水稻品種及典型土壤改良措施對稻米吸收鎘的影響

2019-09-10 06:10:45王謨東

糧食科技與經濟 2019年5期

[摘要]一直以來，水稻鎘污染是影響我國目前農產品質量安全的重要因素之一。本文對我國南方水稻地區的鎘污染特性進行了“鎘大米”的相關治理技術研究，結果表明，當地主要栽種的水稻品種的鎘含量平均值分別是0.127mg/kg和0.167mg/kg，其余品種僅占20%。加強對礦物肥以及石灰的處理工作可以有效降低稻米中的鎘含量，降幅為20%～30%;對照稻米中的硅肥葉面肥、生物炭以及覆膜，其范圍降低了80%左右;采用葉面肥和追肥配合施用以及硅肥葉面肥單獨施用的方法，可以有效降低稻米中的鎘含量。根據“BCR”分析法，實驗農田中的鎘弱酸能夠提取的比例非常高，而且大多數的實驗樣品都可以達到55%以上。鑒于此，土壤中的pH值與鎘含量是改良典型水稻土壤的關鍵因素。

[關鍵詞]水稻品種;典型土壤;鎘大米

中圖分類號：S511? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20190513

典型土壤中的改良措施主要是利用鎘低積累品種以及土壤改良劑融合使用，是我國當前階段解決“鎘大米”的主要手段之一。最新的研究結果表明，稻米籽粒中大約有60%的隔來源于花期前植株長期累積的鎘，另外40%的源于水稻在自成熟期間的吸收。考慮到稻米對于鎘的吸收主要是受到土壤鎘的總量、水稻品種、農業水肥管理措施以及有效態含量等多種因素的影響，不同品種的水稻對鎘的吸收也具有差異。本文首先從具體材料以及措施入手，對不同品種水稻進行對比，從中得出有效的分析結果[1-2]。

1? 材料與方法

1.1? 樣品采集

首先，采用隨機抽取的方式篩選主要的水稻栽種品種，本文主要是以湖南省株洲市攸縣的大同橋鎮以及網嶺鎮為主要栽種區域作為實驗案例。在當地分別采集了5個村落、近18戶農家的水稻樣品，主要的水稻栽種品種分別是株兩優06、湘旱秈24號、陵兩優4024、珍山一號等。同時，涉及調查區域的水稻典型土壤中的鎘含量為0.100～0.304 mg/kg，具體的土壤質量標準在0.3 mg/kg以內。水稻田土壤降鎘措施與處理見表1。

讓每一個試驗組之間的試驗農田連接成整片，將每個組級之間的面積劃分為0.27 hm2，然后利用田埂包塑料薄膜將不同的試驗田塊進行不同的處理，在每一個片區之間的同一處理不進行分區，而且僅在采樣的時候分成3個區域。各個區域之間的表層以及稻米（0～10 cm）的土壤樣品利用“5點混合法”來進行處理。同時，所有水稻處理品種的試驗田表層土壤（0～10 cm）的鎘平均量約在0.479 mg/kg。根據相關的土壤調查數據進行土壤鎘污染的分級劃分。其中實驗典型土壤的為電導率為84.3 μS/cm，平均pH值為6.06，砂粒含量為1.32%，土壤黏粒含量為74.1%[3-4]。

1.2? 試驗方案

1.2.1? 石灰試驗方案

（1）本次試驗采用的石灰種類為生石灰。（2）需要施用的具體時間范圍：為了確保犁田（打田）時混合能夠保持均勻，必須在翻耕土壤前施入，同時要在插秧前的10～15 d施入。（3）需要的施用量為150 kg/hm2。（4）主要運用的措施為“均勻撒播”。（5）化肥管理、試驗農藥以及其他水分等皆依據常規水稻栽培手法進行。

1.2.2? 生物炭試驗方案

（1）具體的生物炭種類為水稻秸稈生物炭，要將煅燒的溫度控制在400～450 ℃。（2）具體的施用時間要在翻耕土壤前展開，要保證犁田的均勻，插秧前10～15 d內施入為最佳時機。（3）需要的施用量為1 000 kg/hm2。（4）主要采取“均勻撒播”的方式進行。（5）化肥管理、試驗農藥以及其他水分等皆同樣依據常規水稻栽培手法進行[5-6]。

1.2.3? 礦物肥試驗方案

（1）礦物肥為“多元素微孔礦物肥”，是一種富含天然鉀硅酸鹽的巖石，在生石灰200℃的水溫條件之下形成，主要的元素包括鎂、硼、鈉、錳、鉀、硅、鈣、鐵等（具體的礦物肥由中國科學院地質與地球物理研究所提供）。（2）具體的底肥施用。（3）施用量為1 200 kg/hm2。（4）主要施用措施：利用有機肥或者復合肥進行混勻撒施。（5）化肥管理、試驗農藥以及其他水分等皆同樣依據常規水稻栽培手法進行[7]。

1.2.4? 覆膜技術

（1）試驗采用的膜規格：5～7 μm厚，1.7 m寬，顏色為黑色。（2）涉及的農田整地方式采用常規耕地的方式進行。（3）施底肥要在施入時一次施足，后期不再進行施肥操作，試驗農田的P肥[過磷酸鈣，Ca（H2PO4）2含量44%]含量控制在11.5 kg/hm2，K肥（95%的KCl）為75 kg/hm2，N肥（尿素23%）為345 kg/hm2，同時可以適當地施用有機肥。（4）起溝處理：深約20 cm，溝寬10～15 cm，廂面寬為1.5 m。（5）打孔處理：水稻秧苗間距必須依據實際的品種來裁定，栽培方式與常規手段保持一致。（6）催芽階段：采用傳統的育秧、催芽方式進行。（7）插秧處理：每穴移栽2株苗，秧齡30 d左右，在進行插秧操作時必須保持廂面能夠完全露出水面。（8）化肥管理、試驗農藥以及其他水分等皆依據常規水稻覆膜手法進行[8]。

2? 結果與分析

2.1? 不同水稻品種的鎘含量比對

實驗區域主要采集了4個主要水稻栽種品種，分別是陵兩優4024、株兩優06、中早39、湘早秈24號，分析了當中稻米的鎘含量。其中湘早秈24號、陵兩優4024以及中早39一共采集了6個樣品，鎘含量為0.632～0.804 mg/kg。結果顯示，所有采集樣品的鎘含量都超出了國家稻米標準規定的0.2 mg/kg，超出的平均值為0.759 mg/kg。同時，在株兩優06中一共采取了4個樣品，當中僅有1個樣品的含量是0.305 mg/kg，超出了國家稻米標準規定的0.2 mg/kg，其余試驗樣品的鎘含量為0.075～0.155 mg/kg，平均鎘含量為0.162 mg/kg，大約只有20%的品種在國家稻米標準規定的0.2 mg/kg范圍之內。

2.2? 各種處理過的土壤中稻米樣品鎘含量

具體的試驗土壤經過礦物肥、鈍化劑石灰、生物炭處理之后，對應的稻米鎘含量為0.118 mg/kg，表明經過礦物肥及石灰處理之后稻米的鎘含量已得到改善，其中鎘含量的平均值分別是0.041 mg/kg與0.032 mg/kg，降幅范圍為20%～30%。同時，與之前的數據相比，反向生物炭對于鎘的隔離效用并不是非常明顯，產生的數值是0.152 mg/kg，生物炭與石灰配合使用的為0.043 mg/kg。經過科學的統計分析，發現每一個處理手段都沒有對稻米中的鎘含量產生明顯的影響。現階段我國關于生物炭施用效果的報道比較少，對離子帶電荷特性增加以及生物炭多空表面對于土壤鎘離子的吸附性依舊缺乏相應的針對性研究[9]。

試驗數據中稻米鎘含量為0.305 mg/kg，其中葉面肥處理、葉面硅肥及土壤硅肥的處理手段可以明顯地降低稻米中的鎘含量，分別降低0.001 mg/kg、0.076 mg/kg。對比單獨利用土壤追施硅肥降鎘的效果，可以發現實際的差別并不是非常明顯，具體數據為0.313 mg/kg。對比經過葉面硅肥處理之后的稻米鎘含量，可發現其效果還是不如土壤追加硅肥，由于葉片中的硅會阻礙水稻莖部的鎘向葉片中轉運，導致具體的鎘直流在莖葉部位，可以有效改變根細胞中的鎘分布，減少鎘在根部細胞中的含量[10]。

3? 結? 論

（1）對于土壤鈍化劑的處理，可以從總體上減少稻米對鎘的吸收量，其中礦物肥以及石灰的處理手段可以將鎘濃度降低70%～80%。

（2）典型水稻土壤中鎘的有效性特別高，所有對照與處理之后的土壤弱酸的提取率在50%以上，采用石灰處理的手段可有效降低土壤中鎘含量，還可提高殘渣比例，具體的變化幅度約為20%。

（3）本次選用的試驗農田土壤pH值在5.8～6.8，二期土壤中鎘含量大部分在0.3～0.6 mg/kg，具體的土壤pH值及稻米鎘含量與土壤鎘含量并沒有呈現出明顯的線性關聯。不過經過試驗分析，實際上pH值是影響稻田土壤中的鎘含量的重要因素之一。

參考文獻

[1]冉洪珍，郭朝暉，肖細元，等.改良劑連續施用對農田水稻Cd吸收的影響[J].中國環境科學，2019（3）：1117-1123.

[2]匡家蘭.水稻品種集中展示試驗研究[J].江西農業，2018（24）：11-13.

[3]金華，魏祥東，鄒慧玲，等.土壤改良劑對鎘向水稻中遷移轉運的影響[J].安徽農業科學，2018（31）：53-55+76.

[4]陳楠，張昊，楊慧敏，等.土壤pH對土壤鎘形態及稻米鎘積累的影響[J].湖南農業大學學報（自然科學版），2018（2）：176-182+209.

[5]郭健，姚云，趙小旭，等.糧食中重金屬鉛離子、鎘離子的污染現狀及對人體的危害[J].糧食科技與經濟，2018（3）：33-35+85.

[6]劉旸，易翠平.稻米中鎘的分布規律及降鎘方法研究進展[J].糧食科技與經濟，2018（1）：110-113.

[7]趙夢霖.土壤和葉面調控措施緩解黃紅壤稻田鎘污染的效果研究[D].武漢：華中農業大學，2017.