羅華漢　柳開樓　余跑蘭　譚武貴　陳燕　雷媛元

（1上饒市農(nóng)業(yè)局，江西上饒334000；2江西紅壤研究所/國(guó)家紅壤改良工程技術(shù)研究中心/農(nóng)業(yè)部江西耕地保育科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站，南昌330046；3農(nóng)業(yè)部植物營(yíng)養(yǎng)與生物肥料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/湖南泰谷生物科技股份有限公司，長(zhǎng)沙410006；*通訊作者：liukailou@163.com）

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牡蠣殼粉對(duì)水稻產(chǎn)量和土壤重金屬鈍化的影響

羅華漢1柳開樓2*余跑蘭2譚武貴3陳燕2雷媛元2

（1上饒市農(nóng)業(yè)局，江西上饒334000；2江西紅壤研究所/國(guó)家紅壤改良工程技術(shù)研究中心/農(nóng)業(yè)部江西耕地保育科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站，南昌330046；3農(nóng)業(yè)部植物營(yíng)養(yǎng)與生物肥料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/湖南泰谷生物科技股份有限公司，長(zhǎng)沙410006；*通訊作者：liukailou@163.com）

摘要：為探討新型土壤調(diào)理劑牡蠣殼粉對(duì)水稻產(chǎn)量及其對(duì)土壤酸化改良和重金屬鈍化的效果，設(shè)置4種牡蠣殼粉用量的田間試驗(yàn)，分析了不同用量下水稻產(chǎn)量、土壤pH值、交換性氫和交換性鋁的含量，以及土壤Cd、Pb全量和有效態(tài)的變化。結(jié)果表明，施用牡蠣殼粉的處理水稻產(chǎn)量為7 420.65～7 941.60 kg/hm2，比對(duì)照（不施）增產(chǎn)14.8%～22.9%；與對(duì)照相比，牡蠣殼粉將土壤pH值提高了0.18～0.33個(gè)單位（4.0%～7.3%），并使土壤交換性氫和交換性鋁分別降低了19.6%～69.2%和34.7%～93.9%，土壤有效Cd下降了40.2%～49.0%，有效Pb下降了29.9%～44.7%?？梢?，使用牡蠣殼粉可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)提高水稻單產(chǎn)、改良土壤酸化和阻控重金屬活性的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：牡蠣殼粉；水稻；土壤酸化；重金屬

水稻土是我國(guó)主要的耕作土壤，其面積約45.7 M hm2，占全國(guó)土壤總面積的4.9%，其中90%以上分布在秦嶺-淮河一線以南地區(qū)，主要集中在長(zhǎng)江下游平原、四川盆地、珠江三角洲和臺(tái)灣西部平原［1］。但是，耕地面積剛性減少、人口快速增加和糧食供需矛盾日益突出的基本國(guó)情決定了我國(guó)水稻土的高度集約化種植，再加上污水灌溉、施用重金屬元素超標(biāo)的畜禽糞便等不合理的農(nóng)事活動(dòng)造成的土壤污染等問題，嚴(yán)重威脅著我國(guó)的糧食安全、環(huán)境安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展［2-5］。特別是近年來(lái)，由于酸沉降的危害加劇和生理酸性肥料的大量施用，南方地區(qū)的水稻土酸化呈加速發(fā)展的趨勢(shì)［6-7］。因此，通過合理的管理措施減緩?fù)寥赖乃峄俣群妥杩刂亟饘倩钚跃惋@得十分迫切。本研究以新型土壤調(diào)理劑牡蠣殼粉為材料，針對(duì)江西省的水稻土探討合理的牡蠣殼粉用量，以期在提高水稻產(chǎn)量的同時(shí)來(lái)阻控土壤酸化加劇和鈍化重金屬活性，從而最終提高水稻生產(chǎn)力的目標(biāo)。這對(duì)于江西省的農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展、保障區(qū)域糧食安全、提高農(nóng)民收入和恢復(fù)該地區(qū)退化的生態(tài)環(huán)境等具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于江西省南昌縣塔城鄉(xiāng)（116°17'60''E、28°35'24''N），地處中亞熱帶，年均氣溫18.1℃，≥10℃積溫6 480℃，年降雨量1 537 mm，年蒸發(fā)量1 150 mm，無(wú)霜期約289 d，年日照時(shí)數(shù)1 950 h。試驗(yàn)土壤為第四紀(jì)紅粘土發(fā)育的紅壤性水稻土，試驗(yàn)前土壤理化性質(zhì)：耕層土壤pH值5.46，交換性氫4.13 mmol/kg，交換性鋁34.14 mmol/kg，有機(jī)碳16.22 g/kg，全氮0.95 g/ kg，全磷1.02 g/kg，全鉀15.41 g/kg，堿解氮143.70 mg/ kg，有效磷10.30 mg/kg，速效鉀125.10 mg/kg，有效硅127.9 mg/kg。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)材料為加工研磨的牡蠣殼粉，其中CaO≥45%，pH值為9.8。試驗(yàn)設(shè)4個(gè)牡蠣殼粉用量處理：CK，不施牡蠣殼粉；LO，750 kg/hm2；MO，1 500 kg/hm2；HO，2 250 kg/hm2。每個(gè)處理均施用相同用量的氮、磷、鉀肥，3次重復(fù)，小區(qū)面積35 m2（7 m×5 m）。牡蠣殼粉和肥料具體用量見表1。氮肥（尿素）和鉀肥（氯化鉀）40%作基肥，60%在分蘗期作追肥施用，牡蠣殼粉和磷肥（鈣鎂磷肥）作基肥一次性施入。注意病蟲害管理。種植作物為早稻，品種為優(yōu)Ⅰ156，株行距20 cm×20 cm。

1.3測(cè)定指標(biāo)

1.3.1水稻產(chǎn)量

在水稻成熟期每個(gè)小區(qū)單獨(dú)收獲和脫粒，曬干稱重，然后計(jì)算產(chǎn)量。

1.3.2土壤酸性指標(biāo)

表1　牡蠣殼粉和肥料用量（kg/hm2）

表2　不同牡蠣殼粉用量下水稻產(chǎn)量的變化

表3　不同牡蠣殼粉用量下土壤pH值和交換性氫鋁的變化

表4　不同牡蠣殼粉用量下土壤Cd、Pb全量和有效態(tài)的變化

在試驗(yàn)結(jié)束后每個(gè)小區(qū)采集土壤樣品，土壤pH值在2.5：1的水土比下直接用pH計(jì)讀取。土壤交換性氫、鋁用氯化鉀交換-中和滴定法測(cè)定［8］。

1.3.3土壤重金屬活性

在試驗(yàn)結(jié)束后每個(gè)小區(qū)采集土壤樣品，風(fēng)干后過篩，采用王水消煮、原子吸收分析土壤Cd、Pb的全量，用0.1 mol/L浸提土壤，原子吸收分析土壤Cd、Pb的有效態(tài)含量［7］。

1.4數(shù)據(jù)處理

所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel進(jìn)行整理分析，用SPSS 18.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，用LSD法比較各個(gè)處理之間的差異顯著性（p＜0.05）。

2　結(jié)果與分析

2.1牡蠣殼粉對(duì)早稻產(chǎn)量的影響

從表2可見，在江西省雙季稻區(qū)，施用牡蠣殼粉可以顯著提高早稻產(chǎn)量，各處理間產(chǎn)量大小依次為HO＞MO＞LO＞CK；其中，LO、MO和HO處理的產(chǎn)量分別比不施牡蠣殼粉的處理增加14.8%、21.2%和22.9%。說明施用牡蠣殼粉可以提高早稻產(chǎn)量，且用量越高，增產(chǎn)幅度越大。

2.2牡蠣殼粉對(duì)土壤酸化改良的影響

從表3可以看出，與不施牡蠣殼粉相比，LO處理的土壤pH值增幅不顯著，但交換性氫和交換性鋁分別降低19.6%和34.7%；MO和HO處理的土壤pH值分別提高0.18單位（4.0%）和0.33單位（7.3%），交換性氫分別降低50.8%和69.2%，交換性鋁分別下降69.8% 和93.9%?？梢?，施用牡蠣殼粉可以改良稻田的土壤酸化問題。

2.3牡蠣殼粉對(duì)土壤Cd和Pb鈍化的影響

從表4可見，施用牡蠣殼粉可以顯著降低土壤Cd 和Pb的有效態(tài)含量。與不施牡蠣殼粉相比，雖然土壤全量Cd和全量Pb得到一定程度的減少，但差異不顯著。而在土壤有效Cd和有效Pb含量上，LO、MO和HO處理的有效Cd含量分別比對(duì)照下降了40.2%、47.1% 和49.0%；有效Pb含量分別比對(duì)照下降了29.9%、37.2%和44.7%。這表明施用牡蠣殼粉可以有效鈍化稻田Cd和Pb活性。

3　討論

在江西省雙季稻區(qū)，受不合理施肥、灌水、氮沉降和土壤母質(zhì)特性的影響，稻田土壤的酸化和重金屬累積是影響水稻產(chǎn)量提升和品質(zhì)安全的重要因素之一［9-12］。許多研究表明，施用石灰、黑炭等調(diào)理劑可以顯著降低土壤酸化程度和重金屬活性，從而為作物高產(chǎn)和品質(zhì)安全提供良好的土壤環(huán)境［13-15］。施用海藻液硅肥不僅能提高早稻產(chǎn)量，也能降低早稻對(duì)鎘的吸收［16］。在本研究中，施用牡蠣殼粉的早稻產(chǎn)量比對(duì)照增加了14.82% ～22.89%，且用量越高增產(chǎn)效果越好。

土壤酸化可以導(dǎo)致有效養(yǎng)分大量淋失、土壤質(zhì)量退化，從而嚴(yán)重影響該區(qū)域的作物產(chǎn)量［17］，因此，阻控土壤酸化是提高稻田土壤質(zhì)量的重要途徑。目前，有關(guān)阻控土壤酸化的主要方法仍是施用石灰，已開發(fā)的改良土壤酸化的調(diào)理劑也由于工藝、成本等問題而不能大面積推廣［18］。因此，開發(fā)廣適性的牡蠣殼粉就顯得十分重要。在本研究中，利用牡蠣殼粉深加工而成的生物源石灰已實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，因此具有十分廣闊的推廣前景。本試驗(yàn)結(jié)果表明，與對(duì)照相比，施牡蠣殼粉處理的土壤pH值提高了0.18～0.33個(gè)單位，交換性氫和交換性鋁分別降低了19.6%～69.2%和34.7%～93.9%。因此，施用牡蠣殼粉可以較好地阻控稻田土壤的酸化。在我國(guó)雙季稻稻田，土壤重金屬累積是影響稻米品質(zhì)的重要因子，稻田土壤Cd和Pb累積和活性的提升將導(dǎo)致稻米安全風(fēng)險(xiǎn)，從而威脅人體健康［19-21］。大量研究表明，通過施用石灰等酸化改良劑可以明顯鈍化土壤中的重金屬活性，從而顯著阻控稻米的重金屬吸收能力。本試驗(yàn)結(jié)果表明，施用牡蠣殼粉后土壤有效Cd和有效Pb含量分別下降了40.2%～49.0%和29.9%～44.7%。這可能是由于牡蠣殼粉提高了土壤pH值，從而導(dǎo)致有效態(tài)的Cd和Pb失活，但具體原因還有待進(jìn)一步研究。

4　結(jié)論

在江西省雙季稻區(qū)，施用牡蠣殼粉可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)水稻增產(chǎn)、阻控土壤酸化和鈍化重金屬活性的目標(biāo)。與對(duì)照相比，土壤施用牡蠣殼粉可以使水稻產(chǎn)量增加14.8%～22.9%，同時(shí)將土壤pH值提高0.18～0.33個(gè)單位，且顯著降低土壤交換性氫和交換性鋁含量，使土壤的有效Cd和Pb含量減少40.2%～49.0%和29.9%～44.7%。

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Effects of Oyster Shell Powder on Rice Yield and Heavy Metal Stabilization in Paddy Soil

LUO Huahan1，LIU Kailou2*，YU Paolan2，TAN Wugui3，CHEN Yan2，LEI Yuanyuan2
（1Agriculture Bureau of Shangrao City，Shangrao，Jiangxi 334000，China；2Jiangxi Institute of Red Soil，National Engineering and Technology Research Center for Red Soil Improvement/ Scientific Observational and Experimental Station of Arable Land Conservation in Jiangxi，Ministry of Agriculture，Nanchang 330046，China；3Key Laboratory of Plant Nutrition and Bio-fertilizer，Ministry of Agriculture / Hunan Taigu Biotechnology Co.，Ltd.，Changsha 410006，China；*Corresponding author: liukailou@163.com）

Abstract:In order to investigate the effects of a new soil conditioner oyster shell powder on rice yield，soil acidification improvement and availability of heavy metals in paddy soil，the grain yield，soil pH，exchangeable hydrogen and aluminum，concentrations of soil total and available Cd，Pb contents were analyzed after the application of oyster shell powder with four addition rates in 2014. The results showed that the grain yield and soil pH were increased by 14.8%～22.9%and 0.18～0.33 units（4.0%～7.3%）after application of soil conditioner compared with the control. Moreover，the soil exchangeable hydrogen and aluminum were decreased by 19.6%～69.2% and 34.7%～93.9%，the soil available Cd and Pb contents were significantly decreased by 40.2%～49.0%and 29.9%～44.7%compared with the control. Therefore，oyster shell powder could increase the rice yield，improve soil acidification and reduce activity of heavy metals.

Key words:oyster shell powder；rice yield；soil acidification；heavy metals

中圖分類號(hào)：S511.062

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1006-8082（2016）03-0030-04

收稿日期：2015-12-04

基金項(xiàng)目：江西省自然科學(xué)基金（20151BAB214008）；農(nóng)業(yè)部植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)科群開放基金（201408）；公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)（201203030）