“大三元”土壤調理劑分時計量施用技術及其效益研究

李詠梅

摘要 ? ?以研發的“大三元”土壤調理劑產品為核心，精準運用分時計量施用技術，研究“大三元”土壤調理劑對土壤有效鎘和稻米鎘降低率的影響及其效益。結果表明，第4年定位補施半量土壤調理劑和第2年早稻補施半量土壤調理劑，對土壤有效鎘和稻米鎘含量降低效果相當，使土壤有效鎘、稻米鎘含量降低效果得到加強。采用該技術可有效降低成本，提高經濟效益和社會效益，具有廣闊的應用前景。

關鍵詞 ? ?土壤調理劑;分時計量;原位修復;經濟效益

中圖分類號 ? ?S156 ? ? ? ?文獻標識碼 ? ?A

文章編號 ? 1007-5739（2020）12-0203-02 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

Study ?on ?Technology ?of ?Time-division ?and ?Application ?of ?"Big Three Yuan" ?Soil ?Conditioner ?and ?Its ?Benefits

LI Yong-mei

（Hunan Institute of Microbiology， Changsha Hunan 410009）

Abstract ? ?Taking the "Big Three Yuan" soil conditioner product as the core， and accurately using the time-division metering application technology， the effect and benefit of the "Big Three Yuan" soil conditioner on the soil effective cadmium and rice cadmium reduction rate were studied.The results showed that the half-quantity supplementary soil conditioner in the fourth year and the half-quantity supplementary soil conditioner in the early rice in the second year had the same effect on soil effective cadmium and rice cadmium content， and enhanced the effect of reducing soil effective cadmium and rice cadmium content. The technology could effectively reduce costs， improve economic and social benefits， and has broad application prospects.

Key words ? ?soil conditioner; time-division metering; in-situ remediation; economic benefit

湖南省是我國最大的稻米產區之一，素有“魚米之鄉”的美譽，但同時也是鎘污染最嚴重的地區之一[1-3]。據權威機構調查，湖南長沙、株洲、湘潭三市的工礦區、城郊區、污灌區的16萬hm2耕地，有11.3萬hm2重金屬污染超標，約占調查區域的2/3[4]。如何有效治理和安全高效利用重金屬污染耕地，不僅關系到國家糧食安全生產，也關系到生態文明建設。近年來，為有效解決湖南省稻田鎘污染和水稻安全生產的問題，湖南省微生物研究院、中南林業科技大學、湖南雙紅農科生態工程有限公司在農財兩部重大科技專項子項目“鈍化稻田鎘復合微生物制劑的研發與示范”、湖南省自然科學基金重點項目“貪銅菌6-5富集土壤中重金屬鎘的分子機理研究”、長沙市科技重大專項“安全利用鎘污染耕地“大三元”技術的開發與應用”等立項支持下，研究出了一種適用于南方中輕度鎘污染稻田的高效鎘固化產品“大三元”土壤調理劑，并形成配套適于推廣應用的分時計量施用技術，該技術在保證產品高效、長效的基礎上，可有效降低成本，提高經濟效益和社會效益，為湖南省土壤鎘污染原位修復治理提供了一種行之有效的途徑。

1 ? ?材料與方法

1.1 ? ?試驗概況

試驗于2014—2018年在湖南省岳陽縣中洲鄉進行。“大三元”土壤調理劑產品，由課題組研制。供試水稻品種：早稻為湘早秈45號，晚稻為湘晚秈13號。

1.2 ? ?試驗設計

試驗共設2個處理，處理1，第1年早稻、晚稻連續施用土壤調理劑3～6 t/hm2，第4年早稻晚稻均補施土壤調理劑1.5～3.0 t/hm2;處理2，在晚稻種植前足量施用土壤調理劑3～6 t/hm2，第2年早稻半量補施1.5～3.0 t/hm2土壤調理劑，第2年晚稻及以后都不再施用。

1.3 ? ?檢測方法

1.3.1 ? ?土壤有效態鎘含量測定。稱量10.00 g過20目土壤樣品，加入DTPA（二乙三胺五醋酸）浸提液（土∶水=1∶5）50 mL，振蕩2 h后過濾，稀釋20倍后用ICP-MS測定。

1.3.2 ? ?稻米鎘含量測定。稱量0.3 g粉碎后的稻米樣品于消煮管中，分別加入硝酸5 mL、雙氧水2 mL，微波消煮，定容后過濾，用ICP-MS測定。

2 ? ?結果與分析

2.1 ? ?施用土壤調理劑對土壤有效鎘及稻米鎘含量的影響

施用土壤調理劑使土壤有效鎘含量降低明顯，水稻對鎘的吸收累積量明顯減少。由表1可知，處理1有效鎘含量降低了44.1%～68.6%，稻米鎘含量降低33.8%～66.6%，土壤有效鎘、稻米鎘含量降低效果得到加強。處理2可確保3～4年有效鎘含量、稻米鎘含量顯著降低。處理1和處理2對土壤有效鎘和稻米鎘含量降低效果相當。

2.2 ? ?施用土壤調理劑技術效益分析

土壤調理劑對土壤有效鎘的鈍化效果持續4年，第4年是土壤調理劑效果衰減的關鍵節點，通過第4年補施半量土壤調理劑，可使其鎘鈍化效果恢復到與第1年水平相當。以4年周期計算，相比每2～3年增施足量土壤調理劑常規方式，該方式既保證了土壤調理劑施用長期效果的穩定性，同時可節約土壤調理劑施用成本70%以上;傳統的早稻、晚稻連續施用調整為晚稻施用足量以確保晚稻米鎘達標率，第2年早稻補施半量土壤調理劑，可確保3～4年土壤有效鎘含量、稻米鎘含量顯著降低，同時可以節約土壤調理劑施用成本25%。綜上所述，通過采用第4年定位補施半量處理和早稻補施半量處理為主要內容的分時計量施用技術，可以減少“大三元”土壤調理劑的長期施用劑量，壓縮施用經濟成本。該技術的經濟效益和生態環保效益非常顯著，可在湖南地區進行推廣。

2.3 ? ?應用推廣效益分析

研發的“大三元”土壤調理劑及構建的中輕度鎘污染稻田分時計量施用技術模式，在湘西、湘北、湘南、湘中、湘東、江西和湖北等鎘污染稻田進行推廣應用，面積到6.2萬hm2，產生了顯著的社會效益和經濟效益，對實現農業增產、農民增收起到巨大的推動作用。

2.3.1 ? ?實際社會效益。該產品及技術屬于原位修復治理產品，不占用耕地、不影響農業生產和收益、對環境影響小。在全國多個縣市區推廣應用后，不僅可以顯著降低稻田鎘含量及稻米鎘含量，還可以改善土壤酸化及團粒結構組成，調節土壤營養元素，提升地力，提高土壤質量及產品品質，保障生態環境和人體健康。

2.3.2 ? ?實際經濟效益。2016—2018年，“大三元”土壤調理劑及分時計量施用技術模式已在湖南、湖北、江西等省推廣應用6.2萬hm2，實施本技術模式可使土壤pH值升高0.3～1.0，使稻米中鎘含量降低70%以上，稻米合格率達到90%以上。該“大三元”土壤調理劑產品及配套技術服務共獲銷售收入1.5億元，新增利潤2 924萬元，新增稅收552萬元。新增間接經濟效益約6.2億元，其中稻谷增產創效0.91億元，稻谷提標創效5.29億元。

3 ? ?結論與討論

3.1 ? ?結論

施用“大三元”土壤調理劑可以明顯降低土壤有效鎘含量及水稻鎘含量，土壤調理劑對土壤有效鎘的鈍化效果持續4年，第4年是土壤調理劑效果衰減的關鍵節點，第4年定位半量補施和第2年早稻半量補施降低土壤有效鎘和稻米鎘含量效果相當，不僅保證了土壤調理劑施用效果的穩定性，還可節約土壤調理劑施用成本。

3.2 ? ?討論

3.2.1 ? ?政策扶持力度不夠。治理耕地重金屬污染是一項長期的公益性環保事業，具有連續性和長遠性，凸顯環境效益和經濟效益需要政府部門的長期政策扶持。雖然我國已出臺并實施了一系列針對重金屬污染耕地的休耕治理政策和治理產品示范推廣措施，但專項資金來源單一，扶持力度和宣傳力度還不夠，無法吸引社會資本的投入[5]。目前，耕地重金屬污染治理技術與產品相對較少，仍廣泛使用石灰等低效治理手段[6-8]。雖然“大三元”土壤調理劑及分時計量施用技術性能突出，但與播撒石灰等手段相比前期投入較高，無價格優勢，還需要加強“大三元”土壤調理劑及配套技術高效性的宣傳與推廣，加大配套項目資金的落實，同時充分考慮農戶參與意愿和需求[9-12]，有效調動基層農技人員和農戶的積極性。

3.2.2 ? ?技術要求較高。“大三元”土壤調理劑及分時計量施用技術模式針對基層農技人員和農戶開展技術培訓服務和監督管理的成本較高。該技術模式在國家科研項目支撐下培訓服務費比例為9%～12%，而按實際情況，該技術模式技術服務費比例需達到30%以上才能保證基層農技人員和農戶熟練掌握。在目前耕地土壤重金屬治理技術選項不多、產業鏈構建不完善的情況下，國家更加偏向于推廣相對成熟、操作簡易、較為經濟的技術，實現邊安全生產邊修復治理的目標。

3.2.3 ? ?作用效果評價體系不健全。由于重金屬鎘原位鈍化修復方面問題的復雜性，仍存在理論研究不夠、實踐缺乏等問題，宏觀實驗結果缺乏直接的微觀證據[13-15]。土壤調理劑只是暫時降低了土壤中重金屬鎘污染物的生物有效性，并沒有消除重金屬鎘污染，因而鈍化的穩定性和時間效應也需要進一步明確[16-18]。目前，還缺乏權威性和系統性的針對利用土壤調理劑及配套技術治理耕地重金屬污染的評價體系[12]，不能從經濟性、實效性、長期性、安全性等方面進行全面評估，從而影響了“大三元”土壤調理劑及分時計量技術的應用推廣成效。

4 ? ?參考文獻

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