广西某地镉污染稻田安全利用技术示范成效及建议

2022-03-14廖曼玲张洪良林丽华

南方农业 2022年3期

廖曼玲，张洪良，林丽华

（贺州市土壤肥料生态站，广西贺州 542899）

首次全国土壤污染状况调查（2005 年4 月至2013年12 月）结果显示，全国土壤总的点位超标率为16.1%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。耕地土壤点位超标率为19.4%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为13.7%、2.8%、1.8%和1.1%，其中镉污染物点位超标率为7.0%，是所有重金属污染超标率最高的[1]。有研究发现，我国受到重金属镉污染的耕地面积达1 300 万hm2。从污染分布情况来看，南方土壤重金属污染重于北方[2]，多项研究表明，稻米等农产品中普遍存在镉的污染，在南方酸性红壤地区尤为突出[3]。

近年来，为提升耕地质量，筑牢国家粮食安全防线，切实贯彻习近平总书记“绿水青山就是金山银山”生态文明理念，国家出台的《土壤污染防治行动计划》明确要求，至2020年，受污染耕地安全利用率达到90%左右，2030 年受污染耕地安全利用率达到95%以上。依据《中华人民共和国土壤污染防治法》，国家农业农村部、生态环境部印发了《关于进一步做好受污染耕地安全利用工作的通知》，把土壤污染治理任务落到了实处。

本文综述镉污染稻田安全利用主要技术措施的研究进展。以广西某地试验示范数据为样本，讨论并分析优化技术措施，筛选安全且便于农户操作的镉污染农用地安全利用农艺技术，为解决镉污染耕地安全利用问题提供决策参考。

1 镉污染农用地安全利用农艺技术国内外研究进展

作物对重金属的吸收积累，不仅与作物的基因、生育期和组织部位有关，还与土壤及其他环境要素紧密相关。国内外研究表明，对于重金属污染较轻的土壤，可以通过低积累品种替换、水肥管理优化、改变耕作制度等农艺调控措施，降低土壤重金属的生物有效性，减少作物可食部分的重金属积累。

1.1 低积累农作物种类、品种

不同作物类型对镉的积累能力不一样，研究显示，常见的食用农产品中，粮食类作物的镉积累能力普遍高于蔬菜类[4]，研究普遍认为，蔬菜对镉的积累能力：叶菜类＞根茎类＞瓜果类[5]。目前，国内已经开展了水稻等农作物的镉低积累品种的筛选试验，其中以水稻品种的筛选研究最多，已有研究发现，不同水稻品种的稻米镉含量差异极其显著[6]，晚稻对镉的富集能力显著大于早稻[7]。

1.2 土壤水分管理

淹水状况下土壤Eh值发生变化，长期淹水会形成厌氧环境，可促进土壤中产生H2S，与Cd2+形成CdS沉淀，达到降低作物镉吸收的目的。李海龙等对水稻进行长期淹水和干湿交替处理，结果表明，长期淹水能够显著降低土壤有效镉含量[8]。有研究表明，全生育期淹水管理，可有效降低水稻茎叶、糙米中的镉积累量[9]。

1.3 优化施肥

一般认为硅对植物重金属胁迫具有一定的缓解作用，基施硅肥是镉污染农田稻米安全生产的重要技术措施；钾硅肥施用可显著降低水稻茎叶和籽粒中镉含量[10]。研究显示，有机肥可有效控制土壤中镉在作物中的积累和富集[11]；施用磷酸二氢钾、磷酸氢钙等碱性磷肥时，土壤pH值升高，镉的生物有效性降低。

1.4 叶面阻控

叶面阻控技术是通过在农作物细胞壁上螯合或沉淀重金属，以及提高作物对重金属抗逆性等手段来减少、阻断重金属在可食部分的积累[12]。研究表明，叶面喷施硅肥有利于提高水稻产量，显著降低糙米镉含量[13]。在水稻不同生育期喷施生根粉可抑制镉在植株内的转移[14]。

1.5 土壤调理剂

土壤改良剂通过改变表层土壤pH 值、氧化还原电位等理化性质，使土壤重金属发生氧化、还原、吸附、沉淀等作用，减少重金属在农作物可食部位的累积。含石灰的材料[15]、磷酸盐[16]、有机废弃物料[17]、黏土矿物[18]、含铁氧化物材料等被广泛应用于农田土壤重金属污染修复研究中。土壤调理剂主要通过提高土壤pH 值、降低土壤镉有效态、络合镉离子，减少作物可食部分镉含量。

2 项目示范区实施情况

2.1 项目实施地点和时间

“镉污染稻田安全利用技术措施”项目实施地点为广西某地，实施时间为2020年8—12月。

2.2 示范区土壤和稻米超标情况

项目实施农田土壤及稻米超标情况见表1。

表1 项目实施农田土壤及稻米超标情况

筛选值、管制值按《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB15618-2018）的标准。

2.3 项目材料与方法

2.3.1 水稻品种

示范区的水稻品种为当地农户习惯种植的水稻品种。

2.3.2 技术措施与材料

本项目技术措施及材料见表2。

表2 示范区应用技术措施及材料

2.4 样品采集、检测与评估方法

稻谷样品采集：按照《耕地污染治理效果评价准则》（NY/T 3343-2018）规定进行，调查点位密度为每公顷采集1个水稻样品。

稻谷样品检测：招标有资质且有丰富经验的实验室进行检测。样品检测分析按照国家和地区相关耕地环境监测技术规范执行。

效果评估：按《食品安全国家标准食品中污染物限量》（GB2762-2017）为稻米中镉含量的限量标准，计算样品合格率，项目区农产品合格率大于85%。

3 项目效果分析

安全利用集成技术示范区共5 个，面积总计为71.06 hm2，总采样数为71个。根据《食品安全国家标准食品中污染物限量》（GB2762-2017）判定稻米重金属镉是否超标，计算样品合格率。示范区的农产品合格率统计见表3。

表3 安全利用集成技术示范区样品合格率统计

根据2020年广西的农用地安全利用集成技术治理效果，要求示范区稻米总体合格率达到85%即视为技术措施有效。检测结果表明，根据各示范区的水稻样品合格率高于85%，可以认为“叶面阻控+水分调控”“叶面阻控”技术措施使该区域镉污染稻田实现安全利用。“叶面阻控+水分调控”技术措施（示范区1、4）的平均样品合格率为89.29%，“叶面阻控”技术措施（示范区2、3、5）的平均样品合格率为86.05%，说明“叶面阻控”“叶面阻控+水分调控”技术降低稻米镉含量效果明显，“叶面阻控+水分调控”技术措施的效果优于“叶面阻控”技术措施的效果。

总体而言，安全利用集成技术示范区总的样品合格率为87.32%，“叶面阻控+水分调控”“叶面阻控”安全利用集成技术降低镉污染稻田的稻米镉含量效果明显。