不同改良劑對土壤有效鎘含量及小麥鎘吸收的影響

何玉亭, 李 浩, 謝麗紅, 鐘文挺, 孫 娟, 陳敏智，楊 杰

(成都市農業技術推廣總站，四川 成都 610041)

由于工業飛速發展帶來的廢氣、廢水、廢渣過度排放，農業生產中含鎘肥料和農藥的大量使用及引用工業污水灌溉所導致的農田土壤鎘污染問題嚴峻[1-2]。鎘進入土壤后由根系吸收進入植物體內影響其生長發育并通過食物鏈進入人體，危害人類健康[3]。大量研究表明土壤pH值與重金屬有效性存在顯著負相關性，施用改良劑可降低土壤重金屬有效態含量及其生物有效性[4-6]。但是，相同的改良劑在不同鎘污染程度、不同類型土壤、不同作物上的表現存在差異[7-8]。因此，本文選擇了5種改良劑在成都平原與丘陵過渡地帶紫潮田輕度鎘污染土壤上開展大田試驗，研究不同改良劑對土壤鎘的生物有效性和小麥對鎘吸收累積的影響，以期為相似區域鎘污染土壤的修復和小麥的安全生產提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

根據2006～2009年成都市耕地質量普查結果，初步選擇了一個重金屬鎘輕度污染田塊。該田塊位于平原與丘陵過渡地帶，紫潮田土種, 地勢平坦、灌排方便、土壤肥力均勻。試驗前采集0～20mm耕層土樣，檢測結果表明：土壤pH值為6.33、總鎘含量為0.45mg/kg。根據國家土壤環境質量二級標準(GB15618-1995)，pH值小于6.5時鎘限量為0.3mg/kg，試驗地屬于輕度鎘污染土壤。

表1 試驗地土壤鎘污染情況

1.2 供試作物與改良劑

本試驗供試作物為小麥，品種為川農25。供試基礎肥料為硫鉀型三元復合肥(15-15-15)。供試改良劑有石灰、雞糞為主要原料的有機肥(N:1.4% 、P2O5:3.5%、K2O:1.8%)、菌渣為主要原料的有機肥(N:1.8% 、P2O5:0.7%、K2O:1.8%)、鉀長石(P2O5:7.5%、K2O:3.5%)、土壤調理劑(主要成分為大分子聚合物)。參照肥料產品無害化的國家相關標準(GB/T23349-2009)，所選用的基礎肥料與改良劑均符合重金屬的限量要求，其pH值及總鎘含量見表2。

表2 基礎肥料及改良劑pH值及總鎘含量

1.3 試驗設計

試驗設置6個處理，其中不施改良劑的處理為對照(CK)，其他處理分別為土壤調理劑、鉀長石、石灰、雞糞型有機肥、菌渣型有機肥處理，重復3次，隨機區組排列，小區面積20m2，具體處理情況見表3，本試驗于2014年10月開始至2015年5月完成，在小麥生育期內按照當地生產習慣進行管理并防治病蟲害。

1.4 樣品采集

2015 年5月小麥收獲時，采集各小區耕層土壤樣品以及小麥籽粒樣品。土壤樣品風干后，過0.15mm塑料篩，保存備用，籽粒樣品烘干粉碎過0.15mm塑料篩后保存備用。

表3 試驗處理

1.5 測定指標及方法

測定指標包括小麥籽粒鎘含量、土壤有效鎘及pH值。小麥籽粒鎘的測定參照《食品安全國家標準 食品中鎘的測定》(GB/T 5009.15-2003)，土壤有效態鎘檢測參照國家標準《土壤質量 有效態鉛和鎘的測定 原子吸收法》(GB/T23739-2009)，儀器使用德國耶拿火焰-石墨爐原子吸收光譜儀(jena-ZEEnit700P型)。采用賽多利斯(PB-10型)pH值測量計測定土壤pH值(水土比為1：2.5)。

1.6 數據處理及評價方法

所得數據用統計軟件DPS15.1進行方差分析和LSD 多重比較，檢驗不同處理間差異的顯著性，用Microsoft Excel 2010 進行圖表制作。本試驗作物產品重金屬污染評價參照《食品安全國家標準 食品中污染物限量》標準(GB2762-2012)。

2 結果與分析

2.1 不同改良劑對土壤pH值含量的影響

圖1可知，與對照相比，添加了改良劑的處理土壤pH值均有不同程度的增高，增幅表現為石灰>菌渣>鉀長石>雞糞>土壤調理劑，以石灰處理效果最佳。石灰處理下，pH值提升1.35，與對照處理差異達到顯著。各改良劑pH 值從大到小依次為石灰>鉀長石>土壤調理劑>雞糞>菌渣，施入土壤后，土壤pH值表現與改良劑本身pH值有一定差異，這可能與改良劑的施用量有關。

圖1 不同改良劑對土壤pH值含量的影響

2.2 不同改良劑對土壤有效鎘含量的影響

圖2可知，與對照相比，除土壤調理劑外，其余各改良劑的處理土壤有效鎘均不同程度降低，降幅表現為石灰>鉀長石>菌渣>雞糞，以石灰和鉀長石處理效果最佳。石灰和鉀長石處理下，土壤有效鎘含量分別較對照顯著降低36.4%和26.0%，與對照處理差異達到顯著。說明石灰和鉀長石在降低土壤有效鎘含量上效果顯著，具有推廣應用價值。兩種有機肥施用下，土壤有效鎘含量有所降低，但是與對照差異不顯著。

圖2 不同改良劑對土壤有效鎘含量的影響

2.3 改良劑對小麥籽粒鎘含量的影響

圖3可知，與對照相比，添加了改良劑的處理小麥籽粒鎘含量有不同程度的降低，降幅表現為石灰>鉀長石>土壤調理劑>雞糞>菌渣，以石灰處理效果最佳。石灰處理下，小麥籽粒鎘含量與對照差異達顯著，較對照降低42.0%，其次為鉀長石，較對照降低26.3%，但差異未達顯著。除石灰處理外，其余各處理小麥籽粒鎘含量均高于國家安全限值(0.1mg/kg)，說明在輕度鎘污染土上施用石灰對降低小麥籽粒鎘含量效果明顯，具有推廣價值。2種有機肥對降低小麥籽粒鎘含量無顯著效果，在降低土壤鎘生物有效性作用上不具有推廣應用價值。

圖3 改良劑對小麥籽粒鎘含量的影響

2.4 土壤pH值及有效鎘含量與小麥籽粒鎘的皮爾遜相關分析

表4可知，將土壤pH值 、有效鎘含量與小麥籽粒鎘進行皮爾遜相關分析可見，土壤pH值與土壤有效鎘含量呈極顯著負相關(r=-0.86**，P<0.01)，與小麥籽粒鎘含量呈負相關(r=-0.73,P>0.05)，相關關系不顯著。說明pH值的變化能極顯著的影響土壤有效鎘含量，但可能對鎘的生物有效性影響不顯著。土壤有效鎘與小麥籽粒鎘含量呈正相關關系，相關系數為0.49，但在本試驗條件下，相關關系不顯著。作物籽粒中鎘主要來源于土壤，作物鎘吸收量與土壤鎘含量及形態密切相關。有研究表明，小麥籽粒鎘含量與土壤中水溶交換態鎘含量極顯著相關，與其他形態相關性不顯著[9]。本文中小麥籽粒鎘含量與土壤有效鎘相關性不顯著，可能是由于土壤中水溶態有效鎘含量較低，其余形態鎘含量較高所致。

3 結論

試驗結果表明：在平原與丘陵過渡地帶輕度鎘污染的紫潮田土上施用雞糞和菌渣2種有機肥的處理對降低土壤有效鎘含量效果不顯著，施用石灰可以顯著提高土壤pH值，石灰和鉀長石能夠顯著降低土壤有效鎘含量，土壤有效鎘含量與土壤pH值呈極顯著負相關關系。添加了改良劑的處理小麥籽粒鎘含量均不同程度降低，以石灰處理效果最好。因此，在平原與丘陵過渡地帶輕度鎘污染土壤施用石灰可以顯著降低土壤鎘的生物毒性，進而有效防控小麥生產的鎘污染風險。

參考文獻：

[1]顧繼光, 周啟星, 王新. 土壤重金屬污染的治理途徑及其研究進展[J]. 應用基礎與工程科學學報, 2003, 11(2):143-151.

[2] 樊霆, 葉文玲, 陳海燕,等. 農田土壤重金屬污染狀況及修復技術研究[J]. 生態環境學報, 2013(10):1727-1736.

[3] 劉曉宇, 梁瓊, 高如泰,等. 長期污灌條件下農田土壤重金屬污染環境風險評價[J]. 生態與農村環境學報, 2015, 31(4):572-578.

[4] 易亞科, 周志波, 陳光輝. 土壤酸堿度對水稻生長及稻米鎘含量的影響[J]. 農業環境科學學報, 2017, 36(3):428-436.

[5] 唐可蘭, 馮偉, 唐佑根,等. 施用生石灰對早稻鎘吸收的影響[J]. 作物研究, 2015, 29(4): 366-368.

[6] 秦余麗, 熊仕娟, 徐衛紅,等. 不同鎘濃度及pH值條件下納米沸石對土壤鎘形態及大白菜鎘吸收的影響[J]. 環境科學,2016,37(10):4030-4043.

[7]李丹，李俊華，何婷,等.不同改良劑對石灰性鎘污染土壤的鎘形態和小白菜鎘吸收的影響[J].農業環境科學學報，2015,34(9):1679-1685.

[8]易秀,劉意竹,姜凌,等.不同改良劑對重金屬污染土壤中小麥鎘吸收的影響[J].水土保持學報,2015,29(6)：292-300.

[9]喻華,秦魚生,陳琨,等.水稻土鎘形態分布特征及其生物效應研究[J].西南農業學報,2017,30(2):452-457.