广西某地镉污染稻田安全利用技术示范成效及建议

廖曼玲 张洪良 林丽华

摘 要 综述镉污染稻田安全利用主要技术措施的研究进展。以广西某地的试验示范数据为样本，讨论并分析优化技术措施，筛选安全且便于农户操作的镉污染农用地安全利用农艺技术。试验示范结果表明，应用“叶面阻控+水分调控”技术措施的稻米合格率为89.29%，应用“叶面阻控”技术措施的稻米合格率为86.05%，“水分调控+叶面阻控”降低稻米镉含量效果优于“叶面阻控”。示范区稻米总合格率为87.32%，技术措施效果明显。提出建议：进一步优化安全利用技术参数，制订安全利用技术模式的实施规程，加强宣传和培训。

关键词 镉污染稻田;安全利用;技术措施;成效;建议

中图分类号：S19 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2022.03.015

首次全国土壤污染状况调查（2005年4月至2013年12月）结果显示，全国土壤总的点位超标率为16.1%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。耕地土壤点位超标率为19.4%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为13.7%、2.8%、1.8%和1.1%，其中镉污染物点位超标率为7.0%，是所有重金属污染超标率最高的[1]。有研究发现，我国受到重金属镉污染的耕地面积达1 300万hm2。从污染分布情况来看，南方土壤重金属污染重于北方[2]，多项研究表明，稻米等农产品中普遍存在镉的污染，在南方酸性红壤地区尤为突出[3]。

近年来，为提升耕地质量，筑牢国家粮食安全防线，切实贯彻习近平总书记“绿水青山就是金山银山”生态文明理念，国家出台的《土壤污染防治行动计划》明确要求，至2020年，受污染耕地安全利用率达到90%左右，2030年受污染耕地安全利用率达到95%以上。依据《中华人民共和国土壤污染防治法》，国家农业农村部、生态环境部印发了《关于进一步做好受污染耕地安全利用工作的通知》，把土壤污染治理任务落到了实处。

本文综述镉污染稻田安全利用主要技术措施的研究进展。以广西某地试验示范数据为样本，讨论并分析优化技术措施，筛选安全且便于农户操作的镉污染农用地安全利用农艺技术，为解决镉污染耕地安全利用问题提供决策参考。

1  镉污染农用地安全利用农艺技术国内外研究进展

作物对重金属的吸收积累，不仅与作物的基因、生育期和组织部位有关，还与土壤及其他环境要素紧密相关。国内外研究表明，对于重金属污染较轻的土壤，可以通过低积累品种替换、水肥管理优化、改变耕作制度等农艺调控措施，降低土壤重金属的生物有效性，减少作物可食部分的重金属积累。

1.1  低积累农作物种类、品种

不同作物类型对镉的积累能力不一样，研究显示，常见的食用农产品中，粮食类作物的镉积累能力普遍高于蔬菜类[4]，研究普遍认为，蔬菜对镉的积累能力：叶菜类>根茎类>瓜果类[5]。目前，国内已经开展了水稻等农作物的镉低积累品种的筛选试验，其中以水稻品种的筛选研究最多，已有研究发现，不同水稻品种的稻米镉含量差异极其显著[6]，晚稻对镉的富集能力显著大于早稻[7]。

1.2  土壤水分管理

淹水状况下土壤Eh值发生变化，长期淹水会形成厌氧环境，可促进土壤中产生H2S，与Cd2+形成CdS沉淀，达到降低作物镉吸收的目的。李海龙等对水稻进行长期淹水和干湿交替处理，结果表明，长期淹水能够显著降低土壤有效镉含量[8]。有研究表明，全生育期淹水管理，可有效降低水稻茎叶、糙米中的镉积累量[9]。

1.3  優化施肥

一般认为硅对植物重金属胁迫具有一定的缓解作用，基施硅肥是镉污染农田稻米安全生产的重要技术措施;钾硅肥施用可显著降低水稻茎叶和籽粒中镉含量[10]。研究显示，有机肥可有效控制土壤中镉在作物中的积累和富集[11];施用磷酸二氢钾、磷酸氢钙等碱性磷肥时，土壤pH值升高，镉的生物有效性降低。

1.4  叶面阻控

叶面阻控技术是通过在农作物细胞壁上螯合或沉淀重金属，以及提高作物对重金属抗逆性等手段来减少、阻断重金属在可食部分的积累[12]。研究表明，叶面喷施硅肥有利于提高水稻产量，显著降低糙米镉含量[13]。在水稻不同生育期喷施生根粉可抑制镉在植株内的转移[14]。

1.5  土壤调理剂

土壤改良剂通过改变表层土壤pH 值、氧化还原电位等理化性质，使土壤重金属发生氧化、还原、吸附、沉淀等作用，减少重金属在农作物可食部位的累积。含石灰的材料[15]、磷酸盐[16]、有机废弃物料[17]、黏土矿物[18]、含铁氧化物材料等被广泛应用于农田土壤重金属污染修复研究中。土壤调理剂主要通过提高土壤pH值、降低土壤镉有效态、络合镉离子，减少作物可食部分镉含量。

2  项目示范区实施情况

2.1  项目实施地点和时间

“镉污染稻田安全利用技术措施”项目实施地点为广西某地，实施时间为2020年8—12月。

2.2  示范区土壤和稻米超标情况

项目实施农田土壤及稻米超标情况见表1。

筛选值、管制值按《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB15618-2018）的标准。

2.3  项目材料与方法

2.3.1  水稻品种

示范区的水稻品种为当地农户习惯种植的水稻品种。

2.3.2  技术措施与材料

本项目技术措施及材料见表2。

2.4  样品采集、检测与评估方法

稻谷样品采集：按照《耕地污染治理效果评价准则》（NY/T 3343-2018）规定进行，调查点位密度为每公顷采集1个水稻样品。

稻谷样品检测：招标有资质且有丰富经验的实验室进行检测。样品检测分析按照国家和地区相关耕地环境监测技术规范执行。

效果评估：按《食品安全国家标准 食品中污染物限量》（GB2762-2017）为稻米中镉含量的限量标准，计算样品合格率，项目区农产品合格率大于85%。

3  项目效果分析

安全利用集成技术示范区共5个，面积总计为71.06 hm2，总采样数为71个。根据《食品安全国家标准 食品中污染物限量》（GB2762-2017） 判定稻米重金属镉是否超标，计算样品合格率。示范区的农产品合格率统计见表3。

根据2020年广西的农用地安全利用集成技术治理效果，要求示范区稻米总体合格率达到85%即视为技术措施有效。检测结果表明，根据各示范区的水稻样品合格率高于85%，可以认为“叶面阻控+水分调控”“叶面阻控”技术措施使该区域镉污染稻田实现安全利用。“叶面阻控+水分调控”技术措施（示范区1、4）的平均样品合格率为89.29%，“叶面阻控”技术措施（示范区2、3、5）的平均样品合格率为86.05%，说明“叶面阻控”“叶面阻控+水分调控”技术降低稻米镉含量效果明显，“叶面阻控+水分调控”技术措施的效果优于“叶面阻控”技术措施的效果。

总体而言，安全利用集成技术示范区总的样品合格率为87.32%，“叶面阻控+水分调控”“叶面阻控”安全利用集成技术降低镉污染稻田的稻米镉含量效果明显。

4  建议

本项目在示范区应用的“水分调控+叶面阻控”“叶面阻控”等技术措施，缺少多层次的技术组合，缺少施用参数优化及模式优化。为此，提出以下建议。

4.1  进一步优化安全利用技术参数

1）筛选更多的适合当地的重金属低积累水稻品种。2）针对碱性条件下砷超标风险增加的情况，应选择中性土壤调理剂，优化其施用参数。3）进一步选出降镉效果更好的叶面阻控剂，确定其无人机施用参数和施用时期，以提高降镉的效果。

4.2  制订安全利用技术模式的实施规程

在获得各安全利用技术最优施用参数后，应结合当地土壤理化特征和气候特点，制订安全利用技术模式的实施规程，提高其可操作性，以利于大面积推广应用。

4.3  加强宣传和培训

加强宣传和培训，使农户真正掌握并在日常耕作中自觉应用相关技术，真正做到全面保障稻米的质量安全。

参考文献：

[1] 中华人民共和国生态环境部.2014年土地与农村环境[EB/OL].http：//www.mee.gov.cn/hjzl/hjzlqt/trhj/201605/t20160526_347133.shtml，2015-06-05.

[2] 陈能场，郑煜基，何晓峰，等.《全国土壤污染状况调查公报》探析[J].农业环境科学学报，2017，36（9）：1689-1692.

[3] 黎勇，钟格梅，黄江平，等.2011—2013年廣西农田土壤镉含量调查[J].环境卫生学杂志，2014，4（6）：544-547.

[4] 徐春花，朱萍，黄卫红，等.农田中重金属镉污染对食用农产品安全性的影响研究[J].上海农业科技，2009（4）：29-30.

[5] 王治宇，周义之，刘明月.不同种类蔬菜与品种镉积累差异研究[J].长江蔬菜，2018（8）：40-43.

[6] 王林友，竺朝娜，王建军，等.水稻镉、铅、砷低含量基因型的筛选[J].浙江农业学报，2012，24（1）：133-138.

[7] 龙小林，向珣朝，徐艳芳，等.Cd2+胁迫对籼稻和粳稻不同生育期生长发育的影响[J].环境科学与技术，2013，36（11）：61-66，77.

[8] 李海龙，李香真，聂三安，等.水分管理对Cd-Pb-Zn污染土壤有效态及水稻根际细菌群落的影响[J].农业环境科学学报，2018，37（7）：1456-1467.

[9] 杨小粉，吴勇俊，张玉盛，等.水分管理对水稻镉吸收的影响[J].中国稻米，2019，25（4）：34-37.

[10] 贾倩，胡敏，张洋洋，等.钾硅肥施用对水稻吸收铅、镉的影响[J].农业环境科学学报，2015，34（12）：2245-2251.

[11] 杨文，张佳，廖柏寒.Cd胁迫下外源有机肥对土壤中Cd有效性和水稻糙米中Cd含量的影响[J].贵州大学学报（自然科学版），2020，37（1）：105-111.

[12] 章明奎，倪中应，沈倩，等.农作物重金属污染的生理阻控研究进展[J].环境污染与防治，2017，39（1）：96-101.

[13] 徐奕，李剑睿，黄青青，等.坡缕石钝化与喷施叶面硅肥联合对水稻吸收累积镉效应影响研究[J].农业环境科学学报，2016，35（9）：1633-1641.

[14] 邹朝晖，李先，彭选明，等.叶面喷施植物营养剂、熟石灰、商陆根粉对水稻的降镉效果[J].湖南农业科学，2018（2）：10-14.

[15] Islam M N，Taki G，Nguyen X P， et al. Heavy metal stabilization in contaminated soil by treatment with calcined cockle shell[J]. Environmental Science and Pollution Research，2017，24（8）：7177-7183.

[16] ZENG G M，WAN J，HUANG D L，et al. Precipitation，adsorption and rhizosphere effect：The mechanisms for phosphate-induced Pb immobilization in soils - A review[J]. Journal of Hazardous Materials， 2017，339：354-367.

[17] YANG Z B，LIU L X，LYU Y F， et al. Metal availability， soil nutrient， and enzyme activity in response to application of organic amendments in Cd-contaminated soil[J]. Environmental Science and Pollution Research，2018，25（3）：2425-2435.

[18] 徐奕，赵丹，徐应明，等.膨润土对轻度镉污染土壤钝化修复效应研究[J].农业资源与环境学报，2017，34（1）：38-46.

（责任编辑：丁志祥）

3311500338286