9種鈍化劑對耕地土壤鎘的鈍化效果

張海榮，王國坤

(1.貴州省清鎮市紅楓湖鎮農業綜合服務中心，貴州 清鎮 551400；2.貴州省清鎮市農業農村局，貴州 清鎮 551400)

隨著我國工業化、城鎮化和農業集約化的快速發展，土壤環境污染日益加劇。據《全國土壤污染狀況調查公報》，我國土壤重金屬鎘的含量點位超標率達7%[1]，受到鎘、鉻等重金屬污染的耕地占耕地總面積的10%以上[2]，對生態環境和農產品安全、人類健康以及可持續發展構成嚴重威脅。為土壤重金屬污染治理和實現被污染農田農產品安全生產提供技術方法，我國科技工作者開展了大量研究。其中將生物質炭、石灰等鈍化劑施入土壤，通過其吸附、沉淀、絡合、離子交換和氧化還原等作用，改變鎘在土壤中的形態[3]，降低其在土壤中的移動性和生物有效性，進而抑制作物對鎘吸收的原位鈍化技術是當前較經濟、快速、簡便的方法[4]，是大面積鎘污染耕地修復的首選。而目前市場上土壤鈍化劑種類較多，且不同類型的鈍化劑對鎘污染土壤的鈍化修復效果各不相同[5]。因此，研究不同鈍化劑對鎘污染耕地的鈍化效果與評價不同鈍化劑對白菜鎘吸收的阻控效果，篩選可有效降低耕地土壤鎘生物活性、且經濟的鈍化劑產品，為受鎘污染耕地修復和利用提供技術支持具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2020年在貴州省清鎮市紅楓湖鎮右二村進行。試驗區海拔1 251 m、年降雨量1 250 mm、日照數1 200 h、年平均氣溫16℃，耕地土壤類型為黃壤，pH 5.5，全鎘含量為0.72 mg/kg。

1.2 試驗材料

試驗用白菜品種為晉菜三號；試驗用鈍化劑共9種。各鈍化劑名稱、生產單位、品牌、主要成分、性質見表1。

表1 9種鈍化劑的生產單位和主要性狀

1.3 試驗設計

試驗共設10個處理，即每個鈍化劑1個處理，加1個不施調劑(對照)處理。各處理鈍化劑施用量為150 kg/667m2，在種植白菜定植前7 d施入土壤耕層并充分混勻。各處理3次重復，隨機區組排列，小區面積6.9 m2(其中2.3 m2不種植白菜，休閑。)，小區間間隔30 cm。

1.4 試驗操作

1.4.1 整地施肥和添加鈍化劑 將試驗地雜草殘茬除盡，翻耕耙細平整后，劃分小區，各小區按667m2用N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15硫酸鉀型復合肥50 kg和鈍化劑150 kg(對照除外)的量，稱量復合肥和各鈍化劑，在白菜定植前7 d施入耕層并充分混勻，備用。

1.4.2白菜定植和管理 白菜采用穴盤基質方式育苗，播種時間為2020年8月20日，定植時間為2020年9月12日(5～6片真葉)。白菜苗帶營養坨單株定植，定植行株距為50 cm(其中各小區中的2.3 m2不定植白菜)，定植后立即澆水定根，保苗成活。試驗參照《無公害食品大白菜生產技術規程》(NY/T5004-2001)，對白菜進行田間管理和病蟲害防治。

1.5 樣品采集與檢測

1.5.1 白菜樣品 2020年11月25日白菜成熟時，各小區按照梅花形均勻布點法，隨機采集5株白菜的地上部分，裝入網袋，系好吊牌，送至指定檢測單位測鎘含量。

1.5.2 土壤樣品 2020年11月25日白菜收割時，各小區同樣按照梅花形均勻布點法，用竹片隨機采集耕層0～20 cm的5點土壤混合(1 kg左右)，裝入布袋，系好吊牌，送至指定檢測單位待測鎘含量。

1.5.3 樣品制備 土壤樣品嚴格按照《農田土壤環境質量監測技術規范》(NY/T395-2012)進行制備，白菜樣品嚴格按照《農、畜、水產品污染監測技術規范》(NY/T398-2000)進行制備。

1.5.4 樣品檢測 樣品鎘含量委托具有檢測資質的第三方機構檢測。相關指標按《全國土壤污染狀況詳查土壤樣品分析測試方法技術規定》、《全國土壤污染狀況詳查農產品樣品分析測試方法技術規定》測定。

2 結果與分析

2.1 9種鈍化劑對休閑(不種白菜)耕地土壤鎘的鈍化效果

由表2可見，施用鈍化劑后，休閑耕地(不種白菜)土壤的有效態鎘含量都較施用前有不同程度的降低，說明9種鈍化劑對土壤鎘都有不同程度的鈍化作用。其中：鈍化效果最高的為石灰，其耕地土壤有效態鎘含量從施前的0.214 mg/kg降至施用后的0.069 mg/kg，降幅高達67.97%；其次是土壤修復調理劑、博爾邁土壤調理劑、鈣鎂磷肥調理劑和玉米生物炭，其對耕地土壤有效態鎘含量降低的幅度分別為48.39%、45.11%、42.83%和42.11%；而土壤改良劑II、椰殼生物炭和楚戈牌土壤調理劑的鈍化效果較差，其對土壤有效態鎘含量降低的幅度分別僅為20.31%、29.41%、29.86%。說明不同鈍化劑對休閑土壤鎘的鈍化效果差異較大。

表2 施用鈍化劑前后休閑耕地(不種白菜)土壤的有效態鎘含量變化

2.2 9種鈍化劑對種植白菜耕地土壤鎘的鈍化效果

由表3可見，9種鈍化劑對種植白菜耕地土壤鎘都有不同程度的鈍化效果。其中：以玉米生物炭的鈍化效果最高，其使土壤有效態鎘含量從施用前的0.227 mg/kg降至施用后的0.118 mg/kg，降幅為48.02%；其次是土壤修復調理劑、羥基磷灰石和石灰，其對土壤有效態鎘含量降低的幅度分別為44.97%、43.84%、42.57%；而椰殼生物炭和土壤改良劑II的鈍化效果較差，其對土壤有效態鎘含量的降幅分別僅為13.89%、25.11%。說明不同鈍化劑對種植白菜土壤鎘的鈍化效果差異較大。

表3 施用鈍化劑前后種植白菜土壤的有效態鎘含量變化

2.3 9種鈍化劑對白菜吸收積累鎘的影響

由表4可見，各處理白菜鎘含量以施加土壤改良劑II的為最高，較不施加鈍化劑的對照高出14.06%，說明其對白菜吸收累積鎘無阻滯作用；以施加玉米生物炭、土壤修復調理劑、楚戈牌土壤調理劑的為最低，較不施加鈍化劑的對照分別降低17.39%、17.21%、16.87%，說明其對白菜吸收累積鎘的阻滯作用較強；其次是施加博爾邁土壤調理劑、羥基磷灰石和石灰、鈣鎂磷肥改良劑、椰殼生物炭的處理，較不施加鈍化劑的對照分別降低14.58%、12.88%、10.18%、6.26%、2.81%。說明不同鈍化劑對白菜吸收累積鎘的阻滯效果差異較大。

表4 各處理的白菜鎘含量及降低率

3 結論

試驗結果初步表明，在鎘污染耕地中，分別施加土壤改良劑Ⅱ、楚戈牌土壤調理劑、羥基磷灰石、鈣鎂磷肥改良劑、石灰、椰殼生物炭、玉米生物炭、土壤修復調理劑、博爾邁土壤調理劑9種鈍化劑，對鎘的有效性都有一定的鈍化效果。其中，以施加石灰對不種植白菜的休閑土壤有效態鎘鈍化效果最高，可使有效態鎘含量下降67.97%；以施加玉米生物炭對種植白菜土壤有效態鎘鈍化效果最高，可使有效態鎘含量下降48.02%；以施加玉米生物炭、土壤修復調理劑和楚戈牌土壤調理劑對白菜中鎘的吸收積累阻滯效果最明顯，可使鎘含量下降17%左右。由此也說明，不同鈍化劑對鎘污染耕地的鈍化作用和作物吸收積累鎘的阻滯作用不同。因此，在對鎘污染耕地的治理利用中，對鈍化材料的選用，一定要考慮作物的特性。從本試驗結果看，認為黃壤類耕地土壤鎘污染鈍化，可優先選用石灰、玉米生物炭、土壤調理劑。