土壤调理剂对稻谷和重金属中度污染耕地的降镉效果

谢 敏，戴 典，王 杰，黄 情，刘博文，孔冬华

（1. 浏阳市农业农村局，湖南 浏阳 410300；2. 浏阳市农业发展事务中心，湖南 浏阳 410300）

土壤是自然环境的重要组成部分，为人类生存提供了丰厚的资源。近年来，随着人类生产活动的加剧，我国土壤重金属污染形势日趋严重。产生土壤重金属污染的原因有3 个，一是重金属污染物直接排放，比如矿产开发地区，选矿、冶矿等环节[9]产生大量的重金属废弃物，未经处理就排放导致土壤重金属含量升高；二是过度使用化学肥料；三是饲料添加剂中含有重金属成分，随着动物粪便冲洗进入农田沟渠，引起重金属超标。土壤重金属污染会干扰植物的正常生 长[1-4]，破坏作物生理代谢，影响光合作用、糖的转运 以及淀粉和蛋白质等的合成，进而影响农作物品质[5]，对农作物产生危害，最终危害人类健康[6]。湖南既是“鱼米之乡”，也是“有色金属之乡”，有种类繁多的重金属矿区[7-8]，长期以来的有色金属采选、冶炼活动造成了土壤重金属污染[9]，其主要污染源为Cd，其次是Hg，据郭朝晖等[10]报道，湖南省因有色金属矿山开采被Pb、Cd、Hg、As 等重金属污染的土地面积达2.8×104km2，占全省总面积的13%。可见湖南土壤污染防治攻坚战任务繁重。因此，由浏阳市农业农村局负责，浏阳市农业环境保护站（下简称农环站）具体实施，在浏阳市中度重金属污染耕地进行大田试验，研究湖南绿景环保有限公司的土壤调理剂对稻谷和重金属污染土壤的降镉效果，为该调理剂的推广使用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况及供试材料

试验在浏阳市镇头镇北星社区进行，试验田总面积33.35 hm2。该片区经湖南省国土资源部长沙矿产资源监督检测中心鉴定为重金属中度污染区，土壤Cd含量为0. 30～0.76 mg/kg，pH 值为5.02～5.68，偏酸性，稻米Cd 含量为0.21～0.96 mg/kg。

供试水稻品种为晚稻五丰优15，试验所用土壤调理剂由湖南绿景环保有限公司所提供。

1.2 试验设计

于2019 年按当地种植习惯播种晚稻，修复模式采用“常规施肥（复合肥，50 kg/667m2）+土壤调理剂”。设置3 个处理：T1，常规施肥+土壤调理剂100 kg/667m2；T2，常规施肥+土壤调理剂150 kg/667m2；T3，空白组（CK），为常规施肥。每个处理重复3 次取样。土壤调理剂施撒时间为早稻收割后翻耕前（2019 年7 月19—25 日），翻耕深度为常规翻耕深度150～300 mm。10 月25 日—11 月5 日收割。

1.3 样品采集即测定

试验期间，观察水稻生长情况。2019 年10 月26日，测产验收，测产收割面积为144 m2。10 月25 日—11 月5 日，依据《农作物品种区域试验技术规范 水稻》，按5 点法“一对一”采集稻谷和土壤样品，样品量分别为200 和500 g。采用电感耦合等离子体质谱（ICPMS）分析方法测定样品中Cd 含量。

2 结果与分析

2.1 土壤调理剂对稻谷降镉作用的影响

从图1 可知，使用土壤调理剂后，稻谷镉含量显著降低，其中，T1、T2 与CK 均呈极显著差异水平，降镉效果达76.3%～80.4%，T1 与T2 无显著差异。这说明使用土壤调理剂能极显著降低稻谷的含镉水平，使其达到可食用标准；土壤调理剂的使用量100 和150 kg/667m2对稻谷降镉效的效果无显著差异。

图1 不同含量土壤调理剂对稻谷降镉作用的影响

2.2 土壤调理剂对土壤pH 值的影响

由图2 可知，使用土壤调理剂后土壤pH 值显著提升，其中，T1 与CK 差异显著，T2 与CK 差异极显著，T1 与T2 相比较无显著差异。这说明，土壤调理剂对改善土壤酸化有显著效果，土壤调理剂的使用量150 kg/667m2比使用100 kg/667m2效果更显著。

2.3 土壤调理剂对土壤有效态镉含量的影响

从图3 可知，使用土壤调理剂后土壤有效镉含量显著降低，其中，T1、T2 与CK 差异均达极显著，降镉效果达63.4%～65.2%，T1 与T2 无显著差异。这说明，使用土壤调理剂能极显著降低土壤有效态镉含量，使其低于国家标准，土壤调理剂的使用量100 和150 kg/667m2对土壤有效态镉的减量效果无显著差异。

图2 不同含量土壤调理剂对土壤pH 值的影响

图3 不同含量土壤调理剂对土壤有效镉含量的影响

2.4 土壤调理剂对稻谷增产的影响

从表1 可知，使用土壤调理剂后稻谷的产量显著增加，其中，T1、 T2 与CK 差异均达极显著，增产达33.68～34.78 kg/667m2，增长率达6.98%～7.21%，T1 与T2 无显著差异。这说明，使用土壤调理剂能极显著增加稻谷产量，土壤调理剂的使用量100 和150 kg/667m2对稻谷增产效果无显著差异。

表1 土壤调理剂对稻谷产量的影响

3 结 论

试验结果表明，使用该土壤调理剂可极显著降低稻谷和土壤的有效态镉含量，有效调节土壤pH 值，缓解土壤酸化，同时对稻谷产量具有极显著促进作用。相较于100 kg/667m2，施撒量150 kg/667m2的处理对改善土壤酸化作用更加显著。然而，在稻谷降镉、土壤降镉、稻谷增产方面2 个处理没有显著差异。

目前，湖南省土壤重金属污染修复方式包括施用生石灰、长期淹水管理、施用有机肥、施用土壤调理剂、种植结构调整等，替代作物包括养蚕专用桑、花卉苗木、水稻种子生产、非食用粮油作物等。通过试验可知，施用土壤调理剂的方法操作简单可行，在重金属中度污染耕地上施用100 kg/667m2土壤调理剂，可极显著降低稻谷和土壤镉含量，增加稻谷产量。建议结合不同地域、气候特点、土壤条件，科学采用不同剂量，进一步试验，满足更大市场需求。此外，因该公司产品为粉剂状，人工施撒成本高且不方便，建议研发颗粒状制剂，以便实施机械化耕作。