9種鈍化劑對(duì)耕地土壤鎘的鈍化效果

張海榮，王國(guó)坤

(1.貴州省清鎮(zhèn)市紅楓湖鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心，貴州 清鎮(zhèn) 551400；2.貴州省清鎮(zhèn)市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，貴州 清鎮(zhèn) 551400)

隨著我國(guó)工業(yè)化、城鎮(zhèn)化和農(nóng)業(yè)集約化的快速發(fā)展，土壤環(huán)境污染日益加劇。據(jù)《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》，我國(guó)土壤重金屬鎘的含量點(diǎn)位超標(biāo)率達(dá)7%[1]，受到鎘、鉻等重金屬污染的耕地占耕地總面積的10%以上[2]，對(duì)生態(tài)環(huán)境和農(nóng)產(chǎn)品安全、人類健康以及可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成嚴(yán)重威脅。為土壤重金屬污染治理和實(shí)現(xiàn)被污染農(nóng)田農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)提供技術(shù)方法，我國(guó)科技工作者開展了大量研究。其中將生物質(zhì)炭、石灰等鈍化劑施入土壤，通過其吸附、沉淀、絡(luò)合、離子交換和氧化還原等作用，改變鎘在土壤中的形態(tài)[3]，降低其在土壤中的移動(dòng)性和生物有效性，進(jìn)而抑制作物對(duì)鎘吸收的原位鈍化技術(shù)是當(dāng)前較經(jīng)濟(jì)、快速、簡(jiǎn)便的方法[4]，是大面積鎘污染耕地修復(fù)的首選。而目前市場(chǎng)上土壤鈍化劑種類較多，且不同類型的鈍化劑對(duì)鎘污染土壤的鈍化修復(fù)效果各不相同[5]。因此，研究不同鈍化劑對(duì)鎘污染耕地的鈍化效果與評(píng)價(jià)不同鈍化劑對(duì)白菜鎘吸收的阻控效果，篩選可有效降低耕地土壤鎘生物活性、且經(jīng)濟(jì)的鈍化劑產(chǎn)品，為受鎘污染耕地修復(fù)和利用提供技術(shù)支持具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2020年在貴州省清鎮(zhèn)市紅楓湖鎮(zhèn)右二村進(jìn)行。試驗(yàn)區(qū)海拔1 251 m、年降雨量1 250 mm、日照數(shù)1 200 h、年平均氣溫16℃，耕地土壤類型為黃壤，pH 5.5，全鎘含量為0.72 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)用白菜品種為晉菜三號(hào)；試驗(yàn)用鈍化劑共9種。各鈍化劑名稱、生產(chǎn)單位、品牌、主要成分、性質(zhì)見表1。

表1 9種鈍化劑的生產(chǎn)單位和主要性狀

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)10個(gè)處理，即每個(gè)鈍化劑1個(gè)處理，加1個(gè)不施調(diào)劑(對(duì)照)處理。各處理鈍化劑施用量為150 kg/667m2，在種植白菜定植前7 d施入土壤耕層并充分混勻。各處理3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積6.9 m2(其中2.3 m2不種植白菜，休閑。)，小區(qū)間間隔30 cm。

1.4 試驗(yàn)操作

1.4.1 整地施肥和添加鈍化劑 將試驗(yàn)地雜草殘茬除盡，翻耕耙細(xì)平整后，劃分小區(qū)，各小區(qū)按667m2用N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15硫酸鉀型復(fù)合肥50 kg和鈍化劑150 kg(對(duì)照除外)的量，稱量復(fù)合肥和各鈍化劑，在白菜定植前7 d施入耕層并充分混勻，備用。

1.4.2白菜定植和管理 白菜采用穴盤基質(zhì)方式育苗，播種時(shí)間為2020年8月20日，定植時(shí)間為2020年9月12日(5～6片真葉)。白菜苗帶營(yíng)養(yǎng)坨單株定植，定植行株距為50 cm(其中各小區(qū)中的2.3 m2不定植白菜)，定植后立即澆水定根，保苗成活。試驗(yàn)參照《無公害食品大白菜生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程》(NY/T5004-2001)，對(duì)白菜進(jìn)行田間管理和病蟲害防治。

1.5 樣品采集與檢測(cè)

1.5.1 白菜樣品 2020年11月25日白菜成熟時(shí)，各小區(qū)按照梅花形均勻布點(diǎn)法，隨機(jī)采集5株白菜的地上部分，裝入網(wǎng)袋，系好吊牌，送至指定檢測(cè)單位測(cè)鎘含量。

1.5.2 土壤樣品 2020年11月25日白菜收割時(shí)，各小區(qū)同樣按照梅花形均勻布點(diǎn)法，用竹片隨機(jī)采集耕層0～20 cm的5點(diǎn)土壤混合(1 kg左右)，裝入布袋，系好吊牌，送至指定檢測(cè)單位待測(cè)鎘含量。

1.5.3 樣品制備 土壤樣品嚴(yán)格按照《農(nóng)田土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(NY/T395-2012)進(jìn)行制備，白菜樣品嚴(yán)格按照《農(nóng)、畜、水產(chǎn)品污染監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(NY/T398-2000)進(jìn)行制備。

1.5.4 樣品檢測(cè) 樣品鎘含量委托具有檢測(cè)資質(zhì)的第三方機(jī)構(gòu)檢測(cè)。相關(guān)指標(biāo)按《全國(guó)土壤污染狀況詳查土壤樣品分析測(cè)試方法技術(shù)規(guī)定》、《全國(guó)土壤污染狀況詳查農(nóng)產(chǎn)品樣品分析測(cè)試方法技術(shù)規(guī)定》測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 9種鈍化劑對(duì)休閑(不種白菜)耕地土壤鎘的鈍化效果

由表2可見，施用鈍化劑后，休閑耕地(不種白菜)土壤的有效態(tài)鎘含量都較施用前有不同程度的降低，說明9種鈍化劑對(duì)土壤鎘都有不同程度的鈍化作用。其中：鈍化效果最高的為石灰，其耕地土壤有效態(tài)鎘含量從施前的0.214 mg/kg降至施用后的0.069 mg/kg，降幅高達(dá)67.97%；其次是土壤修復(fù)調(diào)理劑、博爾邁土壤調(diào)理劑、鈣鎂磷肥調(diào)理劑和玉米生物炭，其對(duì)耕地土壤有效態(tài)鎘含量降低的幅度分別為48.39%、45.11%、42.83%和42.11%；而土壤改良劑II、椰殼生物炭和楚戈牌土壤調(diào)理劑的鈍化效果較差，其對(duì)土壤有效態(tài)鎘含量降低的幅度分別僅為20.31%、29.41%、29.86%。說明不同鈍化劑對(duì)休閑土壤鎘的鈍化效果差異較大。

表2 施用鈍化劑前后休閑耕地(不種白菜)土壤的有效態(tài)鎘含量變化

2.2 9種鈍化劑對(duì)種植白菜耕地土壤鎘的鈍化效果

由表3可見，9種鈍化劑對(duì)種植白菜耕地土壤鎘都有不同程度的鈍化效果。其中：以玉米生物炭的鈍化效果最高，其使土壤有效態(tài)鎘含量從施用前的0.227 mg/kg降至施用后的0.118 mg/kg，降幅為48.02%；其次是土壤修復(fù)調(diào)理劑、羥基磷灰石和石灰，其對(duì)土壤有效態(tài)鎘含量降低的幅度分別為44.97%、43.84%、42.57%；而椰殼生物炭和土壤改良劑II的鈍化效果較差，其對(duì)土壤有效態(tài)鎘含量的降幅分別僅為13.89%、25.11%。說明不同鈍化劑對(duì)種植白菜土壤鎘的鈍化效果差異較大。

表3 施用鈍化劑前后種植白菜土壤的有效態(tài)鎘含量變化

2.3 9種鈍化劑對(duì)白菜吸收積累鎘的影響

由表4可見，各處理白菜鎘含量以施加土壤改良劑II的為最高，較不施加鈍化劑的對(duì)照高出14.06%，說明其對(duì)白菜吸收累積鎘無阻滯作用；以施加玉米生物炭、土壤修復(fù)調(diào)理劑、楚戈牌土壤調(diào)理劑的為最低，較不施加鈍化劑的對(duì)照分別降低17.39%、17.21%、16.87%，說明其對(duì)白菜吸收累積鎘的阻滯作用較強(qiáng)；其次是施加博爾邁土壤調(diào)理劑、羥基磷灰石和石灰、鈣鎂磷肥改良劑、椰殼生物炭的處理，較不施加鈍化劑的對(duì)照分別降低14.58%、12.88%、10.18%、6.26%、2.81%。說明不同鈍化劑對(duì)白菜吸收累積鎘的阻滯效果差異較大。

表4 各處理的白菜鎘含量及降低率

3 結(jié)論

試驗(yàn)結(jié)果初步表明，在鎘污染耕地中，分別施加土壤改良劑Ⅱ、楚戈牌土壤調(diào)理劑、羥基磷灰石、鈣鎂磷肥改良劑、石灰、椰殼生物炭、玉米生物炭、土壤修復(fù)調(diào)理劑、博爾邁土壤調(diào)理劑9種鈍化劑，對(duì)鎘的有效性都有一定的鈍化效果。其中，以施加石灰對(duì)不種植白菜的休閑土壤有效態(tài)鎘鈍化效果最高，可使有效態(tài)鎘含量下降67.97%；以施加玉米生物炭對(duì)種植白菜土壤有效態(tài)鎘鈍化效果最高，可使有效態(tài)鎘含量下降48.02%；以施加玉米生物炭、土壤修復(fù)調(diào)理劑和楚戈牌土壤調(diào)理劑對(duì)白菜中鎘的吸收積累阻滯效果最明顯，可使鎘含量下降17%左右。由此也說明，不同鈍化劑對(duì)鎘污染耕地的鈍化作用和作物吸收積累鎘的阻滯作用不同。因此，在對(duì)鎘污染耕地的治理利用中，對(duì)鈍化材料的選用，一定要考慮作物的特性。從本試驗(yàn)結(jié)果看，認(rèn)為黃壤類耕地土壤鎘污染鈍化，可優(yōu)先選用石灰、玉米生物炭、土壤調(diào)理劑。