“大三元”土壤調(diào)理劑分時計量施用技術(shù)及其效益研究

李詠梅

摘要 ? ?以研發(fā)的“大三元”土壤調(diào)理劑產(chǎn)品為核心，精準(zhǔn)運(yùn)用分時計量施用技術(shù)，研究“大三元”土壤調(diào)理劑對土壤有效鎘和稻米鎘降低率的影響及其效益。結(jié)果表明，第4年定位補(bǔ)施半量土壤調(diào)理劑和第2年早稻補(bǔ)施半量土壤調(diào)理劑，對土壤有效鎘和稻米鎘含量降低效果相當(dāng)，使土壤有效鎘、稻米鎘含量降低效果得到加強(qiáng)。采用該技術(shù)可有效降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，具有廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞 ? ?土壤調(diào)理劑;分時計量;原位修復(fù);經(jīng)濟(jì)效益

中圖分類號 ? ?S156 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼 ? ?A

文章編號 ? 1007-5739（2020）12-0203-02 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）

Study ?on ?Technology ?of ?Time-division ?and ?Application ?of ?"Big Three Yuan" ?Soil ?Conditioner ?and ?Its ?Benefits

LI Yong-mei

（Hunan Institute of Microbiology， Changsha Hunan 410009）

Abstract ? ?Taking the "Big Three Yuan" soil conditioner product as the core， and accurately using the time-division metering application technology， the effect and benefit of the "Big Three Yuan" soil conditioner on the soil effective cadmium and rice cadmium reduction rate were studied.The results showed that the half-quantity supplementary soil conditioner in the fourth year and the half-quantity supplementary soil conditioner in the early rice in the second year had the same effect on soil effective cadmium and rice cadmium content， and enhanced the effect of reducing soil effective cadmium and rice cadmium content. The technology could effectively reduce costs， improve economic and social benefits， and has broad application prospects.

Key words ? ?soil conditioner; time-division metering; in-situ remediation; economic benefit

湖南省是我國最大的稻米產(chǎn)區(qū)之一，素有“魚米之鄉(xiāng)”的美譽(yù)，但同時也是鎘污染最嚴(yán)重的地區(qū)之一[1-3]。據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)調(diào)查，湖南長沙、株洲、湘潭三市的工礦區(qū)、城郊區(qū)、污灌區(qū)的16萬hm2耕地，有11.3萬hm2重金屬污染超標(biāo)，約占調(diào)查區(qū)域的2/3[4]。如何有效治理和安全高效利用重金屬污染耕地，不僅關(guān)系到國家糧食安全生產(chǎn)，也關(guān)系到生態(tài)文明建設(shè)。近年來，為有效解決湖南省稻田鎘污染和水稻安全生產(chǎn)的問題，湖南省微生物研究院、中南林業(yè)科技大學(xué)、湖南雙紅農(nóng)科生態(tài)工程有限公司在農(nóng)財兩部重大科技專項子項目“鈍化稻田鎘復(fù)合微生物制劑的研發(fā)與示范”、湖南省自然科學(xué)基金重點(diǎn)項目“貪銅菌6-5富集土壤中重金屬鎘的分子機(jī)理研究”、長沙市科技重大專項“安全利用鎘污染耕地“大三元”技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用”等立項支持下，研究出了一種適用于南方中輕度鎘污染稻田的高效鎘固化產(chǎn)品“大三元”土壤調(diào)理劑，并形成配套適于推廣應(yīng)用的分時計量施用技術(shù)，該技術(shù)在保證產(chǎn)品高效、長效的基礎(chǔ)上，可有效降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，為湖南省土壤鎘污染原位修復(fù)治理提供了一種行之有效的途徑。

1 ? ?材料與方法

1.1 ? ?試驗概況

試驗于2014—2018年在湖南省岳陽縣中洲鄉(xiāng)進(jìn)行?！按笕蓖寥勒{(diào)理劑產(chǎn)品，由課題組研制。供試水稻品種：早稻為湘早秈45號，晚稻為湘晚秈13號。

1.2 ? ?試驗設(shè)計

試驗共設(shè)2個處理，處理1，第1年早稻、晚稻連續(xù)施用土壤調(diào)理劑3～6 t/hm2，第4年早稻晚稻均補(bǔ)施土壤調(diào)理劑1.5～3.0 t/hm2;處理2，在晚稻種植前足量施用土壤調(diào)理劑3～6 t/hm2，第2年早稻半量補(bǔ)施1.5～3.0 t/hm2土壤調(diào)理劑，第2年晚稻及以后都不再施用。

1.3 ? ?檢測方法

1.3.1 ? ?土壤有效態(tài)鎘含量測定。稱量10.00 g過20目土壤樣品，加入DTPA（二乙三胺五醋酸）浸提液（土∶水=1∶5）50 mL，振蕩2 h后過濾，稀釋20倍后用ICP-MS測定。

1.3.2 ? ?稻米鎘含量測定。稱量0.3 g粉碎后的稻米樣品于消煮管中，分別加入硝酸5 mL、雙氧水2 mL，微波消煮，定容后過濾，用ICP-MS測定。

2 ? ?結(jié)果與分析

2.1 ? ?施用土壤調(diào)理劑對土壤有效鎘及稻米鎘含量的影響

施用土壤調(diào)理劑使土壤有效鎘含量降低明顯，水稻對鎘的吸收累積量明顯減少。由表1可知，處理1有效鎘含量降低了44.1%～68.6%，稻米鎘含量降低33.8%～66.6%，土壤有效鎘、稻米鎘含量降低效果得到加強(qiáng)。處理2可確保3～4年有效鎘含量、稻米鎘含量顯著降低。處理1和處理2對土壤有效鎘和稻米鎘含量降低效果相當(dāng)。

2.2 ? ?施用土壤調(diào)理劑技術(shù)效益分析

土壤調(diào)理劑對土壤有效鎘的鈍化效果持續(xù)4年，第4年是土壤調(diào)理劑效果衰減的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，通過第4年補(bǔ)施半量土壤調(diào)理劑，可使其鎘鈍化效果恢復(fù)到與第1年水平相當(dāng)。以4年周期計算，相比每2～3年增施足量土壤調(diào)理劑常規(guī)方式，該方式既保證了土壤調(diào)理劑施用長期效果的穩(wěn)定性，同時可節(jié)約土壤調(diào)理劑施用成本70%以上;傳統(tǒng)的早稻、晚稻連續(xù)施用調(diào)整為晚稻施用足量以確保晚稻米鎘達(dá)標(biāo)率，第2年早稻補(bǔ)施半量土壤調(diào)理劑，可確保3～4年土壤有效鎘含量、稻米鎘含量顯著降低，同時可以節(jié)約土壤調(diào)理劑施用成本25%。綜上所述，通過采用第4年定位補(bǔ)施半量處理和早稻補(bǔ)施半量處理為主要內(nèi)容的分時計量施用技術(shù)，可以減少“大三元”土壤調(diào)理劑的長期施用劑量，壓縮施用經(jīng)濟(jì)成本。該技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)環(huán)保效益非常顯著，可在湖南地區(qū)進(jìn)行推廣。

2.3 ? ?應(yīng)用推廣效益分析

研發(fā)的“大三元”土壤調(diào)理劑及構(gòu)建的中輕度鎘污染稻田分時計量施用技術(shù)模式，在湘西、湘北、湘南、湘中、湘東、江西和湖北等鎘污染稻田進(jìn)行推廣應(yīng)用，面積到6.2萬hm2，產(chǎn)生了顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，對實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、農(nóng)民增收起到巨大的推動作用。

2.3.1 ? ?實(shí)際社會效益。該產(chǎn)品及技術(shù)屬于原位修復(fù)治理產(chǎn)品，不占用耕地、不影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和收益、對環(huán)境影響小。在全國多個縣市區(qū)推廣應(yīng)用后，不僅可以顯著降低稻田鎘含量及稻米鎘含量，還可以改善土壤酸化及團(tuán)粒結(jié)構(gòu)組成，調(diào)節(jié)土壤營養(yǎng)元素，提升地力，提高土壤質(zhì)量及產(chǎn)品品質(zhì)，保障生態(tài)環(huán)境和人體健康。

2.3.2 ? ?實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益。2016—2018年，“大三元”土壤調(diào)理劑及分時計量施用技術(shù)模式已在湖南、湖北、江西等省推廣應(yīng)用6.2萬hm2，實(shí)施本技術(shù)模式可使土壤pH值升高0.3～1.0，使稻米中鎘含量降低70%以上，稻米合格率達(dá)到90%以上。該“大三元”土壤調(diào)理劑產(chǎn)品及配套技術(shù)服務(wù)共獲銷售收入1.5億元，新增利潤2 924萬元，新增稅收552萬元。新增間接經(jīng)濟(jì)效益約6.2億元，其中稻谷增產(chǎn)創(chuàng)效0.91億元，稻谷提標(biāo)創(chuàng)效5.29億元。

3 ? ?結(jié)論與討論

3.1 ? ?結(jié)論

施用“大三元”土壤調(diào)理劑可以明顯降低土壤有效鎘含量及水稻鎘含量，土壤調(diào)理劑對土壤有效鎘的鈍化效果持續(xù)4年，第4年是土壤調(diào)理劑效果衰減的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，第4年定位半量補(bǔ)施和第2年早稻半量補(bǔ)施降低土壤有效鎘和稻米鎘含量效果相當(dāng)，不僅保證了土壤調(diào)理劑施用效果的穩(wěn)定性，還可節(jié)約土壤調(diào)理劑施用成本。

3.2 ? ?討論

3.2.1 ? ?政策扶持力度不夠。治理耕地重金屬污染是一項長期的公益性環(huán)保事業(yè)，具有連續(xù)性和長遠(yuǎn)性，凸顯環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益需要政府部門的長期政策扶持。雖然我國已出臺并實(shí)施了一系列針對重金屬污染耕地的休耕治理政策和治理產(chǎn)品示范推廣措施，但專項資金來源單一，扶持力度和宣傳力度還不夠，無法吸引社會資本的投入[5]。目前，耕地重金屬污染治理技術(shù)與產(chǎn)品相對較少，仍廣泛使用石灰等低效治理手段[6-8]。雖然“大三元”土壤調(diào)理劑及分時計量施用技術(shù)性能突出，但與播撒石灰等手段相比前期投入較高，無價格優(yōu)勢，還需要加強(qiáng)“大三元”土壤調(diào)理劑及配套技術(shù)高效性的宣傳與推廣，加大配套項目資金的落實(shí)，同時充分考慮農(nóng)戶參與意愿和需求[9-12]，有效調(diào)動基層農(nóng)技人員和農(nóng)戶的積極性。

3.2.2 ? ?技術(shù)要求較高?！按笕蓖寥勒{(diào)理劑及分時計量施用技術(shù)模式針對基層農(nóng)技人員和農(nóng)戶開展技術(shù)培訓(xùn)服務(wù)和監(jiān)督管理的成本較高。該技術(shù)模式在國家科研項目支撐下培訓(xùn)服務(wù)費(fèi)比例為9%～12%，而按實(shí)際情況，該技術(shù)模式技術(shù)服務(wù)費(fèi)比例需達(dá)到30%以上才能保證基層農(nóng)技人員和農(nóng)戶熟練掌握。在目前耕地土壤重金屬治理技術(shù)選項不多、產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)建不完善的情況下，國家更加偏向于推廣相對成熟、操作簡易、較為經(jīng)濟(jì)的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)邊安全生產(chǎn)邊修復(fù)治理的目標(biāo)。

3.2.3 ? ?作用效果評價體系不健全。由于重金屬鎘原位鈍化修復(fù)方面問題的復(fù)雜性，仍存在理論研究不夠、實(shí)踐缺乏等問題，宏觀實(shí)驗結(jié)果缺乏直接的微觀證據(jù)[13-15]。土壤調(diào)理劑只是暫時降低了土壤中重金屬鎘污染物的生物有效性，并沒有消除重金屬鎘污染，因而鈍化的穩(wěn)定性和時間效應(yīng)也需要進(jìn)一步明確[16-18]。目前，還缺乏權(quán)威性和系統(tǒng)性的針對利用土壤調(diào)理劑及配套技術(shù)治理耕地重金屬污染的評價體系[12]，不能從經(jīng)濟(jì)性、實(shí)效性、長期性、安全性等方面進(jìn)行全面評估，從而影響了“大三元”土壤調(diào)理劑及分時計量技術(shù)的應(yīng)用推廣成效。

4 ? ?參考文獻(xiàn)

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