均降低，且同樣以Cd含量降幅最大，達65.4%。

表2 生石灰對水稻重金屬含量的影響 mg·kg-1

2.3 大田施用生石灰對水稻產量的影響

本研究大田試驗觀察未發現到水稻生長受抑制的現象，表明試驗土壤中的重金屬含量并不危害水稻生長。現場實割測產結果顯示，LA區每667 m2水稻產量448.0 kg，略高于CK區產量439.5 kg，表明撒施石灰對試驗條件下水稻生產無不良影響。

3 小結

本研究向大田土壤每667 m2施用75 kg的生石灰，施用后至水稻收獲期，土壤pH值從6.27上升到6.57，降低了土壤中Cr、Cd、Pb、Hg、As的有效態含量和水稻籽粒中的Cr、Cd、Pb、Hg、As含量，且對水稻產量無不良影響，不僅可有效預防土壤酸化，而且有助于提高稻米的消費安全性。

[1] 環境保護部, 國土資源部. 全國土壤污染狀況調查公報[J]. 中國環保產業, 2014(5):10-11.

[2] 宋偉, 陳百明, 劉琳. 中國耕地土壤重金屬污染概況[J]. 水土保持研究, 2013, 20(2):293-298.

[3] 葉瑤瑤, 王飛娟, 俞嬌, 等. 稻米Cd低積累分子生理機制的研究進展[J]. 食品工業科技, 2013, 34(6):392-395.

[4] SHARMA G K, MISHRA V N, SANKAR G R M, et al. Soil-test-based optimum fertilizer doses for attaining yield targets of rice under midland alfisols of eastern India[J]. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 2015, 46(17):2177-2190.

[5] CHANEY R L, REEVES P G, RYAN J A, et al. An improved understanding of soil Cd risk to humans and low cost methods to phytoextract Cd from contaminated soils to prevent soil Cd risks[J]. BioMetals, 2004, 17(5):549-553.

[6] 周航, 周歆, 曾敏, 等. 2種組配改良劑對稻田土壤重金屬有效性的效果[J]. 中國環境科學, 2014, 34(2):437-444.

[7] LIU J, LI K, XU J, et al. Interaction of Cd and five mineral nutrients for uptake and accumulation in different rice cultivars and genotypes[J]. Field Crops Research, 2003, 83(3):271-281.

[8] 張桃林. 科學認識和防治耕地土壤重金屬污染[J]. 土壤, 2015, 47(3):435-439.

[9] 蔡美芳, 李開明, 謝丹平, 等. 我國耕地土壤重金屬污染現狀與防治對策研究[J]. 環境科學與技術, 2014, 37(120): 223-230.

[10] 徐加寬, 嚴貞, 袁玲花, 等. 稻米重金屬污染的農藝治理途徑及其研究進展[J]. 江蘇農業科學, 2007(5):220-226.

[11] 高譯丹, 梁成華, 裴中健, 等. 施用生物炭和石灰對土壤鎘形態轉化的影響[J]. 水土保持學報, 2014, 28(2):258-261.

[12] 王學鋒, 尚菲, 馬鑫, 等. pH和腐植酸對鎘、鎳、鋅在土壤中的形態分布及其生物活性的影響[J]. 科學技術與工程, 2013, 13(27):8082-8086.

[13] 劉春梅, 劉元英, 羅盛國, 等. 不同鎘濃度對寒地水稻根系活力和籽粒品質的影響[J]. 安徽農業科學, 2013, 41(13):5758-5760.

(責任編輯：高 峻)

2017-05-16

周江明(1968—)，男，浙江江山人，高級農藝師，從事耕地環境質量、農業廢棄物再生利用及作物營養等方面研究工作，E-mail：man_0034@163.com。

10.16178/j.issn.0528-9017.20170710

S511

A

0528-9017(2017)07-1128-02

文獻著錄格式：周江明，鄭建斌，王曉東. 生石灰對水稻重金屬累積的影響[J].浙江農業科學，2017，58(7)：1128-1130.