河南永城采煤塌陷复垦区不同复垦年限土壤理化性质的研究

赵富强 侯颖 杨雪等

摘要以优质稻桂小占为材料，通过田间小区试验的方法，研究了化肥、德隆有机肥、长效控释肥、不施肥空白处理对水稻产量、稻米品质和食用安全性（稻米Hg、As、Cd含量）的影响。结果表明，得隆有机肥和化肥处理的每穗实粒数、结实率显著高于长效控释肥处理，导致其产量显著高于长效控释肥处理。不同肥料种类对稻米品质性状的影响存在显著性差异，其中对稻米食用蒸煮品质影响不大，对加工和外观品质的影响则较明显。在加工品质方面，化肥处理可显著提高精米率，德隆有机肥和化肥处理的整精米率要显著高于长效控释肥。在外观品质方面，3种肥料种类处理均可显著降低稻米的垩白粒率和垩白度。其中，化肥对稻米外观品质的影响最大。施肥会导致稻米中Hg、As、Cd含量的提高，降低卫生品质。其中，3种肥料种类处理稻米Hg含量均显著高于不施肥处理。化肥和长效控释肥处理的As含量以及长效控释肥处理的Cd含量显著高于不施肥处理。在此试验条件下，施用化肥和德隆有机肥有利于优质稻获得高产，并将稻米品质提升到较高水平；施用德隆有机肥最有利于稻米获得较高的食用安全性。

关键词水稻；肥料种类；产量；稻米品质；重金属

中图分类号S511文献标识码A文章编号0517-6611（2014）23-07860-03

基金项目安徽省农业科学院院长青年创新基金（14B0101，13B0115）；安徽省科技攻关项目（12010302055）；安徽省重点实验室绩效项目（1406c085024）。

作者简介桂云波（ 1964- ） ，男，安徽南陵人，高级农艺师，从事农业技术推广工作。*通讯作者，研究员，从事水稻遗传育种方面的研究。

收稿日期20140716水稻是中国重要的粮食作物之一。随着水稻生产的发展和人们对稻米品质要求的提高，优质稻在中国种植结构中所占比重呈现出不断增加的趋势。稻米的产量、品质除受品种自身遗传因素控制外，环境因素、肥料施用等栽培措施均对其有较大的影响。随着中国工业化进程的加速和社会经济的迅猛发展，重金属污染问题日趋严重。水稻生产受重金属污染程度也日益加剧，稻米中重金属含量高甚至超标，已成为日益突出的食品安全问题[1-2]。关于肥料种类对水稻产量、品质的影响，前人进行了大量研究，但结果并不完全一致[3-19]。当前，有关有机复混肥、长效控释肥对优质稻产量、品质尤其是卫生品质（重金属含量等）影响的研究报道尚不多。开展这方面研究可为今后优质稻高产、优质和安全生产的栽培调控提供理论依据。该研究目的在于探索不同肥料种类对优质稻产量、品质和稻米Hg、As、Cd含量的影响，以期找到安全、高效的施肥模式，为提高优质稻稻米品质及食用安全性提供科学依据。

1材料与方法

1.1试验设计选用优质稻品种桂小占为试验材料。试验于2003年4～7月早季在华南农业大学农学分场进行。试验田土壤主要理化性质为：pH 6.3，有机质21.1 g/kg，全氮1.27 g/kg，全磷44.2 mg/kg，速效钾75.1 mg/kg，速效磷15.8 mg/kg，碱解氮184.40 mg/kg，全Hg 0.014 4 mg/kg，全Cd 0.362 mg/kg，全As 61.1 mg/kg。

大田试验设4种肥料种类处理，分别为德隆活性有机复混肥（简称德隆有机肥）、化肥、长效控释肥、不施肥对照（CK）。采用完全随机区组设计，3次重复。在磷、钾肥施用量相同的基础上，施氮水平设为150 kg/hm2，氮肥运筹比例（基肥∶蘖肥∶穗肥）为5∶3∶2。小区面积为20 m2（5.65 m×3.55 m），区间均筑田埂隔离，田埂上覆塑料膜（膜深埋至土0 cm以下），单独排灌，以防肥料相互流通。磷钾肥同常规栽培，施P2O5 100 kg/hm2、K2O 150 kg/hm2，全部用作基肥。采用旱育秧育苗，2月28日播种，4月5日移栽，种植规格为23.3 cm×13.3 cm，每穴插2～3棵基本苗。在栽培过程中，水分管理、病虫草害防除与常规栽培措施相同。

1.2测定项目及方法成熟期于每个小区先调查30兜稻株的有效穗数，再根据其平均值采集5兜，调查产量构成，各小区收获后脱谷，测实产。将稻谷存放在阴凉处通风3个月后，参照中华人民共和国国家标准《GB/T178911999优质稻谷》测定糙米率、精米率、整精米率、垩白率、垩白度、直链淀粉含量、胶稠度、糊化温度等品质性状。稻米Hg、As、Cd含量的测定参照现代实用仪器分析方法（1993）。稻米Hg样品经HNO3H2SO4消化，采用冷原子吸收光谱法测定；稻米As、Cd样品经HNO3HClO4消化，采用原子吸收分光光度法测定。

2结果与分析

2.1不同肥料种类对水稻产量及其构成因素的影响从可以看出，德隆有机肥和化肥处理的产量基本一致且均在0.05水平显著高于长效控释肥处理，表明施用德隆有机肥和化肥有利于获得较高的产量。从产量构成因素上分析，可以看出德隆有机肥和化肥的每穗实粒数、结实率在0.05水平显著高于长效控释肥处理。可见，由不同肥料种类处理引起的每穗实粒数、结实率的差异是造成产量差异的主要原因。

2.2不同肥料种类对稻米品质的影响

2.2.1加工品质。从可以看出，3种肥料种类处理间的糙米率无显著性差异，并均在0.05水平显著高于空白处理。与其他肥料处理相比，化肥处理可在0.05水平显著提高精米率。德隆有机肥和化肥处理对整精米率的影响大小大体一致，并均在0.05水平显著优于长效控释肥和空白处理。由此可知，各肥料种类处理对加工品质的影响总体表现为化肥处理>德隆有机肥处理>长效控释肥处理。

2.2.2外观品质。从可以看出，与空白处理相比，3种肥料种类处理均可在0.05水平显著降低稻米的垩白粒率和垩白度，但不同肥料种类处理对外观品质的影响并不一致。其中，对稻米垩白粒率影响的大小表现为化肥处理>德隆有机肥处理>长效控释肥处理，处理间差异达到0.05显著水平。在垩白度方面，化肥的效应最大，德隆有机肥和长效控释肥处理的效应次之。以上結果说明，施用化肥有利于获得较好的稻米外观品质。

2.2.3食用蒸煮品质。从可以看出，直链淀粉含量、胶稠度和碱消值在各肥料种类处理下均无显著性差异，表明食用蒸煮品质受到肥料种类的影响不大。

2.3不同肥料种类对稻米Hg、As、Cd含量的影响从可以看出，3种肥料处理之间无显著性差异，但均在0.05水平显著高于空白不施肥处理。在As含量方面，除德隆有机肥处理与空白处理无显著性差异外，化肥和长效控释肥处理均在0.05水平显著高于空白对照。各肥料种类处理对糙米中的Cd含量影响大小均表现为长效控释肥处理在0.05水平显著高于其他肥料种类及空白处理。由此可知，施肥会引起籽粒对Hg、As、Cd的吸收量增加，降低卫生品质。综合分析来看，3种肥料种类处理对卫生品质的影响表现为长效控释肥处理>化肥处理>德隆有机肥处理，施用德隆有机肥有利于稻米获得较高的食用安全性。

3结论与讨论

不同肥料种类可对水稻产量产生显著的影响。研究表明，与长效控释肥相比，施用德隆有机肥和化肥可在0.05水平显著提高水稻的产量、有效穗数和结实率。由于水稻产量与氮素水平密切相关，导致长效控释肥产量偏低的原因可能与控释肥的控制释放速率和模式没有与水稻的吸收养分速率和模式同步有关。

不同肥料种类对稻米品质有显著影响。前人研究过包括氮肥[3-5]、有机肥[6]、复合肥[7]、微肥[8-9]在内的多种肥料对稻米品质的影响，而关于有机复混肥、长效控释肥对米质影响的报道尚不多见。前人认为施有机肥、有机无机肥配施可以提高稻米的营养品质[10-11]，但对加工品质、外观品质、蒸煮食用品质的影响提及不多。该研究结果表明，德隆有机肥与化肥对加工品质、外观品质、蒸煮食用品质的影响大体相同，且均大于长效控释肥；化肥、德隆有机肥在改善加工品质、外观品质方面是优于长效控释肥的。长效控释肥处理的加工品质、外观品质之所以劣于化肥处理、德隆有机肥处理，可能与其氮素释放速率和模式有一定的关系，但由于影响米质的因素较多[12]，只有对影响米质的各种因素进行全面、具体的考察，才可能找出真正的原因。

不同肥料种类对稻米重金属含量有显著影响。前人的研究多集中在有机肥、微肥对稻米重金属含量的影响。另外，前人研究肥料对稻米中Cd含量的影响较多[13-15]。而关于有机复混肥、长效控释肥对稻米重金属含量（尤其是Hg、As）影响的报道尚不多见。以往研究认为，施用有机肥[13，16]、硅肥[15]、硒肥[17]、土壤改良物质[18]、工业废渣等[19]可抑制水稻植株对Cd的吸收。而该研究发现，施长效控释肥会导致糙米中Cd含量显著升高，长效控释肥究竟以何种成分去影响土壤生态环境、水稻植株，以致使Cd的吸收量增加，其作用机理有待阐明。该研究还表明，不論施何种肥料均会导致糙米中Hg含量的显著升高，表明稻株对Hg的吸收受肥料的影响很大，因此有必要深入研究肥料影响稻株对Hg吸收的机理。德隆有机肥处理糙米中As的吸收量显著低于长效控释肥和化肥处理，并与不施肥处理无显著性差异，表明德隆有机肥可以有效抑制水稻对As的吸收。目前，有关肥料种类对糙米Hg、As含量影响的报道不多见，今后在这方面的研究应得到加强。

参考文献

[1] 莫争，王春霞，陈琴，等.重金属Cu，Pb，Zn，Cr，Cd在水稻植株中的富集和分布[J].环境化学，2002，21（2）：110-116.

[2] 李正文，张艳玲，潘根兴，等.不同水稻品种籽粒Cd、Cu和Se的含量差异及其人类膳食摄取风险[J].环境科学，2003，24（3）：112-115.

[3] SWAJWAN K S，KAPLAN D I，MITRA B N，et al.Effect of nitrogen management practices on yield，grain quality and milling outturn of rice[J].Applied Agricultural Research，1990，5（3）：198-204.

[4] PEREZ C M，JULIANO B O，LIBOON S P，et al.Effects of late nitrogen fertilizer application on head rice yield，protein content，and grain quality of rice[J].Cereal Chemistry，1996，73（5）：556-560.

[5] 周培南，冯惟珠，许乃霞，等.施氮量和移栽密度对水稻产量及稻米品质的影响[J].江苏农业研究，2001，22（1）：27-31.

[6]HEMALATHA M，THIRMURUGAN V.Effect of organic sources of nitrogen on productivity，quality of rice （Oryza sativa L.） and soil fertility in single crop wetlands[J].Indian Journal of Agronomy，2000，45（3）：546-567.

[7] 贺阳冬，马均，魏万蓉.不同肥料种类对水稻强化栽培产量及稻米品质的影响[J].中国农学通报，2004，6（1）：177-181.

[8] 石孝均，毛知耕，石孝洪.硅锌镁对水稻营养效应研究[J].西南农业大学学报，1996，18（5）：440-443.

[9] 戴平安，张玉烛.优质食用稻米钙镁硫吸收运转规律研究[J].作物研究，1999，13（3）：18-22.

[10] 李宗铁，韩京龙，江耀宗.连续使用有机肥对水稻生育和品质的影响[J].吉林农业科学，1999，61（4）：66-69.

[11] 杨振华，庄淑英，刘玉环，等.有机肥与无机肥配施对水稻产量及品质效应研究[J].福建农业科技，1993（1）：17-18.

[12] 包劲松.稻米淀粉品质遗传与改良研究进展[J].分子植物育种，2007（5）：1-20.

[13] TAKIJIMA Y，KATSUMI F，KOIZUMI S.Cadmium contamination of soils and rice plants caused by zinc mining.III.Effects of water management and applied organic manures on the control of Cd uptake by plants[J].Soil Science and Plant Nutrition，1973，19（3）：183-193.

[14] 谭周磁，陈嘉勤，薛海霞.硒（Se）对降低水稻重金属Pb，Cd，Cr污染的研究[J].湖南师范大学自然科学学报，2000，23（30）：80-83.

[15] 蔡德龙，陈长友，小林均.硅肥对水稻镉吸收影响初探[J].地域研究与开发，1999，19（4）：69-71.

[16] 华珞，陈世宝，白玲玉，等.有机肥对镉锌污染土壤的改良效应[J].农业环境保护，1998，17（2）：55-59，62.

[17] 王青，常晓冰，高贵喜，等.小麦抗重金属污染栽培研究[J].山西农业科学，1999，27（1）：12-14.

[18] 霍文瑞，曹仁林，何宗兰，等.不同改良剂抑制水稻吸收镉的研究-在石灰性土壤上[J].农业环境保护，1989，8（6）：38-40.

[19] 臧惠林，郑春荣，陈怀满.控制镉污染土壤上作物吸收镉的研究I.对水稻和白菜的控制效果[J].农业环境保护，1987，6（3）：28-29.