有機肥用量對土壤性質及水稻重金屬含量的影響試驗

邵代興，羅元瓊*，吳正肖，趙旋池，楊小雙，茍世新，左明玉，周開芳

（1.遵義市農村發展服務中心，貴州遵義 563000；2.遵義市匯川區農業農村局，貴州遵義 563000）

民以食為天，食以安為先，糧食質量安全直接關系到廣大人民群眾的身體健康。由于工業化發展和土壤背景值等原因，我國約有1/4 的耕地都受到重金屬污染[1-2]，其中貴州省就存在不少耕地土壤重金屬含量超過國家土壤環境質量標準中的污染風險篩選值的問題[3-4]。土壤重金屬污染會嚴重影響耕地質量、農產品質量安全及人們的身體健康[5-6]，是社會大眾關注的熱點，也是亟需解決的重要問題。中華人民共和國土壤污染防治法和土壤污染防治行動計劃要求對耕地進行分類管理和安全利用，保障農產品質量安全，讓老百姓吃的放心。目前，受污染耕地安全利用措施主要有深耕翻土、優化施肥、品種調整、結構調整等[7]。施用有機肥能增加土壤有機質含量，由于土壤有機質與重金屬離子的吸附、固定、螯合、絡合等作用，能降低土壤中交換態重金屬的含量，減少農作物對重金屬的吸收，增加農作物產量[8-9]。也有研究表明，增施有機肥能增加重金屬的活性，促進作物對重金屬的吸收[10-11]。不同研究表明有機肥對水稻重金屬吸收的影響不同，有的研究認為有機肥施用會增加水稻重金屬含量，也有研究表明會減少水稻對重金屬的吸收。本試驗設計不同有機肥施用量處理，探索有機肥施用對土壤性質及水稻產量、重金屬含量的影響，為受污染耕地安全利用提供技術依據，有助于保障農產品質量安全。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2021年在遵義市匯川區松林鎮松林居委會農戶漆××承包的水田內實施，試驗田位于東經106°43'18″，北緯27°42'40″，田塊面積1 485 m2，海拔991 m，種植制度為水稻-油菜。土壤類型為滲育型水稻土亞類，滲育黃砂泥田土屬，黃砂泥田土種。

1.2 試驗材料

供試水稻品種：宜香優5979。

供試肥料：商品有機肥，遵義長豐肥業有限公司生產；氮肥，四川玖源農資化工有限公司生產的尿素；鉀肥，國投新疆羅布泊鉀鹽有限責任公司生產的農業用羅布泊硫酸鉀。

1.3 試驗設計

根據有機肥施用量不同，試驗設6個處理：處理1（CK），每667 m2施用有機肥0 kg；處理2，每667 m2施用有機肥100 kg；處理3，每667 m2施用有機肥200 kg；處理4，每667 m2施用有機肥300 kg；處理5，667 m2施用有機肥400 kg；處理6，每667 m2施用有機肥500 kg。小區面積32 m2，采用隨機排列，水稻移栽密度40 cm×20 cm，小區間作梗隔離，單排單灌。基肥：有機肥一次性施入，每667 m2施尿素5 kg、普鈣30 kg、硫酸鉀17 kg。分蘗肥：水稻移栽后返青施用，每667 m2施尿素7 kg。穗肥：在水稻幼穗分化期開始施用，每667 m2施尿素5 kg、硫酸鉀8 kg。

1.4 栽培管理

2021 年4 月20 日，選擇試驗地，采集試驗地塊耕層土壤樣品進行理化性質檢測，5 月31 日劃分試驗小區，6月1日按照試驗設計施基肥，6月2日移栽。6月19 日第一次追肥，7 月20 日第二次追肥，9 月24 日進行水稻理論測產，并采集土壤樣品測定pH 值、有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀、容重等指標，采集水稻樣品測定Cr、As、Cd、Hg、Pb 含量。9 月29 日收割水稻，測定實際產量。

2 結果與分析

2.1 試驗地初始土壤性質

試驗實施前采集土壤樣品進行理化性質檢測，結果見表1。根據全國第二次土壤普查養分分級標準及貴州省第二次土壤普查分級標準[12-13]，試驗地土壤pH屬于弱酸性，有機質、有效磷、速效鉀含量中等，全氮含量豐富，堿解氮含量缺乏。按照《土壤環境質量農用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB15618—2018），土壤重金屬含量除Cd 含量介于風險值與管制值之間，其余4 個重金屬含量低于農用地土壤污染風險篩選值。

2.2 不同有機肥用量對水稻產量的影響

由表2 可見，不同有機肥用量對水稻產量的影響不同，隨著有機肥用量增加，水稻產量也逐漸增加，其中處理5 的水稻產量最高，667 m2產量為678.4 kg，比處理1（CK）增加188.7 kg，增產38.69%；但當有機肥用量達到500 kg/667 m2時，水稻產量反而開始減少。

表2 不同有機肥用量對水稻產量及相關性狀的影響

2.3 不同有機肥用量對土壤性質的影響

由表3 可見，不同有機肥用量對土壤pH 影響不大，最大值與最小值之間相差0.25，除處理4 外，其余處理的pH 值都比對照略有增加；所有處理的有機質、有效磷、速效鉀、堿解氮含量都高于對照，增加幅度分別為 10.74%～28.10%、1.02%～77.55%、1.85%～11.11%、11.72%～23.27%；土壤容重隨著有機肥用量增加而不斷減少，處理6 的土壤容重比對照減少0.10 g·cm-3，降低7.35%。

表3 不同有機肥用量對土壤性質的影響

2.4 不同有機肥用量對水稻重金屬含量的影響

由表4 可見，不同有機肥用量對水稻重金屬含量的影響不同，所有處理的水稻Pb、As、Cr、Hg 含量均未超標，且各處理之間相差不大，其Pb、As、Cr、Hg 含量最大值與最小值之差分別為0.088、0.039、0.011、0.005 mg·kg-1；所有處理的水稻Cd 含量均超標，最大值與最小值之間相差0.35 mg·kg-1，隨著有機肥施用量增加，水稻Cd含量先增加后逐漸減少，處理6 的水稻Cd 含量比對照減少0.08 mg·kg-1，降 低20.51%。

表4 不同有機肥用量對水稻重金屬含量的影響 單位：mg·kg-1

3 討論與結論

3.1 討論

有機肥中含有大量營養物質，包括氮、磷、鉀在內的大量營養元素及中微量元素。增加和更新土壤有機質，可有效改善土壤的理化性質和生物活性，有利于形成良好的土壤結構，協調土壤的松緊度、通透性，降低土壤容重，增強土壤的保肥能力和緩沖能力，熟化土壤，提高土壤肥力，增加農產品產量。與不施有機肥相比，施用有機肥能提高水稻產量，但要科學確定合理的施用量，667 m2施用500 kg有機肥的水稻產量比施用400 kg 有機肥的產量低48.1 kg/667 m2。

本試驗結果表明，施用有機肥能改善土壤性質，增加土壤pH，提高有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀含量，降低土壤容重。土壤pH值增加不大，當667 m2施用500 kg 有機肥時，pH 值僅比不施有機肥的提高0.18個單位，表明增施有機肥對提高土壤pH的作用不大。土壤有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀含量都隨著有機肥施用量增加而增加，667 m2施用有機肥500 kg 時，土壤有機質和堿解氮含量達到豐富水平，有效磷和速效鉀屬于最適宜水平。不施有機肥處理的土壤有機質含量比初始含量降低了2.89%，表明農業生產中不施有機肥的話，土壤有機質含量會逐漸下降。

農產品重金屬含量與作物類型、土壤性質等相關，尤其是與土壤重金屬含量、pH、有機質含量密切相關，當土壤重金屬含量高于篩選值時，農產品重金屬含量存在超標風險。當土壤Pb、As、Cr、Hg 含量低于篩選值時，水稻中Pb、As、Cr、Hg 含量均未超標；而土壤Cd 含量超過了篩選值，水稻中Cd 含量也超標。

施用有機肥對農作物重金屬含量的影響，不同研究的結論不同，有的認為由于土壤有機質與重金屬離子的吸附、固定、螯合和絡合等作用，降低了土壤中交換態重金屬含量，減少農作物對重金屬的吸收；也有研究表明，增施有機肥能增加重金屬的活性，促進作物對重金屬的吸收。本試驗結果表明，隨著有機肥用量的增加，水稻Pb、Hg 含量有增加趨勢，水稻As 含量有緩慢降低趨勢，水稻Cd 含量有先增后減的趨勢，當667 m2施用有機肥300 kg 時，水稻Cd 含量最高，比不施有機肥的水稻Cd 含量提高了69.23%；當有機肥用量為500 kg 時，水稻Cd 含量比對照降低20.51%。

3.2 結論

1）試驗地土壤重金屬Cd 含量高于GB15618—2018 中篩選值，水稻中Cd 含量也會超標，一旦土壤中重金屬元素含量超過篩選值，必須因地制宜采取安全利用措施。

2）施用有機肥可以增加水稻產量，但必須根據土壤性質科學合理確定有機肥用量，過量施用反而會降低水稻產量。

3）施用有機肥對土壤pH 影響不大，但能提高有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀含量，降低土壤容重。

4）有機肥用量對水稻Pb、As、Cr、Hg 含量的影響不大；水稻Cd含量隨著有機肥施用量增加呈先增加后減少的趨勢。當667 m2有機肥用量大于500 kg 時，其對水稻Cd吸收的抑制作用有待進一步研究論證。