种植模式及施肥方式对水稻籽粒镉含量的影响

陈正华，张家海，龚 儒

（1.常德市老科协农业分会，湖南 常德 415000；2.常德市粮食经济科技学会，湖南 常德 415000）

稻谷作为我国三大主食之一，其质量安全更是关系国计民生的头等大事。然而，因当环境污染、农药化肥施用等原因，稻谷重金属污染问题日渐突出，尤以镉污染最为典型[1]。镉是水稻非必需元素，而水稻又具有富集镉的习性。据报道[2]，在南方部分地区，市场上大米镉超标率达到10%以上，镉污染已经成为发展安全绿色稻米的重要制约因素。因此，采取适当措施减少镉超标稻谷的产生具有重要的意义。

当前，减少镉超标稻谷的产生主要有两种方式：一种是产前进行品种培育，开发性能优良的低镉品种，减少稻谷的镉累积[3]；另一种方式是在稻谷种植过程中，通过适当的农艺措施或水分管理，在稻谷生长过程中减少其对镉的吸收[4-5]。在水稻种植过程中通过农艺措施降镉的研究已有较多报道。刘仁波等[6]研究了不同调理剂组合对酸性土壤改良及稻谷降镉的效果，结果表明，调剂通过固化土壤中有效态镉可有效降低稻谷籽粒镉含量。王京文等[7]研究了混合改良剂对土壤和水稻糙米镉积累的影响，结果表明，由石灰、沸石、过磷酸钙和生物质炭组成的混合改良剂在酸性土壤中对稻谷镉含量降低有显著效果。苏初连等[8]以典型的中轻度镉污染稻田为试验对象，以常规追肥稻田为对照，研究了腐殖酸类营养液施用对不同生育期稻田土壤理化性质、稻米镉含量和水稻产量的影响，结果表明，施用450、600 kg/hm2腐殖酸类营养液的稻田土壤理化性质得到有效改善，土壤pH提高0.24 ~ 0.47个单位、阳离子交换量与交换性钙含量显著提高，并且保持氮、磷、钾能力增强；土壤有效镉含量降低0.15 ~ 0.60 mg/kg，精米镉含量分别下降至0.13、0.10 mg/kg，低于食品中污染物限量标准；水稻产量分别增产11.90%、6.14%。这些研究结果表明，在水稻种植过程中，通过使用合适的肥料，改善土壤性质、减少土壤有效态镉含量是减少水稻种植过程中镉吸收的有效方式。

本试验拟研究在水稻种植环节使用新型生物肥料“腐殖酸复合肥”、绿肥种植、生态种植3种技术对稻谷籽粒镉含量的影响，以期为水稻种植环节控镉提供新思路和技术方案。

1 材料和方法

1.1 仪器和试剂

1.1.1 材料和试剂

Cd标准溶液（1 000 μg/mL）：国家钢铁材料测试中心钢铁研究总院；硝酸（优级纯）、过氧化氢（30%）：国药集团化学试剂有限公司。

1.1.2 仪器设备

AAS-7000型原子吸收分光光度计：日本岛津公司；MV3000微波消解仪：奥地利安东帕公司。

1.2 试验地的选择

新型生物肥料“腐殖酸复合肥”试验选择常德市金穗优质米业有限公司某种植基地的中度镉污染稻田，试验田和对照田各3.33 hm2；绿肥种植试验选择桃源县兴隆米业科技开发有限公司A种植基地，试验田和对照田各2.00 hm2；生态种植试验选择桃源县兴隆米业科技开发有限公司B种植基地，试验田和对照田各4.67 hm2。每个基地试验田和对照田随机分布，对照和试验处理各重复3次。

1.3 田间试验处理

3种试验田和对照田的田间处理方式见表1。

表1 试验田处理方式

1.4 水稻样品收集

水稻成熟后，将试验田和对照田稻谷全部收割，每个重复处理的试验田和对照田样品分别处理。样品收割后脱粒、干燥，形成净稻谷。每个田块的稻谷混合均匀后，取500 g作为试验样品。

1.5 样品镉含量测定

采用石墨炉原子吸收光谱法。稻谷样品砻谷形成糙米，糙米经粉碎机粉碎过20目筛。称取0.5 g左右（精确至0.001 g）糙米粉于消解罐中，加入4 mL硝酸，再加入1 mL过氧化氢，盖好安全阀后，将消解罐放入MV3000微波消解仪中，30 min内将功率从0 W升至1 200 W，然后在700 W保持30 min，共消解1 h；样品冷却30 min，取出，于190 ℃加热赶酸，直至溶液挥发至绿豆大小，用去离子水定容至25 mL，作为待测溶液。石墨炉原子吸收分光光度法分析条件见表2。

表2 仪器分析条件

1.6 数据处理与统计分析

所有数据均采用Excel 2010处理和分析。

2 结果与分析

2.1 新型生物肥料“腐殖酸复合肥”

在常德市金穗优质米业有限公司某种植基地开展试验，结果见表3。由表3可知，施用35%腐殖酸复合肥的稻谷糙米镉含量显著降低0.190 mg/kg，降低率达46.68%。对比试验还证明，施用35%腐殖酸复合肥不仅能有效降低水稻糙米中镉含量，还有提高有效穗、实粒数和结实率，增加稻谷产量的效果。防治稻田镉等重金属污染可从选择肥料着手，逐步推广使用新型生物肥料腐殖酸复合肥。

表3 新型生物肥料对水稻糙米镉含量的影响 mg/kg

2.2 绿肥种植

在桃源县兴隆米业科技开发有限公司A种植基地开展试验。结果表明，施加绿肥的稻谷加工成大米后镉含量检测结果为0.173 mg/kg，比施用化学肥料的降低56.20%。

紫云英的养分很高，每50 kg鲜草相当于尿素1.04 kg、过磷酸钙0.46 kg、氯化钾0.12 kg，还有大量的有机质，是优质的绿肥。在翻耕压青前施用生石灰，一方面保证了紫云英能充分腐烂转化为肥料，同时石灰本身也可起到降镉的作用。施用绿肥减少化肥施用量是稻谷降镉的重要途径之一。

常德市水稻生产有种植紫云英作底肥的传统，但自20世纪90年代以来，稻田种植绿肥紫云英的习惯不复存在，恢复稻田种植绿肥难度很大。农业农村部门要加大力度，采取鼓励措施发展绿肥种植，可先行在一季稻生产区域推广。

2.3 生态种植

稻谷镉超标，与大量施用化学农药、化学肥料有密切关系。在桃源县兴隆米业科技开发有限公司B种植基地开展了不同农业投入品对水稻镉含量的影响对比试验。由表4可知，同样的土壤、同样的水稻品种，不同的农业投入品对水稻的影响不同。常规施加化肥农药（含施用封闭药等除草剂、化学农药以及化学肥料）的田块镉含量偏高，大米镉含量0.395 mg/kg；少施化学肥料和化学农药、不施封闭药的田块镉含量稍低，大米镉含量0.200 mg/kg；不施化学肥料和化学农药的田块镉含量最低，大米镉含量0.173 mg/kg。

表4 生态种植对水稻籽粒镉含量的影响

3 结 论

本试验研究了在水稻种植环节使用新型生物肥料“腐殖酸复合肥”、绿肥种植、生态种植3种技术对稻谷籽粒镉含量的影响。结果表明，3种技术均能有效降低成熟后水稻籽粒镉含量，其中每公顷水稻施用紫云英22 500 kg（底肥）和生石灰600 kg（压青）可使稻谷籽粒镉含量降低56.20%，降镉效果最佳。在实际种植中，推广农业防治和生物防治技术，既能防治病虫又促进生态平衡，因而逐步扩大生态水稻生产，是一种可持续的水稻种植模式。