兩種土壤調理劑對中輕度鎘污染水稻田防控效果試驗

鐘 斌

（深圳潤康生態環境股份有限公司，廣東深圳 518000）

土壤對農業生產至關重要，不規范的生產行為可能破壞土壤結構，導致土壤生產力下降和惡化，從而對農業生產造成負面影響[1-2]?！?021 中國生態環境狀況公報》顯示，影響農用地土壤環境質量的主要污染物是重金屬，其中鎘為首要污染物。土壤重金屬Cd易在農作物中富集積累，進而危害人體健康[3-4]。我國南方農田的土壤通常呈酸性，且土壤中Cd 活性較高，導致當地稻米中Cd 含量超標。研究表明，使用土壤調理劑調節土壤pH 值、鈍化土壤，可減少Cd 向水稻根系及其他部位的轉移富集，降低稻米中Cd 含量[5-7]。已有研究評價了土壤調理劑對Cd 污染農田土壤的治理效果，但針對不同活性土壤調理劑田間使用對比及其組合探索不多[8-11]。筆者以湖南省湘潭市某農戶承包水稻田為試點，檢測分析土壤Cd 含量背景值，研究各新型土壤調理劑及其組合使用對土壤、稻米Cd含量的影響，以及對水稻的增產效果，期望能為水稻田重金屬修復提供有益借鑒。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗地位于湖南省湘潭市湘潭縣易俗河鎮高嶺村，地理坐標為東經112°52′57″、北緯27°42′33″，該區域為亞熱帶季風性濕潤氣候區，年平均降水量1 300 mm，年平均氣溫16.7～18.3 ℃，年均日照時間為1 584～1 885 h，年無霜期273 d。試驗區土壤基本理化性質如表1 所示[12]。

表1 試驗區土壤基本理化性質

1.2 試驗材料

種植水稻品種為隆香優130，試驗材料有土壤調理劑1 號，由深圳潤康生態環境股份有限公司提供，有效成分指標為ω(CaO)≥20.0%、ω(MgO)≥10.0%、ω(有機質)≥5.0%，pH值在7.0～9.0；土壤調理劑4號，由深圳中天烯源科技有限公司提供，主要成分為石墨烯材料，pH 值為1.8。

1.3 試驗設計

試驗前，取樣測定土壤Cd含量背景值為0.57 mg·kg-1且Cd 分布相對均勻，根據《土壤環境質量農用地土壤污染風險管控標準》（GB 15618—2018）判定其Cd含量可能存在食用農產品不符合質量安全標準等土壤污染風險，原則上應當采取農藝調控、替代種植等安全利用措施。

設置4 個處理，每個處理3 個重復，各處理小區面積為0.08 hm2。對照組，按農民常規施肥；T1處理組，土壤調理劑1 號基施3 000 kg·hm-2，在翻地前撒施；T1T4處理組，土壤調理劑1 號基施3 000 kg·hm-2后，噴施土壤調理劑4 號30 kg·hm-2，共噴施2 次，在翻地前噴施于土壤表面；T4處理組，單獨噴施土壤調理劑4 號30 kg·hm-2，共噴施2 次，在翻地前噴施于土壤表面。水稻撒播種植，并采取統一、常規的水肥管理和病蟲草害防治措施。

1.4 樣品采集與分析

針對土壤、水稻樣品，用五點取樣法采集。每點采集土壤樣品2.5 kg，風干處理后過2 mm 孔徑尼龍篩，裝入密封袋備用。水稻籽粒70 ℃烘至恒重后粉碎過0.15 mm 孔徑篩備用。

土壤有效態Cd 含量按《土壤質量 有效態鉛和鎘的測定 原子吸收法》（GB/T 23739—2009）進行檢測，稻米Cd 含量按《食品安全國家標準 食品中多元素的測定》（GB 5009.268—2016）進行檢測。

水稻產量根據各處理地塊實際產量進行折算。

1.5 數據分析

試驗數據采用Microsoft Office Excel 2003、SPSS 26.0 軟件進行統計、方差分析。

2 結果與分析

2.1 土壤調理劑對土壤pH 值的影響

由表2 可知，在土壤重金屬Cd 中輕度污染水稻田中，T1處理、T1T4處理土壤pH 值與對照組均存在顯著性差異，且pH 值分別較對照組高0.39、0.47；T4處理土壤pH 值較對照組并無顯著差異。

表2 收獲后各處理土壤pH 值

2.2 土壤調理劑對土壤有效態Cd 含量的影響

由表3 可知，不同土壤調理劑在受Cd 中輕度污染水稻田上表現不一。T1處理的土壤有效態Cd 含量顯著降低，較對照組降低25.45%；T1T4處理、T4處理土壤有效態Cd 含量與對照組并無顯著差異，但其土壤有效態Cd 含量均較對照組降低。

表3 不同處理土壤有效態Cd 含量 單位：mg·kg-1

2.3 土壤調理劑對稻米Cd 含量的影響

由表4 可知，土壤調理劑1 號和土壤調理劑4號可不同幅度降低稻米Cd 含量。T1處理、T1T4處理稻米Cd 含量較對照組稻米Cd 含量降低52.9%、67.6%，且兩處理組稻米Cd 含量均符合國家糧食標準（＜0.20 mg·kg-1）。T4處理稻米Cd 含量與對照組無顯著差異。

表4 不同處理稻米Cd 含量 單位：mg·kg-1

2.4 土壤調理劑對水稻產量的影響

由表5 可知，土壤調理劑可提高水稻產量，T1T4處理水稻產量較對照組增長18.4%，T1處理水稻產量較對照組增長9.8%，T4處理水稻產量較對照組增長1.3%。

表5 不同處理水稻產量 單位：kg·hm-2

3 結論與討論

此次試驗發現，在中輕度鎘污染程度稻田施用土壤調理劑1 號后，土壤pH 值提高0.39，土壤有效態Cd 含量降低0.14 mg·kg-1，兩種土壤調理劑組合施用也有類似結果。該結果與王亞婷、倪衛東等的試驗結果類似，即Cd 元素活性和移動性有效性會受土壤pH值的影響[13-16]。

土壤調理劑1 號在中輕度Cd 污染稻田土壤施用后，土壤有效態Cd 含量降幅為25.45%，稻谷Cd 含量也隨之降低52.90%，兩種土壤調理劑組合施用也有類似結果，這與伍少福、高琳琳等的研究結論類似[17-21]。這說明處理后土壤pH 值及Cd 活性的變化對改良酸性土壤理化性質、降低水稻Cd 含量起重要作用。但也有研究表明，土壤調理劑施用后對不同鎘污染程度水稻田Cd 毒害緩解效果不一[22-23]。故該試驗效果在較嚴重Cd 污染稻田上有待進一步驗證。

在中輕度Cd 污染稻田中，兩種土壤調理劑單獨施用和復配施用的效果各不相同。其中，T1處理、T1T4處理土壤pH 值相較于對照組顯著提升了0.39、0.47，從而降低土壤中Cd 的活性，使其危害降低；T1T4處理稻米Cd 含量相較于對照組降低了67.6%，效果最佳；T1T4處理水稻產量相較于對照顯著提高18.4%，其他處理水稻產量也有所提高，但與對照組并無顯著差異。從減少土壤有效態Cd 和稻米Cd 含量及增加水稻產量方面考慮，以T1T4處理效果最佳。