施用生石灰對早稻鎘吸收的影響

唐可蘭，馮 偉，唐佑根，陳嘉莉，廖彥初

(1衡陽市農業環境監測管理站，湖南衡陽421000;2衡東縣農業局，湖南衡東421400;3衡南縣農業局，湖南衡南422001;4衡南縣寶蓋鎮農技站，湖南衡南422003)

20世紀以來，土壤鎘污染問題日益加劇［1～4］。據統計，我國鎘污染的農田面積達27.86萬公頃，每年鎘含量超標的農產品有14.6億千克。我國稻米中有10%超過了0.2 mg/kg的限量標準(GB15201294)，嚴重威脅到我國人民的健康［5］。但是，目前對土壤鎘污染的治理方法都存在推廣難度大和成本高等問題［6～8］。不同品種的水稻對鎘的富集存在一定的差異［9，10］，而一些簡易的農藝措施也可能降低水稻對鎘的吸收［11～13］。因此，篩選低鎘累積、達標、高產的水稻品種，探討施用生石灰對稻米鎘累積量的影響與稻田土壤中鎘含量的變化的相關研究逐漸引起了廣大科研人員的重視［14～16］。本研究選擇衡陽地區種植的6個早稻主導品種，系統研究了施用生石灰處理對水稻鎘富集的影響，以為低富集品種的篩選和低鎘農藝措施的建立提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

衡南縣地處東經 112°16'～113°08'，北緯 26°32'～26°58'，屬于亞熱帶季風濕潤氣候區，具有熱量充足，雨水集中，冬冷夏熱，四季分明，春溫多變，夏秋多旱，嚴寒期短，暑熱期長的特點。年均氣溫17.8℃，年降水量1 268.8 mm左右，全年無霜期287 d。試驗區位于衡南縣川口鄉將軍村前進組，面積0.27 hm2。土壤鎘含量0.6 mg/kg，pH 5.2。

1.2 供試材料

選擇當地6個主導早稻品種:中早39、中嘉早17、湘早秈 45、陵兩優942、陵兩優 104、陵兩優 674。試驗所用生石灰為本地產，粉碎過1 cm篩后備用。種植過程中所施用的肥料包括:復合肥(含N 15%，含 P2O515%，含 K2O 15%)和尿素(總 N≥46.4%)。

1.3 試驗設計

生石灰用量750 kg/hm2，于分蘗末期拌細泥土750 kg一次施用。施用時間選擇溫度較低時，通常選陰天或下午4:00～5:00。以不施用生石灰為對照。3次重復，共36個小區，小區面積21.6 m2。所有小區全部收獲計產。

栽培技術要求:雜交早稻每蔸插3粒谷的秧，常規稻每蔸插5～6苗，均在3月下旬完成。施肥、施藥、排灌等管理措施均按照當地管理習慣進行。

1.4 測試指標及方法

試驗前采集原始土壤樣品，試驗后各小區采集土壤樣品和稻谷樣品各1個。土壤pH值以電位法測定，土壤有效鎘含量以鹽酸提取，原子吸收測定。按國家標準進行糙米重金屬含量檢測。將糙米粉碎，先在低溫電爐上使其炭化，再在馬福爐中充分灰化，然后用稀鹽酸溶解提取，用火焰原子吸收分光光度計測定鎘含量。所有數據均進行單因素方差分析，并進行種植前后及不同品種之間的多重比較。

2 結果與分析

2.1 種植水稻前后土壤pH值的變化

土壤pH值通過多個方面影響植物的生長和發育，不同植物在生長過程中也會對土壤pH值產生一定影響。相對較低的pH值能促進重金屬鎘的活化，增加其有效性，從而帶來更大的危害。

種植水稻前后分別測試了各處理的土壤pH值，結果如表1。對照組與原始土壤相比，種植水稻后土壤的pH值略有降低，但均未達到顯著水平。而施用生石灰的處理，在種植水稻后土壤pH值均有所升高，其中中嘉早17、陵兩優104和湘早秈45與對照相比都達到了差異顯著水平。施生石灰處理組種植不同水稻品種后的土壤pH值沒有表現出顯著差異，而對照組陵兩優104的土壤pH值則顯著低于其他品種，說明陵兩優104品種更能促進土壤pH值的降低，具有促進鎘活化的風險。施用生石灰可以增加土壤pH值，這種影響大于水稻品種對土壤pH值的影響。

表1 種植水稻前后土壤pH值變化情況

2.2 種植水稻前后土壤有效鎘含量的變化

普通土壤中的有效鎘含量一般為0.01～2 mg/kg，平均背景值為0.097 mg/kg，主要來源于成土母質。污染土壤的鎘主要來源于采礦、冶煉、電鍍及化工行業的廢水、廢氣和廢渣等。此外，不合理施用含鎘的農用污泥、化肥和農藥等也是土壤中鎘的重要來源。測試種植水稻前后各小區土壤鎘的含量，結果表明不同處理種植水稻前后小區土壤有效鎘的含量均超出了國家土壤環境質量標準(GB15618－1995)中的二級標準(0.3 mg/kg)。對照和施用生石灰處理均未顯著改變土壤中有效鎘的含量，并且種植不同水稻品種后土壤有效鎘的含量也沒有表現出顯著差異性(表2)。這說明施用生石灰和種植不同品種的水稻，均難以影響土壤中鎘含量的變化。

表2 種植水稻前后土壤有效鎘含量(mg/kg)變化情況

2.3 水稻產量和稻米鎘含量變化

不管施用生石灰與否，水稻的產量均沒有顯著差異。而不同品種間的水稻產量存在顯著差異。對照組中嘉早17的產量最高，為8 613.00 kg/hm2，陵兩優674的產量最低，兩者差異顯著。施生石灰處理組陵兩優104的產量最高，為8 566.50 kg/hm2，中嘉早17的產量最低，兩者差異顯著(表3)?？傮w來看，施用生石灰處理會在一定程度上降低水稻的產量，不過在本試驗中的降低幅度均未達到顯著水平。

稻米中鎘的含量如表3。分析發現，除陵兩優942外，其他5個水稻品種在施用生石灰后，稻米中鎘的含量都有不同程度的下降，只是下降幅度在統計學上均未達到顯著水平(p＞0.05)。此外，不同品種稻米的鎘含量在對照組和處理組中均存在顯著差異。在對照和處理組中均是陵兩優104的稻米鎘含量最高，對照組中陵兩優942的稻米鎘含量最低，而生石灰處理組中中早39的稻米鎘含量最低，并且最高和最低的差異均達到顯著水平。這說明，施用生石灰處理可以在一定程度上減少水稻鎘的富集，但是，在本試驗條件下，施用生石灰對水稻鎘富集的影響要低于水稻品種的影響。

表3 不同水稻品種的產量及稻米鎘含量比較

3 結論與討論

土壤條件對水稻鎘的富集特征具有一定的影響，水稻品種對鎘的富集特性也有影響。本文通過對6個早稻品種在同一土壤條件下施用生石灰處理的比較分析，得出如下結論:

(1)種植水稻會在一定程度上降低土壤pH值，從而增加土壤鎘的活性，增強鎘污染的危害，不同水稻品種降低土壤pH值的能力存在差異。而施用生石灰則可以增加土壤pH值，降低土壤鎘的活性，生石灰對土壤pH值的影響效果大于水稻品種的影響效果。

(2)種植水稻和施用生石灰均不能顯著改變土壤中鎘的含量，并且種植不同水稻品種的土壤鎘的含量也無顯著差異。這可能是本試驗施用生石灰的量較少的緣故。

(3)總體來看，施用生石灰會在一定程度上降低水稻的產量，卻可以減少稻米鎘的富集量。在本試驗條件下，施用生石灰的影響要低于水稻品種的影響，即水稻富集鎘的多少更主要取決于水稻品種。

［1］Huang YZ，Cu Y，Li YX.Combined toxicity of copper and cadmium to six rice phenotype(Oryza sativa L.)［J］.Envious Sci，2009，21:647 －653.

［2］潘根興，Chang AC，Page AL.土壤－作物系統污染物遷移分配及食物安全評價模型及其應用［J］.應用生態學報，2002，13(7):854 －858.

［3］仲曉春，戴其根，何 理，等.不同濃度鎘脅迫下水稻冠層光譜特征及其預測評價［J］.農業環境科學學報，2012(3):448－454.

［4］Suzuki S，Iowa S.Cadmium，copper，and zinc levels in the rice and rice field soil of Houston，Texas［J］.Biol Trace Elem Res，1982，4(1):21 －28.

［5］曹仁林，賈曉葵，張建順.鎘污染水稻土防治研究［J］.天津農林科技，1999，12(6):12 －17.

［6］蔣小紅，喻文熙，江家華，等.污染土壤的物理/化學修復［J］.環境污染與防治，2008(3):210－214.

［7］Salt DE，Playable M，Markup NB，et al.Premeditation:A novel strategy for the removal of toxic metals from the environment using plants［J］.Biotechnology，1995，13(5):468－474.

［8］王松良，鄭金貴.土壤重金屬污染的植物修復與金屬超富集植物及其遺傳工程研究［J］.中國生態農業學報，2007，15(1):190 －194.

［9］程旺大，姚海根，吳 偉，等.土壤－水稻體系中的重金屬污染及其控制［J］.中國農業科技導報，2005，7(4):51－54.

［10］Li ZW，Li LQ，Pan GX，et al.Availability of Cd in a soil－rice system in China:Soil type versus linotype effects［J］.Plant Soil，2005，271:165 － 173.

［11］張敬鎖，李花粉，衣純真.有機酸對水稻鎘吸收的影響［J］.農業環境保護，1999(6):278－280.

［12］Cu P，Yangon Y，Wu L，et al.Effects of water management on arsenic and cadmium appreciation and accumulation in an upland rice cultivable［J］.Journal of Environmental Sciences，2015，27:225 －231.

［13］徐勝光，周建民，劉艷麗，等.硅鈣調控對酸礦水污染農田水稻鎘含量的作用機制［J］.農業環境科學學報，2007(5):1854－1859.

［14］Minamoto S.Comparison of metal uptake between glutinous and non － glutinous rice for cadmium chloride，oxide and sulfide at the critical levels［J］.Bull Envious Contamination，1990，45(3):415 －421.

［15］賀 慧，陳 燦，鄭華斌，等.不同基因型水稻鎘吸收差異及鎘對水稻的影響研究進展［J］.作物研究，2014，27(2):211 －215.

［16］姚春馨，隆四清，和立忠，等.水稻鎘積累基因型差異及其對鎘脅迫的反應［J］.湖南農業大學學報(自然科學版)，2007(S1):37－41.