邵代興 羅元瓊 吳正肖 趙旋池 楊小雙 茍世新 左明玉 周開芳

摘 要 為探明不同有機(jī)肥用量對土壤性質(zhì)及水稻產(chǎn)量、重金屬含量的影響，試驗設(shè)置6個有機(jī)肥施用量處理，測定各處理的水稻產(chǎn)量、重金屬含量，檢測土壤理化指標(biāo)，分析水稻產(chǎn)量、重金屬含量及土壤理化性質(zhì)變化情況。結(jié)果初步表明：與對照（不施用有機(jī)肥）相比，施用有機(jī)肥能使水稻增產(chǎn)11.29%～38.55%，且隨著有機(jī)肥用量增加，水稻產(chǎn)量呈先增加后降低的趨勢;施用有機(jī)肥能提高土壤pH值，最高比對照提高0.18個單位;所有處理的土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀含量都高于對照，增加幅度分別為10.74%～28.10%、11.72%～23.27%、1.02%～77.55%、1.85%～11.11%;隨著有機(jī)肥用量的增加，土壤容重逐漸降低;有機(jī)肥用量對水稻Pb、As、Cr、Hg含量影響不大，其極差分別為0.088、0.039、0.011、0.005 mg·kg-1;隨著有機(jī)肥用量增加，水稻Cd含量先增加后減少，其中每667 m2施用有機(jī)肥500 kg的水稻Cd含量比對照降低20.51%。即有機(jī)肥施用在一定范圍內(nèi)可以增加水稻產(chǎn)量，但過量會降低水稻產(chǎn)量;對土壤pH的影響不大，能提高土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀含量，降低土壤容重;有機(jī)肥用量對水稻Pb、As、Cr、Hg含量的影響不大，低用量能促進(jìn)水稻對Cd的吸收，高用量會抑制水稻對Cd的吸收。

關(guān)鍵詞 有機(jī)肥;施用量;土壤性質(zhì);水稻;產(chǎn)量;重金屬含量

中圖分類號：S511 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2022.15.014

民以食為天，食以安為先，糧食質(zhì)量安全直接關(guān)系到廣大人民群眾的身體健康。由于工業(yè)化發(fā)展和土壤背景值等原因，我國約有1/4的耕地都受到重金屬污染[1-2]，其中貴州省就存在不少耕地土壤重金屬含量超過國家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中的污染風(fēng)險篩選值的問題[3-4]。土壤重金屬污染會嚴(yán)重影響耕地質(zhì)量、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全及人們的身體健康[5-6]，是社會大眾關(guān)注的熱點，也是亟需解決的重要問題。中華人民共和國土壤污染防治法和土壤污染防治行動計劃要求對耕地進(jìn)行分類管理和安全利用，保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全，讓老百姓吃的放心。目前，受污染耕地安全利用措施主要有深耕翻土、優(yōu)化施肥、品種調(diào)整、結(jié)構(gòu)調(diào)整等[7]。施用有機(jī)肥能增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，由于土壤有機(jī)質(zhì)與重金屬離子的吸附、固定、螯合、絡(luò)合等作用，能降低土壤中交換態(tài)重金屬的含量，減少農(nóng)作物對重金屬的吸收，增加農(nóng)作物產(chǎn)量[8-9]。也有研究表明，增施有機(jī)肥能增加重金屬的活性，促進(jìn)作物對重金屬的吸收[10-11]。不同研究表明有機(jī)肥對水稻重金屬吸收的影響不同，有的研究認(rèn)為有機(jī)肥施用會增加水稻重金屬含量，也有研究表明會減少水稻對重金屬的吸收。本試驗設(shè)計不同有機(jī)肥施用量處理，探索有機(jī)肥施用對土壤性質(zhì)及水稻產(chǎn)量、重金屬含量的影響，為受污染耕地安全利用提供技術(shù)依據(jù)，有助于保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全。

1 ?材料與方法

1.1 ?試驗地概況

試驗于2021年在遵義市匯川區(qū)松林鎮(zhèn)松林居委會農(nóng)戶漆××承包的水田內(nèi)實施，試驗田位于東經(jīng)106°43′18″，北緯27°42′40″，田塊面積1 485 m2，海拔991 m，種植制度為水稻-油菜。土壤類型為滲育型水稻土亞類，滲育黃砂泥田土屬，黃砂泥田土種。

1.2 ?試驗材料

供試水稻品種：宜香優(yōu)5979。

供試肥料：商品有機(jī)肥，遵義長豐肥業(yè)有限公司生產(chǎn);氮肥，四川玖源農(nóng)資化工有限公司生產(chǎn)的尿素;鉀肥，國投新疆羅布泊鉀鹽有限責(zé)任公司生產(chǎn)的農(nóng)業(yè)用羅布泊硫酸鉀。

1.3 ?試驗設(shè)計

根據(jù)有機(jī)肥施用量不同，試驗設(shè)6個處理：處理1（CK），每667 m2施用有機(jī)肥0 kg;處理2，每667 m2施用有機(jī)肥100 kg;處理3，每667 m2施用有機(jī)肥200 kg;處理4，每667 m2施用有機(jī)肥300 kg;處理5，667 m2施用有機(jī)肥400 kg;處理6，每667 m2施用有機(jī)肥500 kg。小區(qū)面積32 m2，采用隨機(jī)排列，水稻移栽密度40 cm×20 cm，小區(qū)間作梗隔離，單排單灌?；剩河袡C(jī)肥一次性施入，每667 m2施尿素5 kg、普鈣30 kg、硫酸鉀17 kg。分蘗肥：水稻移栽后返青施用，每667 m2施尿素7 kg。穗肥：在水稻幼穗分化期開始施用，每667 m2施尿素5 kg、硫酸鉀8 kg。

1.4 ?栽培管理

2021年4月20日，選擇試驗地，采集試驗地塊耕層土壤樣品進(jìn)行理化性質(zhì)檢測，5月31日劃分試驗小區(qū)，6月1日按照試驗設(shè)計施基肥，6月2日移栽。6月19日第一次追肥，7月20日第二次追肥，9月24日進(jìn)行水稻理論測產(chǎn)，并采集土壤樣品測定pH值、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀、容重等指標(biāo)，采集水稻樣品測定Cr、As、Cd、Hg、Pb含量。9月29日收割水稻，測定實際產(chǎn)量。

2 ?結(jié)果與分析

2.1 ?試驗地初始土壤性質(zhì)

試驗實施前采集土壤樣品進(jìn)行理化性質(zhì)檢測，結(jié)果見表1。根據(jù)全國第二次土壤普查養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)及貴州省第二次土壤普查分級標(biāo)準(zhǔn)[12-13]，試驗地土壤pH屬于弱酸性，有機(jī)質(zhì)、有效磷、速效鉀含量中等，全氮含量豐富，堿解氮含量缺乏。按照《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB15618—2018），土壤重金屬含量除Cd含量介于風(fēng)險值與管制值之間，其余4個重金屬含量低于農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險篩選值。

2.2 ?不同有機(jī)肥用量對水稻產(chǎn)量的影響

由表2可見，不同有機(jī)肥用量對水稻產(chǎn)量的影響不同，隨著有機(jī)肥用量增加，水稻產(chǎn)量也逐漸增加，其中處理5的水稻產(chǎn)量最高，667 m2產(chǎn)量為678.4 kg，比處理1（CK）增加188.7 kg，增產(chǎn)38.69%;但當(dāng)有機(jī)肥用量達(dá)到500 kg/667 m2時，水稻產(chǎn)量反而開始減少。

2.3 ?不同有機(jī)肥用量對土壤性質(zhì)的影響

由表3可見，不同有機(jī)肥用量對土壤pH影響不大，最大值與最小值之間相差0.25，除處理4外，其余處理的pH值都比對照略有增加;所有處理的有機(jī)質(zhì)、有效磷、速效鉀、堿解氮含量都高于對照，增加幅度分別為10.74%～28.10%、1.02%～77.55%、1.85%～11.11%、11.72%～23.27%;土壤容重隨著有機(jī)肥用量增加而不斷減少，處理6的土壤容重比對照減少0.10 g·cm-3，降低7.35%。

2.4 ?不同有機(jī)肥用量對水稻重金屬含量的影響

由表4可見，不同有機(jī)肥用量對水稻重金屬含量的影響不同，所有處理的水稻Pb、As、Cr、Hg含量均未超標(biāo)，且各處理之間相差不大，其Pb、As、Cr、Hg含量最大值與最小值之差分別為0.088、0.039、0.011、0.005 mg·kg-1;所有處理的水稻Cd含量均超標(biāo)，最大值與最小值之間相差0.35 mg·kg-1，隨著有機(jī)肥施用量增加，水稻Cd含量先增加后逐漸減少，處理6的水稻Cd含量比對照減少0.08 mg·kg-1，降低20.51%。

3 ?討論與結(jié)論

3.1 ?討論

有機(jī)肥中含有大量營養(yǎng)物質(zhì)，包括氮、磷、鉀在內(nèi)的大量營養(yǎng)元素及中微量元素。增加和更新土壤有機(jī)質(zhì)，可有效改善土壤的理化性質(zhì)和生物活性，有利于形成良好的土壤結(jié)構(gòu)，協(xié)調(diào)土壤的松緊度、通透性，降低土壤容重，增強(qiáng)土壤的保肥能力和緩沖能力，熟化土壤，提高土壤肥力，增加農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量。與不施有機(jī)肥相比，施用有機(jī)肥能提高水稻產(chǎn)量，但要科學(xué)確定合理的施用量，667 m2施用500 kg有機(jī)肥的水稻產(chǎn)量比施用400 kg有機(jī)肥的產(chǎn)量低48.1 kg/667 m2。

本試驗結(jié)果表明，施用有機(jī)肥能改善土壤性質(zhì)，增加土壤pH，提高有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀含量，降低土壤容重。土壤pH值增加不大，當(dāng)667 m2施用500 kg有機(jī)肥時，pH值僅比不施有機(jī)肥的提高0.18個單位，表明增施有機(jī)肥對提高土壤pH的作用不大。土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀含量都隨著有機(jī)肥施用量增加而增加，667 m2施用有機(jī)肥500 kg時，土壤有機(jī)質(zhì)和堿解氮含量達(dá)到豐富水平，有效磷和速效鉀屬于最適宜水平。不施有機(jī)肥處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量比初始含量降低了2.89%，表明農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不施有機(jī)肥的話，土壤有機(jī)質(zhì)含量會逐漸下降。

農(nóng)產(chǎn)品重金屬含量與作物類型、土壤性質(zhì)等相關(guān)，尤其是與土壤重金屬含量、pH、有機(jī)質(zhì)含量密切相關(guān)，當(dāng)土壤重金屬含量高于篩選值時，農(nóng)產(chǎn)品重金屬含量存在超標(biāo)風(fēng)險。當(dāng)土壤Pb、As、Cr、Hg含量低于篩選值時，水稻中Pb、As、Cr、Hg含量均未超標(biāo);而土壤Cd含量超過了篩選值，水稻中Cd含量也超標(biāo)。

施用有機(jī)肥對農(nóng)作物重金屬含量的影響，不同研究的結(jié)論不同，有的認(rèn)為由于土壤有機(jī)質(zhì)與重金屬離子的吸附、固定、螯合和絡(luò)合等作用，降低了土壤中交換態(tài)重金屬含量，減少農(nóng)作物對重金屬的吸收;也有研究表明，增施有機(jī)肥能增加重金屬的活性，促進(jìn)作物對重金屬的吸收。本試驗結(jié)果表明，隨著有機(jī)肥用量的增加，水稻Pb、Hg含量有增加趨勢，水稻As含量有緩慢降低趨勢，水稻Cd含量有先增后減的趨勢，當(dāng)667 m2施用有機(jī)肥300 kg時，水稻Cd含量最高，比不施有機(jī)肥的水稻Cd含量提高了69.23%;當(dāng)有機(jī)肥用量為500 kg時，水稻Cd含量比對照降低20.51%。

3.2 ?結(jié)論

1）試驗地土壤重金屬Cd含量高于GB15618—2018中篩選值，水稻中Cd含量也會超標(biāo)，一旦土壤中重金屬元素含量超過篩選值，必須因地制宜采取安全利用措施。

2）施用有機(jī)肥可以增加水稻產(chǎn)量，但必須根據(jù)土壤性質(zhì)科學(xué)合理確定有機(jī)肥用量，過量施用反而會降低水稻產(chǎn)量。

3）施用有機(jī)肥對土壤pH影響不大，但能提高有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀含量，降低土壤容重。

4）有機(jī)肥用量對水稻Pb、As、Cr、Hg含量的影響不大;水稻Cd含量隨著有機(jī)肥施用量增加呈先增加后減少的趨勢。當(dāng)667 m2有機(jī)肥用量大于500 kg時，其對水稻Cd吸收的抑制作用有待進(jìn)一步研究論證。

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（責(zé)任編輯：易 ?婧）