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        種植模式及施肥方式對水稻籽粒鎘含量的影響

        2022-04-15 06:05:12陳正華張家海
        糧食科技與經(jīng)濟(jì) 2022年1期
        關(guān)鍵詞:試驗(yàn)田腐殖酸綠肥

        陳正華,張家海,龔 儒

        (1.常德市老科協(xié)農(nóng)業(yè)分會,湖南 常德 415000;2.常德市糧食經(jīng)濟(jì)科技學(xué)會,湖南 常德 415000)

        稻谷作為我國三大主食之一,其質(zhì)量安全更是關(guān)系國計(jì)民生的頭等大事。然而,因當(dāng)環(huán)境污染、農(nóng)藥化肥施用等原因,稻谷重金屬污染問題日漸突出,尤以鎘污染最為典型[1]。鎘是水稻非必需元素,而水稻又具有富集鎘的習(xí)性。據(jù)報(bào)道[2],在南方部分地區(qū),市場上大米鎘超標(biāo)率達(dá)到10%以上,鎘污染已經(jīng)成為發(fā)展安全綠色稻米的重要制約因素。因此,采取適當(dāng)措施減少鎘超標(biāo)稻谷的產(chǎn)生具有重要的意義。

        當(dāng)前,減少鎘超標(biāo)稻谷的產(chǎn)生主要有兩種方式:一種是產(chǎn)前進(jìn)行品種培育,開發(fā)性能優(yōu)良的低鎘品種,減少稻谷的鎘累積[3];另一種方式是在稻谷種植過程中,通過適當(dāng)?shù)霓r(nóng)藝措施或水分管理,在稻谷生長過程中減少其對鎘的吸收[4-5]。在水稻種植過程中通過農(nóng)藝措施降鎘的研究已有較多報(bào)道。劉仁波等[6]研究了不同調(diào)理劑組合對酸性土壤改良及稻谷降鎘的效果,結(jié)果表明,調(diào)劑通過固化土壤中有效態(tài)鎘可有效降低稻谷籽粒鎘含量。王京文等[7]研究了混合改良劑對土壤和水稻糙米鎘積累的影響,結(jié)果表明,由石灰、沸石、過磷酸鈣和生物質(zhì)炭組成的混合改良劑在酸性土壤中對稻谷鎘含量降低有顯著效果。蘇初連等[8]以典型的中輕度鎘污染稻田為試驗(yàn)對象,以常規(guī)追肥稻田為對照,研究了腐殖酸類營養(yǎng)液施用對不同生育期稻田土壤理化性質(zhì)、稻米鎘含量和水稻產(chǎn)量的影響,結(jié)果表明,施用450、600 kg/hm2腐殖酸類營養(yǎng)液的稻田土壤理化性質(zhì)得到有效改善,土壤pH提高0.24 ~ 0.47個(gè)單位、陽離子交換量與交換性鈣含量顯著提高,并且保持氮、磷、鉀能力增強(qiáng);土壤有效鎘含量降低0.15 ~ 0.60 mg/kg,精米鎘含量分別下降至0.13、0.10 mg/kg,低于食品中污染物限量標(biāo)準(zhǔn);水稻產(chǎn)量分別增產(chǎn)11.90%、6.14%。這些研究結(jié)果表明,在水稻種植過程中,通過使用合適的肥料,改善土壤性質(zhì)、減少土壤有效態(tài)鎘含量是減少水稻種植過程中鎘吸收的有效方式。

        本試驗(yàn)擬研究在水稻種植環(huán)節(jié)使用新型生物肥料“腐殖酸復(fù)合肥”、綠肥種植、生態(tài)種植3種技術(shù)對稻谷籽粒鎘含量的影響,以期為水稻種植環(huán)節(jié)控鎘提供新思路和技術(shù)方案。

        1 材料和方法

        1.1 儀器和試劑

        1.1.1 材料和試劑

        Cd標(biāo)準(zhǔn)溶液(1 000 μg/mL):國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院;硝酸(優(yōu)級純)、過氧化氫(30%):國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

        1.1.2 儀器設(shè)備

        AAS-7000型原子吸收分光光度計(jì):日本島津公司;MV3000微波消解儀:奧地利安東帕公司。

        1.2 試驗(yàn)地的選擇

        新型生物肥料“腐殖酸復(fù)合肥”試驗(yàn)選擇常德市金穗優(yōu)質(zhì)米業(yè)有限公司某種植基地的中度鎘污染稻田,試驗(yàn)田和對照田各3.33 hm2;綠肥種植試驗(yàn)選擇桃源縣興隆米業(yè)科技開發(fā)有限公司A種植基地,試驗(yàn)田和對照田各2.00 hm2;生態(tài)種植試驗(yàn)選擇桃源縣興隆米業(yè)科技開發(fā)有限公司B種植基地,試驗(yàn)田和對照田各4.67 hm2。每個(gè)基地試驗(yàn)田和對照田隨機(jī)分布,對照和試驗(yàn)處理各重復(fù)3次。

        1.3 田間試驗(yàn)處理

        3種試驗(yàn)田和對照田的田間處理方式見表1。

        表1 試驗(yàn)田處理方式

        1.4 水稻樣品收集

        水稻成熟后,將試驗(yàn)田和對照田稻谷全部收割,每個(gè)重復(fù)處理的試驗(yàn)田和對照田樣品分別處理。樣品收割后脫粒、干燥,形成凈稻谷。每個(gè)田塊的稻谷混合均勻后,取500 g作為試驗(yàn)樣品。

        1.5 樣品鎘含量測定

        采用石墨爐原子吸收光譜法。稻谷樣品礱谷形成糙米,糙米經(jīng)粉碎機(jī)粉碎過20目篩。稱取0.5 g左右(精確至0.001 g)糙米粉于消解罐中,加入4 mL硝酸,再加入1 mL過氧化氫,蓋好安全閥后,將消解罐放入MV3000微波消解儀中,30 min內(nèi)將功率從0 W升至1 200 W,然后在700 W保持30 min,共消解1 h;樣品冷卻30 min,取出,于190 ℃加熱趕酸,直至溶液揮發(fā)至綠豆大小,用去離子水定容至25 mL,作為待測溶液。石墨爐原子吸收分光光度法分析條件見表2。

        表2 儀器分析條件

        1.6 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

        所有數(shù)據(jù)均采用Excel 2010處理和分析。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 新型生物肥料“腐殖酸復(fù)合肥”

        在常德市金穗優(yōu)質(zhì)米業(yè)有限公司某種植基地開展試驗(yàn),結(jié)果見表3。由表3可知,施用35%腐殖酸復(fù)合肥的稻谷糙米鎘含量顯著降低0.190 mg/kg,降低率達(dá)46.68%。對比試驗(yàn)還證明,施用35%腐殖酸復(fù)合肥不僅能有效降低水稻糙米中鎘含量,還有提高有效穗、實(shí)粒數(shù)和結(jié)實(shí)率,增加稻谷產(chǎn)量的效果。防治稻田鎘等重金屬污染可從選擇肥料著手,逐步推廣使用新型生物肥料腐殖酸復(fù)合肥。

        表3 新型生物肥料對水稻糙米鎘含量的影響 mg/kg

        2.2 綠肥種植

        在桃源縣興隆米業(yè)科技開發(fā)有限公司A種植基地開展試驗(yàn)。結(jié)果表明,施加綠肥的稻谷加工成大米后鎘含量檢測結(jié)果為0.173 mg/kg,比施用化學(xué)肥料的降低56.20%。

        紫云英的養(yǎng)分很高,每50 kg鮮草相當(dāng)于尿素1.04 kg、過磷酸鈣0.46 kg、氯化鉀0.12 kg,還有大量的有機(jī)質(zhì),是優(yōu)質(zhì)的綠肥。在翻耕壓青前施用生石灰,一方面保證了紫云英能充分腐爛轉(zhuǎn)化為肥料,同時(shí)石灰本身也可起到降鎘的作用。施用綠肥減少化肥施用量是稻谷降鎘的重要途徑之一。

        常德市水稻生產(chǎn)有種植紫云英作底肥的傳統(tǒng),但自20世紀(jì)90年代以來,稻田種植綠肥紫云英的習(xí)慣不復(fù)存在,恢復(fù)稻田種植綠肥難度很大。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部門要加大力度,采取鼓勵(lì)措施發(fā)展綠肥種植,可先行在一季稻生產(chǎn)區(qū)域推廣。

        2.3 生態(tài)種植

        稻谷鎘超標(biāo),與大量施用化學(xué)農(nóng)藥、化學(xué)肥料有密切關(guān)系。在桃源縣興隆米業(yè)科技開發(fā)有限公司B種植基地開展了不同農(nóng)業(yè)投入品對水稻鎘含量的影響對比試驗(yàn)。由表4可知,同樣的土壤、同樣的水稻品種,不同的農(nóng)業(yè)投入品對水稻的影響不同。常規(guī)施加化肥農(nóng)藥(含施用封閉藥等除草劑、化學(xué)農(nóng)藥以及化學(xué)肥料)的田塊鎘含量偏高,大米鎘含量0.395 mg/kg;少施化學(xué)肥料和化學(xué)農(nóng)藥、不施封閉藥的田塊鎘含量稍低,大米鎘含量0.200 mg/kg;不施化學(xué)肥料和化學(xué)農(nóng)藥的田塊鎘含量最低,大米鎘含量0.173 mg/kg。

        表4 生態(tài)種植對水稻籽粒鎘含量的影響

        3 結(jié) 論

        本試驗(yàn)研究了在水稻種植環(huán)節(jié)使用新型生物肥料“腐殖酸復(fù)合肥”、綠肥種植、生態(tài)種植3種技術(shù)對稻谷籽粒鎘含量的影響。結(jié)果表明,3種技術(shù)均能有效降低成熟后水稻籽粒鎘含量,其中每公頃水稻施用紫云英22 500 kg(底肥)和生石灰600 kg(壓青)可使稻谷籽粒鎘含量降低56.20%,降鎘效果最佳。在實(shí)際種植中,推廣農(nóng)業(yè)防治和生物防治技術(shù),既能防治病蟲又促進(jìn)生態(tài)平衡,因而逐步擴(kuò)大生態(tài)水稻生產(chǎn),是一種可持續(xù)的水稻種植模式。

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