VIP+n技術(shù)對重金屬污染農(nóng)田中稻谷降鎘效果的影響

摘 要：試驗以湘潭縣易俗河鎮(zhèn)青光村重金屬污染的農(nóng)田為對象，早稻以中嘉早17號和湘早秈24號為供試品種，晚稻以H優(yōu)518和岳優(yōu)27為供試品種，研究了不同VIP+n修復技術(shù)模式對稻米的降鎘效果，并對不同VIP+n修復技術(shù)改良效果作出了評價，旨在探索出稻米降鎘效果最佳組合。結(jié)果表明：在早稻谷降鎘效果中，T6、T7和T8處理的降鎘效果達顯著水平，其中T7和T8處理達極顯著水平；在晚稻谷降鎘效果中，修復措施組合除T3處理外都能夠降低晚稻米鎘含量，其中T8處理降鎘效果達極顯著水平。結(jié)論：從經(jīng)濟效益和稻米降鎘效果來看，種植低鎘水稻品種+優(yōu)化水分管理+撒施石灰修復技術(shù)組合是降低農(nóng)田重金屬污染稻米鎘含量的最佳推廣模式。

關(guān)鍵詞：VIP+n修復技術(shù)；污染土壤；重金屬活性；稻米鎘含量

中圖分類號：X53 文獻標識碼：A 文章編號：1006-060X（2018）09-0048-03

Effect of VIP+n Technology on Cadmium Reduction in Paddy Fields Polluted by Heavy Metals

TANG Jin-hua

（Agricultural Bureau of Xiangtan County， Xiangtan 411228， PRC）

Abstract： The effects of different VIP+n remediation techniques on cadmium reduction of rice were studied in the field polluted by heavy metals in Qingguang Village， Yisuhe Town， Xiangtan County， with Zhongjiazao 17 and Xiangzaoxian 24 as early rice tested varieties and H You 518 and Yueyou 27 as late rice tested varieties. An evaluation was made to explore the best combination of cadmium reduction effect for rice. The results showed that the effects of T7， T8 and T6 treatments on cadmium reduction in early rice were significant， and those of T7 and T8 treatments were extremely significant. In the effect of cadmium reduction in late rice， the combination of remediation measures could reduce the content of cadmium in late rice except T3 treatment， and the effect of T8 treatment was very significant. Conclusion： From the economic benefit and the effect of reducing cadmium in rice， planting low cadmium rice varieties+optimizing water management+ spraying lime remediation technology combination is the best extension mode to reduce cadmium content in rice polluted by heavy metals in farmland.

Key words： VIP+n remediation technology； contaminated soil； heavy metal activity； cadmium content in Rice

近年來，湖南省土壤重金屬污染狀況日趨嚴重，對陸生生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成潛在的巨大威脅[1]。2013年2月，部分媒體持續(xù)報道湖南省稻米鎘超標問題，引起了社會普遍關(guān)注。“鎘米”問題的產(chǎn)生，根源在于長期以來的礦產(chǎn)開采、冶煉，工礦企業(yè)廢水、降塵、城鎮(zhèn)生活污水的隨意排放，以及耕作方式改變等多方面因素，這些原因造成了耕地重金屬含量超標或土壤鎘等重金屬的活性增強。“鎘米”事件對湖南乃至整個南方稻米產(chǎn)業(yè)造成了極大沖擊，該沖擊波及到了湘潭縣，致使部分農(nóng)區(qū)出現(xiàn)了稻米價格偏低、農(nóng)民賣糧難等傷農(nóng)現(xiàn)象。因此，抓好湘潭縣耕地鎘等重金屬污染治理與修復，切實解決稻米鎘超標問題已刻不容緩。為了降低土壤重金屬污染程度，降低稻米鎘含量，確保農(nóng)產(chǎn)品的安全生產(chǎn)，以湖南省農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境保護管理站為主，依托湖南農(nóng)業(yè)大學、中科院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所等技術(shù)指導單位，以VIP+n修復技術(shù)為主要研究方法，研究降低污染農(nóng)田中稻米鎘含量的方法，探索修復效果最佳組合，為降低湖南省重金屬污染土壤鎘含量和提高糧食安全生產(chǎn)性提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

田間試驗于2016年3～11月在湖南省湘潭縣易俗河鎮(zhèn)青光村王家組進行，供試水稻品種中早稻為中嘉早17號和湘早秈24號，晚稻供試水稻品種為H優(yōu)518和岳優(yōu)27，其中中嘉早17號和H優(yōu)518低鎘水稻品種從湖南省《應急性鎘低積累水稻品種指導目錄》中選擇。供試土壤成土母質(zhì)為紫色砂頁巖，選用肥力一致的中等肥力土壤；不采取任何降鎘措施時，土壤pH值為5.80，土壤鎘含量為0.781 mg/kg，稻米鎘含量為0.667 mg/kg，屬于重度污染耕地；試驗地灌溉條件良好，可保證水稻全生育期淹水需要；距主要交通干道在150 m以上。

1.2 試驗設(shè)計

試驗設(shè)置30個小區(qū)，每個小區(qū)30 m2（6 m×5 m）；

每10個小區(qū)1組（10個處理詳見表1），3次重復，隨機區(qū)組排列。先用田埂分出試驗區(qū)域，再分成3個區(qū)組，每個區(qū)組再用田埂分成10個小區(qū)，小區(qū)間作埂分隔，并留走道和灌、排水溝。田埂高度要求30 cm，并覆蓋農(nóng)膜，確保每個小區(qū)單灌、單排、小區(qū)間不串水。早、晚兩季在同一試驗田進行，保持小區(qū)排列不變。在早稻人工收獲時不用機械收，采用人工挖或小型機械整地，避免破壞小區(qū)田埂，按照原試驗設(shè)計處理繼續(xù)開展晚稻試驗。

1.3 測定項目與方法

在收獲期每小區(qū)按照“五點取樣法”采集土壤和稻谷樣品約500 g（鮮重），土壤自然風干（不能放在太陽下面直接曬），稻谷谷粒（實粒，不帶稻穗）樣品曬干后，采用具備精密度高、簡便快速、干擾少、線性范圍寬、可多元素同時分析的電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）測定稻谷樣中的重金屬鎘含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003和SPSS 11.5統(tǒng)計分析軟件進行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 VIP+n修復技術(shù)對早稻谷總鎘含量的影響

由表2可知，除T3外，其余8個處理與對照組相比，稻米鎘含量逐漸降低，說明采取修復技術(shù)措施可以降低稻米鎘的含量，但是單獨采用優(yōu)化水分管理對降低稻米鎘的效果不是很明顯，反而上升了，這個問題有待研究。就1%極顯著水平而言，T1～T10處理之間無極顯著差異，其中T7、T8與T3處理相比，呈極顯著差異，說明VIP或VIP+S修復技術(shù)模式能夠極顯著降低早稻米鎘含量并低于國家標準0.2 mg/kg。就5%顯著水平而言，除了T1處理外，其余處理與T3處理相比呈顯著差異水平，說明種植低鎘水稻品種、優(yōu)化水分管理、撒施石灰、施用土壤調(diào)理劑、噴施葉面阻控劑和施用商品有機肥這六大技術(shù)措施無論是采用單項措施，還是兩兩組合、三三組合或四四組合都能夠顯著降低稻米鎘含量，其中種植當?shù)仄贩N+優(yōu)化水分管理+撒施石灰（T6）、種植低鎘水稻品種+優(yōu)化水分管理+撒施石灰（T7）、種植低鎘水稻品種+優(yōu)化水分管理+撒施石灰配備施用土壤調(diào)理劑（T8）這三種修復技術(shù)模式可使早稻米鎘含量顯著降低并遠低于國家標準0.2 mg/kg。

2.2 VIP+n修復技術(shù)對晚稻谷總鎘含量的影響

由表2可知，除T3外，其余8個處理與對照組相比，稻米鎘含量逐漸降低，說明采取修復技術(shù)措施能夠降低稻米鎘的含量，但是單獨采用優(yōu)化水分管理對降低稻米鎘的效果不是很明顯，反而上升了，這個問題值得討論。就1%極顯著水平而言，T1～T10處理之間無極顯著差異。就5%顯著水平而言， T2～T4與對照組相比無顯著差異，說明只采取優(yōu)化水分管理或種植低鎘水稻品種或撒施石灰等單項措施，都不能夠有效降低稻米鎘含量；T5、T6、T7、T9、T10與對照組相比也無顯著差異，但稻米鎘含量有所降低，只是幅度不大，說明采用種植低鎘水稻品種、優(yōu)化水分管理、撒施石灰、施用土壤調(diào)理劑、噴施葉面阻控劑、施用商品有機肥這六大技術(shù)措施兩兩組合、三三組合或四四組合能夠降低稻米鎘含量，但不顯著；T8處理與對照組相比，呈顯著差異水平，說明采用種植低鎘水稻品種+優(yōu)化水分管理+撒施石灰配備施用土壤調(diào)理劑的修復技術(shù)模式可使晚稻米鎘含量顯著降低并低于國家標準0.2 mg/kg。

3 結(jié)論與討論

目前，湖南省越來越重視農(nóng)田重金屬污染修復，以期降低稻谷和土壤鎘含量，特別是稻谷鎘含量，消除對人體的傷害[2]。若人們長期食用“鎘大米”，會引發(fā)疾病，鎘污染對人體健康的威脅不容忽視。

試驗用10種不同的處理方式，檢測重金屬污染農(nóng)田中稻谷鎘含量，以期探索出土壤修復效果最佳的組合。試驗表明：在早稻谷降鎘中，T6（優(yōu)化水分管理+撒施石灰）、T7（種植低鎘水稻品種+優(yōu)化水分管理+撒施石灰）和T8（種植低鎘水稻品種+優(yōu)化水分管理+撒施石灰+施用土壤調(diào)理劑）這3種修復技術(shù)模式都能夠顯著降低早稻米鎘含量，其中T7和T8修復技術(shù)模式可使早稻米鎘含量極顯著降低，可見撒施生石灰加上優(yōu)化水分管理對早稻谷含鎘量的降低有顯著的促進作用；在晚稻谷降鎘中，T8（種植低鎘水稻品種+優(yōu)化水分管理+撒施石灰+施用土壤調(diào)理劑）修復技術(shù)模式可使晚稻米鎘含量顯著降低并低于國家標準0.2 mg/kg。

土壤重金屬污染存在范圍廣、持續(xù)時間長、污染比較隱蔽、無法被生物降解并可能通過食物鏈不斷地在生物體內(nèi)富集[3]。目前湖南省土壤重金屬污染修復的方式有兩種：一是采取土壤修復技術(shù)措施，主要包括推廣種植鎘低累積水稻品種、優(yōu)化水分管理、撒施石灰、撒施土壤調(diào)理劑、噴施葉面阻控劑、施用商品有機肥、種植綠肥和深耕改土等，通過實施修復技術(shù)措施，促進有機質(zhì)與鎘絡(luò)合，減少水稻對鎘的吸收，降低稻谷鎘含量；二是進行農(nóng)作物替代種植結(jié)構(gòu)調(diào)整，主要包括替代種植養(yǎng)蠶專用桑、紅黃麻、苧麻、蛋白飼料桑、花卉苗木和棉花等經(jīng)濟作物，替代種植非直接食用糧油作物。

試驗中的VIP+n修復治理技術(shù)已在湖南省重金屬污染耕地修復治理項目中廣泛施用，但筆者在推廣過程中發(fā)現(xiàn)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中若同時精準實施這六大技術(shù)措施，不僅需要大量專業(yè)技術(shù)人員指導，人力增大成本，導致措施實施難度大、不易操作，而且會造成大量的物資消耗，例如生石灰、葉面阻控劑、土壤調(diào)理劑、商品有機肥，物資成本高，農(nóng)民難以負擔。如果能夠找到一種既經(jīng)濟實惠又能降低稻米鎘含量的修復技術(shù)模式，將大量節(jié)省人力物力財力，也更有利于修復技術(shù)的可持續(xù)推廣。研究初步表明，種植低鎘水稻品種+優(yōu)化水分管理+撒施石灰、種植低鎘水稻品種+優(yōu)化水分管理+撒施石灰+施用土壤調(diào)理劑兩種修復技術(shù)模式對降低稻米鎘含量有顯著作用，但是土壤調(diào)理劑增加600元/667m2的成本，如只采用種植低鎘水稻品種+優(yōu)化水分管理+撒施石灰修復技術(shù)模式，成本大概為324元/667m2，因此，后一種模式為降低農(nóng)田重金屬污染稻米鎘含量的最佳推廣模式。

參考文獻：

[1] 王 林，周啟星. 農(nóng)藝措施強化重金屬污染土壤的植物修復[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報，2008，16（3）：772-777.

[2] 謝 敏，黎良平，戴 典. VIP+n技術(shù)對重金屬污染土壤和稻谷降鎘效果研究[J]. 吉林農(nóng)業(yè)，2017，（8）：75-77.

[3] 惠 琳. 土壤重金屬污染及植物修復技術(shù)[J]. 黑龍江水專學報，2006，33（1）： 102-104.

（責任編輯：肖彥資）