“大三元”土壤調理劑各組分對酸性鎘污染稻田的修復效果

程偉 張敏 李一路 王玉雙 伍善東 單世平

摘 要：為研究“大三元”土壤調理劑各組分對土壤鎘、pH和稻米鎘影響，選取中度鎘污染土壤開展水稻田間試驗。試驗結果表明：“大三元”土壤調理劑各組分能夠提高土壤pH值，降低土壤有效鎘和稻米鎘含量，提高水稻產量;其中復合微生物肥料能夠降低早晚稻米鎘含量29%和28%，降低早晚稻土壤有效鎘36%和35%，全年兩季水稻累計增產5.1%。復合微生物肥料的施用可以降低土壤有效鎘和稻米鎘，增加水稻產量。

關鍵詞：土壤調理劑;有效鎘;水稻;微生物

中圖分類號：X53 文獻標識碼：A文章編號：1006-060X（2020）08-0034-03

Abstract： In order to study the effects of different components of "Dasanyuan" soil conditioner on soil cadmium， pH and rice cadmium， a rice field experiment was conducted in moderately cadmium contaminated soil. The results showed that each component of "Dasanyuan" soil conditioner could increase soil pH value， reduce soil available cadmium and rice cadmium content， and increase rice yield; among them， compound microbial fertilizer could reduce cadmium content of early and late rice by 29% and 28%， reduce available cadmium content of early and late rice soil by 36% and 35%， respectively， and increase total rice yield by 5.1%. The application of compound microbial fertilizer can reduce soil available cadmium and rice cadmium， and increase rice yield.

Key words： soil conditioner; available cadmium; rice; microorganism

土壤鎘污染導致重金屬物質在農作物體內富集，影響農產品安全，嚴重危害人體健康[1-2]。2014 年，由環境保護部和國土資源部聯合發布的《全國土壤污染狀況調查公報》顯示[3]，我國耕地總量中超過規定污染值的耕地面積占比已達19.4%，土壤中的重金屬污染物主要有鎘、砷、鉛、汞等[4]，其中重金屬鎘和砷的點位超標率分別高達 7% 和 2.7%[5-6]。農田土壤中重金屬通過土壤—植物系統，由食物鏈轉入人體，含量不斷累積，危害身體健康[7]。湖南作為全國最大的稻米產區，同時也是鎘污染最嚴重的地區之一[8]。

在重金屬中輕度污染耕地上進行安全高效的農業生產是一個急需解決的問題。土壤調理劑是一種經濟高效、易于實施的治理土壤重金屬污染的方法[7]。應用土壤調理劑修復酸性土壤，在提高土壤pH值[8-9]，降低其土壤重金屬的生物有效性和可遷移性[10]的同時，還能改善土壤物理性質，提高微生物活性，增強土壤酶活，促進根系的生長[11]，增加作物產量，提高經濟效益。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[12]，該土壤調理劑對調節酸性土壤pH值有較好作用，同時在改良土壤、促進作物生長發育、提高農作物產量和農產品質量等方面都有一定效果。鑒于此，開展田間試驗研究該產品各組分對重金屬污染土壤和水稻的作用，為進一步優化產品、提升修復效果提供科學指導。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與供試土壤

試驗在益陽市赫山區泥江口鎮展開，供試土壤為花崗巖，試驗前取土樣檢測，土壤理化性質分析結果見表1。

1.2 供試材料

土壤調理劑采取湖南潤邦生物工程有限公司生產采用“大三元”土壤調理劑及各原料組分，原料組分有復合微生物肥料、有機組分、無機組分3種。早稻：湘早秈45號，晚稻：湘晚秈11號。

1.3 試驗設計和方法

試驗設重復3次，共15個小區，隨機區組排列，小區面積20 m2，試驗田四周設置2.5 m寬保護行。在早稻和晚稻兩季作物進行定位試驗，試驗小區田埂自犁底層以上全部用農膜墊好，防止肥水串排串灌。在其他耕作、肥水管理和病蟲害防治水平完全一致的基礎上，設如下5個處理：處理①，空白（CK），常規種植;處理②，常規種植+復合微生物肥料300 kg/hm2基施;處理③，常規種植+有機組分2 250 kg/hm2基施;處理④，常規種植+無機組分2 250 kg/hm2基施;處理⑤，常規種植+“大三元”土壤調理劑2 250 kg/hm2基施。早稻和晚稻按照上述相同的試驗設計和方法在同一田塊、相同的小區分別進行早稻和晚稻試驗。

1.4 主要栽培管理措施

供試早稻于2019年4月3日播種，4月30日移栽。移栽前結合整田，于4月29日施用40%（N-P2O5-K2O=20-10-10）水稻專用配方肥375 kg/hm2作基肥;5月10日早稻返青后施用水稻專用配方肥150 kg/hm2作追肥;各處理的灌溉、病蟲防治和中耕除草等栽培管理措施完全相同，供試早稻于7月30日收獲。晚稻于2019年7月9日播種育秧，8月4日移栽插秧，各田間管理與施肥處理與早稻一致，9月29日成熟收割，獲收時分處理單收、單曬、單獨稱重計算各小區產量，并分別取土送樣和稻谷樣到上級具檢測資質的單位進行檢測。

2 結果與分析

2.1 不同處理對土壤理化性狀的影響

2.1.1 不同處理對土壤pH值的影響 連續兩季定位試驗結果表明：早稻施用供試土壤調理劑各組分后，處理②③④⑤與處理①比較，土壤pH值差異明顯，平均值分別增加了0.28、0.14、0.25、0.42。晚稻施用供試土壤調理劑及其各組分后所有的處理與對照相比較，pH平均值都有上升，其中處理②③④⑤與處理①比較，土壤pH值分別增加了0.45、0.28、0.33和0.63，經F檢驗，處理③④與對照相比有明顯差異，處理②⑤與對照相比差異極顯著（表2）。

2.1.2 不同處理對土壤有效鎘的影響 早稻和晚稻的定位試驗結果表明：早稻施用供試土壤調理劑各組分后，處理③④與處理①對照比較，土壤有效鎘平均值分別降低了0.054、0.080 mg/kg;處理②⑤與處理①對照比較，土壤有效鎘平均值分別降低了0.166、180 mg/kg;晚稻繼續施用供試土壤調理劑及其各組分，處理③④與處理①對照比較，土壤有效鎘平均值分別降低了0.142、0.129 mg/kg;處理②⑤與處理①對照比較，土壤有效鎘平均值分別降低了0.162、0.184 mg/kg。經F檢驗，各處理間土壤有效鎘存在顯著差異（圖1）。

2.2 不同處理對水稻米鎘的影響

田間試驗結果（圖2）表明：處理②③④⑤與處理①對照比較，早稻稻米鎘含量平均值分別下降了0.076、0.066、0.079及0.011 7 mg/kg;晚稻繼續施用供試土壤調理劑及其各組分，處理②③④⑤與處理①對照比較，稻米鎘含量平均分別下降了0.114、0.101、0.087及0.153 mg/kg;經F檢驗，處理間稻米鎘含量差異顯著。

2.3 不同處理對水稻產量的影響

試驗結果表明：早稻處理②③④⑤與處理①比較都有增產，增產率分別為6.2%、3.1%、4.3%及7.6%;晚稻在不同處理條件下，處理②③④⑤與處理①比較亦都增產，增產率分別為4.8%、3.6%、4.2%及8.2%;經F檢驗，處理間產量差異達顯著水平（表3）。

3 結論與討論

連續兩季定位試驗結果表明，與對照比較，在酸性水稻田內連續兩季施用“大三元”土壤調理劑及不同組分后，土壤pH值都有提高，其中處理⑤即“大三元”土壤調理劑對土壤pH值影響最大，土壤pH值提高了0.63個單位，顯著提高。由此試驗結果也可以看出，不同處理對土壤pH值影響強度順序為⑤>②>④>③。

土壤有效鎘濃度在施用土壤調理劑后都有降低，其中處理⑤ “大三元”土壤調理劑對土壤有效鎘的降低程度最高，早晚稻土壤有效鎘降低39%和41%;處理②復合微生物肥料的施加，與處理①比較，早、晚稻土壤有效鎘降低36%和35%，不同處理降鎘效果順序為⑤>②>④>③。復合微生物肥料是多種益生微生物的復合菌劑，能夠提升水稻根際微生物豐度，增加根際微生物群落數量，改善水稻根系微環境，對于微生物鈍化重金屬和促進植物生長都起到了重要作用[15]。

稻米鎘試驗結果與土壤有效鎘結果趨勢是一致的，施用土壤調理劑不同組分，與對照比較，其中處理⑤ “大三元”土壤調理劑對稻米鎘的降低程度最高，早、晚稻的米鎘含量分別降低了45%和39%。復合微生物肥料早晚稻米鎘降低率分別為29%和28%，不同處理對稻米鎘的降鎘效果順序為⑤>②>④>③。通過試驗還發現晚稻米鎘含量較早稻米鎘含量高，這可能是由于晚稻生長周期長，總生物量較大，與早稻相比，水稻各器官從土壤中累積更多的鎘。

連續兩季水稻試驗結果表明，“大三元”土壤調理劑及各組分都對水稻有增產作用。早稻施用不同組分的土壤調理劑，處理⑤平均產量為7 263 kg/hm2，與處理①比較，平均增產513 kg/hm2，增產率為7.6%;晚稻處理⑤的增產率達8.2%，對全年兩季水稻累計增產1 194 kg/hm2，增產率為7.9%。處理②對早稻和晚稻增產效果僅次于處理⑤，增產效果亦顯著，早稻和晚稻分別增產6.2%和4.8%，全年兩季水稻累計增產5.1%。

綜上所述，“大三元”土壤調理劑不同組分在益陽酸性水稻土上經過早、晚稻連續兩季的施用，都有一定的增產效果，并提高經濟效益。相比較有機、無機組分，復合微生物肥料的添加對于降低土壤有效鎘和稻米鎘、增加水稻產量起到了重要的作用。

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（責任編輯：高國賦）