種植模式及施肥方式對水稻籽粒鎘含量的影響

陳正華，張家海，龔 儒

（1.常德市老科協農業分會，湖南 常德 415000；2.常德市糧食經濟科技學會，湖南 常德 415000）

稻谷作為我國三大主食之一，其質量安全更是關系國計民生的頭等大事。然而，因當環境污染、農藥化肥施用等原因，稻谷重金屬污染問題日漸突出，尤以鎘污染最為典型[1]。鎘是水稻非必需元素，而水稻又具有富集鎘的習性。據報道[2]，在南方部分地區，市場上大米鎘超標率達到10%以上，鎘污染已經成為發展安全綠色稻米的重要制約因素。因此，采取適當措施減少鎘超標稻谷的產生具有重要的意義。

當前，減少鎘超標稻谷的產生主要有兩種方式：一種是產前進行品種培育，開發性能優良的低鎘品種，減少稻谷的鎘累積[3]；另一種方式是在稻谷種植過程中，通過適當的農藝措施或水分管理，在稻谷生長過程中減少其對鎘的吸收[4-5]。在水稻種植過程中通過農藝措施降鎘的研究已有較多報道。劉仁波等[6]研究了不同調理劑組合對酸性土壤改良及稻谷降鎘的效果，結果表明，調劑通過固化土壤中有效態鎘可有效降低稻谷籽粒鎘含量。王京文等[7]研究了混合改良劑對土壤和水稻糙米鎘積累的影響，結果表明，由石灰、沸石、過磷酸鈣和生物質炭組成的混合改良劑在酸性土壤中對稻谷鎘含量降低有顯著效果。蘇初連等[8]以典型的中輕度鎘污染稻田為試驗對象，以常規追肥稻田為對照，研究了腐殖酸類營養液施用對不同生育期稻田土壤理化性質、稻米鎘含量和水稻產量的影響，結果表明，施用450、600 kg/hm2腐殖酸類營養液的稻田土壤理化性質得到有效改善，土壤pH提高0.24 ~ 0.47個單位、陽離子交換量與交換性鈣含量顯著提高，并且保持氮、磷、鉀能力增強；土壤有效鎘含量降低0.15 ~ 0.60 mg/kg，精米鎘含量分別下降至0.13、0.10 mg/kg，低于食品中污染物限量標準；水稻產量分別增產11.90%、6.14%。這些研究結果表明，在水稻種植過程中，通過使用合適的肥料，改善土壤性質、減少土壤有效態鎘含量是減少水稻種植過程中鎘吸收的有效方式。

本試驗擬研究在水稻種植環節使用新型生物肥料“腐殖酸復合肥”、綠肥種植、生態種植3種技術對稻谷籽粒鎘含量的影響，以期為水稻種植環節控鎘提供新思路和技術方案。

1 材料和方法

1.1 儀器和試劑

1.1.1 材料和試劑

Cd標準溶液（1 000 μg/mL）：國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院；硝酸（優級純）、過氧化氫（30%）：國藥集團化學試劑有限公司。

1.1.2 儀器設備

AAS-7000型原子吸收分光光度計：日本島津公司；MV3000微波消解儀：奧地利安東帕公司。

1.2 試驗地的選擇

新型生物肥料“腐殖酸復合肥”試驗選擇常德市金穗優質米業有限公司某種植基地的中度鎘污染稻田，試驗田和對照田各3.33 hm2；綠肥種植試驗選擇桃源縣興隆米業科技開發有限公司A種植基地，試驗田和對照田各2.00 hm2；生態種植試驗選擇桃源縣興隆米業科技開發有限公司B種植基地，試驗田和對照田各4.67 hm2。每個基地試驗田和對照田隨機分布，對照和試驗處理各重復3次。

1.3 田間試驗處理

3種試驗田和對照田的田間處理方式見表1。

表1 試驗田處理方式

1.4 水稻樣品收集

水稻成熟后，將試驗田和對照田稻谷全部收割，每個重復處理的試驗田和對照田樣品分別處理。樣品收割后脫粒、干燥，形成凈稻谷。每個田塊的稻谷混合均勻后，取500 g作為試驗樣品。

1.5 樣品鎘含量測定

采用石墨爐原子吸收光譜法。稻谷樣品礱谷形成糙米，糙米經粉碎機粉碎過20目篩。稱取0.5 g左右（精確至0.001 g）糙米粉于消解罐中，加入4 mL硝酸，再加入1 mL過氧化氫，蓋好安全閥后，將消解罐放入MV3000微波消解儀中，30 min內將功率從0 W升至1 200 W，然后在700 W保持30 min，共消解1 h；樣品冷卻30 min，取出，于190 ℃加熱趕酸，直至溶液揮發至綠豆大小，用去離子水定容至25 mL，作為待測溶液。石墨爐原子吸收分光光度法分析條件見表2。

表2 儀器分析條件

1.6 數據處理與統計分析

所有數據均采用Excel 2010處理和分析。

2 結果與分析

2.1 新型生物肥料“腐殖酸復合肥”

在常德市金穗優質米業有限公司某種植基地開展試驗，結果見表3。由表3可知，施用35%腐殖酸復合肥的稻谷糙米鎘含量顯著降低0.190 mg/kg，降低率達46.68%。對比試驗還證明，施用35%腐殖酸復合肥不僅能有效降低水稻糙米中鎘含量，還有提高有效穗、實粒數和結實率，增加稻谷產量的效果。防治稻田鎘等重金屬污染可從選擇肥料著手，逐步推廣使用新型生物肥料腐殖酸復合肥。

表3 新型生物肥料對水稻糙米鎘含量的影響 mg/kg

2.2 綠肥種植

在桃源縣興隆米業科技開發有限公司A種植基地開展試驗。結果表明，施加綠肥的稻谷加工成大米后鎘含量檢測結果為0.173 mg/kg，比施用化學肥料的降低56.20%。

紫云英的養分很高，每50 kg鮮草相當于尿素1.04 kg、過磷酸鈣0.46 kg、氯化鉀0.12 kg，還有大量的有機質，是優質的綠肥。在翻耕壓青前施用生石灰，一方面保證了紫云英能充分腐爛轉化為肥料，同時石灰本身也可起到降鎘的作用。施用綠肥減少化肥施用量是稻谷降鎘的重要途徑之一。

常德市水稻生產有種植紫云英作底肥的傳統，但自20世紀90年代以來，稻田種植綠肥紫云英的習慣不復存在，恢復稻田種植綠肥難度很大。農業農村部門要加大力度，采取鼓勵措施發展綠肥種植，可先行在一季稻生產區域推廣。

2.3 生態種植

稻谷鎘超標，與大量施用化學農藥、化學肥料有密切關系。在桃源縣興隆米業科技開發有限公司B種植基地開展了不同農業投入品對水稻鎘含量的影響對比試驗。由表4可知，同樣的土壤、同樣的水稻品種，不同的農業投入品對水稻的影響不同。常規施加化肥農藥（含施用封閉藥等除草劑、化學農藥以及化學肥料）的田塊鎘含量偏高，大米鎘含量0.395 mg/kg；少施化學肥料和化學農藥、不施封閉藥的田塊鎘含量稍低，大米鎘含量0.200 mg/kg；不施化學肥料和化學農藥的田塊鎘含量最低，大米鎘含量0.173 mg/kg。

表4 生態種植對水稻籽粒鎘含量的影響

3 結 論

本試驗研究了在水稻種植環節使用新型生物肥料“腐殖酸復合肥”、綠肥種植、生態種植3種技術對稻谷籽粒鎘含量的影響。結果表明，3種技術均能有效降低成熟后水稻籽粒鎘含量，其中每公頃水稻施用紫云英22 500 kg（底肥）和生石灰600 kg（壓青）可使稻谷籽粒鎘含量降低56.20%，降鎘效果最佳。在實際種植中，推廣農業防治和生物防治技術，既能防治病蟲又促進生態平衡，因而逐步擴大生態水稻生產，是一種可持續的水稻種植模式。