邵代興，羅元瓊*，吳正肖，趙旋池，楊小雙，茍世新，左明玉，周開芳

（1.遵義市農(nóng)村發(fā)展服務(wù)中心，貴州遵義 563000；2.遵義市匯川區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，貴州遵義 563000）

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(xiǎn)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(diǎn)，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(jì)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(yàn)設(shè)計(jì)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(yàn)地概況

試驗(yàn)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(shí)施，試驗(yàn)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(yàn)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(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)有機(jī)肥施用量不同，試驗(yàn)設(shè)6個(gè)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。基肥：有機(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(yàn)地，采集試驗(yàn)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(yàn)小區(qū)，6月1日按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)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(shí)際產(chǎn)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗(yàn)地初始土壤性質(zhì)

試驗(yàn)實(shí)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(yàn)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(xiǎn)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(xiǎn)值與管制值之間，其余4 個(gè)重金屬含量低于農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)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(shí)，水稻產(chǎn)量反而開始減少。

表2 不同有機(jī)肥用量對水稻產(chǎn)量及相關(guān)性狀的影響

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%。

表3 不同有機(jī)肥用量對土壤性質(zhì)的影響

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%。

表4 不同有機(jī)肥用量對水稻重金屬含量的影響 單位：mg·kg-1

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(yàn)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(shí)，pH 值僅比不施有機(jī)肥的提高0.18個(gè)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(shí)，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(shí)，農(nóng)產(chǎn)品重金屬含量存在超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)土壤Pb、As、Cr、Hg 含量低于篩選值時(shí)，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(yàn)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(shí)，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(shí)，水稻Cd 含量比對照降低20.51%。

3.2 結(jié)論

1）試驗(yàn)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(shí)，其對水稻Cd吸收的抑制作用有待進(jìn)一步研究論證。