謝敏+黎良平+戴典

摘要：早稻以中早39和株兩優(yōu)819為供試品種，晚稻以H優(yōu)518和金優(yōu)59為供試品種，在瀏陽市北盛鎮(zhèn)以鎘為主的重金屬污染土壤大田里，研究了VIP+n修復(fù)技術(shù)對土壤和大米的降鎘效果。結(jié)果表明：VIP+n修復(fù)技術(shù)對土壤的降鎘作用不明顯，對稻谷的降鎘作用效果顯著，是否使用低鎘水稻品種無顯著差異。在早稻谷降鎘表現(xiàn)中，T4、T5、T6、T8、T10處理的降鎘效果達極顯著水平；在晚稻谷降鎘表現(xiàn)中，T6、T8處理降鎘效果達到極顯著水平。結(jié)論：在早稻生產(chǎn)中，施用生石灰可極顯著降低稻谷總鎘含量；在晚稻生產(chǎn)中，“IP”和“VIP+土壤調(diào)理劑”處理，可極顯著降低稻谷總鎘含量。

關(guān)鍵詞：重金屬；污染；土壤；稻谷；VIP+n技術(shù)

中圖分類號： X53 文獻標(biāo)識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2017.08.034

湖南省是我國重要的重金屬礦區(qū)之一，含有種類繁多的重金屬[1]，由于重金屬會干擾植物的正常生長[2-5]，重金屬土壤污染越來越為人們關(guān)注。為了降低土壤重金屬污染程度，改善土壤質(zhì)量，確保農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)安全和產(chǎn)量，湖南省農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境保護管理站牽頭，湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國亞熱帶研究所等科研單位共同參與，研究降低土壤和農(nóng)產(chǎn)品（主要為水稻）以鎘為主要重金屬含量的方法，以VIP+n修復(fù)技術(shù)為主要研究方法，探索具有最佳修復(fù)效果的組合，以期為降低湖南省重金屬污染土壤鎘含量和提高農(nóng)產(chǎn)品安全性提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試品種和試驗用地

試驗品種：早稻為：中早39和株兩優(yōu)819。晚稻為：H優(yōu)518和金優(yōu)59（其中，株兩優(yōu)819和金優(yōu)59為湖南省農(nóng)委聘請專家推介的低鎘吸附水稻品種）；供試基地：在北盛鎮(zhèn)馬站村，大田面積為900平方米，基礎(chǔ)土樣重金屬鎘背景值為0.30毫克/公斤。大田分為面積相等的30個小區(qū)，每個小區(qū)為6米×5米的規(guī)格。共有T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9、T10十個不同的處理，每個處理重復(fù)三次。

1.2 試驗設(shè)計

將T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9、T10隨即排序在大田試驗小區(qū)內(nèi)，如表1-1所示。處理內(nèi)容如表1-2所示。

1.3 試驗方法

電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP -MS）分析方法具備精密度高、簡便快速、干擾少、線性范圍寬、可多元素同時分析等特點[6-7]，在準(zhǔn)確度和精密度達到檢測要求的同時，能大大提高分析效率。本文采用 ICP-MS 法測定了土壤和大米中重金屬Cr、Cu、Zn、Cd、Pb 元素含量[8]，本文只對Cd含量進行了分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 VIP+n對早稻土壤有效態(tài)鎘含量的影響

由表2-1可知，T1至T10處理的土壤含鎘量無顯著性差異，說明該十項修復(fù)技術(shù)對早稻土壤有效態(tài)鎘含量降低作用不顯著。

2.2 VIP+n對早稻谷總鎘含量的影響

由表2-2可知，T4至T10處理與對照組相比，鎘含量顯著降低，T2和T3處理與對照組相比無顯著差異，說明只使用低鎘吸附水稻品種或者只進行水分管理，都不能降低早稻谷重金屬鎘含量；撒生石灰、使用低鎘吸附水稻品種和撒石灰、使用水分管理和撒生石灰、使用低鎘吸附水稻品種和撒生石灰的同時，進行水分管理、三項操作（撒生石灰、進行水分管理、使用低鎘吸附水稻品種，以下簡稱三項），并分別配備土壤調(diào)理劑、葉面阻控劑和有機肥，都可使早稻谷含鎘量極顯著降低，且低于國家標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 VIP+n對晚稻土壤有效態(tài)鎘含量的影響

由表2-3可知，T1至T10處理的土壤含鎘量無顯著性差異，說明該十項修復(fù)技術(shù)對晚稻土壤有效態(tài)鎘含量降低作用不顯著。

2.4 VIP+n對晚稻谷總鎘含量的影響

由表2-4可知，T5至T10與對照組相比，鎘含量顯著降低，其中，T6和T8呈極顯著差異水平，T2至T4與對照組相比無顯著差異。說明只使用低鎘吸附水稻品種、單獨進行水分管理或者單獨進行撒生石灰，都不能降低晚稻谷重金屬鎘含量；使用低鎘吸附水稻品種和撒石灰、使用水分管理和撒石灰、使用低鎘吸附水稻品種和撒石灰的同時，進行水分管理、三項并分別配備土壤調(diào)理劑、葉面阻控劑和有機肥，都可使晚稻谷含鎘量顯著降低，其中，使用水分管理和撒石灰、三項同時配備土壤調(diào)理劑可極顯著降低晚稻谷鎘含量標(biāo)準(zhǔn)，并遠遠低于國家標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論

鎘是一種重金屬元素，在冶金、塑料、電子等行業(yè)非常重 要， 但會對人體產(chǎn)生危害。湖南鎘大米事件對湖南大米的形象產(chǎn)生了嚴(yán)重的損害，目前，我省越來越重視修復(fù)治理重金屬污染對稻谷和耕地土壤的影響，以期降低稻谷和土壤鎘含量，特別是稻谷鎘的含量，消除鎘對人體的危害。人們長期使用鎘大米會引起神經(jīng)痛、骨痛等病痛，到了病患后期，甚至出現(xiàn)骨骼軟化、萎縮、脊柱變形等現(xiàn)象。

本試驗用不同的處理方式，降低土壤和稻谷鎘含量，以期探索最佳的處理方式。試驗表明：十種處理方式對土壤含鎘量的降低效果不顯著；在早稻谷降鎘中，T4撒生石灰、T5低鎘吸附水稻品種和撒石灰、T6水分管理和撒生石灰、T7低鎘吸附水稻品種和撒生石灰的同時，進行水分管理、T8三項配備土壤調(diào)理劑、T9三項配合葉面阻控劑、T10三項配合有機肥，都可使早稻谷含鎘量極顯著降低，可見撒生石灰對早稻谷含鎘量的降低有顯著的促進作用；在晚稻谷降鎘中，T5低鎘吸附水稻品種和撒石灰、T6水分管理和撒石灰、T8低鎘吸附水稻品種和撒石灰的同時，進行水分管理、T8三項配備土壤調(diào)理劑、T9三項配合葉面阻控劑、T10三項配合有機肥，都可使晚稻谷含鎘量顯著降低，其中，T6水分管理和撒石灰、T8三項配備土壤調(diào)理劑可極顯著降低晚稻谷鎘含量標(biāo)準(zhǔn)。以上試驗結(jié)果表明，施撒生石灰可極顯著降低早稻谷含鎘量，對晚稻生長進行撒石灰和水分管理、三項配備土壤調(diào)理劑管理可極顯著降低晚稻谷鎘含量。

4 討論

土壤重金污染存在污染范圍廣、持續(xù)時間長、污染比較隱蔽、無法被生物降解，并可能通過食物鏈不斷地在生物體內(nèi)富集[9]，甚至可轉(zhuǎn)化為毒害性更大的甲基化合物，對食物鏈中某些生物產(chǎn)生毒害，或最終在人體內(nèi)蓄積而危害健康。導(dǎo)致土壤重金屬鎘污染的原因主要有以下幾點：一是伴生鎘的鉛鋅礦等采、選、冶和有色金屬冶煉加工等通過大氣沉降和水源擴散導(dǎo)致區(qū)域環(huán)境鎘污染；二是長期施用磷肥對農(nóng)田鎘污染存在風(fēng)險；三是土壤酸化加劇，致使土壤有效鎘含量增高；四是部分飼料添加重金屬元素，養(yǎng)殖廢棄物通過雨水沖洗進入農(nóng)田溝渠，周邊稻田灌溉時被帶入土壤，長時間積累引起超標(biāo)。

目前，湖南省土壤重金屬污染修復(fù)方式主要有以下幾種：土壤修復(fù)技術(shù)措施。一是施用生石灰，是降低土壤鎘活性的簡單、適用、低成本的方法，通過提高pH值，使土壤中有效鎘含量降低；二是長期淹水管理。通過還原形成二價S2-，與Cd形成沉淀，能顯著降低鎘活性；三是施用有機肥。使有機質(zhì)與鎘絡(luò)合，能使稻米鎘含量降低5%左右；四是施用土壤調(diào)理劑，提高有效硅與鎘作用，形成硅酸鎘沉淀；五是深耕改土。以提高土壤的環(huán)境容量；六是種植綠肥紫云英。以促進有機質(zhì)與鎘絡(luò)合。開展VIP+n試驗，如本試驗研究所示。開展農(nóng)作物替代種植區(qū)結(jié)構(gòu)調(diào)整，替代區(qū)結(jié)構(gòu)調(diào)整的主要內(nèi)容是開展非食用、非口糧作物替代種植。一是替代種植養(yǎng)蠶專用桑、紅黃麻、苧麻、蛋白飼料桑、花卉苗木、棉花等經(jīng)濟作物；二是替代種植非直接食用糧油作物；三是開展水稻種子生產(chǎn)。

本實驗中的VIP+n技術(shù)，在湖南省修復(fù)重金屬污染土壤耕地中已廣泛使用，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，同時精準(zhǔn)推進十項技術(shù)措施，難度大、不易操作，一方面需要大量專業(yè)的技術(shù)人員確保精確性，增加人力成本；另一方面也會消耗大量的原料（生石灰、有機肥、葉面阻控劑、土壤調(diào)理劑等），浪費資源。如果能有精準(zhǔn)的降低鎘污染的試驗技術(shù)，將大大節(jié)省人力物力成本，同時對大米降鎘起到更好的作用。本研究初步表明，施撒生石灰對降低早稻谷含鎘量有顯著作用，在種植晚稻過程中，撒生石灰和水分管理、三項配備土壤調(diào)理劑管理可極顯著降低晚稻谷鎘含量。

參考文獻

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作者簡介：謝敏，碩士研究生，中級農(nóng)藝師，研究方向：煙草生理生化。