不同降镉措施降低水稻籽粒中镉积累的效果

倪中应 谢炜 章明奎

（1 桐庐县农业技术推广中心，浙江 桐庐 311500；2 浙江大学环境与资源学院，杭州 310058；第一作者: hztlnzy@163.com）

镉是土壤中活性较强的一种重金属，是我国农田土壤中超标最为突出的重金属元素[1]，也是稻米等农产品中普遍存在的污染元素，深受人们的关注[2-5]。为了降低农产品中镉的积累，近20年我国科技工作者进行了广泛研究，已初步形成种植低吸收作物品种、工程措施、化学修复、生物修复和农艺调控等镉污染土壤修复技术[6-10]。桐庐县地处浙江省西部、杭州市中部低山丘陵区，过去30 多年因工农业生产活动向环境中释放的重金属明显增加，县内局部地区农田已出现镉中轻度污染，部分稻米镉的含量超出卫生标准。为加快桐庐县耕地土壤污染防治工作，推进县中轻度污染耕地安全利用，基于已有的研究成果和省内外污染农田治理经验，分别在江南镇和瑶琳镇同时开展了不同降镉技术效果比较试验，以为今后开展镉污染农田安全利用提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2020年同时在瑶琳镇和江南镇进行，两地的地貌类型均属河谷平原大畈，土壤类型为水稻土土类渗育水稻土亚类培泥砂田土属，种植制度为“水稻-小麦（油菜）”。区内灌溉、排水设施完善，道路通达良好。土壤质地为粘壤土，瑶琳镇和江南镇试验点土壤全镉含量分别在0.576~0.652 和0.671~0.753 mg/kg 之间。供试水稻品种瑶琳镇为甬优1540，江南镇为甬优538。

1.2 试验方法

1.2.1 不同石灰用量调控pH 降低水稻镉积累试验

试验处理如下：A，对照，不施石灰；B，施用石灰150 kg/667 m2；C，施用石灰 300 kg/667 m2；D，施用石灰500 kg/667 m2。每个处理3 次重复，随机排列，共12个小区，区组间挖沟，沟宽0.3 m，周围设保护行。各小区统一基施石灰。其他肥料按常规施用。

1.2.2 施用腐殖质型土壤调理剂+钙镁磷肥降低水稻镉积累试验

试验设5个处理：A，对照，不施用土壤调理剂和钙镁磷肥；B，施用（腐殖质型）土壤调理剂300 kg/667 m2；C，施用钙镁磷肥 150 kg/667 m2；D，施用（腐殖质型）土壤调理剂150 kg/667 m2+钙镁磷肥75 kg/667 m2；E，施用（腐殖质型）土壤调理剂300 kg/667 m2+钙镁磷肥150 kg/667 m2。每个处理3 次重复，共15个小区，周围设保护行。各小区基施改良剂，其他肥料按常规施用。

1.2.3 施用等量不同土壤改良剂降低水稻镉积累试验

试验设5个处理：A，对照，不施土壤改良剂和土壤调理剂；B，施用石灰 200 kg/667 m2；C，施用钙镁磷肥200 kg/667 m2；D，施用降酸—腐殖质型土壤调理剂200 kg/667 m2；E，施用降酸—黏土矿物型土壤调理剂200 kg/667 m2。每个处理3 次重复，随机排列，共15个小区，区组间挖沟，沟宽0.3 m，周围设保护行。各小区改良剂统一基施，其他肥料按常规施用。

1.2.4 石灰与叶面阻控剂配合施用降低水稻镉积累试验

试验设4个处理：A，对照，不施石灰和叶面阻控剂；B，施用石灰350 kg/667 m2；C，施用叶面阻控剂3次，每次用量约500 g/667 m2；D，施用石灰350 kg/667m2+叶面阻控剂3 次，每次用量约500 g/667 m2。每个处理3 次重复，随机排列，共12个小区，区组间挖沟，沟宽0.3 m，周围设保护行。叶面阻控剂在水稻生长的分蘖期至齐穗期分3 次，采用无人机或其他大型喷雾装置喷施。各小区统一基施石灰、统一喷施叶面肥。其他肥料按常规施用。

1.2.5 不同土壤改良剂+叶面阻控剂组合降低水稻镉积累试验

试验设5个处理：A，对照，不施土壤调理剂和叶面阻控剂；B，施用腐殖质型土壤调理剂（200 kg/667 m2）+叶面阻控剂 3 次（每次用量约 500 g/667 m2）；C，施用粘土型土壤改良剂200 kg/667 m2+叶面阻控剂3 次（每次用量约 500 g/667 m2）；D，施用钙镁磷肥（200 kg/667 m2）+叶面阻控剂 3 次（每次用量约 500 g/667 m2）；E，施用石灰（200 kg/667 m2）+叶面阻控剂3 次（每次用量约500 g/667 m2）。每个处理 3 次重复，随机排列，共 15个小区，区组间挖沟，沟宽0.3 m，周围设保护行。各小区统一基施土壤改良剂、喷施叶面肥。其他肥料按常规施用。

1.3 采样与分析方法

在水稻成熟时同时按试验小区采集耕层土壤样品和水稻籽粒样，土壤和籽粒样分别由小区内的7个分样混合而成。土样经室内风干、混匀后，分别过100 目土筛用于分析；籽粒样脱壳后获得糙米，研磨过60 目筛用于分析。土壤pH 值采用pH 计法测定。土壤有机质采用常规方法测定。糙米样品Cd 采用高氯酸消化法消化——石墨炉原子吸收光谱法测定。土壤全Cd 用盐酸－硝酸－高氯酸消解，石墨炉原子吸收分光光度法测定。土壤有效Cd 采用EDTA 提取、石墨炉原子吸收分光光度法测定。

2 结果与分析

2.1 不同用量石灰调控pH 降低糙米镉含量的效果

从表1 可见，随着石灰用量的增加，土壤pH 逐渐提高，土壤有效Cd 明显下降，同时糙米Cd 也逐渐下降。在瑶琳镇，对照和石灰低用量（150 kg/667 m2）处理的糙米Cd 含量高于食品卫生标准（0.20 mg/kg），石灰中用量（300 kg/667 m2）和高用量（500 kg/667 m2）处理的糙米Cd 含量均低于食品卫生标准；低量、中量和高量施用石灰后糙米Cd 含量分别比对照降低4.35%、27.67%和37.55%。高量施用石灰可轻微降低土壤有机质含量。总体上，以施用中量石灰为宜。

表1 不同用量石灰调控pH 降低水稻镉积累效果

在江南镇，对照的糙米Cd 含量高于食品卫生标准（0.20 mg/kg），石灰低用量（150 kg/667 m2）、中用量（300 kg/667 m2）和高用量（500 kg/667 m2）等 3个处理的糙米Cd 含量均低于食品卫生标准。低量、中量和高量施用石灰后糙米Cd 含量分别比对照降低17.62%、31.72%和44.49%。高量施用石灰可轻微降低土壤有机质含量。总体上，以施用低量至中量石灰为宜。因江南镇种植镉低积累品种甬优538，该试验点的糙米Cd 含量低于瑶琳镇试验点。

2.2 施用腐殖质型土壤调理剂+钙镁磷肥降低糙米镉含量的效果

从表2 可见，与对照相比，施用腐殖质型土壤调理剂（B）可轻微降低土壤pH 值，而施用钙镁磷肥（C）明显提高土壤pH 值，施用腐殖质型土壤调理剂+钙镁磷肥（D、E）也明显提高土壤pH 值。4 种改良剂处理后土壤有效Cd 均有不同程度的下降，并以腐殖质型土壤调理剂300 kg/667 m2+钙镁磷肥150 kg/667 m2处理的下降最为明显，其次为施用钙镁磷肥处理，而腐殖质型土壤调理剂150 kg/667 m2+钙镁磷肥75 kg/667 m2和仅施腐殖质型土壤调理剂处理的土壤有效Cd 下降幅度相对较小。瑶琳镇点对照的糙米Cd 含量为0.255 mg/kg，明显高于食品卫生标准（0.20 mg/kg），B 处理的糙米Cd 含量为0.226 mg/kg，略高于食品卫生标准（0.20 mg/kg）。而 C、D、E 处理的糙米 Cd 含量分别为 0.159、0.172和 0.136 mg/kg，均低于食品卫生标准。B、C、D 和 E 处理的糙米Cd 含量分别比对照下降11.37%、37.65%、32.55%和46.67%。两个镇施用腐殖质型土壤调理剂可明显提高土壤有机质含量，施用钙镁磷肥对土壤有机质影响不明显。总体上，施用钙镁磷肥降镉效果好于施用腐殖质型土壤调理剂，腐殖质型土壤调理剂和钙镁磷肥配合施用也具有明显的降镉效果。

表2 施用腐殖质型土壤调理剂+钙镁磷肥的降镉效果

2.3 施用等量不同土壤改良剂降低水稻镉积累的效果

从表3 可见，与对照相比，施用4 种土壤改良剂均可明显提高土壤pH 值，以施用石灰的处理土壤pH 值提升最为显著，其次为降酸—腐殖质型土壤调理剂和降酸—黏土矿物型土壤调理剂，施用钙镁磷肥处理的土壤pH 值提高幅度相对较小。瑶琳镇的试验土壤中有效Cd 均有不同程度的下降，土壤有效Cd 以C 处理为最低，其次是E 和B 处理，D 处理土壤有效Cd 下降程度相对较小。两镇对照的糙米Cd 含量都明显高于食品卫生标准（0.20 mg/kg），施用4 种土壤改良剂后糙米Cd 含量均明显下降，均低于食品卫生标准。与对照相比，B、C、D、E 处理瑶琳镇点的糙米 Cd 含量分别下降37.26%、42.97%、31.18%和39.16%，而江南镇点则分别下降50.98%、42.75%、36.08%和38.04%。施用石灰、钙镁磷肥、降酸—腐殖质型土壤调理剂和降酸—黏土矿物型土壤调理剂对降低糙米Cd 含量均有明显的效果，瑶琳镇点以钙镁磷肥的效果最佳，而江南镇点以施用石灰的效果最佳，这可能与江南试验点土壤酸度较高有关。施用降酸—腐殖质型土壤调理剂可明显提高土壤有机质含量，但施用石灰和降酸—黏土矿物型土壤调理剂后土壤有机质明显下降，而施用钙镁磷肥对土壤有机质影响不明显。

表3 施用等量不同土壤改良剂降镉效果

江南镇点的土壤有效Cd 以施用石灰处理为最低，其次为施用钙镁磷肥处理，施用降酸—黏土矿物型土壤调理剂和降酸—腐殖质型土壤调理剂的土壤有效Cd 下降程度相对较小。

2.4 石灰与叶面阻控剂配合施用降低糙米镉含量的效果

从表4 可见，与对照相比，施用石灰或石灰+叶面阻控剂均可显著增加土壤pH 值，且二者增幅相似，但仅施叶面阻控剂对土壤pH 值影响小。同时，石灰的施用轻微降低了土壤中有机质含量，叶面阻控剂对土壤有机质影响也较小。施用石灰或石灰+叶面阻控剂均显著降低了土壤有效Cd，叶面阻控剂对土壤有效Cd 无影响。两个试验点对照的糙米Cd 含量均明显高于食品卫生标准（0.20 mg/kg）。施用石灰或石灰+叶面阻控剂均显著降低糙米Cd 含量，瑶琳镇点分别比对照下降51.87%和61.94%，江南镇点则比对照下降42.86%和52.23%，石灰+叶面阻控剂的效果更为明显，其糙米Cd 含量均明显低于食品卫生标准。仅喷施叶面阻控剂虽然可降低糙米Cd 含量，但其含量仍略高于食品卫生标准。

表4 石灰与叶面阻控剂配合施用的降镉效果

2.5 不同土壤改良剂+叶面阻控剂组合降低糙米镉含量的效果

从表5 可见，施用粘土型土壤改良剂、钙镁磷肥和石灰明显提高了土壤pH 值，降低了土壤有效Cd 含量，施用腐殖质型土壤调理剂轻微降低了土壤pH 值，但也降低了土壤有效Cd 含量。腐殖质型土壤调理剂的施用增加了土壤有机质含量，其他处理对土壤有机质的影响不明显。叶面阻控剂与腐殖质型土壤调理剂、粘土型土壤改良剂、钙镁磷肥和石灰配合施用能加强降低糙米 Cd 含量，B、C、D、E 处理瑶琳镇点糙米 Cd 含量分别比对照下降22.05%、47.24%、54.72%和51.97%，江南镇点糙米Cd 含量分别比对照下降19.46%、43.58%、50.19%和44.36%；除B 处理糙米Cd 含量（0.207 mg/kg）略高于食品卫生标准外，其他处理糙米Cd 含量均符合食品卫生标准。总体上，江南镇试验点的降幅略小于瑶琳镇试验点。

表5 不同土壤改良剂+叶面阻控剂组合降镉效果

3 结论与讨论

本试验中，糙米Cd 含量随石灰用量的增加而下降，石灰用量以中量为宜（300 kg/667 m2）；施用钙镁磷肥降镉效果好于施用腐殖质型土壤调理剂，腐殖质型土壤调理剂和钙镁磷肥配合施用也具有明显的降镉效果；施用降酸—腐殖质型土壤调理剂和降酸—黏土矿物型土壤调理剂对降低糙米Cd 含量均有明显效果，但其效果低于施用石灰或钙镁磷肥；仅喷施叶面阻控剂虽然可降低糙米Cd 含量，但其含量（0.208 mg/kg）仍略高于食品卫生标准。叶面阻控剂与腐殖质型土壤调理剂、粘土型土壤改良剂、钙镁磷肥和石灰配合施用能提高降低糙米Cd 含量的效果，多技术组合应用的效果高于单项技术。