蓮都區鎘輕度污染農田安全利用技術探索

陳麗芬，李賽慧，王會來，饒聰，鐘楊波

(麗水市蓮都區農技推廣中心，浙江 麗水 323000)

現代農業園區和糧食生產功能區(簡稱“兩區”)是我國農業現代化建設的主體功能區[1-4]。浙江省2015年出臺《農業“兩區”土壤污染防治三年行動計劃(2015—2017年)》，要求在不改變種植結構的前提下，通過土壤重金屬污染治理試驗示范，采用調整品種、農藝栽培和土壤改良等綜合技術，降低土壤中重金屬有效性，使農產品可食用部分重金屬含量符合食品限量標準。本研究采用重金屬鈍化劑、重金屬葉面生理阻控劑和優化田間管理措施等集成技術[5]，降低了土壤重金屬鎘(Cd)的有效性，減少了重金屬Cd在水稻籽粒累積，同時在試驗結束后移除作物秸稈，達到逐步降低試驗田塊土壤Cd含量，使農產品可食用部分重金屬含量符合食品限量標準，從而為“兩區”土壤污染提供科學合理的建議。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

試驗地位于浙江省麗水市蓮都區仙渡鄉，地理坐標為(119° 93′ E，28° 45′ N)，屬亞熱帶季風氣候區，年均氣溫18.5 ℃，年降水量1 930.8 mm，年無霜期277.5 d，年日照時數1 102.3 h。土壤為紅壤土類，黃紅壤亞類，地形以丘陵為主。根據普查結果，耕作層土壤Cd含量0.3～0.6 mg·kg-1，屬于輕度污染。

1.2 處理設計

2017年2—8月在蓮都區仙渡鄉選擇7塊多年受鉬礦污染的田地(分別用1～7數字表示)，面積0.73 hm2。選用甬優15開展田間試驗示范。在水稻移栽前1周施用牡蠣殼粉和納米腐殖酸肥料作為重金屬鈍化劑，推薦每667 m2施用量分別為150和300 kg，示范區化肥和農藥施用方案與當地推薦方案保持一致，在分蘗末期到幼穗分化期曬田5 d。同時，在水稻季開展噴施硒肥試驗，所用葉面肥為硒之源牌有機硒肥，分2次葉面噴施，667 m2每次50 mL，噴施時間在分蘗末期至孕穗期，選擇晴天施用，在水稻季收獲后將秸稈移出進行處理。在每季試驗后測試土壤中重金屬含量和植株各部位重金屬Cd含量，綜合評估集成技術方案對示范區污染土壤重金屬的去除效果，以及抑制土壤重金屬向農產品可食用部分轉移的效果。

土壤pH值采用pH計法(土水比1∶2)測定；總有機碳含量用重鉻酸鉀-外加熱法測定；總氮用半微量凱氏定氮法測定；有效磷用 HCl-NH4浸提-鉬銻抗比色法測定；速效鉀用乙酸銨浸提-火焰光度計法進行測定。土壤中重金屬含量和植株各部位重金屬Cd含量采用微波消解-ICP-MS測定。

1.3 數據處理

采用Excel 2010軟件進行數據統計分析。

2 結果與分析

2.1 農投品監控

試驗所用硒之源原液Cd濃度為0.15 mg·L-1，由于進行葉面肥噴施時需稀釋近500倍，故該硒肥產品安全。表1顯示，牡蠣殼粉的Cd含量較低，pH值高達10.9，重金屬含量較低，是調節土壤酸度、降低土壤重金屬有效性的良好材料。與此同時納米腐殖酸肥料含Cd量為0.57 mg·kg-1，低于有機肥料農業行業標準(NY 525—2012)所規定的限量值(1.0 mg·kg-1)，盡管其含量高于土壤環境質量國家二級標準，但由于其施用量與耕層土壤質量(約1.5×105kg)相比基本可忽略不計，因此即使長期施用該鈍化劑產品，也不會增加土壤Cd積累的風險。

表1 示范試驗所用鈍化劑產品pH值和重金屬含量

示范區域農戶所使用的肥料主要有復合肥、碳銨、尿素、過磷酸鈣和氯化鉀。調查發現，農戶所用肥料除鈣鎂磷肥養分含量不合格外，其余均合格，建議農戶今后在選擇化肥或者有機肥時，要選擇正規廠家生產、重金屬含量低的合格肥料，以減少因施肥而將重金屬帶入農田。

2.2 集成技術

測試發現(表2)，該試驗示范區土壤肥力較高，經一季水稻試驗后，土壤養分指標保持穩定，相關指標略有下降。

表2 試驗示范區水稻季前后土壤基本理化指標

試驗前測得試驗示范區7個地塊的土壤重金屬Cd、Pb、As、Ni、Cr、Cu和Zn平均含量分別為0.44、69.73、1.95、7.34、15.74、27.50和78.50 mg·kg-1。該試驗示范區土壤僅重金屬Cd超標，屬輕度污染。試驗后示范區7個地塊的土壤重金屬Cd、Pb、As、Ni、Cr、Cu和Zn平均含量分別為0.41、88.17、1.70、7.50、15.39、23.68和75.74(表3)，與試驗前相比并無顯著差異，示范區土壤Cd含量范圍為0.37～0.45 mg·kg-1，均值為0.41 mg·kg-1。

從圖1可以看出，試驗示范區糙米重金屬Cd含量均低于食品安全國家標準中所規定的稻米Cd的限量值(0.2 mg·kg-1)。施用重金屬鈍化劑和噴施葉面阻控劑后，示范區各地塊糙米中重金屬Cd含量均有一定程度的降低。值得關注的是，地塊3糙米重金屬含量為0.16 mg·kg-1，接近食品安全國家標準中所規定的稻米Cd的限量值0.2 mg·kg-1。這說明，Cd輕度污染的地塊，其生產的稻米Cd含量不一定超標，但存在較高潛在安全風險。總而言之，在重金屬Cd輕度污染稻田上，配套合理的農藝措施和鈍化劑施用技術，可降低稻米中Cd的積累，從而實現水稻的安全生產。

表3 試驗示范區水稻季后土壤重金屬含量

圖1 試驗示范區水稻季試驗后稻米重金屬Cd含量分布

3 小結

本試驗示范區在施用牡蠣殼粉后，土壤pH值從4.2升至5.1，稻米Cd含量顯著降低，從而實現了水稻的安全生產。值得注意的是，由于牡蠣殼粉施用量偏低，土壤pH值還未達到期待的6.5～7.5區間。建議今后各農戶根據土壤特性，計算各地塊石灰需要量來確定合理的施用量。通過合理施用鈍化劑，可減少Cd從土壤向水稻籽粒中轉移，從而保證大部分稻田稻米Cd低于食品安全污染物國家限量標準。

盡管本示范試驗取得一些初步效果，但農田土壤重金屬污染治理是一項艱巨的長期工作，今后工作從以下幾方面加以著手：一要保證試驗的連續性。因試驗改良劑一次性施入，需連續幾年觀察分析試驗效果；有的改良劑要根據試驗結果，進行用量調整。二要重視試驗作物選擇。優選省主推品種，因其具有產量高、易推廣和農戶易接受的特征。三要注意土壤改良劑的選擇，應充分考慮到改良劑產品質量的安全性和投入的成本因素。四是土壤修復要與培肥改良相結合，如調整土壤酸堿度，是提高土壤肥力的一項技術措施，提高pH值，又能降低土壤重金屬Cd的活性，實現農產品質量安全。五要及時分析試驗結果，進一步完善試驗方案。由于土壤污染治理處于試驗階段，初始試驗方案設計不一定合理，試驗中需及時修改完善，另外改良劑使用量要根據試驗分析結果進行適當調整。