吳唐福，王相琴，李昌文，陳召宇

（江華瑤族自治縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，湖南江華425500）

全球經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，工業(yè)化和現(xiàn)代化進(jìn)程不斷加快，隨之而來的是農(nóng)田受到大量重金屬元素的污染，土壤質(zhì)量呈持續(xù)下降趨勢(shì)，農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量受到嚴(yán)重影響。作為土壤污染的主要類型之一，重金屬污染對(duì)農(nóng)田危害性最為嚴(yán)重，土壤系統(tǒng)中的大量重金屬通過食物鏈在人體內(nèi)蓄積，達(dá)到有害水平最終危害人體健康［1］。2015年按照湖南省農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境保護(hù)管理站統(tǒng)一部署，江華瑤族自治縣相關(guān)部門在橋頭鋪鎮(zhèn)下蔣村開展重金屬鎘污染稻田“低鎘品種+優(yōu)化水分管理+施用生石灰”（VIP）及“低鎘品種+優(yōu)化水分管理+施用生石灰+土壤鈍化劑/葉面阻隔劑”（VIP+n）控鎘技術(shù)體系的試點(diǎn)工作，旨在探索江華瑤族自治縣耕地土壤及稻米重金屬污染規(guī)律，組裝集成對(duì)應(yīng)的修復(fù)治理技術(shù)模式，以進(jìn)一步驗(yàn)證和完善VIP、VIP+n技術(shù)體系，探索符合江華當(dāng)?shù)貙?shí)際的技術(shù)體系。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

江華地處湖南省最南端，瀟水源頭，湘、粵、桂三省（區(qū)）結(jié)合部，年平均日照時(shí)數(shù)1758 h，無霜期308 d，年平均氣溫18.0～18.5℃，年降水量1510 mm，具有氣候溫和、雨量充沛、冬寒期短、夏無酷暑、無霜期長(zhǎng)、濕度大的氣候特點(diǎn)。主要作物有水稻、玉米、煙草、紅薯等。

1.2 試驗(yàn)地點(diǎn)與材料

試驗(yàn)地點(diǎn)位于江華縣橋頭鋪鎮(zhèn)下蔣村17組（25.2877°N，111.5172°E）。試驗(yàn)田面積 1500 m2，肥力水平、污染程度一致，距主要交通干道在150 m以上，灌溉水源為涔天河水庫渠道水。試驗(yàn)田土壤為第四紀(jì)紅土、板頁巖發(fā)育的潴育性水稻土，pH 5.0，全鎘含量0.615 mg/kg，高于《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值（0.30 mg/kg），屬重度污染農(nóng)田。

供試早稻品種：低鎘品種株兩優(yōu)819、株兩優(yōu)189，當(dāng)?shù)刂髟云贩N株兩優(yōu)08；供試晚稻品種：低鎘品種金優(yōu)59、湘晚秈12號(hào)，當(dāng)?shù)刂髟云贩N五優(yōu)103。

供試化肥為尿素（含N 46%）和45%復(fù)合肥（15-15-15）。基肥在拋秧前施下，追肥在移栽返青后施用。

供試原料：本地產(chǎn)生石灰、湖南永州種業(yè)有限公司提供的土壤鈍化劑和葉面阻控劑。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

共設(shè)10個(gè)處理，具體方案如表1。每處理3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，共30個(gè)小區(qū)。小區(qū)面積30 m2，各小區(qū)間作埂，留走道和灌排水溝。田埂高度30 cm，用農(nóng)膜覆蓋，確保每個(gè)小區(qū)單排單灌。

表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.4 試驗(yàn)方法

早稻于4月3～4日播種，4月17日整地前采集土壤樣品，5月1日耕田，5月5日耙田后施基肥并移栽早稻，6月9日撒施石灰，6月15日防治病蟲害，7月14～22日采集土壤樣品和稻谷樣品，并收割。

晚稻于6月22日播種，7月29～30日人工整理試驗(yàn)小區(qū)、施試驗(yàn)專用肥后移栽。

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算與分析用DPS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

由于稻米鉛和砷含量相差不大，本文主要分析降鎘技術(shù)對(duì)稻米鎘含量的影響（表2、表3）。方差分析表明，橋頭鋪鎮(zhèn)下蔣村小區(qū)試驗(yàn)土壤的有效態(tài)鎘（早、晚稻）差異不顯著，說明試驗(yàn)田背景值符合試驗(yàn)要求。

表2 稻田重金屬污染VIP技術(shù)修復(fù)治理試點(diǎn)稻米重金屬含量檢測(cè)結(jié)果

表3 稻田重金屬污染VIP技術(shù)修復(fù)治理的土壤與稻米鎘含量分析結(jié)果

早稻稻米鎘含量 V、P、VP、IP、VIP、V+n1、VIP+n1、VIP+n2等8個(gè)處理之間差異不顯著；V、V+n1、VIP+n1等3個(gè)處理與對(duì)照和I處理之間存在顯著差異。

晚稻稻米鎘含量 V、I、P、VP、VIP、V+n1、VIP+n1、VIP+n2等8個(gè)處理之間差異不顯著；V、VP、VIP、V+n1、VIP+n1、VIP+n2等 7個(gè)處理與對(duì)照和IP處理之間存在差異顯著。

2.1 V處理

早、晚稻該處理與對(duì)照降低稻米鎘含量均在80%以上，參考土壤背景值低于20%，加權(quán)計(jì)算仍可達(dá)60%。

2.2 I處理

早稻稻米鎘含量與對(duì)照的差別不大，但晚稻比對(duì)照稻米鎘含量降低37.1%。這可能與早稻期間當(dāng)?shù)亟涤炅?、降雨日多有關(guān)，即田塊大部分時(shí)間處于濕潤(rùn)狀態(tài)，優(yōu)化灌溉水管理措施的效果體現(xiàn)不出來；而晚稻期間降水較少，通過優(yōu)化灌溉水管理，有一定效果，但效果還不太明顯。

2.3 P處理

早稻的稻米鎘含量比對(duì)照降低50%，晚稻稻米鎘含量降低70%，說明施生石灰對(duì)降低稻米鎘含量有一定效果。

2.4 VP處理

與對(duì)照相比，早稻稻米鎘含量降低30%，晚稻稻米鎘含量降低60%，說明施生石灰對(duì)降低稻米鎘含量也有一定效果，但并沒形成V+P的疊加效應(yīng)。

2.5 IP處理

早、晚稻與對(duì)照比降低稻米鎘含量都在20%以內(nèi)，這與該處理背景值可能有一定關(guān)系（比對(duì)照高11.8%）。

2.6 VIP處理

與對(duì)照比，早稻稻米鎘含量降低近60%，晚稻稻米鎘含量降低80%以上，說明采用低鎘品種+優(yōu)化水分管理+施用生石灰這個(gè)技術(shù)組合降鎘效果好，且晚稻比早稻的效果更好，表明灌溉水處理的疊加效應(yīng)體現(xiàn)出來了。

2.7 V+n1處理

早稻和晚稻稻米鎘含量分別較對(duì)照降低87.7%、69.7%，參考土壤背景值低近20%，加權(quán)計(jì)算仍可達(dá)50%左右。

2.8 VIP+n1處理

早稻和晚稻稻米鎘含量分別降低82.4%、78.7%，說明采用低鎘品種+優(yōu)化水分管理+施用生石灰+土壤鈍化劑技術(shù)組合能明顯降低稻米鎘含量。土壤鈍化劑價(jià)格較昂貴，且其疊加效應(yīng)并不十分明顯，致使這一技術(shù)組合在推廣上有一定難度。

2.9 VIP+n2處理

該處理下早稻和晚稻稻米鎘含量分別降低39.2%、64.7%，效果不及VIP處理，表明施用葉面阻控劑效果不如施用土壤鈍化劑。盡管葉面阻控劑成本比土壤鈍化劑低，但其對(duì)降低稻米鎘含量作用還有待進(jìn)一步探討。

3 小結(jié)與討論

本試驗(yàn)采用10種鎘控制技術(shù)來探討江華縣耕地重金屬鎘污染的控制情況，結(jié)果表明：采用低鎘品種可以降低稻米鎘含量，成本較低，但適合本地種植的低鎘水稻品種產(chǎn)量不高，米質(zhì)也不太好；采用VIP（低鎘品種+優(yōu)化水分管理+施用生石灰）技術(shù)、VIP+n（低鎘品種+優(yōu)化水分管理+施用生石灰+土壤鈍化劑/葉面阻隔劑）技術(shù)可以明顯降低稻米鎘含量50%～80%，達(dá)到國(guó)家稻米食用標(biāo)準(zhǔn)，表明VIP技術(shù)及VIP+n技術(shù)可以在江華瑤族自治縣土壤鎘含量0.3 mg/kg以上，pH值6.5以下的鎘污染農(nóng)田上推廣應(yīng)用。

湖南是水稻種植大省，但越來越多的耕地受到重金屬鎘的污染，因此，降低鎘在水稻中的含量成為亟待解決的問題。唐金花等研究出的“種植低鎘水稻品種+優(yōu)化水分管理+撒施石灰修復(fù)技術(shù)”組合能夠降低重金屬污染農(nóng)田稻米鎘含量，并在湘潭縣進(jìn)行推廣［11］。土壤重金屬污染的主要特點(diǎn)為范圍廣、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、降解困難，且隨著食物鏈逐漸富集到生物體內(nèi)［13］。目前，應(yīng)用成熟的土壤鎘污染修復(fù)方式主要有鈍化劑原位修復(fù)、原位淋洗修復(fù)、植物修復(fù)、微生物修復(fù)、電動(dòng)修復(fù)［10］。隨著生態(tài)環(huán)境惡化加劇，傳統(tǒng)的物理、化學(xué)修復(fù)方法的缺點(diǎn)越來越明顯，因此植物修復(fù)、微生物修復(fù)、電動(dòng)修復(fù)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)就逐漸顯現(xiàn)出來，利用生物工程及轉(zhuǎn)基因技術(shù)篩選出優(yōu)良品種也不失為一種方法。