土壤調理劑和葉面阻控劑對稻谷重金屬含量的影響

張登杰，楊 丹，張留全，劉雪梅，凌志鋒，盧泓濤

（1.廣東萬山環境科技有限公司，廣東廣州 510655；2.沈陽化工大學，遼寧沈陽 110142）

近幾十年來，由于工業化和城市化快速發展，我國部分農業土壤受到污染，重金屬污染尤其嚴重。重金屬污染在環境中具有毒性和持久性，會從土壤轉移到田間生長的作物中，對人類健康造成威脅，已成為人們十分關注的問題。廣東省是我國地區生產總值最高的省份，占全國經濟產出的12%。然而，工業和經濟的擴張導致廣東省一些地區土壤環境惡化和農業退化。

農業土壤重金屬污染不僅會使水稻減產，而且會使水稻籽粒重金屬含量增加。大米作為中國人的主食之一，是重金屬進入人體的主要途徑，這對偏食大米的人群構成了很高的潛在健康風險。2016 年，我國制定《土壤污染防治行動計劃》，對受污染的農業土壤進行安全利用及采取其他防控措施，為人們的健康提供保障[1]。耕地安全利用措施中，多見土壤調理劑、葉面阻控劑、微生物菌劑等產品，它們都可以減少重金屬從土壤向作物的轉移，在農作物安全生產中起著至關重要的作用[2]。但是，不同地域、不同功能與成分的產品對農作物累積重金屬的影響不同，因此需要因地制宜地應用。為給廣東省耕地安全利用項目提供指導用量及示范，以土壤調理劑和葉面阻控劑進行試驗，探究相關藥劑不同施用量對稻谷重金屬含量的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗在2021年進行，地點為廣東省韶關市曲江區樟市鎮流坑村，地理坐標為北緯24°56'、東經113°49'。

供試土壤基本理化性質：pH 值4.51，含有機質24.02 g·kg-1、全氮1.08 g·kg-1、水解性氮108.00 mg·kg-1、有效磷49.64 mg·kg-1、速效鉀39.41 mg·kg-1。

供試水稻品種為當地特色水稻品種“馬壩油粘”。土壤調理劑為廣東省萬山環境科技有限公司生產的“粵田牌土壤調理劑”，該土壤調理劑選用鉬尾礦砂、通過新型高溫活化技術制備，富含硅、鈣、鎂、鉬等多種中微量元素，其中ω(CaO)≥20%，ω(MgO)≥12%，ω(SiO2)≥12%，pH值為10.0～12.0，利用鎘、砷生理阻隔技術，抑制水稻對鎘、砷的吸收與轉運，從而達到降低水稻籽粒重金屬含量的目的。葉面阻控劑為武漢諾威特農業技術有限公司生產的中量元素肥料，其中ω(SiO2)≥150 g·L-1，ω(K2O)≥220 g·L-1，ω(Na)≤10 g·L-1，ω(水不溶物)≤10 g·L-1，pH值為10.0～12.0。

1.2 試驗設計

試驗選在地勢平坦、規則整齊且地力均勻的水田地塊，劃分為21個試驗小區，每個小區30 m2（5 m×6 m）。施用土壤調理劑的地塊用字母A 標記，施用葉面阻控劑用字母B 標記。對于早稻，A1、A2、A3 分別表示土壤調理劑施用量為50 kg/667 m2（低施加量）、100 kg/667 m2（中施加量）、200 kg/667 m2（高施加量），B1、B2 分別表示葉面阻控劑使用量為100 mL/667 m2、200 mL/667 m2，CK 表示不施用土壤調理劑和葉面阻控劑；對于晚稻，A1、A2、A3 分別表示土壤調理劑施用量為25 kg/667 m2（低施加量）、50 kg/667 m2（中施加量）、100 kg/667 m2（高施加量），B1、B2 分別表示葉面阻控劑施用量為100 mL/667 m2、200 mL/667 m2，CK 表示不施用土壤調理劑和葉面阻控劑。以上條件交叉設計，共7 個處理，每個處理重復3 次，采用隨機區組，處理小區分布如圖1 所示。各處理小區管理遵循“最適”和“一致”原則，與周圍大面積生產一致。各處理小區其他各項管理措施一致，且符合生產要求，由專人在同一天內完成。

圖1 試驗小區設計平面圖

1.3 樣品采集與處理

水稻成熟期，對每個小區水稻進行測產。測產后每個小區分別取稻谷1 kg 左右，按國家標準方法《食品安全國家標準 食品中鉛的測定》（GB 5009.12—2017）、《食品安全國家標準 食品中鎘的測定》（GB 5009.15—2014）、《食品安全國家標準食品中總砷和無機砷的測定》（GB 5009.11—2014）檢測稻谷中鉛、鎘、砷的含量。

1.4 數據分析

所有數據用Excel 2013軟件制圖。

2 結果與分析

2.1 不同土壤調理劑和葉面阻控劑施加量對稻谷中砷含量的影響

如圖2 所示，不同處理下的稻谷中總砷含量均小于無機砷限量值0.35 mg·kg-1，符合《食品安全國家標準食品中污染物限量》（GB 2762—2022）中的限量要求，但不同處理下稻谷中砷含量略有不同。與對照組（CK）相比，早造水稻中，僅A1B1、A3B1、A3B2 三組稻谷中砷含量低于對照，其中A3B2 降幅最大，但僅下降7.1%；晚造水稻中，A2B1 處理稻谷中砷含量相較于對照組（CK）降幅約18.5%，A1B2 處理中稻谷砷含量降幅約15.8%，其余小區水稻稻谷中砷含量均大于或等于對照組。說明不同施加量的土壤調理劑或葉面阻控劑對砷的阻控作用較弱，但高施加量的2個土壤調理劑處理組均能讓早稻和晚稻稻谷中的砷含量均低于對照組。

圖2 不同處理下稻谷中的砷含量

2.2 不同土壤調理劑和葉面阻控劑施加量對稻谷中鎘含量的影響

由圖3 可以看出，各處理小區早、晚造稻谷的鎘含量相對于對照組均有較大降幅，早造處理中降幅最大的為A3B2 處理，達71.26%，且早造稻谷中鎘含量均小于0.2 mg·kg-1，符合《食品安全國家標準食品中污染物限量》（GB 2762—2022）要求。晚造稻谷各小區處理中，僅A1B2、A3B1、A3B2 處理的稻谷鎘含量小于0.2 mg·kg-1，符合食品安全國家標準，其中A3B2處理稻谷中鎘含量最低，與對照組相比降幅達61.1%，說明高施加量的土壤調理劑和高施加量的葉面阻控劑配施處理均能讓早稻和晚稻中鎘含量大幅下降。

圖3 不同處理下稻谷中的鎘含量

對照組的晚稻鎘含量明顯超標，各處理小區的稻谷中鎘含量均顯著小于對照組，說明土壤調理劑或葉面阻控劑對鎘的阻控作用較強。

水稻籽粒鎘積累量一般表現為特種稻＞常規早稻＞三系晚雜＞兩系晚雜＞常規晚稻＞常規粳稻＞爪哇稻[3]。但如圖3 所示，本研究結果表現為鎘含量早稻＜晚稻。也有研究與本試驗結果一致[4]。這說明并不是所有品種的水稻稻谷鎘含量規律都是早稻＞晚稻。

2.3 不同土壤調理劑和葉面阻控劑施加量對稻谷中鉛含量的影響

如圖4 所示，各處理試驗小區稻谷鉛含量均小于0.2 mg·kg-1，符合食品安全國家標準。早稻處理中，不同處理間稻谷中鉛含量由高到低分別為A3B1＞CK＞A3B2＞A2B1＞A1B2＞A2B2＞A1B1。除A3B1 稻谷中鉛含量與對照組相比增加了36.1%外，其余處理相對于對照組均有不同程度的降低，其中A1B1 和A2B2處理組稻谷中鉛含量最低，降幅在48%左右。晚稻不同處理下稻谷中鉛含量均小于對照組，由高到低分 別 為 CK＞A3B2＞A1B1＞A1B2＞A2B1＞A2B2＞A3B1，相比對照組鉛含量均有一定量的降低，其中A3B1 降幅最大，為54.57%。A3B1 處理使得早稻稻谷中鉛含量在所有處理中最高，使得晚稻稻谷中鉛含量在所有處理中最低。引起此現象的原因需進一步研究探討。

圖4 不同處理下稻谷中的鉛含量

2.4 產量

由圖5 可知，早晚稻各處理小區水稻的667 m2產量具有同樣的規律，各處理水稻667 m2產量由高到低為 A3B2＞A3B1＞A2B2＞A2B1＞A1B2＞A1B1＞CK。低用量土壤調理劑和葉面阻控劑處理A1B1 相對于CK，水稻667 m2產量增加5.53%～6.03%；中用量土壤調理劑和葉面阻控劑A2B2 處理相對于CK，水稻667 m2產量增加7.59%～8.00%；高用量土壤調理劑和葉面阻控劑A3B2 處理相對于CK，水稻667 m2產量增加13.23%～15.60%，這說明土壤調理劑和葉面阻控劑配施具有顯著增產作用，且用量越高，增產效果越好，這與前人研究結果一致[5-6]。

圖5 不同處理下稻谷的產量

3 結論與討論

通過21組大田小區試驗，對早稻和晚稻分別使用3種劑量的土壤調理劑和2種劑量的葉面阻控劑對抑制水稻吸收重金屬效果的影響進行研究。結果表明，高施加量的2 個土壤調理劑處理組均能讓早稻和晚稻的稻谷中砷含量低于對照組；高施加量的土壤調理劑和高施加量的葉面阻控劑配施處理均能讓早稻和晚稻中鎘含量降幅最大；通過施加土壤調理劑和葉面阻控劑能讓超標稻谷中鎘含量均小于0.2 mg·kg-1，符合《食品安全國家標準 食品中污染物限量》（GB 2762—2022）。施用土壤調理劑和葉面阻控劑配施對水稻吸收重金屬砷、鎘、鉛均有一定的抑制作用，高施加量下稻谷中鎘含量最高降幅達71.3%；同時具有增產作用，且一定范圍內用量越高，增產效果越好。