不同肥料处理对水稻重金属镉含量及产量的影响

周 娟

(远安县植保耕肥站,湖北 远安 444200)

镉是广泛存在于自然界的一种重金属元素,当作物组织中镉浓度积累到一定水平时,就会出现毒害症状,包括生长迟缓、褪绿、矮化、产量下降等症状,严重时甚至会导致作物死亡[1]。镉在水稻籽粒内大量累积后,通过食物链传递,使人和动物的生命健康受到严重威胁[2],对粮食安全也有较大影响。水稻是远安县主要粮食作物之一,常年播种面积6200 hm2,占粮食作物总播种面积的43.54%。为筛选能降低水稻重金属镉含量的施肥方式和调理剂品种,本试验通过施用复合肥、有机肥、熟石灰、土壤调理剂等措施,探究不同施用方式对水稻产量及水稻重金属镉含量的影响,以期为开展受污染耕地治理提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

本试验于2022年5月至9月在远安县洋坪镇任家岗村四组余家坝付祖强农户承包地进行(111°33′47″E,31°12′35″N),选择种植10年以上的田块,面积1 067 m2,海拔140 m,黄棕壤性(黄泥沙田)水稻土。前茬为小麦,品种为金洛1号。

试验田在施肥前采集土壤样品,检测土壤常规五项及部分重金属含量。具体土壤养分状况:pH值7.4、有机质26.5 g/kg、碱解氮147.0 mg/kg、有效磷14.8 mg/kg、速效钾80 mg/kg、铅含量31.2 mg/kg、镉含量0.28 mg/kg、铬含量71.6 mg/kg、汞含量0.11 mg/kg、砷含量0.78 mg/kg。

1.2 供试材料

试验水稻品种为昌两优8号,广西恒茂农业科技有限公司选育。

试验肥料:复合肥(26-10-12,中氯)48%,湖北三宁化工股份有限公司;有机肥(1-2-1)4%,宜昌大自然生物科技有限公司;熟石灰(CaO含量≥50%),pH值10～12,宜昌富冠农业科技有限公司;土壤调理剂(SiO2≥25%),pH值9.5～11.5,武汉市秀谷科技有限公司。

1.3 试验设计和方法

试验设3个处理(具体见表1),CK组为当地习惯施肥,采取顺序排列设计,各小区之间用木桩和覆膜间隔,单排单灌,田块四周设保护区。

表1 试验各处理肥料品种及施肥量

1.4 试验实施与栽培管理

精细整地,待田面平整,泥浆稍沉淀时划小区,用木桩和薄膜覆盖隔离。苗床播种育苗移栽,所有肥料作基肥一次施用,分小区施肥后耙匀,然后移栽水稻。移栽时各小区苗长势一致。田间管理照常规进行,各小区均为2022年5月8日育种、6月11日移栽、6月29日进入分蘖期、行距为20 cm×30 cm,穴距为22 cm,9月22日收获。其他田间操作管理如整地、栽培、灌溉、病虫害防治等均按当地习惯统一进行,遵循一致原则。

1.5 调查内容及方法

1.5.1 田间土样采集化验

参考胡斌等的方法[3],在试验开始前和水稻收获后,即2022年5月17日和9月27日,采用5点取样法,在试验田区域采集田间土样,制成1个混合样,对土壤pH值、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾常规五项和镉等含量进行检测。

1.5.2 生育性状及产量调查

7月15日进行分蘖期调查,每小区选取代表性植株15株,调查每蔸分蘖数;收获前,每小区选取代表性植株15株,测量株高、穗长,计算单株有效穗。收获时均按小区实打鲜重产量进行测产,同时采集稻谷样品,取籽粒检测重金属含量,晒干后测籽粒干重和产量。

1.6 数据处理

采用Excel 2016进行数据统计处理。

2 结果与分析

2.1 对土壤的影响

不同处理土壤pH值、养分及重金属镉含量均有一定影响(表2)。与试验前相比,3种处理后土壤的pH值从偏碱性到呈现中性变化;土壤养分也有不同程度提高,其中有机质分别提升14.4 g/kg、14.4 g/kg和11.7 g/kg,碱解氮分别提升14 mg/kg、3 mg/kg和-4 mg/kg,有效磷分别提升12.9 mg/kg、10.2 mg/kg、10.9 mg/kg,速效钾分别提升45 mg/kg、42 mg/kg、51 mg/kg;处理后土壤重金属镉含量均有所下降,其中处理2和处理3下降最明显,分别下降0.035 mg/kg和0.065 mg/kg。表明施用有机肥、熟石灰、复合肥对改良田间土壤具有明显作用,能够降低土壤中重金属镉的含量。

表2 试验前后土壤养分及重金属镉含量检测结果对比

2.2 对水稻谷物的影响

不同施肥处理对水稻谷样重金属镉含量具有一定影响(表3)。相对于常规处理,处理2和处理3中水稻谷样重金属镉含量仅为0.031 mg/kg和0.021 mg/kg,分别下降0.219 mg/kg和0.229 mg/kg,说明有机肥+熟石灰+复合肥、有机肥+土壤调理剂+复合肥两种施肥模式对降低水稻中重金属镉含量具有明显作用。

表3 试验后水稻谷样重金属镉含量检测结果对比

2.3 对水稻生育性状及产量的影响

不同施肥方式处理水稻生育性状及产量产生一定影响(表4)。与对照处理1相比,处理2、3的水稻植株株高、穗长、分蘖数均有不同程度增加,且水稻生长后期的穴穗数、单位面积穗数、穗粒数等产量构成因素均分别高于对照。与处理1相比,处理2和处理3水稻的穗长、分蘖数、实粒数、千粒重分别增加2 cm和3 cm、1.0个和0.6个、48粒和50粒、0.5 g和0.9 g,结实率提高13.9个和18.7个百分点;处理2比处理1实产稻谷增收33.8 kg/667m2、增幅4.9%,处理3比处理1实产稻谷增收51.9 kg/667m2,增幅7.5%(表4)。

表4 不同处理对水稻产量的影响

3 结论与讨论

本试验结果表明,施用有机肥、熟石灰、土壤调理剂、复合肥对改良田间土壤具有明显作用,能够降低土壤中重金属镉的含量,土壤中重金属镉含量与试验前对比,处理2和处理3分别下降0.035 mg/kg和0.065 mg/kg;有机肥+熟石灰+复合肥、有机肥+土壤调理剂+复合肥两种施肥模式对降低水稻中重金属镉含量具有显著作用,处理2和处理3的稻谷样重金属镉含量分别下降0.219 mg/kg和0.229 mg/kg;有机肥+熟石灰+复合肥、有机肥+土壤调理剂+复合肥两种施肥模式可以有效增加水稻产量,对作物产量有积极作用,其中处理2增产33.8 kg/667m2、增幅4.9%,处理3增产51.9 kg/667m2、增幅7.5%。

由此可见,在本试验条件下,通过有机肥+熟石灰+复合肥、有机肥+土壤调理剂+复合肥两种施肥模式对降低重金属镉含量具有显著作用,同时还能有效提升水稻田耕地质量。在以后的耕地生产障碍修复利用实践中,施用有机肥、熟石灰、土壤调理剂、复合肥等对土壤中重金属镉含量的改善作用需多年重复试验进行跟踪调查。