兩種土壤調(diào)理劑對(duì)中輕度鎘污染水稻田防控效果試驗(yàn)

鐘 斌

（深圳潤(rùn)康生態(tài)環(huán)境股份有限公司，廣東深圳 518000）

土壤對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)至關(guān)重要，不規(guī)范的生產(chǎn)行為可能破壞土壤結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致土壤生產(chǎn)力下降和惡化，從而對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成負(fù)面影響[1-2]。《2021 中國(guó)生態(tài)環(huán)境狀況公報(bào)》顯示，影響農(nóng)用地土壤環(huán)境質(zhì)量的主要污染物是重金屬，其中鎘為首要污染物。土壤重金屬Cd易在農(nóng)作物中富集積累，進(jìn)而危害人體健康[3-4]。我國(guó)南方農(nóng)田的土壤通常呈酸性，且土壤中Cd 活性較高，導(dǎo)致當(dāng)?shù)氐久字蠧d 含量超標(biāo)。研究表明，使用土壤調(diào)理劑調(diào)節(jié)土壤pH 值、鈍化土壤，可減少Cd 向水稻根系及其他部位的轉(zhuǎn)移富集，降低稻米中Cd 含量[5-7]。已有研究評(píng)價(jià)了土壤調(diào)理劑對(duì)Cd 污染農(nóng)田土壤的治理效果，但針對(duì)不同活性土壤調(diào)理劑田間使用對(duì)比及其組合探索不多[8-11]。筆者以湖南省湘潭市某農(nóng)戶承包水稻田為試點(diǎn)，檢測(cè)分析土壤Cd 含量背景值，研究各新型土壤調(diào)理劑及其組合使用對(duì)土壤、稻米Cd含量的影響，以及對(duì)水稻的增產(chǎn)效果，期望能為水稻田重金屬修復(fù)提供有益借鑒。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)地位于湖南省湘潭市湘潭縣易俗河鎮(zhèn)高嶺村，地理坐標(biāo)為東經(jīng)112°52′57″、北緯27°42′33″，該區(qū)域?yàn)閬啛釒Ъ撅L(fēng)性濕潤(rùn)氣候區(qū)，年平均降水量1 300 mm，年平均氣溫16.7～18.3 ℃，年均日照時(shí)間為1 584～1 885 h，年無(wú)霜期273 d。試驗(yàn)區(qū)土壤基本理化性質(zhì)如表1 所示[12]。

表1 試驗(yàn)區(qū)土壤基本理化性質(zhì)

1.2 試驗(yàn)材料

種植水稻品種為隆香優(yōu)130，試驗(yàn)材料有土壤調(diào)理劑1 號(hào)，由深圳潤(rùn)康生態(tài)環(huán)境股份有限公司提供，有效成分指標(biāo)為ω(CaO)≥20.0%、ω(MgO)≥10.0%、ω(有機(jī)質(zhì))≥5.0%，pH值在7.0～9.0；土壤調(diào)理劑4號(hào)，由深圳中天烯源科技有限公司提供，主要成分為石墨烯材料，pH 值為1.8。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)前，取樣測(cè)定土壤Cd含量背景值為0.57 mg·kg-1且Cd 分布相對(duì)均勻，根據(jù)《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)》（GB 15618—2018）判定其Cd含量可能存在食用農(nóng)產(chǎn)品不符合質(zhì)量安全標(biāo)準(zhǔn)等土壤污染風(fēng)險(xiǎn)，原則上應(yīng)當(dāng)采取農(nóng)藝調(diào)控、替代種植等安全利用措施。

設(shè)置4 個(gè)處理，每個(gè)處理3 個(gè)重復(fù)，各處理小區(qū)面積為0.08 hm2。對(duì)照組，按農(nóng)民常規(guī)施肥；T1處理組，土壤調(diào)理劑1 號(hào)基施3 000 kg·hm-2，在翻地前撒施；T1T4處理組，土壤調(diào)理劑1 號(hào)基施3 000 kg·hm-2后，噴施土壤調(diào)理劑4 號(hào)30 kg·hm-2，共噴施2 次，在翻地前噴施于土壤表面；T4處理組，單獨(dú)噴施土壤調(diào)理劑4 號(hào)30 kg·hm-2，共噴施2 次，在翻地前噴施于土壤表面。水稻撒播種植，并采取統(tǒng)一、常規(guī)的水肥管理和病蟲(chóng)草害防治措施。

1.4 樣品采集與分析

針對(duì)土壤、水稻樣品，用五點(diǎn)取樣法采集。每點(diǎn)采集土壤樣品2.5 kg，風(fēng)干處理后過(guò)2 mm 孔徑尼龍篩，裝入密封袋備用。水稻籽粒70 ℃烘至恒重后粉碎過(guò)0.15 mm 孔徑篩備用。

土壤有效態(tài)Cd 含量按《土壤質(zhì)量 有效態(tài)鉛和鎘的測(cè)定 原子吸收法》（GB/T 23739—2009）進(jìn)行檢測(cè)，稻米Cd 含量按《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中多元素的測(cè)定》（GB 5009.268—2016）進(jìn)行檢測(cè)。

水稻產(chǎn)量根據(jù)各處理地塊實(shí)際產(chǎn)量進(jìn)行折算。

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Office Excel 2003、SPSS 26.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤調(diào)理劑對(duì)土壤pH 值的影響

由表2 可知，在土壤重金屬Cd 中輕度污染水稻田中，T1處理、T1T4處理土壤pH 值與對(duì)照組均存在顯著性差異，且pH 值分別較對(duì)照組高0.39、0.47；T4處理土壤pH 值較對(duì)照組并無(wú)顯著差異。

表2 收獲后各處理土壤pH 值

2.2 土壤調(diào)理劑對(duì)土壤有效態(tài)Cd 含量的影響

由表3 可知，不同土壤調(diào)理劑在受Cd 中輕度污染水稻田上表現(xiàn)不一。T1處理的土壤有效態(tài)Cd 含量顯著降低，較對(duì)照組降低25.45%；T1T4處理、T4處理土壤有效態(tài)Cd 含量與對(duì)照組并無(wú)顯著差異，但其土壤有效態(tài)Cd 含量均較對(duì)照組降低。

表3 不同處理土壤有效態(tài)Cd 含量 單位：mg·kg-1

2.3 土壤調(diào)理劑對(duì)稻米Cd 含量的影響

由表4 可知，土壤調(diào)理劑1 號(hào)和土壤調(diào)理劑4號(hào)可不同幅度降低稻米Cd 含量。T1處理、T1T4處理稻米Cd 含量較對(duì)照組稻米Cd 含量降低52.9%、67.6%，且兩處理組稻米Cd 含量均符合國(guó)家糧食標(biāo)準(zhǔn)（＜0.20 mg·kg-1）。T4處理稻米Cd 含量與對(duì)照組無(wú)顯著差異。

表4 不同處理稻米Cd 含量 單位：mg·kg-1

2.4 土壤調(diào)理劑對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

由表5 可知，土壤調(diào)理劑可提高水稻產(chǎn)量，T1T4處理水稻產(chǎn)量較對(duì)照組增長(zhǎng)18.4%，T1處理水稻產(chǎn)量較對(duì)照組增長(zhǎng)9.8%，T4處理水稻產(chǎn)量較對(duì)照組增長(zhǎng)1.3%。

表5 不同處理水稻產(chǎn)量 單位：kg·hm-2

3 結(jié)論與討論

此次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在中輕度鎘污染程度稻田施用土壤調(diào)理劑1 號(hào)后，土壤pH 值提高0.39，土壤有效態(tài)Cd 含量降低0.14 mg·kg-1，兩種土壤調(diào)理劑組合施用也有類似結(jié)果。該結(jié)果與王亞婷、倪衛(wèi)東等的試驗(yàn)結(jié)果類似，即Cd 元素活性和移動(dòng)性有效性會(huì)受土壤pH值的影響[13-16]。

土壤調(diào)理劑1 號(hào)在中輕度Cd 污染稻田土壤施用后，土壤有效態(tài)Cd 含量降幅為25.45%，稻谷Cd 含量也隨之降低52.90%，兩種土壤調(diào)理劑組合施用也有類似結(jié)果，這與伍少福、高琳琳等的研究結(jié)論類似[17-21]。這說(shuō)明處理后土壤pH 值及Cd 活性的變化對(duì)改良酸性土壤理化性質(zhì)、降低水稻Cd 含量起重要作用。但也有研究表明，土壤調(diào)理劑施用后對(duì)不同鎘污染程度水稻田Cd 毒害緩解效果不一[22-23]。故該試驗(yàn)效果在較嚴(yán)重Cd 污染稻田上有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

在中輕度Cd 污染稻田中，兩種土壤調(diào)理劑單獨(dú)施用和復(fù)配施用的效果各不相同。其中，T1處理、T1T4處理土壤pH 值相較于對(duì)照組顯著提升了0.39、0.47，從而降低土壤中Cd 的活性，使其危害降低；T1T4處理稻米Cd 含量相較于對(duì)照組降低了67.6%，效果最佳；T1T4處理水稻產(chǎn)量相較于對(duì)照顯著提高18.4%，其他處理水稻產(chǎn)量也有所提高，但與對(duì)照組并無(wú)顯著差異。從減少土壤有效態(tài)Cd 和稻米Cd 含量及增加水稻產(chǎn)量方面考慮，以T1T4處理效果最佳。