不同改良剂对水稻镉吸收及土壤有效镉含量的影响

王 科，李 浩，张 成，钟文挺，唐 波

(成都市农业技术推广总站，四川 成都 610041)



不同改良剂对水稻镉吸收及土壤有效镉含量的影响

王 科，李 浩，张 成，钟文挺，唐 波

(成都市农业技术推广总站，四川 成都 610041)

通过大田试验研究了4种改良剂对水稻镉吸收和土壤有效镉含量及pH值的影响。结果表明：与对照(CK)相比，施用不同改良剂使灰棕潮田土、冲积黄泥田土、紫潮田土上水稻糙米镉含量降低30.2%～55.7%、33.8%～61.5%、28.3%～41.6%，土壤有效镉含量降低14.7%～40.0%、14.2%～32.7%、21.9%～39.8，土壤pH值分别提升0.28～0.89、0.19～1.33、0.37～0.85，改良剂中石灰对提高土壤pH值及降低水稻糙米镉含量的效果最好。因此，在成都平原轻度镉污染土壤上施用石灰，可以有效地防控水稻生产的镉污染风险。

水稻；石灰；pH；有效镉

土壤是人类赖以生存的物质基础，但当今社会经济的快速发展导致土壤重金属污染日益严重[1]。重金属镉是一种毒性强、移动性强、易被植物吸收的重金属元素[2]，不仅会造成土壤严重污染，导致作物产量和品质下降，还会通过食物链方式进入人体从而危害人类健康[3]，因此，土壤镉污染引起了社会的广泛关注。土壤重金属的生物毒性和植物吸收量，主要取决于它的赋存形态，特别是有效态含量的高低。大量研究表明，土壤pH值是影响土壤中重金属有效态量和植物吸收量的主要原因之一[4]，而添加土壤改良剂对降低土壤重金属污染效果不同[5-7]。土壤改良剂主要以有机物、无机化学物料、黏土矿物等为主，但不同的改良剂对重金属固定效果不同[8-9]。因此，本研究选择3处轻度镉污染的水稻田，以大田试验的方式设置石灰、鸡粪有机肥等4种改良剂处理来种植水稻，研究不同改良剂对稻田土壤镉的生物有效性和水稻对镉吸收累积的影响，以期为成都镉污染稻田土壤的修复和水稻的安全生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

根据2006～2009年成都市耕地质量普查结果，选择了我市具有代表性的3类水稻土农田，分别为灰棕潮田土、冲积黄泥田土、紫潮田土，其0～20cm耕层土壤总镉含量及pH值情况见表1，3种类型稻田土壤全镉含量均超过国家二级标准(GB15618-1995)，即pH值小于7.5时是0.3mg/kg；pH值大于6.5小于7.5时是0.3mg/kg；pH值大于7.5时是0.6mg/kg，属于轻度镉污染土壤，试验地均地势平坦、灌排水方便、土壤肥力均匀。

表1 试验前土壤总镉含量及pH值情况

1.2 供试作物与改良剂

本试验供试作物为水稻，品种为辐优838。供试基础肥料有硫钾型三元复合肥(15-15-15)、尿素(N:46%)、过磷酸钙(P2O5:12%)、氯化钾(K2O:60%)。供试改良剂有石灰、鸡粪为主要原料的有机肥(N：1.4%、P2O5：3.5%、K2O:1.8%)、菌渣为主要原料的有机肥(N：1.8%、P2O5：0.7%、K2O：1.8%)、钾长石调理剂(P2O5：7.5%、K2O：3.5%)。参照肥料产品无害化的国家相关标准(GB/T23349-2009)，所选用的基础肥料与改良剂均符合重金属的限量要求，其pH值及总镉含量见表2。

1.3 试验设计

试验设置5个处理，其中不施改良剂的处理为对照(CK),其他处理分别为石灰、鸡粪型有机肥、菌渣型有机肥、钾长石调理剂处理，重复3次，随机区组排列，小区面积20m2(具体处理情况见表3)。本试验于2014年5月开始至2014年10月完成，在水稻生育期内按照当地生产习惯进行管理并防治病虫害。

表2 基础肥料及改良剂pH值及总镉含量

表3 试验处理

1.4 测定项目及方法

2014年9月水稻收获时，采集各小区耕层土壤样品以及水稻籽粒样品。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。水稻糙米镉的测定参照《食品安全国家标准食品中镉的测定》(GB/T 5009.15-2003)，土壤有效态镉检测参照国家标准《土壤质量有效态铅和镉的测定原子吸收法》(GB/T23739-2009)，仪器使用德国耶拿火焰-石墨炉原子吸收光谱仪(jena-ZEEnit700P型)。采用赛多利斯(PB-10型)pH测量计测定土壤pH值(水土比为1∶2.5)。所得数据用统计软件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Microsoft Excel 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)。

2 结果与分析

2.1 改良剂对水稻糙米镉含量的影响

由图1可知，不同改良剂处理均可以显著降低水稻糙米的镉含量，其中施用石灰是效果最佳，鸡粪型有机肥处理次之，并且在3种类型稻田土壤上均取得类似结果。与对照(CK)相比，施用不同改良剂分别使灰棕潮田土、冲积黄泥田土、紫潮田土上水稻糙米镉含量降低30.2%～55.7%、33.8%～61.5%、28.3%～41.6%，冲积黄泥田土上施用改良剂对降低水稻糙米镉含量的效果最好。所有施用改良剂处理的水稻糙米镉含量均低于国家安全限值，仅对照(CK)处理的水稻糙米镉含量超出国家安全限值(0.2mg/kg)。3种类型稻田土壤上水稻糙米镉含量依次为冲积黄泥田土<灰棕潮田土<紫潮田土。综上所述，在轻度镉污染水稻土上施用石灰对降低水稻糙米镉含量效果明显，具有推广价值。

图1 不同改良剂对水稻糙米镉含量的影响

注：①小写字母表示不同改良剂处理间差异显著(P<0.05)；②*表示镉含量超过水稻籽粒安全限量标准。

2.2 改良剂对土壤有效镉的影响

由图2可以看出，施用改良剂均可以显著降低土壤中有效镉含量，但不同类型水稻土间有一定差异。与对照(CK)相比，不同改良剂使灰棕潮田土、冲积黄泥田土、紫潮田土的土壤有效镉分别降低14.7%～40.0%、14.2%～32.7%和21.9%～39.8%。

在灰棕潮田土上不同处理下土壤有效镉含量依次为：石灰<鸡粪型有机肥≈钾长石调理剂≈菌渣型有机肥

图2 不同改良剂对土壤有效镉含量的影响

注：小写字母表示不同改良剂处理间差异显著(P<0.05)。

表4 不同改良剂对不同类型水稻土pH值的影响

2.3 改良剂对土壤pH值的影响

由表4可以看出，不同改良剂的施用均可以显著提高土壤pH值，特别是添加石灰的处理分别能使灰棕潮田土、冲积黄泥田土及紫潮田土的土壤pH值提升0.89、1.33及0.85，与其他处理相比，差异达到显著水平。在3种类型稻田土壤上，不同改良剂对土壤pH的提升效果整体表现为：石灰>钾长石调理剂>鸡粪型有机肥>菌渣型有机肥>CK，这可能与改良剂的pH值有关。但在冲积黄泥田土上施用菌渣型有机肥对提升土壤pH值效果不显著。土壤土壤有效镉含量随pH值的升高而降低。

3 结论

试验结果表明：在轻度镉污染的灰棕潮田土、冲积黄泥田土及紫潮田土类水稻土上施用石灰、鸡粪型有机肥、菌渣型有机肥及钾长石调理剂均可以显著提高土壤pH值，并显著降低土壤有效镉含量及水稻糙米对重金属的吸收量，其中以石灰作为改良剂的处理在3种类型的稻田土壤上均取得最好的效果，这可能与改良剂的pH值及物质组成有关。本试验也说明土壤有效镉含量与土壤pH呈负相关关系。因此，在成都平原轻度镉污染土壤施用石灰可以显著降低土壤镉的生物毒性，进而有效防控水稻生产的镉污染风险。

[1]王莹，侯青叶，杨忠芳，等.成都平原农田区土壤重金属元素环境基准值初步研究[J].现代地质,2012,26(5):953-962.

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[3]陈涛，常庆瑞，刘京，等.长期污灌农田土壤重金属污染及潜在环境风险评价[J].农业环境科学学报,2012,31(11):2152-2159.

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2017-04-14

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