成都市岷江流域水稻重金屬含量與土壤性質(zhì)的關(guān)系研究

王 科，李 浩，張 成，謝麗紅，林小蘭，李紀(jì)堂，朱文杰

(成都市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，四川 成都 610041)

岷江作為成都市最重要的水資源，其流域內(nèi)分布著大量的優(yōu)質(zhì)耕地(以水田為主)。近年來，隨著城市的快速發(fā)展，工礦業(yè)“三廢”的排放和農(nóng)藥、化肥等農(nóng)用物質(zhì)的大量使用等導(dǎo)致成都平原耕地重金屬污染加劇[1-2]。重金屬被植物體吸收已成為其危害人體健康最重要的途徑。然而，農(nóng)作物對土壤重金屬的吸收不僅與其總量有關(guān)，還與土壤理化性質(zhì)有密切關(guān)系[3-4]。因此，本研究通過對成都市岷江流域種植水稻及其對應(yīng)的土壤進行采樣分析，探討該區(qū)域內(nèi)水稻重金屬含量與土壤理化性質(zhì)及土壤重金屬含量的關(guān)聯(lián)規(guī)律，以期為成都市水稻重金屬污染防控提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

為保證對成都市岷江流域水稻重金屬含量與土壤性質(zhì)的關(guān)系研究具有科學(xué)性與代表性，選擇成都市內(nèi)岷江流域的上、中、下游進行采樣。上游選取都江堰市，中游選取崇州市，下游選取新津縣。2017年8～9月，水稻收獲期間，在上、中、下游的水稻種植區(qū)各采集20個土壤樣品及對應(yīng)水稻籽粒樣品，總共60個土樣及60個水稻籽粒樣。采樣為梅花點采樣法，土壤采樣深度為0～20cm，多點混勻，四分法保留混合樣1kg備用，水稻籽粒樣品混合后保留250g備用。

1.2 樣品的處理與測定

按照《農(nóng)田土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)規(guī)范(NY/T 395-2012)》進行土壤樣品的制備；水稻籽粒晾干后粉碎過0.15mm備用。具體檢測項目及方法見表1。

1.3 數(shù)據(jù)分析

用統(tǒng)計軟件SPSS17.0進行統(tǒng)計分析，用Microsoft Excel 2010進行圖表制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 稻谷重金屬含量與土壤理化性質(zhì)的關(guān)聯(lián)規(guī)律

利用統(tǒng)計軟件對土壤樣品理化性質(zhì)與稻谷重金屬含量進行相關(guān)分析，結(jié)果見表2。稻谷中Cd含量與土壤pH和全氮含量存在極顯著負(fù)相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)分別為-0.554和-0.337；與土壤有機質(zhì)和砂粒含量存在顯著負(fù)相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)分別為-0.256和-0.317；與土壤粘粒含量存在極顯著正相性，相關(guān)系數(shù)為0.427。稻谷中Pb含量與土壤粘粒含量存在極顯著正相性，相關(guān)系數(shù)為0.371；與砂粒含量呈顯著負(fù)相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為-0.326。稻谷中Cu含量與土壤有機質(zhì)和全氮含量存在極顯著負(fù)相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)分別為-0.382和0.344。稻谷中As與土壤有機質(zhì)與全氮含量存在極顯著負(fù)相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為-0.354和-0.348。稻谷中Cr和Hg含量與土壤理化性質(zhì)間無顯著相關(guān)性。由此，初步得出，研究區(qū)稻谷重金屬含量受土壤pH、有機質(zhì)、全氮的影響比較明顯；土壤砂粒和粘粒含量也顯著影響稻谷對Cd和Pb的吸收，并且粘粒的作用要比砂粒強烈，粉砂粒對稻谷吸收重金屬的影響不明顯；稻谷中Cr和Hg含量受土壤理化性質(zhì)的影響均不明顯。

表2 稻谷重金屬含量與土壤理化性質(zhì)之間的Pearson相關(guān)分析(n=60)

注：表中“*”為0.05水平上的顯著相關(guān)，“**”為0.01水平上的極顯著相關(guān)；下同。

2.2 稻谷重金屬含量與土壤重金屬全量的關(guān)系

由表3可知，6種重金屬與稻谷中對應(yīng)重金屬含量相關(guān)性達到極顯著水平的元素為土壤Hg，相關(guān)系數(shù)為0.373；達到顯著水平的元素為土壤Cd，相關(guān)系數(shù)為0.263。土壤Pb、Cr、Cu、As與稻谷中對應(yīng)重金屬含量無顯著相關(guān)性。同時稻谷中Cu含量與土壤Pb和Cr呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。以上分析表明，稻谷中重金屬受土壤重金屬總量的影響較小，僅土壤Cd與土壤Hg對稻谷重金屬積累有明顯影響，而土壤Pb可以抑制水稻對Cu、Hg的吸收，這可能與作物吸收重金屬元素過程中的拮抗作用有關(guān)。

表3 稻谷重金屬含量與土壤重金屬全量的Pearson相關(guān)性

2.3 稻谷的重金屬富集特征

許多研究證明，土壤pH是影響農(nóng)作物吸收富集重金屬的重要原因。大多數(shù)重金屬在土壤中的有效性隨土壤酸性的增大而增大，農(nóng)作物的重金屬富集率隨之增加。本文對成都市岷江流域水稻重金屬富集指數(shù)(稻谷中重金屬含量與土壤重金屬含量的比值)進行統(tǒng)計分析，結(jié)果見表4。整體來看，稻谷重金屬富集指數(shù)Cd>Cu>Hg>As>Pb>Cr；稻谷的Cd、Pb富集指數(shù)與土壤pH關(guān)系密切，隨著的土壤pH 值的增加，稻谷的Cd、Pb富集指數(shù)呈明顯下降趨勢；稻谷Cr 、Cu、 As 、Hg與土壤pH的關(guān)系不明顯。

3 結(jié)論與討論

3.1 整體看土壤有機質(zhì)對稻谷吸收重金屬都有較強抑制作用，有機質(zhì)對土壤重金屬的絡(luò)合固定作用有關(guān)[5]

土壤砂粒及粘粒含量對水稻Cd、Pb吸收關(guān)系密切。本研究中稻谷重金屬富集指數(shù)Cd>Cu>Hg>As>Pb>Cr，這也表明水稻是Cd富集作物，且土壤pH對稻谷的Cd富集率具有明顯影響。具體來看，稻谷中Cd含量與土壤pH、有機質(zhì)、全氮、砂粒、粘粒及土壤總Cd含量有顯著或極顯著相關(guān)性，其中土壤pH與粘粒含量為主要影響因子；稻谷中Pb含量與土壤砂粒及粘粒含量呈顯著或極顯著相關(guān)性，且粘粒的影響強于砂粒；稻谷中Cu、As含量與有機質(zhì)與全氮含量呈極顯著負(fù)相關(guān)性；稻谷中Cr、Hg含量與土壤理化指標(biāo)相關(guān)均不顯著，但稻谷中Hg含量與土壤總Hg呈極顯著正相關(guān)性。

表4 稻谷重金屬富集指數(shù)與pH值的關(guān)系

3.2 研究表明成都市農(nóng)田主要重金屬污染為Cd、Hg[6]

為保證成都市水稻的品質(zhì)安全，結(jié)合本文的研究，建議通過調(diào)節(jié)土壤性質(zhì)進行防控治理，如施用土壤調(diào)理劑以適當(dāng)提高土壤pH[7]、施用有機肥固定土壤中的重金屬[8]，選擇低鎘富集水稻品種減少水稻對鎘的吸收、控制污染源以防止土壤重金屬含量進一步提高等措施，實現(xiàn)對水稻重金屬污染的防控。

參考文獻：

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[4] 趙科理,傅偉軍,戴巍.浙江省典型水稻產(chǎn)區(qū)土壤-水稻系統(tǒng)重金屬遷移特征及定量模型[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報,2016,24(02):226-234.

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[6] 秦魚生,喻華,馮文強,等.成都平原北部水稻土重金屬含量狀況及其潛在生態(tài)風(fēng)險評價[J].生態(tài)學(xué)報, 2013, 33 (19) : 6335-6344．

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[8] 方雅瑜,鄒慧玲,尹曉輝,等.赤泥和有機肥對鎘、鉛在水稻中吸收分布的影響[J].2016,33(5):466-476.