導語：農田水稻安全生產潛力分析一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

水稻鎘超標是我國南方糧食安全生產的重要限制因素，其主要由農田土壤中鎘的污染引起。為解決這一環境問題，近年來，我國各地科研單位與農業部門開展了大量的田間試驗，提出了多途徑、多方法降低稻谷中鎘含量的思路［1-2］。這些技術包括推行鎘低吸收水稻品種降低水稻對土壤鎘的吸收，施用堿性物質降低土壤酸度與鎘的溶解度，采用全生育期淹水灌溉降低土壤的氧化還原電位、增強土壤中難溶性鎘化合物的形成，施用黏土礦物鈍化增加土壤對鎘的固定，通過噴施葉面阻隔劑降低進入水稻的鎘由根部向可食部分轉移［3-6］。這些技術對保障區域污染農田水稻安全生產起到了非常重要的作用，但試驗也表明，對于鎘污染較為嚴重的農田，采用以上技術中的某一項常常難以保證農產品的安全。因此，近年來也有人提出聯合多種技術來治理農田鎘的污染［7-9］，較為關注的是VIP+n模式(即采用低積累品種+淹水灌溉+pH調控等多種方法)，并取得了明顯的成效。但至今，對同時采用多項技術的效果與單項技術之間的關系，特別是多項技術聯合應用的效果是否有加和性還了解不多，對多技術的聯合應用在水稻安全生產上的潛力缺少探討。為此，本研究在浙西某一鎘重度污染農田進行了微區試驗，探討了鎘低積累品種、全生育期淹水灌溉、堿性物質降酸、黏土礦物鈍化及生理阻控(葉面肥)等5類技術聯合應用在削減糙米鎘積累的效果。

1材料與方法

1.1供試材料。試驗在浙西某一鎘重度污染農田中進行。試驗地年降水量1365mm，年平均溫度為17.2℃;試驗前土壤全鎘含量為1.214mg•kg－1，pH為5.17，有機質含量26.48mg•kg－1，質地為壤土，有效磷為14.68mg•kg－1，速效鉀為112mg•kg－1，CEC為11.34cmol•kg－1。試驗材料包括石灰石粉(堿性物質)、蒙脫石(黏土礦物)、葉面阻隔劑(“鐵人”牌降鎘靈，有效成分主要為硅)。石灰石粉和蒙脫石顆粒均＜100目(＜0.125mm)。試驗水稻品種2個，分別為甬優5550和甬優538，前者為常規品種，后者為鎘低積累品種。1.2處理設計。為了保障試驗結果的可比性，田間試驗采用微區方式進行，試驗地總面積約300m2。為了使試驗范圍內土壤性狀基本一致，試驗前對試驗區耕層翻耕3次，結合人工耙田進行勻田。每一試驗小區面積4m2，周圍采用土埂覆塑料膜隔離，每一小區單獨設置灌、排溝。基于當前鎘污染農田中推行的技術及各技術應用的相對廣度，共設置10個處理:CK1，常規品種對照，種植甬優5550，其他管理措施為常規;CK2，鎘低積累品種對照，種植甬優538，其他管理措施為常規;VP，鎘低積累品種+堿性物質降酸，種植甬優538，施用石灰石粉5250kg•hm－2;VI，鎘低積累品種+全生育期淹水灌溉，種植甬優538，全生育期保持田面5cm左右的水層;VL，鎘低積累品種+葉面阻隔劑，種植甬優538，在水稻生長灌漿期至乳熟期每7d噴葉面阻隔劑1次，共噴3次;VM，鎘低積累品種+施用蒙脫石鈍化，種植甬優538，施用蒙脫石5250kg•hm－2;VPI，鎘低積累品種+堿性物質降酸+全生育期淹水灌溉;VPIL，鎘低積累品種+堿性物質降酸+全生育期淹水灌溉+葉面阻隔劑;VPIM，鎘低積累品種+堿性物質降酸+全生育期淹水灌溉+施用蒙脫石鈍化;VPILM，鎘低積累品種+堿性物質降酸+全生育期淹水灌溉+葉面阻隔劑+施用蒙脫石鈍化。每一處理重復3次，隨機區組排列。石灰石粉和蒙脫石在水稻播種前7d施用，并通過翻耕與耕層混勻。水稻采用直播方式種植。化肥用量按農戶常規方式進行，各處理相同。水稻成熟時分小區采集土樣和水稻樣品。土樣采集深度0～15cm，由5點分樣混合而成，經風干過0.15mm塑料土篩，用于土壤性狀和鎘測定。水稻采用整株采集，由5叢水稻組成，先用清水反復沖洗去除土壤和雜質，然后用去離子水沖洗。清洗后植株按器官分為根部、莖葉和稻谷等3部分，用于鎘含量分析。1.3分析方法。土壤有機質、pH、CEC和質地測定采用常規方法［10］。土壤全鎘用硝酸-高氯酸消化，土壤有效鎘采用EDTA提取，土壤水溶性鎘用0.01mol•L－1CaCl2提取;用石墨爐原子吸收法測定鎘。植物中鎘用HNO3-HClO4消煮-石墨爐原子吸收法測定。

2結果與分析

2.1對土壤性狀的影響。試驗結果(表1)表明，采取不同技術措施后土壤全鎘沒有發生明顯的變化。但土壤有效鎘和水溶性鎘發生了一定的變化。與常規種植區(CK1)比較，種植低積累水稻品種(CK2)不會引起試驗土壤中有效鎘和水溶性鎘的變化;同時，采用全生育期淹水灌溉(VI)和噴施葉面阻隔劑(VL)也不會影響土壤有效鎘和水溶性鎘的含量。但施用堿性物質降酸(VP)和施用蒙脫石鈍化(VM)后，土壤有效鎘和水溶性鎘明顯下降，并以施用堿性物質的下降幅度較大，前者土壤有效鎘和水溶性鎘分別比CK2下降29.65%和62.75%，后者分別比CK2下降22.10%和37.25%。土壤水溶性鎘的下降幅度明顯高于土壤有效鎘的下降幅度，表明土壤水溶性鎘對降酸和鈍化的響應更為明顯。在施用堿性物質的基礎上，進行全生育期淹水灌溉(VPI)或噴施葉面阻隔劑(VPIL)不會引起土壤有效鎘和水溶性鎘的明顯變化;但在施用堿性物質的基礎上同時施蒙脫石鈍化(VPIM)可進一步降低土壤有效鎘和水溶性鎘，分別比VPI下降13.60%和14.29%。在VPIM處理的基礎上，再噴施葉面阻隔劑(VPILM)也不會引起土壤有效鎘和水溶性鎘的明顯變化。施用堿性物質(包括VP、VPI、VPIL、VPIM和VPILM等處理)可明顯提高土壤pH值，大約上升1.2個pH單位;施用蒙脫石(VM)則會引起土壤pH值的輕微下降，下降量約0.17個pH單位;但全生育期淹水灌溉或噴施葉面阻隔劑對土壤pH值不會產生明顯的影響。另外，施用蒙脫石(包括VM、VPIM和VPILM處理)可輕微增加土壤的CEC，約增加1cmol•kg－1，這顯然與蒙脫石具較高的陽離子交換能力有關。2.2對水稻鎘積累的影響。水稻各器官中鎘積累有明顯的差異(表2)，根部明顯高于莖葉和糙米，而莖葉中鎘含量又明顯高于糙米。從表中結果可知，各種技術措施及其組合對各器官中鎘含量的影響程度與方式有所差異，其中對根部的影響相對較小。鎘低積累品種(CK2，甬優538)各器官中鎘含量明顯低于常規品種(CK1，甬優5550)，前者根部、莖葉和糙米中鎘含量分別比后者低27.09%、26.73%和31.23%。與CK2比較，施用堿性物質降酸(VP)和蒙脫石鈍化(VM)均可降低所有器官中鎘的含量;而采用全生育期淹水灌溉(VI)和施用葉面阻隔劑(VL)對水稻根部鎘含量影響較小，甚至略有增加(根部鎘含量分別比CK2提高3.42%和2.98%)，而這兩種技術對莖葉和糙米鎘含量也有明顯的降低作用。全生育期淹水灌溉引起的根部鎘輕微增加可能與淹水還原增加了土壤中亞鐵數量，而亞鐵可遷移至根附近在根表被氧化形成鐵膜，增加了對鎘的固定有關;而施用葉面阻隔劑由于阻隔了鎘由根部向地上部分遷移，因而相對增加了根部鎘的積累。施用堿性物質降酸(VP)和蒙脫石鈍化(VM)后，水稻根部鎘含量分別比CK2下降17.06%和10.88%，顯然這是土壤中活性鎘下降的結果。對莖葉中鎘降低作用的大小:施用堿性物質(VP)＞全生育期淹水灌溉(VI)＞蒙脫石(VM)＞施用葉面阻隔劑(VL)，依次比CK2降低23.58%、18.90%、12.20%和4.98%，其中施用葉面阻隔劑(VL)對莖葉鎘的降低較不明顯。對糙米中鎘降低作用的大小:施用堿性物質(VP)＞全生育期淹水灌溉(VI)＞施用葉面阻隔劑(VL)＞蒙脫石(VM)，依次比CK2降低39.21%、31.89%、21.01%和12.38%。VPIL與VPIM組合方式對莖葉與糙米鎘含量的影響不同，莖葉中鎘含量是VPIL高于VPIM處理，糙米中鎘含量是VPIL低于VPIM處理，原因可能與施用葉面阻隔劑(VPIL)降低了從根部向上遷移進入籽粒的鎘，而更多鎘停留在莖葉中有關。表2中結果還可以看出，VP、VPI、VPIM、VPILM處理，隨著用于鎘污染治理技術組合數的增加，莖葉和籽粒中鎘含量依次下降。其中，莖葉中鎘含量依次為0.752、0.689、0.654、0.673，糙米中依次為0.324、0.232、0.195、0.165mg•kg－1;同時，采用4種技術可保證糙米中鎘含量低于食品衛生標準(＜0.20mg•kg－1)。以上結果表明，多類技術組合應用的效果明顯高于單一技術，效果隨組合技術的數量增加而增加。但表中結果也表明，多技術組合的效果不具加和性，隨著應用的組合技術增加，其效果的增加量逐漸下降。例如，表中VP處理、VI處理與單獨低積累品種處理(CK2)比較，糙米中鎘含量分別降低了0.209和0.170mg•kg－1，而在VP處理的基礎上再進行全生育期淹水灌溉的處理(VPI)，其糙米中鎘含量僅比VP處理下降0.092mg•kg－1，低于以上的0.170mg•kg－1。又如，在VPI基礎上再施用蒙脫石鈍化的處理(VPIM)糙米中鎘含量為0.195mg•kg－1，比VPI處理降低0.037mg•kg－1，此下降量遠低于VM與CK2之間糙米鎘含量的差值(0.066mg•kg－1)。同樣，VPIM處理與VPILM處理之間糙米中鎘含量的差異(0.030mg•kg－1)體現了施用葉面阻隔劑的貢獻，但此值也遠低于鎘低積累品種對照(CK2)與鎘低積累品種+葉面阻隔(VL)之間的差值(0.112mg•kg－1)。

3小結

無論是采用何種技術，都會在一定程度上增加成本和勞力，因此，隨著組合技術應用數量的增加，治理重金屬污染農田的成本也逐漸增加。本試驗結果表明，雖然多類技術組合應用的效果明顯高于單一技術，綜合效果隨組合技術的數量增加而增加，但多技術組合的效果不具加和性，當應用的技術數量較少(低于3個)時，其技術的組合累加效應較為明顯;當應用技術超過4個時，因技術增加產生的降鎘效果的增加量逐漸趨于下降。為此，基于多技術組合應用效果的變化及成本的增加，認為在實際應用時以采用3類左右技術組合為宜。

參考文獻:

［1］周建軍，周桔，馮仁國．我國土壤重金屬污染現狀及治理戰略［J］．中國科學院院刊，2014，29(3):315-320，350．

［2］趙其國，駱永明．論我國土壤保護宏觀戰略［J］．中國科學院院刊，2015，30(4):452-458．

［3］朱奇宏，黃道友，劉國勝，等．石灰和海泡石對鎘污染土壤的修復效應與機理研究［J］．水土保持學報，2009，23(1):111-116．

［4］黃雷，張時偉，任重，等．不同修復材料對鉛鋅尾砂中DTPA浸提態Pb、Zn、Cu、Cd含量的影響［J］．環境工程，2016，34(9):166-170．

［5］馬瑞．不同品種及農藝措施對水稻砷吸收、化學形態及毒性的影響［D］．南京:南京農業大學，2015．

［6］毛凌晨，葉華．氧化還原電位對土壤中重金屬環境行為的影響研究進展［J］．環境科學研究，2018，31(10):1669-1676．

［7］陳東哲，蘇美蘭，李艷，等．鎘污染“VIP”技術修復治理措施示范研究［J］．湖南農業科學，2016(9):33-35．

［8］楊樹深，孫衍芹，鄭鑫，等．重金屬污染農田安全利用:進展與展望［J］．中國生態農業學報，2018，26(10):1555-1572．

［9］戴桂金．鳳凰縣稻米鎘污染VIP控制技術的研究與應用［J］．現代農業科技，2016(4):203-204．

［10］中國科學院南京土壤研究所．土壤理化分析［M］．上海:上海科技出版社，1978:1-320．

作者:章秀梅 謝煒 鐘林炳 楊文葉 倪兆華 章明奎 單位:1.杭州市農業技術推廣中心 2.桐廬縣農業技術推廣中心 3.浙江大學環境與資源學院