辰溪縣鎘污染耕地安全利用技術

周智理 趙蓮英

（1.辰溪縣辰陽鎮農業綜合服務中心，湖南 辰溪 419500；2.辰溪縣農業農村局，湖南 辰溪 419500）

0 引言

近年來，隨著冶煉、化工及采礦工業的發展，以及農藥、化肥和塑料薄膜等農業投入品的使用，重金屬鎘污染水體和耕地土壤的問題變得日益嚴重，從而導致不少農產品鎘含量嚴重超標。人長期食用含鎘超標的農產品，會對肺、肝、腎、骨、免疫系統和生殖系統造成一系列的損傷，給人體健康造成巨大損害。

1 辰溪縣耕地土壤鎘污染現狀

辰溪縣位于湖南省西部，地處雪峰山與武陵山之間，是一個以山區、丘陵地貌為主的農業大縣，耕地面積3.24萬 hm，主要種植水稻、玉米、油菜、柑橘等農作物。同時，縣域內煤炭、石灰石等礦產資源豐富，曾是湖南省的重工業區，鼎盛時期有10多家工礦企業。但由于礦山無序開采、選礦洗礦工藝落后、“三廢”問題等，區域內耕地重金屬污染較重，尤其以鎘污染最為突出。自2018年起，湖南省各糧食收購單位都陸續配備了重金屬檢測設備，辰溪縣種糧大戶送往外地及當地糧庫的多批次稻谷皆因檢測出重金屬鎘含量超標而遭拒收。土壤鎘污染已嚴重影響辰溪縣糧食安全，阻礙農業生產發展。因此，當地全面開展耕地土壤鎘污染修復治理，推廣簡單易行、高效實用、經濟合理的鎘污染耕地安全利用技術刻不容緩。

2 技術支撐

2014—2018年，辰溪縣農業資源保護站連續開展應用了VIP+n組合技術［以品種（Variety，簡稱V）、灌溉（Irrigation，簡稱I） 、酸堿度（pH，簡稱P），為主因子，以土壤調理劑、葉面阻控劑等為輔助因子（簡稱n）］治理鎘污染耕地的小區試驗、大田驗證試驗。試驗結果表明，在設置的10項降鎘處理技術中，淹灌處理（I處理）及其組合處理（IP、VIP、VIP+n）皆具有顯著的降鎘效果；組合處理技術降鎘效果優于單獨的“淹灌”處理技術；各組合處理技術的降鎘效果差異性不明顯，其中“淹灌+施石灰”（IP處理）降鎘幅度為24.3%～87.6%，平均可達53.1%，同其他組合處理措施相比，“淹灌+施石灰”技術具有易操作、經濟成本低等優勢。綜合考慮，“淹灌+施石灰”是性價比最高的降鎘處理技術。

3 試驗目的

為進一步驗證“淹灌+施石灰”控鎘技術大面積推廣的效果及穩定性，為辰溪縣稻田重金屬鎘污染防控治理積累經驗，筆者選擇“淹灌+施石灰”組合（IP處理）作為該試驗的降鎘措施，旨在以簡單易行、經濟高效的安全利用技術，構建適于大面積推廣的技術模式，從而達到安全利用污染耕地的目的。

4 試驗區域

試驗區域選擇位于錦江下游的楊龍村、園家坪村、鵝公頸村3個村的連片區域。2018年糧食收購檢測結果表明，該區域稻谷存在不同程度的鎘污染。因此，將該區域作為鎘污染耕地安全利用技術推廣試驗區。試驗區域面積52.67 hm，按區域位置可劃分為大鼓坪與鵝公頸2個大區，其中大鼓坪再分3個小區，鵝公頸為1個小區，共4個小區，區域位置及面積見表1。

表1 試驗區域及面積

每個小區種植同一水稻品種，并設置“不施石灰+干濕交替灌溉”的對照，其中大鼓坪坪上設對照CK，大鼓坪東設對照CK，大鼓坪西設對照CK，鵝公頸坪上設對照CK。對照區按當地農民常年種植水稻習慣進行干濕交替管理，在幼穗分化后期至抽穗期進行曬田處理，曬至田泥開坼后復水。

5 試驗實施單位

“淹灌+施石灰”降鎘試驗由辰溪世宣農機農技水稻種植農民專業合作社組織實施。該合作社有大型收割機和犁田機10多臺（套），8.5 t、12 t的烘干機各1臺，植保無人機3臺，大米和菜籽加工機械各1套，倉庫600 m，流轉土地面積73.33 hm，主要從事水稻、水稻制種及油菜生產。該合作社的法人李世宣是當地有名的種植大戶、科技帶頭人，掌握較先進的農業農機技術，有確保鎘污染耕地安全利用技術措施落實到位的能力和實力。

6 試驗措施

6.1 “淹灌”措施

一是要求水稻生產全程實行淹水灌溉。返青分蘗期田間保水4～5 cm，分蘗末期至孕穗期不排水曬田，保水6～7 cm控制無效分蘗，揚花期保水5～6 cm，灌漿期保水4～5 cm，乳熟期保水3～4 cm，蠟熟期及以后自然落干，尤其是抽穗前后20 d內保持田間水層不低于3 cm。二是對田埂進行維修與加固，確保田埂堅固牢實，以防坍塌、漏水。三是灌溉應選取無鎘污染的水源，確保灌溉水質清潔。

6.2 “施石灰”措施

一是試驗中統一使用熟石灰即Ca（OH），石灰物料質量必須符合標準，重金屬限量指標見表2。石灰施用數量以調控土壤pH值至7.0為目標。該試驗設定每667 m熟石灰用量75 kg。

表2 石灰類物料的重金屬限量指標

二是在稻田耕整前施石灰。原則上在稻田耕整前施用石灰，即5月上旬耕整前進行，每667 m用量 75 kg。將石灰均勻撒施在土壤表面再進行耕整作業，使石灰隨耕整作業均勻拌施入田土中，翻耕深度應在15 cm以上，切忌撒施不勻或耕整后施于表面造成燒苗。

三是在水稻分蘗后期施石灰。對于因為工期緊張，在耕整前不能完成施石灰的坵塊，在6月下旬水稻分蘗末期至幼穗分化始期將石灰均勻撒施入田，667 m施用量同樣為75 kg。

6.3 注意事項

一是注意施用石灰與移栽秧苗的時間間隔，謹防燒苗減產。石灰應盡量避免與氮肥、有機肥等同時施用，以免影響肥效。二是人工作業應注意安全，要佩戴防護工具。三是實施“淹灌+施石灰”控鎘技術的區域在冬閑期間務必排水曬田，以防止長期淹水誘發稻田次生潛育化；土壤pH值達到7時停施1 a。

7 抽樣方法

根據試驗區（含對照區）的地形分布確定15個抽樣區，每個抽樣區先按五點取樣法選取5個坵塊，每個坵塊再按五點取樣法抽取樣品。將所抽樣品混合，通過多次等分得出一個抽樣區的樣品。以此類推共抽取15個樣品，其中“淹灌+施石灰”4個試驗小區抽取樣品11個，“不施石灰+干濕交替灌溉”4個對照區抽取樣品4個。每個樣品1份送檢、1份留存。

8 結果與分析

8.1 檢測結果

送檢的稻谷樣品15個，除了檢測鎘的含量，同時檢測了汞、砷、鉛、鉻4種重金屬的含量，檢測結果見表3。根據表3制得表4和表5。

表3 大鼓坪等試驗區域稻谷抽樣檢測表 mg/kg

表4 降鎘處理小區與對照區稻谷鎘污染情況對比

表5 降鎘處理區與對照區五大重金屬污染平均值對比表

8.2 重金屬鎘含量

由表3、表4可以看出，降鎘處理區稻谷鎘污染值平均為0.395 mg/kg（高于國家標準限值0.2 mg/kg，低于國際標準限值0.4 mg/kg），對照區稻谷鎘含量平均值為0.793 mg/kg，降鎘處理區比對照區稻谷鎘含量降低了0.398 mg/kg，降幅為50.19%；對照區CK、CK稻谷含鎘檢測值分別為0.696、0.606 mg/kg，其對應的降鎘處理小區大鼓坪、大鼓坪東稻谷含鎘檢測值為0.345 5、0.285 0 mg/kg，介于國家標準限值與國際標準限值之間；對照區CK稻谷含鎘檢測值為0.498 mg/kg，其對應的降鎘處理小區大鼓坪西稻谷含鎘檢測值在0.147～0.154 mg/kg，平均值為0.153 mg/kg，均小于0.2 mg/kg，符合國家標準；對照區鵝公頸（CK4）稻谷含鎘檢測值為1.370 mg/kg，其對應的試驗小區稻谷含鎘檢測值為0.567～0.708 mg/kg，遠遠超過國際標準限值。

8.3 其他4種重金屬含量

由表3、表5可以看出，與對照區比較，降鎘處理區稻谷的其他4種重金屬檢測值除了砷稍微超過國家標準限值0.004 mg/kg外，其他3種重金屬檢測值均未超過國家標準限值。其中，降鎘處理區稻谷的汞含量為0.006 mg/kg，較對照降低45.5%；砷含量為0.204 mg/kg，較對照增加17.20%；鉛含量為0.044 mg/kg，較對照增加29.40%；鉻含量為0.204 mg/kg較對照降低0.50%。該實驗中砷含量較對照增加與實施淹水灌溉措施相符，其他3項重金屬含量雖有所增減，但均未超過國家標準。

9 試驗結論

一是大面積應用“淹灌+施石灰”控鎘技術可以取得較為顯著的降鎘效果，該次試驗降鎘幅度在50.36%～69.81%，與往年的小區試驗、小面積區域驗證試驗結果基本相符，效果比較穩定。二是稻谷鎘含量在0.498 mg/kg以下的區域，可以考慮推廣“淹灌+施石灰”控鎘技術，試驗中樣品檢測鎘含量均不超過國家標準限值。三是稻谷鎘含量在0.606～0.696 mg/kg的污染區域耕地安全利用措施有待進一步探索，僅以“淹灌+施石灰”措施難以達到控鎘目標，試驗中樣品檢測鎘含量介于國家標準限值與國際標準限值之間。四是像鵝公頸這樣的高自然背景值鎘污染區應當休耕或退出水稻種植。