两种土壤调理剂对中轻度镉污染水稻田防控效果试验

钟 斌

（深圳润康生态环境股份有限公司，广东深圳 518000）

土壤对农业生产至关重要，不规范的生产行为可能破坏土壤结构，导致土壤生产力下降和恶化，从而对农业生产造成负面影响[1-2]。《2021 中国生态环境状况公报》显示，影响农用地土壤环境质量的主要污染物是重金属，其中镉为首要污染物。土壤重金属Cd易在农作物中富集积累，进而危害人体健康[3-4]。我国南方农田的土壤通常呈酸性，且土壤中Cd 活性较高，导致当地稻米中Cd 含量超标。研究表明，使用土壤调理剂调节土壤pH 值、钝化土壤，可减少Cd 向水稻根系及其他部位的转移富集，降低稻米中Cd 含量[5-7]。已有研究评价了土壤调理剂对Cd 污染农田土壤的治理效果，但针对不同活性土壤调理剂田间使用对比及其组合探索不多[8-11]。笔者以湖南省湘潭市某农户承包水稻田为试点，检测分析土壤Cd 含量背景值，研究各新型土壤调理剂及其组合使用对土壤、稻米Cd含量的影响，以及对水稻的增产效果，期望能为水稻田重金属修复提供有益借鉴。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验地位于湖南省湘潭市湘潭县易俗河镇高岭村，地理坐标为东经112°52′57″、北纬27°42′33″，该区域为亚热带季风性湿润气候区，年平均降水量1 300 mm，年平均气温16.7～18.3 ℃，年均日照时间为1 584～1 885 h，年无霜期273 d。试验区土壤基本理化性质如表1 所示[12]。

表1 试验区土壤基本理化性质

1.2 试验材料

种植水稻品种为隆香优130，试验材料有土壤调理剂1 号，由深圳润康生态环境股份有限公司提供，有效成分指标为ω(CaO)≥20.0%、ω(MgO)≥10.0%、ω(有机质)≥5.0%，pH值在7.0～9.0；土壤调理剂4号，由深圳中天烯源科技有限公司提供，主要成分为石墨烯材料，pH 值为1.8。

1.3 试验设计

试验前，取样测定土壤Cd含量背景值为0.57 mg·kg-1且Cd 分布相对均匀，根据《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》（GB 15618—2018）判定其Cd含量可能存在食用农产品不符合质量安全标准等土壤污染风险，原则上应当采取农艺调控、替代种植等安全利用措施。

设置4 个处理，每个处理3 个重复，各处理小区面积为0.08 hm2。对照组，按农民常规施肥；T1处理组，土壤调理剂1 号基施3 000 kg·hm-2，在翻地前撒施；T1T4处理组，土壤调理剂1 号基施3 000 kg·hm-2后，喷施土壤调理剂4 号30 kg·hm-2，共喷施2 次，在翻地前喷施于土壤表面；T4处理组，单独喷施土壤调理剂4 号30 kg·hm-2，共喷施2 次，在翻地前喷施于土壤表面。水稻撒播种植，并采取统一、常规的水肥管理和病虫草害防治措施。

1.4 样品采集与分析

针对土壤、水稻样品，用五点取样法采集。每点采集土壤样品2.5 kg，风干处理后过2 mm 孔径尼龙筛，装入密封袋备用。水稻籽粒70 ℃烘至恒重后粉碎过0.15 mm 孔径筛备用。

土壤有效态Cd 含量按《土壤质量 有效态铅和镉的测定 原子吸收法》（GB/T 23739—2009）进行检测，稻米Cd 含量按《食品安全国家标准 食品中多元素的测定》（GB 5009.268—2016）进行检测。

水稻产量根据各处理地块实际产量进行折算。

1.5 数据分析

试验数据采用Microsoft Office Excel 2003、SPSS 26.0 软件进行统计、方差分析。

2 结果与分析

2.1 土壤调理剂对土壤pH 值的影响

由表2 可知，在土壤重金属Cd 中轻度污染水稻田中，T1处理、T1T4处理土壤pH 值与对照组均存在显著性差异，且pH 值分别较对照组高0.39、0.47；T4处理土壤pH 值较对照组并无显著差异。

表2 收获后各处理土壤pH 值

2.2 土壤调理剂对土壤有效态Cd 含量的影响

由表3 可知，不同土壤调理剂在受Cd 中轻度污染水稻田上表现不一。T1处理的土壤有效态Cd 含量显著降低，较对照组降低25.45%；T1T4处理、T4处理土壤有效态Cd 含量与对照组并无显著差异，但其土壤有效态Cd 含量均较对照组降低。

表3 不同处理土壤有效态Cd 含量 单位：mg·kg-1

2.3 土壤调理剂对稻米Cd 含量的影响

由表4 可知，土壤调理剂1 号和土壤调理剂4号可不同幅度降低稻米Cd 含量。T1处理、T1T4处理稻米Cd 含量较对照组稻米Cd 含量降低52.9%、67.6%，且两处理组稻米Cd 含量均符合国家粮食标准（＜0.20 mg·kg-1）。T4处理稻米Cd 含量与对照组无显著差异。

表4 不同处理稻米Cd 含量 单位：mg·kg-1

2.4 土壤调理剂对水稻产量的影响

由表5 可知，土壤调理剂可提高水稻产量，T1T4处理水稻产量较对照组增长18.4%，T1处理水稻产量较对照组增长9.8%，T4处理水稻产量较对照组增长1.3%。

表5 不同处理水稻产量 单位：kg·hm-2

3 结论与讨论

此次试验发现，在中轻度镉污染程度稻田施用土壤调理剂1 号后，土壤pH 值提高0.39，土壤有效态Cd 含量降低0.14 mg·kg-1，两种土壤调理剂组合施用也有类似结果。该结果与王亚婷、倪卫东等的试验结果类似，即Cd 元素活性和移动性有效性会受土壤pH值的影响[13-16]。

土壤调理剂1 号在中轻度Cd 污染稻田土壤施用后，土壤有效态Cd 含量降幅为25.45%，稻谷Cd 含量也随之降低52.90%，两种土壤调理剂组合施用也有类似结果，这与伍少福、高琳琳等的研究结论类似[17-21]。这说明处理后土壤pH 值及Cd 活性的变化对改良酸性土壤理化性质、降低水稻Cd 含量起重要作用。但也有研究表明，土壤调理剂施用后对不同镉污染程度水稻田Cd 毒害缓解效果不一[22-23]。故该试验效果在较严重Cd 污染稻田上有待进一步验证。

在中轻度Cd 污染稻田中，两种土壤调理剂单独施用和复配施用的效果各不相同。其中，T1处理、T1T4处理土壤pH 值相较于对照组显著提升了0.39、0.47，从而降低土壤中Cd 的活性，使其危害降低；T1T4处理稻米Cd 含量相较于对照组降低了67.6%，效果最佳；T1T4处理水稻产量相较于对照显著提高18.4%，其他处理水稻产量也有所提高，但与对照组并无显著差异。从减少土壤有效态Cd 和稻米Cd 含量及增加水稻产量方面考虑，以T1T4处理效果最佳。