?施用樂圃康土壤調(diào)理劑對中稻土壤和稻米的降鎘效果?

引用格式：賀利成. 施用樂圃康土壤調(diào)理劑對中稻土壤和稻米的降鎘效果[J]. 湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2024（6）：57-60.

DOI：10.16498/j.cnki.hnnykx.2024.006.012

收稿日期：2024-03-26

作者簡介：賀利成（1974—），女，湖南郴州市人，農(nóng)藝師，主要從事農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣工作

摘要：為探索樂圃康土壤調(diào)理劑（粉劑）對中稻土壤和稻米的降鎘（Cd）作用，連續(xù)進行了3 a田間試驗。試驗在常規(guī)施肥基礎(chǔ)上設(shè)樂圃康土壤調(diào)理劑（粉劑）1 500 kg/hm2（T1）、750 kg/hm2（T2）和不施調(diào)理劑（CK），研究土壤pH值、稻谷產(chǎn)量、土壤Cd和稻米Cd含量與CK的差異。結(jié)果表明：土壤pH值方面，與CK（5.3）相比T1提高了1.5（P＜0.01），T2提高了0.9（P＜0.05）；水稻有效穗方面，與CK（248.5萬穗/hm2）相比T1提高了6.8%（P＜0.05），T2提高了2.6%；每穗粒數(shù)方面，與CK（119.0粒）相比，T1提高了8.1%（P＜0.05），T2提高了1.1%；產(chǎn)量方面，與CK（6 433 kg/hm2）相比，T1增產(chǎn)15.54%（P＜0.01），純收入增加1 400元/hm2；與CK的土壤Cd含量（0.425 mg/kg）相比，T1降低33.88%（P＜0.01），T2降低29.88%（P＜0.01）；與CK的稻米Cd含量（0.266 mg/kg）相比，T1降低47.74%（P＜0.01），T2降低38.35%（P＜

0.01）。因此，樂圃康土壤調(diào)理劑（粉劑）推薦用量為1 500 kg/hm2。

關(guān)鍵詞：土壤調(diào)理劑；樂圃康；稻米；降鎘

中圖分類號：X53 文獻標識碼：A 文章編號：1006-060X（2024）06-0057-04

Cadmium Reduction Effect of Lepukang Soil Conditioner on Medium Rice Soil and Rice

HE Li-cheng

（Beihu District Bureau of Agriculture and Rural Affairs in Chenzhou City， Chenzhou 423000， PRC）

Abstract： In order to explore the cadmium （Cd） reduction effect of Lepukang soil conditioner （powder） on medium rice soil and rice， a continuous three-year field experiment was conducted. On the basis of conventional fertilization， 1 500 kg/hm2 （T1） and 750 kg/hm2 （T2） of Lepukang soil conditioner （powder） were applied， and zero conditioner （CK） was set， so as to study the difference in soil pH value， rice yield， soil Cd content， and rice Cd content. The results indicate that in terms of soil pH value， in comparison with CK （5.3）， T1 is increased by 1.5 （P lt; 0.01）， and T2 is increased by 0.9 （P lt; 0.05）. In terms of effective spikes of rice， in comparison with CK （2.485 million spikes/hm2）， T1 is increased by 6.8% （P lt; 0.05）， and T2 is increased by 2.6%. In terms of number of grains per spike， in comparison with CK （119.0）， T1 is increased by 8.1% （P lt; 0.05）， and T2 is increased by 1.1%. In terms of yield， in comparison with CK （6 433 kg/hm2）， T1 is increased by 15.54% （P lt; 0.01）， and the net income of T1 is increased by 1 400 yuan/hm2. In comparison with soil Cd content in CK （0.425 mg/kg）， T1 is decreased by 33.88% （P lt; 0.01）， and T2 is decreased by 29.88% （P lt; 0.01）. In comparison with rice Cd content in CK （0.266 mg/kg）， T1 is decreased by 47.74% （P lt; 0.01）， and T2 is decreased by 38.35% （P lt; 0.01）. Therefore， the recommended amount of Lepukang soil conditioner （powder） is 1 500 kg/hm2.

Key words： soil conditioner; Lepukang; rice; cadmium reduction

湖南稻田土壤鎘（Cd）污染程度較為嚴重[1]，其中郴州又是湖南稻田土壤Cd污染最嚴重的地區(qū)，土壤Cd濃度最高達到3.01 mg/kg[2]，達到標準限值（0.3 mg/kg）[3]的10倍。為從源頭上全面防治土壤Cd等重金屬污染，2022年，郴州市政府先后印發(fā)《郴州市“十四五”土壤污染防治先行區(qū)建設(shè)方案（2022—2025年）》和出臺《郴州市先行區(qū)建設(shè)專家?guī)头龉ぷ鞣桨浮罚@批開展國家級土壤污染防治先行區(qū)建設(shè)，成為全國“十四五”期間13個先行區(qū)建設(shè)城市之一[4]，土壤Cd等重金屬污染防治工作已初見成效，但大面積稻田土壤Cd等污染防治工作還需科學(xué)研究支撐。

稻米是湖南的主糧，同時也是國家糧食安全的重中之重，湖南水稻種植面積和總產(chǎn)位居全國第一。因此，降低稻米中Cd含量至安全標準（≤0.2 mg/kg）[5]

以下是農(nóng)業(yè)安全生產(chǎn)和人們健康的必然要求。

對土壤Cd等重金屬污染的治理與修復(fù)技術(shù)已有不少報道[6-8]，應(yīng)用土壤調(diào)理劑降低土壤和稻谷中Cd等重金屬含量的相關(guān)研究也較多[9-13]，但針對土壤調(diào)理劑在湘南地區(qū)雜交中稻田的應(yīng)用效果鮮見報道。為此，筆者應(yīng)用樂圃康土壤調(diào)理劑于2021—2023年連續(xù)3 a進行降鎘試驗，旨在為湘南地區(qū)稻田土壤和中稻稻米降鎘提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗地點位于郴州市北湖區(qū)保和鎮(zhèn)新華村。供試土壤為河砂泥，試驗前采集0～20 cm耕層土壤樣品進行化驗，測得土壤主要養(yǎng)分為pH值5.3，有機質(zhì)22.9 g/kg，堿解氮134.6 mg/kg，速效磷20.9 mg/kg，

速效鉀89.0 mg/kg ，Cd含量的平均值為0.468 mg/kg。

供試土壤調(diào)理劑為衡陽樂圃農(nóng)業(yè)科技有限公司生產(chǎn)的樂圃康土壤調(diào)理劑（粉劑）。主要由鉀長石、白云石和生石灰等原料組成，主要內(nèi)含物CaO≥30.0%、MgO≥8.0%、SiO2≥25.0%，pH值9.5～11.5，適用于酸性土壤。

供試作物為雜交中稻，品種為五豐優(yōu)615。

1.2 試驗方法

試驗設(shè)3個處理，T1為常規(guī)施肥+樂圃康土壤調(diào)理劑（粉劑）1 500 kg/hm2；T2為常規(guī)施肥+樂圃康土壤調(diào)理劑（粉劑）750 kg/hm2；CK（對照）為常規(guī)施肥，不施土壤調(diào)理劑。試驗采用隨機區(qū)組排列，重復(fù)3次，共9個小區(qū)，小區(qū)面積30 m2（10 m×3 m），每區(qū)12行×63株。小區(qū)之間用塑料薄膜覆蓋的泥埂隔開，防止串水、串肥，試驗田四周設(shè)置2.5 m寬保護行。試驗在同一地塊相同小區(qū)內(nèi)連續(xù)實施3 a（2021—2023年），水稻收獲后至來年試驗前不種植任何作物。

1.3 田間操作與管理

供試雜交中稻于5月21日播種，6月16日單本移栽，密度為25.2萬株/hm2（756株/區(qū)）。移栽前于6月15日結(jié)合最后一次整田，各處理統(tǒng)一施用45%氮磷鉀（25-6-14）復(fù)混肥450 kg/hm2，樂圃康土壤調(diào)理劑全部作基肥。各處理統(tǒng)一于6月25日返青后施尿素150 kg/hm2+氯化鉀75 kg/hm2作第一次追肥；7月24日幼穗分化期施用尿素75 kg/hm2+氯化鉀75 kg/hm2作第二次追肥。各處理的灌溉、病蟲防治和中耕除草等田間管理措施與大田栽培完全一致。供試雜交中稻于9月26日收獲。連續(xù)3 a試驗中，因天氣原因，田間操作及管理的時間相差1～3 d。

1.4 觀測項目與方法

1.4.1 經(jīng)濟性狀及產(chǎn)量 在水稻成熟后，各處理隨機取2個小區(qū)第2行10株水稻測量株高、有效穗、每穗實粒數(shù)，計算結(jié)實率。各小區(qū)單收單曬，單獨計產(chǎn)。對各處理隨機取樣的2個小區(qū)曬干后隨機取樣3份稻谷測量千粒重。所有觀測數(shù)據(jù)均取平均值。

1.4.2 土壤養(yǎng)分及Cd含量 試驗前和連續(xù)3 a試驗后，各處理隨機2個小區(qū)分別按五點取樣法采集耕層（0～20 cm）土壤，放置于實驗室陰涼處，風(fēng)干后磨碎、過篩。土壤pH值、有機質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀含量，采用常規(guī)方法[14]測定；土壤Cd和稻米Cd含量采用原子吸收光譜法測定。所有測定數(shù)據(jù)均取平均值。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗所有數(shù)據(jù)采用Excel 2010軟件進行處理，用SPSS 25.0軟件對每個測定項目的統(tǒng)計結(jié)果進行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對土壤理化性狀的影響

由表1可知，T1與CK比較，土壤有機質(zhì)提高0.4

g/kg，堿解氮提高8.2 mg/kg，速效磷提高 0.6 mg/kg，

速效鉀提高2.7 mg/kg，土壤pH值提高1.5；T2與CK比較，土壤有機質(zhì)提0.3 g/kg，堿解氮提高5.3 mg/kg，

速效磷提高 0.4 mg/kg，速效鉀提高1.6 mg/kg，土壤pH值提高0.9。各處理土壤有機質(zhì)、堿解氮、速效磷和速效鉀均有所提升，其中堿解氮含量顯著高于CK；pH值T1與T2間差異顯著，它們與CK間的差異均達極顯著水平，說明施用樂圃康土壤調(diào)理劑（粉劑）能顯著提升土壤pH值。CK的土壤養(yǎng)分狀況與背景值基本一致，說明常規(guī)栽培后基本未改變土壤養(yǎng)分狀況。

2.2 不同處理對雜交中稻經(jīng)濟性狀的影響

經(jīng)方差分析，各處理經(jīng)濟性狀年度間無顯著性差異。由表2可知，各處理株高、結(jié)實率和千粒重差異不顯著；與CK相比，T1的水稻有效穗提高了6.8%，穗數(shù)顯著多于T2和CK，T2的水稻有效穗提高了2.6%，與CK的差異不顯著；T1的每穗粒數(shù)提高了8.1%，粒數(shù)顯著多于CK，T2的每穗粒數(shù)提高了1.1%，與T1及CK均差異不顯著；T1的理論產(chǎn)量極顯著高于T2和CK，T2與CK的理論產(chǎn)量差異不顯著。說明施用樂圃康土壤調(diào)理劑（粉劑）1 500 kg/hm2有利于顯著增加有效穗和每穗實粒數(shù)，從而顯著提高理論產(chǎn)量。

2.3 不同處理對雜交中稻產(chǎn)量和經(jīng)濟效益的影響

經(jīng)方差分析，各處理年度間的產(chǎn)量差異不顯著。由表3可知，T1的小區(qū)平均產(chǎn)量極顯著高于T2和CK，T2與CK間的小區(qū)平均產(chǎn)量差異不顯著。T1折合產(chǎn)量為7 433 kg/hm2，較CK增產(chǎn)15.54%；T2折合產(chǎn)量為6 667 kg/hm2，較CK增產(chǎn)3.64%。T1的純收入比CK增加1 400元/hm2，T2的純收入僅比CK增加8.4元/hm2。說明施用樂圃康土壤調(diào)理劑（粉劑）1 500 kg/hm2能極顯著增加水稻產(chǎn)量和純收入，經(jīng)濟效益顯著，而施用樂圃康土壤調(diào)理劑（粉劑）750 kg/hm2增產(chǎn)作用不明顯，純收入幾乎與CK持平。

2.4 不同處理對土壤鎘和稻米鎘含量的影響

由表4可知，CK土壤Cd含量為0.425 mg/kg，接近背景值（0.468 mg/kg），超出了國家標準限值（0.3 mg/kg）[3]，說明常規(guī)栽培不能明顯降低土壤Cd含量，而T1和T2極顯著降低了土壤Cd含量，分別

為0.281和0.298 mg/kg，降至國家標準限值以下，降

幅分別為33.88%和29.88%。CK稻米Cd含量為0.266 mg/kg，超出了食品安全國家標準（0.2 mg/kg）[5]；

T1和T2稻米Cd含量分別為0.139和0.164 mg/kg，均符合國家標準，降幅分別為47.74%和38.35%，降Cd效果極顯著。說明施用樂圃康土壤調(diào)理劑（粉劑）1 500和750 kg/hm2均能顯著降低土壤Cd和稻米Cd含量，用量1 500 kg/hm2時效果更好。

3 討論與結(jié)論

樂圃康土壤調(diào)理劑（粉劑）含CaO≥30.0%、MgO≥8.0%、SiO2≥25.0%，pH值為9.5～11.5，為強堿性產(chǎn)品。Ca2+和Mg2+可以提高土壤pH值，降低Cd等重金屬的活度和生物效應(yīng)，土壤中Cd2+發(fā)生沉淀或絡(luò)合反應(yīng)生成難溶性CdO3Si等化合物沉淀下來，交換態(tài)的Cd、Pb等重金屬被固定起來，降低土壤酸可提取態(tài)、可還原態(tài)和可氧化態(tài)Cd的占比，從而降低土壤中有效態(tài)Cd含量[15]。同時，Ca2+能中和土壤酸性，起到改良土壤的作用。試驗的土壤Cd含量經(jīng)連續(xù)3 a試驗，由CK的0.425 mg/kg降至0.298～0.281 mg/kg，顯著降低了土壤Cd含量；土壤pH值由CK的5.3上升到6.2～6.8，有效中和了土壤酸

性，其中以樂圃康土壤調(diào)理劑（粉劑）1 500 kg/hm2的效果較好，這可能與該調(diào)理劑本身的pH值較高和施用量較大有關(guān)。由此推斷，試驗并非移除了土壤Cd，而是使Cd2+發(fā)生了沉淀，沉于20 cm耕層之下，從而降低了耕層土壤Cd的濃度。

CdO3Si不易被植物吸收，從而減輕Cd對植物的污染。同時Si可降低水稻對Cd的吸收。Ca2+也可減輕Cd、Pb等重金屬離子對作物的危害，而Mg是葉綠素的重要構(gòu)成元素，能促進光合作用，加速作物生長，提高作物的抗病能力。水稻莖葉吸收的Si主要富集在水稻節(jié)間等部位，多以單（多）Si（OH）4形式存在，每個OH-均能與Cd等重金屬離子結(jié)合，從而控制Cd等重金屬離子向籽粒遷移；Si能調(diào)控水稻植株體內(nèi)酶的活性，增強水稻對Cd等重金屬的耐受性，增厚水稻的細胞壁，降低細胞膜透性，減少水稻對土壤中Cd等重金屬的吸收，使其在稻根、葉片、莖稈中的分布和積累減少。同時，土壤pH值較高時直接影響Cd的遷移轉(zhuǎn)化能力，減少Cd等重金屬離子隨水分向籽粒遷移[16]，從而有效降低了水稻籽粒中Cd含量。

Ca、Si、Mg是作物壯稈強莖、抗逆增重的重要元素。在試驗中，施用樂圃康土壤調(diào)理劑（粉劑）1 500 kg/hm2顯著增加了有效穗和每穗粒數(shù)，從而顯著增加了產(chǎn)量。這與王榮輝等[17]的研究結(jié)果一致。樂圃康土壤調(diào)理劑含有較大量的Ca、Si、Mg，有利于一季中稻增強抗逆性、增加有效穗和形成大穗，因而能有效增加產(chǎn)量。但試驗未在每次試驗后測定土壤Cd含量，對降低土壤Cd和稻米Cd的過程不甚了解，從而無法得知施用樂圃康土壤調(diào)理劑的最佳次數(shù)，有待進一步研究。

3 a試驗結(jié)果表明：雜交中稻施用樂圃康土壤調(diào)理劑（粉劑）1 500 kg/hm2（T1）和750 kg/hm2（T2）均能顯著提高土壤pH值、增加水稻有效穗及每穗粒數(shù)、顯著降低土壤Cd及稻米Cd含量。根據(jù)增產(chǎn)增收結(jié)果，推薦施用樂圃康土壤調(diào)理劑（粉劑）用量為1 500 kg/hm2。

參考文獻：

[1] 陳基旺，屠乃美，易鎮(zhèn)邪，等. 湖南鎘污染稻區(qū)再生稻發(fā)展需解決的重點問題[J]. 農(nóng)學(xué)學(xué)報，2020，10（1）：32-36.

[2] Trxi. 翻：我國水稻種植優(yōu)勢區(qū)土壤-水稻生態(tài)系統(tǒng)鎘污染研究綜述[EB/OL]. https：//zhuanlan.zhihu.com/p/681372912，2024-02-04.

[3] 生態(tài)環(huán)境部，國家市場監(jiān)督管理總局. 土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標準：GB 15618—2018[S]. 北京：中國標準出版社.

[4] 周蕾. 郴州發(fā)布開展國家級土壤污染防治先行區(qū)建設(shè)工作舉措及成效[EB/OL]. https：//cz.rednet.cn/content/646747/75/12518603.html，2023-03-31.

[5] 國家衛(wèi)生和計劃生育委員會，國家食品藥品監(jiān)督管理總局. 食品安全國家標準 食品中污染物限量：GB 2762—2017[S]. 北京：中國標準出版社，2017.

[6] 丁禺喬，柳曉光. 土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)及展望[J]. 資源節(jié)約與環(huán)保，2021（6）：77-78.

[7] 王泓博，茍文賢，吳玉清，等. 重金屬污染土壤修復(fù)研究進展：原理與技術(shù)[J]. 生態(tài)學(xué)雜志，2021，40（8）：2277-2288.

[8] 劉穎. 我國污染土壤修復(fù)技術(shù)及產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀[J]. 皮革制作與環(huán)保科技，2021，2（14）：110-111.

[9] 陳誠，鐵柏清. 土壤調(diào)理劑對不同成土母質(zhì)Cd污染稻田的修復(fù)效果[J]. 湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016（6）：26-29.

[10] 陳立偉，楊文弢，周航，等. 土壤調(diào)理劑對土壤-水稻系統(tǒng)Cd、Zn遷移累積的影響及健康風(fēng)險評價[J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2018，38（4）：1635-1641.

[11] 周利軍，武琳，林小兵，等. 土壤調(diào)理劑對鎘污染稻田修復(fù)效

果[J]. 環(huán)境科學(xué)，2019，40（11）：5098-5106.

[12] 李林峰，王艷紅，李義純，等. 調(diào)理劑耦合水分管理對雙季稻鎘和鉛累積的阻控效應(yīng)[J]. 環(huán)境科學(xué)，2022，43（1）：472-480.

[13] 廖建勛，顧祝禹，涂圣梅，等. 土壤調(diào)理劑對鎘污染稻田土壤理化性質(zhì)和水稻不同部位鎘富集的影響[J]. 中南農(nóng)業(yè)科技，2023，44（9）：6-10.

[14] 魯如坤. 土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)科技出版社，2000.

[15] 鄢德梅，郭朝暉，黃鳳蓮，等. 鈣鎂磷肥對石灰、海泡石組配修復(fù)鎘污染稻田土壤的影響[J]. 環(huán)境科學(xué)，2020，41（3）：1491-1497.

[16] 竇韋強，安毅，秦莉，等. 土壤pH對鎘形態(tài)影響的研究進展[J]. 土壤，2020，52（3）：439-444.

[17] 王榮輝，李宇苗，姚建武，等. 調(diào)理劑對水稻產(chǎn)量及酸性土壤性質(zhì)的影響研究[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報，2023，39（29）：46-51.

（責(zé)任編輯：肖彥資）