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

摘 要 為給受污染耕地安全利用提供科學依據和實際參考，于湖南省湘潭市中輕度鎘（Cd）污染水稻田開展田間試驗，研究不同類型土壤調理劑及其組合對土壤有效態Cd、稻米Cd安全及增產的影響。結果表明，T1、T1T4處理組土壤pH值均較對照組顯著提高0.39、0.47，土壤有效態Cd有效性較對照組下降25.45%、9.09%；不同土壤調理劑處理后稻米Cd含量均降低，T1、T1T4處理組稻米Cd含量較對照組顯著降低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）；經實地測產，T1T4處理組施用后水稻產量較對照組顯著增加18.4%，符合當地農戶對水稻增產優質的需求。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。

關鍵詞 土壤調理劑；農田鎘污染；安全利用；增產優質；湖南省湘潭市

中圖分類號：X53 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.02.001

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1300 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]。

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。

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。

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。

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%。

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。

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（責任編輯：劉寧寧）