9种钝化剂对耕地土壤镉的钝化效果

张海荣，王国坤

(1.贵州省清镇市红枫湖镇农业综合服务中心，贵州 清镇 551400；2.贵州省清镇市农业农村局，贵州 清镇 551400)

随着我国工业化、城镇化和农业集约化的快速发展，土壤环境污染日益加剧。据《全国土壤污染状况调查公报》，我国土壤重金属镉的含量点位超标率达7%[1]，受到镉、铬等重金属污染的耕地占耕地总面积的10%以上[2]，对生态环境和农产品安全、人类健康以及可持续发展构成严重威胁。为土壤重金属污染治理和实现被污染农田农产品安全生产提供技术方法，我国科技工作者开展了大量研究。其中将生物质炭、石灰等钝化剂施入土壤，通过其吸附、沉淀、络合、离子交换和氧化还原等作用，改变镉在土壤中的形态[3]，降低其在土壤中的移动性和生物有效性，进而抑制作物对镉吸收的原位钝化技术是当前较经济、快速、简便的方法[4]，是大面积镉污染耕地修复的首选。而目前市场上土壤钝化剂种类较多，且不同类型的钝化剂对镉污染土壤的钝化修复效果各不相同[5]。因此，研究不同钝化剂对镉污染耕地的钝化效果与评价不同钝化剂对白菜镉吸收的阻控效果，筛选可有效降低耕地土壤镉生物活性、且经济的钝化剂产品，为受镉污染耕地修复和利用提供技术支持具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2020年在贵州省清镇市红枫湖镇右二村进行。试验区海拔1 251 m、年降雨量1 250 mm、日照数1 200 h、年平均气温16℃，耕地土壤类型为黄壤，pH 5.5，全镉含量为0.72 mg/kg。

1.2 试验材料

试验用白菜品种为晋菜三号；试验用钝化剂共9种。各钝化剂名称、生产单位、品牌、主要成分、性质见表1。

表1 9种钝化剂的生产单位和主要性状

1.3 试验设计

试验共设10个处理，即每个钝化剂1个处理，加1个不施调剂(对照)处理。各处理钝化剂施用量为150 kg/667m2，在种植白菜定植前7 d施入土壤耕层并充分混匀。各处理3次重复，随机区组排列，小区面积6.9 m2(其中2.3 m2不种植白菜，休闲。)，小区间间隔30 cm。

1.4 试验操作

1.4.1 整地施肥和添加钝化剂 将试验地杂草残茬除尽，翻耕耙细平整后，划分小区，各小区按667m2用N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15硫酸钾型复合肥50 kg和钝化剂150 kg(对照除外)的量，称量复合肥和各钝化剂，在白菜定植前7 d施入耕层并充分混匀，备用。

1.4.2白菜定植和管理 白菜采用穴盘基质方式育苗，播种时间为2020年8月20日，定植时间为2020年9月12日(5～6片真叶)。白菜苗带营养坨单株定植，定植行株距为50 cm(其中各小区中的2.3 m2不定植白菜)，定植后立即浇水定根，保苗成活。试验参照《无公害食品大白菜生产技术规程》(NY/T5004-2001)，对白菜进行田间管理和病虫害防治。

1.5 样品采集与检测

1.5.1 白菜样品 2020年11月25日白菜成熟时，各小区按照梅花形均匀布点法，随机采集5株白菜的地上部分，装入网袋，系好吊牌，送至指定检测单位测镉含量。

1.5.2 土壤样品 2020年11月25日白菜收割时，各小区同样按照梅花形均匀布点法，用竹片随机采集耕层0～20 cm的5点土壤混合(1 kg左右)，装入布袋，系好吊牌，送至指定检测单位待测镉含量。

1.5.3 样品制备 土壤样品严格按照《农田土壤环境质量监测技术规范》(NY/T395-2012)进行制备，白菜样品严格按照《农、畜、水产品污染监测技术规范》(NY/T398-2000)进行制备。

1.5.4 样品检测 样品镉含量委托具有检测资质的第三方机构检测。相关指标按《全国土壤污染状况详查土壤样品分析测试方法技术规定》、《全国土壤污染状况详查农产品样品分析测试方法技术规定》测定。

2 结果与分析

2.1 9种钝化剂对休闲(不种白菜)耕地土壤镉的钝化效果

由表2可见，施用钝化剂后，休闲耕地(不种白菜)土壤的有效态镉含量都较施用前有不同程度的降低，说明9种钝化剂对土壤镉都有不同程度的钝化作用。其中：钝化效果最高的为石灰，其耕地土壤有效态镉含量从施前的0.214 mg/kg降至施用后的0.069 mg/kg，降幅高达67.97%；其次是土壤修复调理剂、博尔迈土壤调理剂、钙镁磷肥调理剂和玉米生物炭，其对耕地土壤有效态镉含量降低的幅度分别为48.39%、45.11%、42.83%和42.11%；而土壤改良剂II、椰壳生物炭和楚戈牌土壤调理剂的钝化效果较差，其对土壤有效态镉含量降低的幅度分别仅为20.31%、29.41%、29.86%。说明不同钝化剂对休闲土壤镉的钝化效果差异较大。

表2 施用钝化剂前后休闲耕地(不种白菜)土壤的有效态镉含量变化

2.2 9种钝化剂对种植白菜耕地土壤镉的钝化效果

由表3可见，9种钝化剂对种植白菜耕地土壤镉都有不同程度的钝化效果。其中：以玉米生物炭的钝化效果最高，其使土壤有效态镉含量从施用前的0.227 mg/kg降至施用后的0.118 mg/kg，降幅为48.02%；其次是土壤修复调理剂、羟基磷灰石和石灰，其对土壤有效态镉含量降低的幅度分别为44.97%、43.84%、42.57%；而椰壳生物炭和土壤改良剂II的钝化效果较差，其对土壤有效态镉含量的降幅分别仅为13.89%、25.11%。说明不同钝化剂对种植白菜土壤镉的钝化效果差异较大。

表3 施用钝化剂前后种植白菜土壤的有效态镉含量变化

2.3 9种钝化剂对白菜吸收积累镉的影响

由表4可见，各处理白菜镉含量以施加土壤改良剂II的为最高，较不施加钝化剂的对照高出14.06%，说明其对白菜吸收累积镉无阻滞作用；以施加玉米生物炭、土壤修复调理剂、楚戈牌土壤调理剂的为最低，较不施加钝化剂的对照分别降低17.39%、17.21%、16.87%，说明其对白菜吸收累积镉的阻滞作用较强；其次是施加博尔迈土壤调理剂、羟基磷灰石和石灰、钙镁磷肥改良剂、椰壳生物炭的处理，较不施加钝化剂的对照分别降低14.58%、12.88%、10.18%、6.26%、2.81%。说明不同钝化剂对白菜吸收累积镉的阻滞效果差异较大。

表4 各处理的白菜镉含量及降低率

3 结论

试验结果初步表明，在镉污染耕地中，分别施加土壤改良剂Ⅱ、楚戈牌土壤调理剂、羟基磷灰石、钙镁磷肥改良剂、石灰、椰壳生物炭、玉米生物炭、土壤修复调理剂、博尔迈土壤调理剂9种钝化剂，对镉的有效性都有一定的钝化效果。其中，以施加石灰对不种植白菜的休闲土壤有效态镉钝化效果最高，可使有效态镉含量下降67.97%；以施加玉米生物炭对种植白菜土壤有效态镉钝化效果最高，可使有效态镉含量下降48.02%；以施加玉米生物炭、土壤修复调理剂和楚戈牌土壤调理剂对白菜中镉的吸收积累阻滞效果最明显，可使镉含量下降17%左右。由此也说明，不同钝化剂对镉污染耕地的钝化作用和作物吸收积累镉的阻滞作用不同。因此，在对镉污染耕地的治理利用中，对钝化材料的选用，一定要考虑作物的特性。从本试验结果看，认为黄壤类耕地土壤镉污染钝化，可优先选用石灰、玉米生物炭、土壤调理剂。