莲都区镉轻度污染农田安全利用技术探索

陈丽芬，李赛慧，王会来，饶聪，钟杨波

(丽水市莲都区农技推广中心，浙江 丽水 323000)

现代农业园区和粮食生产功能区(简称“两区”)是我国农业现代化建设的主体功能区[1-4]。浙江省2015年出台《农业“两区”土壤污染防治三年行动计划(2015—2017年)》，要求在不改变种植结构的前提下，通过土壤重金属污染治理试验示范，采用调整品种、农艺栽培和土壤改良等综合技术，降低土壤中重金属有效性，使农产品可食用部分重金属含量符合食品限量标准。本研究采用重金属钝化剂、重金属叶面生理阻控剂和优化田间管理措施等集成技术[5]，降低了土壤重金属镉(Cd)的有效性，减少了重金属Cd在水稻籽粒累积，同时在试验结束后移除作物秸秆，达到逐步降低试验田块土壤Cd含量，使农产品可食用部分重金属含量符合食品限量标准，从而为“两区”土壤污染提供科学合理的建议。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

试验地位于浙江省丽水市莲都区仙渡乡，地理坐标为(119° 93′ E，28° 45′ N)，属亚热带季风气候区，年均气温18.5 ℃，年降水量1 930.8 mm，年无霜期277.5 d，年日照时数1 102.3 h。土壤为红壤土类，黄红壤亚类，地形以丘陵为主。根据普查结果，耕作层土壤Cd含量0.3～0.6 mg·kg-1，属于轻度污染。

1.2 处理设计

2017年2—8月在莲都区仙渡乡选择7块多年受钼矿污染的田地(分别用1～7数字表示)，面积0.73 hm2。选用甬优15开展田间试验示范。在水稻移栽前1周施用牡蛎壳粉和纳米腐殖酸肥料作为重金属钝化剂，推荐每667 m2施用量分别为150和300 kg，示范区化肥和农药施用方案与当地推荐方案保持一致，在分蘖末期到幼穗分化期晒田5 d。同时，在水稻季开展喷施硒肥试验，所用叶面肥为硒之源牌有机硒肥，分2次叶面喷施，667 m2每次50 mL，喷施时间在分蘖末期至孕穗期，选择晴天施用，在水稻季收获后将秸秆移出进行处理。在每季试验后测试土壤中重金属含量和植株各部位重金属Cd含量，综合评估集成技术方案对示范区污染土壤重金属的去除效果，以及抑制土壤重金属向农产品可食用部分转移的效果。

土壤pH值采用pH计法(土水比1∶2)测定；总有机碳含量用重铬酸钾-外加热法测定；总氮用半微量凯氏定氮法测定；有效磷用 HCl-NH4浸提-钼锑抗比色法测定；速效钾用乙酸铵浸提-火焰光度计法进行测定。土壤中重金属含量和植株各部位重金属Cd含量采用微波消解-ICP-MS测定。

1.3 数据处理

采用Excel 2010软件进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 农投品监控

试验所用硒之源原液Cd浓度为0.15 mg·L-1，由于进行叶面肥喷施时需稀释近500倍，故该硒肥产品安全。表1显示，牡蛎壳粉的Cd含量较低，pH值高达10.9，重金属含量较低，是调节土壤酸度、降低土壤重金属有效性的良好材料。与此同时纳米腐殖酸肥料含Cd量为0.57 mg·kg-1，低于有机肥料农业行业标准(NY 525—2012)所规定的限量值(1.0 mg·kg-1)，尽管其含量高于土壤环境质量国家二级标准，但由于其施用量与耕层土壤质量(约1.5×105kg)相比基本可忽略不计，因此即使长期施用该钝化剂产品，也不会增加土壤Cd积累的风险。

表1 示范试验所用钝化剂产品pH值和重金属含量

示范区域农户所使用的肥料主要有复合肥、碳铵、尿素、过磷酸钙和氯化钾。调查发现，农户所用肥料除钙镁磷肥养分含量不合格外，其余均合格，建议农户今后在选择化肥或者有机肥时，要选择正规厂家生产、重金属含量低的合格肥料，以减少因施肥而将重金属带入农田。

2.2 集成技术

测试发现(表2)，该试验示范区土壤肥力较高，经一季水稻试验后，土壤养分指标保持稳定，相关指标略有下降。

表2 试验示范区水稻季前后土壤基本理化指标

试验前测得试验示范区7个地块的土壤重金属Cd、Pb、As、Ni、Cr、Cu和Zn平均含量分别为0.44、69.73、1.95、7.34、15.74、27.50和78.50 mg·kg-1。该试验示范区土壤仅重金属Cd超标，属轻度污染。试验后示范区7个地块的土壤重金属Cd、Pb、As、Ni、Cr、Cu和Zn平均含量分别为0.41、88.17、1.70、7.50、15.39、23.68和75.74(表3)，与试验前相比并无显著差异，示范区土壤Cd含量范围为0.37～0.45 mg·kg-1，均值为0.41 mg·kg-1。

从图1可以看出，试验示范区糙米重金属Cd含量均低于食品安全国家标准中所规定的稻米Cd的限量值(0.2 mg·kg-1)。施用重金属钝化剂和喷施叶面阻控剂后，示范区各地块糙米中重金属Cd含量均有一定程度的降低。值得关注的是，地块3糙米重金属含量为0.16 mg·kg-1，接近食品安全国家标准中所规定的稻米Cd的限量值0.2 mg·kg-1。这说明，Cd轻度污染的地块，其生产的稻米Cd含量不一定超标，但存在较高潜在安全风险。总而言之，在重金属Cd轻度污染稻田上，配套合理的农艺措施和钝化剂施用技术，可降低稻米中Cd的积累，从而实现水稻的安全生产。

表3 试验示范区水稻季后土壤重金属含量

图1 试验示范区水稻季试验后稻米重金属Cd含量分布

3 小结

本试验示范区在施用牡蛎壳粉后，土壤pH值从4.2升至5.1，稻米Cd含量显著降低，从而实现了水稻的安全生产。值得注意的是，由于牡蛎壳粉施用量偏低，土壤pH值还未达到期待的6.5～7.5区间。建议今后各农户根据土壤特性，计算各地块石灰需要量来确定合理的施用量。通过合理施用钝化剂，可减少Cd从土壤向水稻籽粒中转移，从而保证大部分稻田稻米Cd低于食品安全污染物国家限量标准。

尽管本示范试验取得一些初步效果，但农田土壤重金属污染治理是一项艰巨的长期工作，今后工作从以下几方面加以着手：一要保证试验的连续性。因试验改良剂一次性施入，需连续几年观察分析试验效果；有的改良剂要根据试验结果，进行用量调整。二要重视试验作物选择。优选省主推品种，因其具有产量高、易推广和农户易接受的特征。三要注意土壤改良剂的选择，应充分考虑到改良剂产品质量的安全性和投入的成本因素。四是土壤修复要与培肥改良相结合，如调整土壤酸碱度，是提高土壤肥力的一项技术措施，提高pH值，又能降低土壤重金属Cd的活性，实现农产品质量安全。五要及时分析试验结果，进一步完善试验方案。由于土壤污染治理处于试验阶段，初始试验方案设计不一定合理，试验中需及时修改完善，另外改良剂使用量要根据试验分析结果进行适当调整。