水稻5種重金屬凈化正交試驗(yàn)Ⅲ.重金屬與凈化處理對(duì)土壤和水稻重金屬含量的影響

摘 要：為了探索土壤重金屬凈化新技術(shù)，研究以白沙土+鋸末灰基質(zhì)為材料，在起壟栽培條件下進(jìn)行了水稻重金屬凈化試驗(yàn)，考察重金屬元素、電動(dòng)凈化、土壤清殘劑D1和葉面清殘劑L3對(duì)土壤植物體系重金屬含量的影響。結(jié)果表明：電動(dòng)凈化處理后，對(duì)鋅元素的影響極顯著；稻田水中的鋅增加近50倍，米鋅增加18.99%，糠鋅增加了39.35%，根鉻減少了54.87%，差異均達(dá)極顯著水平。這表明電動(dòng)凈化通過(guò)增加水溶鋅含量極顯著增加米和糠中的鋅含量；土壤清殘劑D1可降低土壤中的鋅、鎘含量，降幅分別為71.11%和7.94%，但顯著增加了水稻葉中的鉻含量，增幅為97.82%，對(duì)米中重金屬?zèng)]有顯著凈化作用；葉面清殘劑L3顯著降低了米鉛的含量，降幅為44.97%。

關(guān)鍵詞：水稻；重金屬；土壤清殘劑；葉面清殘劑；電動(dòng)凈化

中圖分類號(hào)：X53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-060X（2018）04-0044-04

Abstract：In order to explore the new technology of soil heavy metal purification， the experiment of heavy metal purification was carried out under the condition of ridge cultivation with white sand soil and sawdust matrix， and the effects of heavy metal elements， electric purification， soil cleaning agent D1 and leaf cleaning agent L3 on heavy metal content in soil plant system were investigated. The results showed that the effect of electric purification treatment on zinc was very significant. Zinc in paddy water increased by nearly 50 times， rice zinc increased by 18.99%， bran zinc increased by 39.35%， root chrome decreased by 54.87%， the difference reached a very significant level. This indicated that the zinc content in rice and bran increased significantly by increasing zinc content in water. The content of zinc and cadmium in soil was reduced by D1， and the decrease was 71.11% and 7.94% respectively， but the chromium content in rice leaves was increased by 97.82%， and there was no significant purification of heavy metals in rice. Leaf cleaning agent L3 significantly reduced the content of rice lead， a decrease of 44.97%.

Key words：rice； heavy metal； soil residue； leaf cleaning agent； electric purification

近年來(lái)，我國(guó)土壤重金屬污染引起了人們廣泛的關(guān)注，為了篩選適宜在重金屬污染耕地上種植的作物，專家們對(duì)植物積累重金屬的機(jī)理及規(guī)律開(kāi)展了相關(guān)研究[1]。一般認(rèn)為，鎘、鉛在植物各部位含量的順序?yàn)椋焊?gt;葉>果實(shí)>種子[2]。為了探索土壤重金屬凈化新技術(shù)，研究以白沙土+鋸末灰基質(zhì)為材料，在起壟栽培條件下進(jìn)行了水稻重金屬凈化試驗(yàn)，考察土壤清殘劑、葉面清殘劑、電動(dòng)處理和重金屬元素對(duì)水稻植株體內(nèi)重金屬分布的影響以及凈化處理對(duì)土壤中重金屬含量的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試土壤取自長(zhǎng)沙縣高橋鎮(zhèn)白石源村，為白沙土，80 m3，加入鋸末灰60 m3、鈣鎂磷肥2 000 kg、菜枯500 kg、石灰500 kg，混勻備用。按鉛250 mg/kg、銅50 mg/kg、鉻250 mg/kg、鋅200 mg/kg、鎘6 mg/kg分別配制重金屬溶液。電動(dòng)處理電極管為鍍鋅管電極，長(zhǎng)500 mm、直徑50 mm，工作電壓為36 V直流電壓。供試重金屬清殘劑為葉面清殘劑L3和土壤清殘劑D1（湖南農(nóng)騰盛世農(nóng)業(yè)科技發(fā)展有限公司），其主要成分均為氨基酸類復(fù)合水溶肥。供試水稻品種為Y兩優(yōu)896，播種前恒溫箱30℃浸種催芽至破胸。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在湖南省園藝研究所花園4號(hào)試驗(yàn)大棚進(jìn)行，采用起壟栽培方式直播培育水稻，面積2 m2，土壤厚度25 cm。2016年6月25日，整地后按表1分別加入重金屬溶液和土壤清殘劑D1各200 mL，混勻；2 d后進(jìn)行電動(dòng)凈化處理，通36 V直流電，將鍍鋅管電極埋入土壤底部，電極間距100 mm，24 h后土壤電阻達(dá)到無(wú)限大終止凈化；凈化后播種，3 d后出苗。葉面清殘劑L3分別于10月3日、6日和9日噴施3次，100 mL/次。

1.3 數(shù)據(jù)測(cè)量與分析

7月17日定苗時(shí)、8月25日分蘗期、10月20日收獲時(shí)分別取樣，測(cè)定土壤及水稻植株各部位的重金屬含量。鎘、鋅、銅、鉛、鉻的含量分別按GB 5009.17—2014、GB 5009.15—2014、GB 5009.12—2010、GB 5009.11—2014、GB 5009.123—2014標(biāo)準(zhǔn)由湖南省食品測(cè)試分析中心進(jìn)行測(cè)定。數(shù)據(jù)采用SPSS11.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析[3]。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤植物體系中重金屬濃度

由表2可知，在土壤植物體系中，重金屬鎘以水稻根含量最高，米中含量最低，各結(jié)構(gòu)重金屬鎘含量由高到低排列依次為水稻根>糠>土壤>水稻葉>米>稻田水：重金屬鋅以土壤中含量最高，米中含量最低，各結(jié)構(gòu)重金屬鋅含量由高到低排列依次為土壤>稻田水>水稻根>水稻葉>糠>米：重金屬銅以水稻根中含量最高，糠中含量最低，各結(jié)構(gòu)重金屬銅含量由高到低排列依次為水稻根>土壤>稻田水>水稻葉>米>糠；重金屬鉛濃度以水稻根中含量最高，水稻葉中最低，水稻根中的含量比土壤還高，各結(jié)構(gòu)重金屬鉛含量由高到低排列依次為水稻根>土壤>糠>米>稻田水>水稻葉；重金屬鉻濃度以土壤中含量最高，米中含量最低，各結(jié)構(gòu)重金屬鉻含量由高到低排列依次為土壤>水稻根>水稻葉>稻田水>糠>米。總的來(lái)看，土壤中重金屬含量要高于水稻植株，且米中的重金屬含量低于水稻根中的含量。

2.2 正交試驗(yàn)各因素的極差（R）分析

從表3中可以看出，土壤清殘劑D1對(duì)土壤中重金屬鎘和鋅，水稻根中重金屬鋅和鉻，水稻葉中的重金屬鋅、銅和鉻等的影響較大，同時(shí)向土壤中添加銅溶液（50 mg/kg）除了影響土壤中銅含量外，對(duì)鉻含量的影響也較大；而對(duì)于稻田水中的重金屬含量，電動(dòng)凈化主要影響鋅含量，其他重金屬處理主要影響自身的含量；而對(duì)于水稻秧苗中的重金屬含量，鋅溶液處理對(duì)其鎘含量影響較大；而對(duì)于米和糠，其重金屬含量主要受電動(dòng)凈化和葉面清殘劑L3的影響，其次，重金屬鉻溶液（250 mg/kg）處理對(duì)米中銅含量的影響較大，重金屬鋅溶液（200 mg/kg）處理對(duì)糠中的銅含量影響較大。

2.3 電動(dòng)凈化對(duì)稻田系統(tǒng)重金屬含量的影響

由表4可知，電動(dòng)凈化處理后，對(duì)鋅元素的影響極顯著；稻田水中的鋅增加近50倍，米鋅增加18.99%，糠鋅增加了39.35%，根鉻減少了54.87%，差異均達(dá)極顯著水平；葉鉻增加了58.91%，米砷減少31.45%，差異達(dá)顯著水平；米鎘減少25.85%，米鉻減少20.23%，但與對(duì)照無(wú)顯著差異。由此可見(jiàn)，電動(dòng)凈化處理，雖然不能降低土壤和水中的重金屬含量，但是可以在一定程度上抑制水稻植株對(duì)重金屬的吸收，降低植株體內(nèi)的重金屬含量，其作用可在電極材料、凈化次數(shù)和凈化強(qiáng)度方面做進(jìn)一步改進(jìn)。

2.4 土壤清殘劑D1對(duì)稻田系統(tǒng)重金屬含量的影響

由表5可知，施用土壤清殘劑D1后，土壤中重金屬鎘和鋅的含量顯著降低，與對(duì)照相比降幅分別達(dá)70.94%和71.11%；同時(shí)，水稻葉中的重金屬鉻含量極顯著增加，增幅達(dá)97.82%；其他部位的重金屬含量與對(duì)照的差異均為大顯著水平。

2.5 葉面清殘劑L3對(duì)稻田系統(tǒng)重金屬含量的影響

由表6可知，施用葉面清殘劑L3后，除了米鉛含量減少了44.97%以外，其他重金屬含量均與對(duì)照相當(dāng)，這可能是因?yàn)槿~面清殘劑L3在抽穗期后施用有關(guān)。

3 結(jié) 論

電動(dòng)凈化處理后，對(duì)鋅元素的影響極顯著；稻田水中的鋅增加近50倍，米鋅增加18.99%，糠鋅增加了39.35%，根鉻減少了54.87%，差異均達(dá)極顯著水平。這表明電動(dòng)凈化通過(guò)增加水溶鋅含量極顯著增加米和糠中的鋅含量。土壤清殘劑D1可降低土壤中的鋅、鎘含量，降幅分別為71.11%和7.94%，但顯著增加了水稻葉中的鉻含量，增幅為97.82%，對(duì)水稻米中重金屬?zèng)]有顯著凈化作用。葉面清殘劑L3顯著降低了米鉛的含量，降幅為44.97%；但對(duì)其他重金屬含量的影響不明顯。

參考文獻(xiàn)：

[1] 黃白飛，辛俊亮. 植物積累重金屬的機(jī)理研究進(jìn)展[J]. 草業(yè)學(xué)報(bào)，2013，22（1）：1300-1307.

[2] 張玉秀，于 飛，張媛雅，等. 植物對(duì)重金屬鎘的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)和累積機(jī)制[J]. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2008，16（5）：1317-1321.

[3] 張文彤. 世界優(yōu)秀統(tǒng)計(jì)工具SPSS11.0統(tǒng)計(jì)分析教程（高級(jí)編）[M]. 北京：希望電子出版社，2002.

（責(zé)任編輯：成 平）