不同耕作措施对土壤和小麦籽粒重金属含量的影响

王 科，李 浩，张 成，任树友，肖爱萍，何 斌，郎 梅

(成都市农业技术推广总站，四川 成都 610041)

不同耕作措施对土壤和小麦籽粒重金属含量的影响

王 科，李 浩，张 成，任树友，肖爱萍，何 斌，郎 梅

(成都市农业技术推广总站，四川 成都 610041)

在成都某耕层土壤总镉含量超标(亚耕层不超标)的农田上开展小区试验，研究了5种耕作措施对土壤及小麦籽粒重金属含量的影响。结果表明：深翻耕作可以将亚耕层土壤与耕层土壤混合，降低耕层土壤总镉含量；小麦籽粒镉含量与耕层土壤总镉含量具有极显著正相关关系，与土壤pH值具有显著负相关关系；深翻土壤+施用有机肥的耕作措施，可以显著降低耕层土壤总镉含量，并提高土壤pH值，缓解镉对小麦的毒害作用，最终降低小麦籽粒镉含量。因此，在成都地区耕层土壤镉含量高于亚耕层的农田，推荐使用深翻土壤+施用有机肥的耕作措施种植小麦，以保证小麦品质。

小麦；耕作措施；重金属

土壤是农业生产的物质基础，是人类不可缺少、不可再生的自然资源，也是人类环境的重要组成部分。成都是中国西南地区经济发展的核心地带，也是全国著名的商品粮油基地。而近年来由于各种原因，成都农业土壤重金属污染风险正逐渐增大[1-2]。由于土壤中重金属的化学行为和生态效应复杂，对人类健康和社会可持续发展的危害严重，使重金属污染成为人们关注的焦点[3]。有研究表明，不同耕作方式下作物对重金属富集特性不同[4-5]，而小麦作为成都的主要粮食作物之一，其播种面积广范围大，而目前在成都针对耕作措施对小麦重金属吸收特性的研究较少。因此本研究根据成都市耕地质量普查结果[6]，选取了某土壤镉含量轻度超标的农田，通过研究不同耕作措施对土壤和小麦籽粒重金属含量的影响，以期为成都镉污染土地的小麦生产技术调整提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地点位于成都市某地，该地地势平坦、灌排水方便、土壤肥力均匀、土壤总镉含量轻度超标。土壤类型为水稻土类冲积黄泥田土。试验前土壤重金属含量如表1所示，耕层土壤镉含量呈现轻度污染(镉含量高于0.3mg/kg)，砷、汞、铅含量均不超标。

1.2 供试作物与肥料

本试验作物为小麦，品种为川农25。供试肥料有硫钾型三元复合肥(15-15-15)、尿素(N∶46%)、过磷酸钙(P2O5∶12%)、硫酸钾(K2O∶50%)及鸡粪为主要原料的商品有机肥(N∶1.4%、P2O5∶3.5%、K2O∶1.8%)，肥料质量均符合国家重金属限量标准。

1.3 试验设计

设置5个处理，3次重复，试验随机区组排列，小区面积20m2(处理具体情况见表2)，其中T1处理为当地常规(CK)耕作方式。秸秆还田均在试验前进行，T1～T4处理在小麦播种时一次性施用50kg/667m2的硫钾型三元复合肥，T5处理在小麦播种时，施用有机肥500kg/667m2、尿素5.65kg/667m2、硫酸钾2.4kg/667m2，以保证与其他处理氮磷钾肥用量基本一致。本试验于2015年10月22日实施，2016年5月16日完成，小麦生育期内按照当地生产习惯进行管理并及时防治病虫害。

1.4 样品采集与测定

2016年5月小麦收获时，采集各小区耕层土壤(0～20cm)样品以及小麦籽粒样品。土壤样品风干后，过0.15mm塑料筛，保存于广口瓶中备用；籽粒样品烘干粉碎过0.15mm塑料筛后保存备用。采用pH计测定土壤样品的pH值；使用双道原子荧光光度计(AFS-230E型)测定样品中砷、汞总量；使用耶拿火焰-石墨炉原子吸收光谱仪(jena-ZEEnit700P型)测定样品中铅、镉总量。

1.5 数据分析

试验数据用统计软件DPS15.1进行方差分析和LSD多重比较，检验不同处理间差异的显著性。用MicrosoftExcel 2010进行图表制作。本试验作物产品重金属污染评价参照《食品安全国家标准食品中污染物限量》标准(GB2762—2012)，其小麦产品重金属限量指标如表3所示。

2 结果与分析

2.1 不同耕作措施对小麦籽粒重金属含量的影响

不同耕作措施对小麦籽粒重金属含量的影响如表4所示。小麦籽粒对重金属的吸收整体表现为：镉>铅>汞>砷。以国家食品卫生标准来看，不同耕作措施下小麦籽粒的砷、汞、铅含量均不超标，而在T1常规耕作处理下小麦籽粒镉含量(>0.1mg/kg)超标22%，其他处理镉含量均未超标。不同耕作措施处理间小麦籽粒砷、汞含量差异不显著，而铅、镉含量差异显著。各处理小麦籽粒铅含量表现为：T5

2.2 不同耕作措施对耕层土壤重金属总量的影响

由表5可知，不同耕作措施对耕层土壤镉总含量的影响显著，而施用有机肥(T5)对提升耕层土壤pH的效果显著。试验前耕层土壤pH为5.96，呈弱酸性，T5处理后土壤pH提升21.8%，呈中性。不同处理下耕层土壤的总砷、汞、铅含量差异均不显著，这可能与试验前耕层土壤总砷、汞、铅含量与亚耕层土壤差异不大且含量较低(均不超标)有关。而耕层土壤总镉含量与耕作措施关系密切，深翻处理(T2、T3、T5)的土壤总镉含量显著低于不深翻处理(T1、T4)，其中T2、T3、T5处理耕层土壤总镉含量分别比T1降低30.1%、37.8%、43.8%，比T4分别降低11.0%、20.8%、28.4%，这与试验前耕层与亚耕层土壤镉含量差异较大有关，试验前耕层土壤总镉含量是亚耕层的3.7倍(表1)，深翻将亚耕层土壤与耕层土壤混合，从而降低耕层土壤总镉含量。各耕作措施处理行下，耕层土壤总镉含量表为：T1>T4>T2>T3>T5，说明深翻土壤并施用有机肥对降低耕层土壤总镉含量具有较好的效果。

注：①结果表示为平均值±标准误，下同；②同种元素不同小写字母表示同一处理异显著(P<0.05)；③“*”表示重金属超过水稻籽粒限量标准

注：“*”表示重金属含量超过我国土壤环境质量(GB15618-1995)二级标准。

2.3 小麦籽粒重金属含量与土壤pH及重金属总量的相关关系分析

将小麦籽粒重金属含量与土壤pH、土壤重金属总量进行相关分析，发现小麦籽粒铅含量与土壤总铅含量相关系数为0.634，呈显著正相关关系；土壤总镉含量与籽粒镉含量相关系数达到0.713，呈极显著正相关关系；说明土壤铅、镉总量高低能较好的反映小麦对铅、镉的吸收利用程度。土壤pH值与土壤总镉及小麦籽粒镉含量均呈现显著负相关关系，说明适当调高土壤pH值，对降低小麦籽粒镉含量有较好的效果。

注：*表示在P<0.05水平上显著相关;**表示在P<0.01水平上显著相关。

3 结论与讨论

本研究中的试验地呈弱酸性且耕层土壤总镉含量超标。在试验前试验地耕层土壤镉含量是亚耕层总镉含量的3.7倍，深翻的耕作措施将亚耕层土壤与耕层土壤混合，从而降低耕层土壤总镉含量。此外，本试验证明深翻耕作的基础上，施用有机肥对降低耕层土壤总镉含量具有最好效果。本研究也证明小麦籽粒镉含量与耕层土壤总镉含量具有极显著正相关关系，与土壤pH值具有显著负相关关系，而本试验中深翻土壤+施用有机肥的耕作措施(T5)，显著提高了土壤pH，降低了耕层土壤重金属含量，缓解了土壤镉对小麦的毒害作用[7]，最终降低小麦籽粒镉含量。因此，在成都地区耕层土壤镉含量高于亚耕层的农田，推荐使用深翻土壤+施用有机肥的耕作措施种植小麦，以保证小麦的品质安全。

[1]林瑜凡.成都平原土壤重金属分布研究[J].北方环境,2011,23(7):46-47.

[2]刘重芃,尚英男,尹观.成都市农业土壤重金属污染特征初步研究[J].广东微量元素科学,2006,13(3):41-45.

[3]李广云,曹永富,赵书民,等.土壤重金属危害及修复措施[J].山东林业科技,2011,(6):96-101.

[4]王美，李书田,马义兵.长期不同施肥措施对土壤和作物重金属累积的影响[J].农业环境科学学报,2014,33(1):63-74.

[5]张亚丽,吕家珑,金继运,等.施肥和秸秆还田对土壤肥力质量及春小麦品质的影响[J].植物营养与肥料学报,2012,18(2):307-314.

[6]曾必荣,李浩.成都耕地[M].成都:四川科学技术出版社,2009．

[7]肖昕,冯启言,刘忠伟,等.重金属Cu、Pb、Zn、Cd在小麦中的富集特征[J].能源环境保护,2004,18(3):28-31.

2017-04-20

成都市本级第七批次科技项目(八大科技产业化工程重大项目成科计〔2013〕45号)。

王科(1990-)，男，四川乐山人，植物营养学硕士，农艺师，主要从事土壤检测与农业技术推广工作。E-mail:1173704119@qq.com。