不同耕作措施對土壤和小麥籽粒重金屬含量的影響

王 科，李 浩，張 成，任樹友，肖愛萍，何 斌，郎 梅

(成都市農業技術推廣總站，四川 成都 610041)

不同耕作措施對土壤和小麥籽粒重金屬含量的影響

王 科，李 浩，張 成，任樹友，肖愛萍，何 斌，郎 梅

(成都市農業技術推廣總站，四川 成都 610041)

在成都某耕層土壤總鎘含量超標(亞耕層不超標)的農田上開展小區試驗，研究了5種耕作措施對土壤及小麥籽粒重金屬含量的影響。結果表明：深翻耕作可以將亞耕層土壤與耕層土壤混合，降低耕層土壤總鎘含量；小麥籽粒鎘含量與耕層土壤總鎘含量具有極顯著正相關關系，與土壤pH值具有顯著負相關關系；深翻土壤+施用有機肥的耕作措施，可以顯著降低耕層土壤總鎘含量，并提高土壤pH值，緩解鎘對小麥的毒害作用，最終降低小麥籽粒鎘含量。因此，在成都地區耕層土壤鎘含量高于亞耕層的農田，推薦使用深翻土壤+施用有機肥的耕作措施種植小麥，以保證小麥品質。

小麥；耕作措施；重金屬

土壤是農業生產的物質基礎，是人類不可缺少、不可再生的自然資源，也是人類環境的重要組成部分。成都是中國西南地區經濟發展的核心地帶，也是全國著名的商品糧油基地。而近年來由于各種原因，成都農業土壤重金屬污染風險正逐漸增大[1-2]。由于土壤中重金屬的化學行為和生態效應復雜，對人類健康和社會可持續發展的危害嚴重，使重金屬污染成為人們關注的焦點[3]。有研究表明，不同耕作方式下作物對重金屬富集特性不同[4-5]，而小麥作為成都的主要糧食作物之一，其播種面積廣范圍大，而目前在成都針對耕作措施對小麥重金屬吸收特性的研究較少。因此本研究根據成都市耕地質量普查結果[6]，選取了某土壤鎘含量輕度超標的農田，通過研究不同耕作措施對土壤和小麥籽粒重金屬含量的影響，以期為成都鎘污染土地的小麥生產技術調整提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地點位于成都市某地，該地地勢平坦、灌排水方便、土壤肥力均勻、土壤總鎘含量輕度超標。土壤類型為水稻土類沖積黃泥田土。試驗前土壤重金屬含量如表1所示，耕層土壤鎘含量呈現輕度污染(鎘含量高于0.3mg/kg)，砷、汞、鉛含量均不超標。

1.2 供試作物與肥料

本試驗作物為小麥，品種為川農25。供試肥料有硫鉀型三元復合肥(15-15-15)、尿素(N∶46%)、過磷酸鈣(P2O5∶12%)、硫酸鉀(K2O∶50%)及雞糞為主要原料的商品有機肥(N∶1.4%、P2O5∶3.5%、K2O∶1.8%)，肥料質量均符合國家重金屬限量標準。

1.3 試驗設計

設置5個處理，3次重復，試驗隨機區組排列，小區面積20m2(處理具體情況見表2)，其中T1處理為當地常規(CK)耕作方式。秸稈還田均在試驗前進行，T1～T4處理在小麥播種時一次性施用50kg/667m2的硫鉀型三元復合肥，T5處理在小麥播種時，施用有機肥500kg/667m2、尿素5.65kg/667m2、硫酸鉀2.4kg/667m2，以保證與其他處理氮磷鉀肥用量基本一致。本試驗于2015年10月22日實施，2016年5月16日完成，小麥生育期內按照當地生產習慣進行管理并及時防治病蟲害。

1.4 樣品采集與測定

2016年5月小麥收獲時，采集各小區耕層土壤(0～20cm)樣品以及小麥籽粒樣品。土壤樣品風干后，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塑料篩后保存備用。采用pH計測定土壤樣品的pH值；使用雙道原子熒光光度計(AFS-230E型)測定樣品中砷、汞總量；使用耶拿火焰-石墨爐原子吸收光譜儀(jena-ZEEnit700P型)測定樣品中鉛、鎘總量。

1.5 數據分析

試驗數據用統計軟件DPS15.1進行方差分析和LSD多重比較，檢驗不同處理間差異的顯著性。用MicrosoftExcel 2010進行圖表制作。本試驗作物產品重金屬污染評價參照《食品安全國家標準食品中污染物限量》標準(GB2762—2012)，其小麥產品重金屬限量指標如表3所示。

2 結果與分析

2.1 不同耕作措施對小麥籽粒重金屬含量的影響

不同耕作措施對小麥籽粒重金屬含量的影響如表4所示。小麥籽粒對重金屬的吸收整體表現為：鎘>鉛>汞>砷。以國家食品衛生標準來看，不同耕作措施下小麥籽粒的砷、汞、鉛含量均不超標，而在T1常規耕作處理下小麥籽粒鎘含量(>0.1mg/kg)超標22%，其他處理鎘含量均未超標。不同耕作措施處理間小麥籽粒砷、汞含量差異不顯著，而鉛、鎘含量差異顯著。各處理小麥籽粒鉛含量表現為：T5

2.2 不同耕作措施對耕層土壤重金屬總量的影響

由表5可知，不同耕作措施對耕層土壤鎘總含量的影響顯著，而施用有機肥(T5)對提升耕層土壤pH的效果顯著。試驗前耕層土壤pH為5.96，呈弱酸性，T5處理后土壤pH提升21.8%，呈中性。不同處理下耕層土壤的總砷、汞、鉛含量差異均不顯著，這可能與試驗前耕層土壤總砷、汞、鉛含量與亞耕層土壤差異不大且含量較低(均不超標)有關。而耕層土壤總鎘含量與耕作措施關系密切，深翻處理(T2、T3、T5)的土壤總鎘含量顯著低于不深翻處理(T1、T4)，其中T2、T3、T5處理耕層土壤總鎘含量分別比T1降低30.1%、37.8%、43.8%，比T4分別降低11.0%、20.8%、28.4%，這與試驗前耕層與亞耕層土壤鎘含量差異較大有關，試驗前耕層土壤總鎘含量是亞耕層的3.7倍(表1)，深翻將亞耕層土壤與耕層土壤混合，從而降低耕層土壤總鎘含量。各耕作措施處理行下，耕層土壤總鎘含量表為：T1>T4>T2>T3>T5，說明深翻土壤并施用有機肥對降低耕層土壤總鎘含量具有較好的效果。

注：①結果表示為平均值±標準誤，下同；②同種元素不同小寫字母表示同一處理異顯著(P<0.05)；③“*”表示重金屬超過水稻籽粒限量標準

注：“*”表示重金屬含量超過我國土壤環境質量(GB15618-1995)二級標準。

2.3 小麥籽粒重金屬含量與土壤pH及重金屬總量的相關關系分析

將小麥籽粒重金屬含量與土壤pH、土壤重金屬總量進行相關分析，發現小麥籽粒鉛含量與土壤總鉛含量相關系數為0.634，呈顯著正相關關系；土壤總鎘含量與籽粒鎘含量相關系數達到0.713，呈極顯著正相關關系；說明土壤鉛、鎘總量高低能較好的反映小麥對鉛、鎘的吸收利用程度。土壤pH值與土壤總鎘及小麥籽粒鎘含量均呈現顯著負相關關系，說明適當調高土壤pH值，對降低小麥籽粒鎘含量有較好的效果。

注：*表示在P<0.05水平上顯著相關;**表示在P<0.01水平上顯著相關。

3 結論與討論

本研究中的試驗地呈弱酸性且耕層土壤總鎘含量超標。在試驗前試驗地耕層土壤鎘含量是亞耕層總鎘含量的3.7倍，深翻的耕作措施將亞耕層土壤與耕層土壤混合，從而降低耕層土壤總鎘含量。此外，本試驗證明深翻耕作的基礎上，施用有機肥對降低耕層土壤總鎘含量具有最好效果。本研究也證明小麥籽粒鎘含量與耕層土壤總鎘含量具有極顯著正相關關系，與土壤pH值具有顯著負相關關系，而本試驗中深翻土壤+施用有機肥的耕作措施(T5)，顯著提高了土壤pH，降低了耕層土壤重金屬含量，緩解了土壤鎘對小麥的毒害作用[7]，最終降低小麥籽粒鎘含量。因此，在成都地區耕層土壤鎘含量高于亞耕層的農田，推薦使用深翻土壤+施用有機肥的耕作措施種植小麥，以保證小麥的品質安全。

[1]林瑜凡.成都平原土壤重金屬分布研究[J].北方環境,2011,23(7):46-47.

[2]劉重芃,尚英男,尹觀.成都市農業土壤重金屬污染特征初步研究[J].廣東微量元素科學,2006,13(3):41-45.

[3]李廣云,曹永富,趙書民,等.土壤重金屬危害及修復措施[J].山東林業科技,2011,(6):96-101.

[4]王美，李書田,馬義兵.長期不同施肥措施對土壤和作物重金屬累積的影響[J].農業環境科學學報,2014,33(1):63-74.

[5]張亞麗,呂家瓏,金繼運,等.施肥和秸稈還田對土壤肥力質量及春小麥品質的影響[J].植物營養與肥料學報,2012,18(2):307-314.

[6]曾必榮,李浩.成都耕地[M].成都:四川科學技術出版社,2009．

[7]肖昕,馮啟言,劉忠偉,等.重金屬Cu、Pb、Zn、Cd在小麥中的富集特征[J].能源環境保護,2004,18(3):28-31.

2017-04-20

成都市本級第七批次科技項目(八大科技產業化工程重大項目成科計〔2013〕45號)。

王科(1990-)，男，四川樂山人，植物營養學碩士，農藝師，主要從事土壤檢測與農業技術推廣工作。E-mail:1173704119@qq.com。