不同肥料處理對水稻重金屬鎘含量及產量的影響

周 娟

(遠安縣植保耕肥站,湖北 遠安 444200)

鎘是廣泛存在于自然界的一種重金屬元素,當作物組織中鎘濃度積累到一定水平時,就會出現毒害癥狀,包括生長遲緩、褪綠、矮化、產量下降等癥狀,嚴重時甚至會導致作物死亡[1]。鎘在水稻籽粒內大量累積后,通過食物鏈傳遞,使人和動物的生命健康受到嚴重威脅[2],對糧食安全也有較大影響。水稻是遠安縣主要糧食作物之一,常年播種面積6200 hm2,占糧食作物總播種面積的43.54%。為篩選能降低水稻重金屬鎘含量的施肥方式和調理劑品種,本試驗通過施用復合肥、有機肥、熟石灰、土壤調理劑等措施,探究不同施用方式對水稻產量及水稻重金屬鎘含量的影響,以期為開展受污染耕地治理提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

本試驗于2022年5月至9月在遠安縣洋坪鎮任家崗村四組余家壩付祖強農戶承包地進行(111°33′47″E,31°12′35″N),選擇種植10年以上的田塊,面積1 067 m2,海拔140 m,黃棕壤性(黃泥沙田)水稻土。前茬為小麥,品種為金洛1號。

試驗田在施肥前采集土壤樣品,檢測土壤常規五項及部分重金屬含量。具體土壤養分狀況:pH值7.4、有機質26.5 g/kg、堿解氮147.0 mg/kg、有效磷14.8 mg/kg、速效鉀80 mg/kg、鉛含量31.2 mg/kg、鎘含量0.28 mg/kg、鉻含量71.6 mg/kg、汞含量0.11 mg/kg、砷含量0.78 mg/kg。

1.2 供試材料

試驗水稻品種為昌兩優8號,廣西恒茂農業科技有限公司選育。

試驗肥料:復合肥(26-10-12,中氯)48%,湖北三寧化工股份有限公司;有機肥(1-2-1)4%,宜昌大自然生物科技有限公司;熟石灰(CaO含量≥50%),pH值10～12,宜昌富冠農業科技有限公司;土壤調理劑(SiO2≥25%),pH值9.5～11.5,武漢市秀谷科技有限公司。

1.3 試驗設計和方法

試驗設3個處理(具體見表1),CK組為當地習慣施肥,采取順序排列設計,各小區之間用木樁和覆膜間隔,單排單灌,田塊四周設保護區。

表1 試驗各處理肥料品種及施肥量

1.4 試驗實施與栽培管理

精細整地,待田面平整,泥漿稍沉淀時劃小區,用木樁和薄膜覆蓋隔離。苗床播種育苗移栽,所有肥料作基肥一次施用,分小區施肥后耙勻,然后移栽水稻。移栽時各小區苗長勢一致。田間管理照常規進行,各小區均為2022年5月8日育種、6月11日移栽、6月29日進入分蘗期、行距為20 cm×30 cm,穴距為22 cm,9月22日收獲。其他田間操作管理如整地、栽培、灌溉、病蟲害防治等均按當地習慣統一進行,遵循一致原則。

1.5 調查內容及方法

1.5.1 田間土樣采集化驗

參考胡斌等的方法[3],在試驗開始前和水稻收獲后,即2022年5月17日和9月27日,采用5點取樣法,在試驗田區域采集田間土樣,制成1個混合樣,對土壤pH值、有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀常規五項和鎘等含量進行檢測。

1.5.2 生育性狀及產量調查

7月15日進行分蘗期調查,每小區選取代表性植株15株,調查每蔸分蘗數;收獲前,每小區選取代表性植株15株,測量株高、穗長,計算單株有效穗。收獲時均按小區實打鮮重產量進行測產,同時采集稻谷樣品,取籽粒檢測重金屬含量,曬干后測籽粒干重和產量。

1.6 數據處理

采用Excel 2016進行數據統計處理。

2 結果與分析

2.1 對土壤的影響

不同處理土壤pH值、養分及重金屬鎘含量均有一定影響(表2)。與試驗前相比,3種處理后土壤的pH值從偏堿性到呈現中性變化;土壤養分也有不同程度提高,其中有機質分別提升14.4 g/kg、14.4 g/kg和11.7 g/kg,堿解氮分別提升14 mg/kg、3 mg/kg和-4 mg/kg,有效磷分別提升12.9 mg/kg、10.2 mg/kg、10.9 mg/kg,速效鉀分別提升45 mg/kg、42 mg/kg、51 mg/kg;處理后土壤重金屬鎘含量均有所下降,其中處理2和處理3下降最明顯,分別下降0.035 mg/kg和0.065 mg/kg。表明施用有機肥、熟石灰、復合肥對改良田間土壤具有明顯作用,能夠降低土壤中重金屬鎘的含量。

表2 試驗前后土壤養分及重金屬鎘含量檢測結果對比

2.2 對水稻谷物的影響

不同施肥處理對水稻谷樣重金屬鎘含量具有一定影響(表3)。相對于常規處理,處理2和處理3中水稻谷樣重金屬鎘含量僅為0.031 mg/kg和0.021 mg/kg,分別下降0.219 mg/kg和0.229 mg/kg,說明有機肥+熟石灰+復合肥、有機肥+土壤調理劑+復合肥兩種施肥模式對降低水稻中重金屬鎘含量具有明顯作用。

表3 試驗后水稻谷樣重金屬鎘含量檢測結果對比

2.3 對水稻生育性狀及產量的影響

不同施肥方式處理水稻生育性狀及產量產生一定影響(表4)。與對照處理1相比,處理2、3的水稻植株株高、穗長、分蘗數均有不同程度增加,且水稻生長后期的穴穗數、單位面積穗數、穗粒數等產量構成因素均分別高于對照。與處理1相比,處理2和處理3水稻的穗長、分蘗數、實粒數、千粒重分別增加2 cm和3 cm、1.0個和0.6個、48粒和50粒、0.5 g和0.9 g,結實率提高13.9個和18.7個百分點;處理2比處理1實產稻谷增收33.8 kg/667m2、增幅4.9%,處理3比處理1實產稻谷增收51.9 kg/667m2,增幅7.5%(表4)。

表4 不同處理對水稻產量的影響

3 結論與討論

本試驗結果表明,施用有機肥、熟石灰、土壤調理劑、復合肥對改良田間土壤具有明顯作用,能夠降低土壤中重金屬鎘的含量,土壤中重金屬鎘含量與試驗前對比,處理2和處理3分別下降0.035 mg/kg和0.065 mg/kg;有機肥+熟石灰+復合肥、有機肥+土壤調理劑+復合肥兩種施肥模式對降低水稻中重金屬鎘含量具有顯著作用,處理2和處理3的稻谷樣重金屬鎘含量分別下降0.219 mg/kg和0.229 mg/kg;有機肥+熟石灰+復合肥、有機肥+土壤調理劑+復合肥兩種施肥模式可以有效增加水稻產量,對作物產量有積極作用,其中處理2增產33.8 kg/667m2、增幅4.9%,處理3增產51.9 kg/667m2、增幅7.5%。

由此可見,在本試驗條件下,通過有機肥+熟石灰+復合肥、有機肥+土壤調理劑+復合肥兩種施肥模式對降低重金屬鎘含量具有顯著作用,同時還能有效提升水稻田耕地質量。在以后的耕地生產障礙修復利用實踐中,施用有機肥、熟石灰、土壤調理劑、復合肥等對土壤中重金屬鎘含量的改善作用需多年重復試驗進行跟蹤調查。