石灰降低酸性農(nóng)田農(nóng)產(chǎn)品中重金屬積累的效果

倪中應(yīng)+石一珺+謝國雄+章明奎

摘要 針對(duì)27份不同酸化程度的農(nóng)田土壤設(shè)置對(duì)照（不施石灰）和施用石灰2個(gè)處理，相繼種植蔬菜和水稻，比較研究了施用石灰對(duì)蔬菜和糙米中重金屬積累的影響。結(jié)果表明，與對(duì)照比較，施用石灰可使蔬菜中Cd、Pb、Hg、As和Cr含量分別降低30.71%、14.30%、14.10%、6.46%、10.70%，糙米中Cd、Pb、Hg、As和Cr含量分別降低39.37%、17.96%、11.60%、5.40%、10.66%；降低效果隨土壤pH值的下降而增強(qiáng)，以Cd最為顯著。

關(guān)鍵詞 農(nóng)產(chǎn)品安全；重金屬；石灰；酸性土壤

中圖分類號(hào) S141.3；X53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2018）01-0176-02

農(nóng)產(chǎn)品中重金屬超標(biāo)除了與農(nóng)田受外源重金屬污染有關(guān)外，還深受土壤性狀惡化的影響，其中土壤酸化和有機(jī)質(zhì)下降是加劇農(nóng)產(chǎn)品重金屬污染的重要原因[1-3]。因此，許多研究認(rèn)為校治土壤酸堿度、增加優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥投入可在一定程度上降低土壤重金屬的活性，減少作物對(duì)土壤重金屬的吸收[4-7]。施用石灰是一項(xiàng)古老而傳統(tǒng)的酸性土壤改良和調(diào)控土壤養(yǎng)分的措施[8]，也是近年來耕地土壤改良和質(zhì)量提升的重要內(nèi)容，同時(shí)石灰因具有成本低廉、操作簡單、容易被農(nóng)戶所接受等特點(diǎn)而受到越來越多的關(guān)注，并被認(rèn)為是一項(xiàng)有效的農(nóng)田重金屬污染修復(fù)的重要措施[9]。本文通過同時(shí)對(duì)多處酸性土壤進(jìn)行盆栽試驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證了施用石灰對(duì)蔬菜和水稻等農(nóng)產(chǎn)品中Pb、Cd、Hg、As、Cr等常見重金屬元素積累的影響。

1 材料與方法

1.1 供試土壤

從浙江省等地挑選了27份酸性農(nóng)田土壤用于試驗(yàn)。試驗(yàn)土壤的pH值在4.21～5.43之間，其中酸性（pH值4.5～5.5）土壤15份，強(qiáng)酸性（pH<4.5）土壤12份；土壤Pb、Cd、Hg、As和Cr含量分別在25.25～341.13、0.17～0.65、0.15～0.48、12.35～53.21、42.35～304.54 mg/kg之間。供試石灰石粉購自杭州，其pH值為12.7，含CaO 568 g/kg，含Pb、Cd、Hg、As和Cr分別為13.54、0.07、0.05、4.12、16.17 mg/kg。試驗(yàn)前土壤充分混勻并過5 mm篩；石灰施用前過100目（<0.125 mm）篩。

1.2 試驗(yàn)方法

每一土壤各設(shè)對(duì)照（不施石灰）和施石灰2個(gè)處理。施石灰處理的土壤pH值調(diào)節(jié)為6.5，石灰用量按浙江省地方標(biāo)準(zhǔn)《耕地土壤綜合培肥技術(shù)規(guī)范》（DB 33/T 942—2014）執(zhí)行，因初始土壤pH值不同，土壤石灰添加量在0.56～2.67 g/kg之間（相當(dāng)于1.25～6.00 t/hm2）。盆栽試驗(yàn)在直徑為30 cm、高為30 cm的塑料容器中進(jìn)行，每個(gè)處理用土量為15 kg，盆栽土壤與石灰充分混勻后，于（25±1）℃室溫及75%的土壤含水量下培養(yǎng)6個(gè)月后用于試驗(yàn)。試驗(yàn)先后種植蔬菜和水稻二季作物。蔬菜試驗(yàn)中每盆移栽4株25 d齡的青菜幼苗（品種為蘇州青），移栽蔬菜前每盆各施復(fù)合肥（15-15-15）1.5 g；蔬菜生長60 d后，采集蔬菜地上部分樣品用于分析。蔬菜收獲后種植水稻，試驗(yàn)前每一處理分別施尿素、磷酸二銨和硫酸鉀1.0、1.0、1.0 g作為底肥，加水使土表形成5 cm水層，選擇大小、長勢基本一致的3.5葉水稻秧苗移栽至盆中，每盆4株（品種為浙408）。1個(gè)月后加施肥料1次，用量同底肥。采用常規(guī)管理，105 d后水稻成熟采集谷物樣品。

蔬菜樣依次用含少量洗潔精的自來水、自來水各沖洗2～3次，去除附著的灰塵及其污染物質(zhì)，之后用去離子水沖洗2～3次。清洗后取蔬菜可食部分切碎、混勻，用于重金屬分析。谷物樣風(fēng)干后脫殼獲得糙米樣，并磨細(xì)過1 mm篩用于分析。植物樣品采用HNO3-HClO4聯(lián)合消煮[10]，用石墨爐-原子吸收光譜法測定Cd、Pb、Cr，用硫酸-硝酸-高錳酸鉀消化（GB/T 17136—1997）-原子熒光光度計(jì)法測定Hg和As。

施石灰后農(nóng)產(chǎn)品重金屬含量降低比例（%）=（對(duì)照處理農(nóng)產(chǎn)品中重金屬含量-石灰處理中農(nóng)產(chǎn)品中重金屬含量）×100/對(duì)照處理農(nóng)產(chǎn)品中重金屬含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 施用石灰對(duì)蔬菜重金屬積累的影響

由圖1可知，除個(gè)別情況外，與不施用石灰的對(duì)照比較，施用石灰可明顯降低蔬菜地上部分重金屬的積累，施石灰處理的蔬菜Cd、Pb、Hg、As和Cr含量分別比對(duì)照降低12.32%～46.87%、5.32%～41.32%、4.32%～31.52%、-3.74%～13.56%、4.28%～21.56%，平均分別為30.71%、14.30%、14.10%、6.46%、10.70%，降低效果以Cd最為明顯，其次為Pb和Hg，對(duì)As的效果相對(duì)較小。相關(guān)分析表明，除Hg外，施用石灰蔬菜中重金屬含量比對(duì)照降低的比例與土壤pH值存在負(fù)相關(guān)，Cd、Pb、Hg、As、Cr與pH值的相關(guān)系數(shù)分別為-0.442 5、-0.562 9、-0.524 5、-0.021 8、-0.416 6，說明土壤pH值越低，施用石灰對(duì)降低蔬菜中Cd、Pb、Hg和Cr積累的效果越佳。

2.2 施用石灰對(duì)糙米重金屬積累的影響

由圖2可知，施用石灰對(duì)糙米重金屬積累的影響趨勢與對(duì)蔬菜的影響相似，但影響程度有所不同，其中對(duì)Cd、Pb的下降程度為糙米大于蔬菜，而對(duì)Hg的降低效果為糙米低于蔬菜。施石灰處理的糙米Cd、Pb、Hg、As和Cr含量分別比對(duì)照降低19.65%～61.23%、8.57%～56.23%、2.36%～19.87%、-3.57%～10.68%和3.65%～18.74%，平均分別為39.37%、17.96%、11.60%、5.40%、10.66%，作用效果也以Cd最為明顯，其次為Pb；同樣，對(duì)As的作用相對(duì)較小。施用石灰糙米中Cd、Pb、Hg和Cr重金屬含量比對(duì)照降低的比例與土壤pH值也存在顯著相關(guān)，Cd、Pb、Hg、As、Cr與pH值的相關(guān)系數(shù)分別為-0.527 6、 -0.552 1、-0.535 2、-0.216 6、-0.693 9。

3 結(jié)論與討論

對(duì)27份不同酸化程度農(nóng)田土壤進(jìn)行蔬菜試驗(yàn)和水稻試驗(yàn)都表明，施用石灰可降低蔬菜和糙米中重金屬的積累，尤其對(duì)Cd和Pb的效果最為明顯；土壤酸度越強(qiáng)，施用石灰降低農(nóng)產(chǎn)品中重金屬積累的效果越明顯。鑒于我國近年來農(nóng)田土壤酸化加劇、酸化土壤面積呈增加趨勢及酸化對(duì)農(nóng)產(chǎn)品中重金屬積累的明顯影響，建議把施用石灰作為日常性農(nóng)業(yè)措施推廣應(yīng)用。

4 參考文獻(xiàn)

[1] 倪中應(yīng)，謝國雄，章明奎.酸化對(duì)耕地土壤鎘鉛有效性及農(nóng)產(chǎn)品中鎘鉛積累的影響[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2017，29（8）：52-56.

[2] 徐明崗，李菊梅，張青.pH對(duì)黃棕壤重金屬解吸特征的影響[J].生態(tài)環(huán)境，2004，13（3）：312-315.

[3] 喬冬梅，齊學(xué)斌，龐鴻賓，等.不同pH對(duì)對(duì)重金屬Pb2+形態(tài)的影響研究[J].水土保持學(xué)報(bào)，2010，24（6）：173-176.

[4] 趙小虎，劉文清，張沖，等.蔬菜種植前施用石灰對(duì)土壤中有效態(tài)重金屬含量的影響[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，43（7）：47-49.

[5] 代允超，呂家瓏，曹瑩菲，等.石灰和有機(jī)質(zhì)對(duì)不同性質(zhì)鎘污染土壤中鎘有效性的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2014，33（3）：514-519.

[6] 朱奇宏，黃道友，劉國勝，等.石灰和海泡石對(duì)鎘污染土壤的修復(fù)效應(yīng)與機(jī)理研究[J].水土保持學(xué)報(bào)，2009，23（1）：111-116.

[7] 周歆，周航，曾敏，等.石灰石和海泡石組配對(duì)水稻糙米重金屬積累的影響[J].土壤學(xué)報(bào)，2014，51（3）：555-563.

[8] 蔡?hào)|，肖文芳，李國懷.施用石灰改良酸性土壤的研究進(jìn)展[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2010，26（9）：206-213.

[9] 陳遠(yuǎn)其，張煜，陳國梁.石灰對(duì)土壤重金屬污染修復(fù)研究進(jìn)展[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2016，25（8）：1419-1424.

[10] SPARK D L. Methods of Soil Analysis，Part 3：Chemical Methods[M].Madison：SSSA and ASA，1996：703-919.