施用乐圃康土壤调理剂对中稻土壤和稻米的降镉效果

引用格式：贺利成. 施用乐圃康土壤调理剂对中稻土壤和稻米的降镉效果[J]. 湖南农业科学，2024（6）：57-60.

DOI：10.16498/j.cnki.hnnykx.2024.006.012

收稿日期：2024-03-26

作者简介：贺利成（1974—），女，湖南郴州市人，农艺师，主要从事农业技术推广工作

摘要：为探索乐圃康土壤调理剂（粉剂）对中稻土壤和稻米的降镉（Cd）作用，连续进行了3 a田间试验。试验在常规施肥基础上设乐圃康土壤调理剂（粉剂）1 500 kg/hm2（T1）、750 kg/hm2（T2）和不施调理剂（CK），研究土壤pH值、稻谷产量、土壤Cd和稻米Cd含量与CK的差异。结果表明：土壤pH值方面，与CK（5.3）相比T1提高了1.5（P＜0.01），T2提高了0.9（P＜0.05）；水稻有效穗方面，与CK（248.5万穗/hm2）相比T1提高了6.8%（P＜0.05），T2提高了2.6%；每穗粒数方面，与CK（119.0粒）相比，T1提高了8.1%（P＜0.05），T2提高了1.1%；产量方面，与CK（6 433 kg/hm2）相比，T1增产15.54%（P＜0.01），纯收入增加1 400元/hm2；与CK的土壤Cd含量（0.425 mg/kg）相比，T1降低33.88%（P＜0.01），T2降低29.88%（P＜0.01）；与CK的稻米Cd含量（0.266 mg/kg）相比，T1降低47.74%（P＜0.01），T2降低38.35%（P＜

0.01）。因此，乐圃康土壤调理剂（粉剂）推荐用量为1 500 kg/hm2。

关键词：土壤调理剂；乐圃康；稻米；降镉

中图分类号：X53 文献标识码：A 文章编号：1006-060X（2024）06-0057-04

Cadmium Reduction Effect of Lepukang Soil Conditioner on Medium Rice Soil and Rice

HE Li-cheng

（Beihu District Bureau of Agriculture and Rural Affairs in Chenzhou City， Chenzhou 423000， PRC）

Abstract： In order to explore the cadmium （Cd） reduction effect of Lepukang soil conditioner （powder） on medium rice soil and rice， a continuous three-year field experiment was conducted. On the basis of conventional fertilization， 1 500 kg/hm2 （T1） and 750 kg/hm2 （T2） of Lepukang soil conditioner （powder） were applied， and zero conditioner （CK） was set， so as to study the difference in soil pH value， rice yield， soil Cd content， and rice Cd content. The results indicate that in terms of soil pH value， in comparison with CK （5.3）， T1 is increased by 1.5 （P lt; 0.01）， and T2 is increased by 0.9 （P lt; 0.05）. In terms of effective spikes of rice， in comparison with CK （2.485 million spikes/hm2）， T1 is increased by 6.8% （P lt; 0.05）， and T2 is increased by 2.6%. In terms of number of grains per spike， in comparison with CK （119.0）， T1 is increased by 8.1% （P lt; 0.05）， and T2 is increased by 1.1%. In terms of yield， in comparison with CK （6 433 kg/hm2）， T1 is increased by 15.54% （P lt; 0.01）， and the net income of T1 is increased by 1 400 yuan/hm2. In comparison with soil Cd content in CK （0.425 mg/kg）， T1 is decreased by 33.88% （P lt; 0.01）， and T2 is decreased by 29.88% （P lt; 0.01）. In comparison with rice Cd content in CK （0.266 mg/kg）， T1 is decreased by 47.74% （P lt; 0.01）， and T2 is decreased by 38.35% （P lt; 0.01）. Therefore， the recommended amount of Lepukang soil conditioner （powder） is 1 500 kg/hm2.

Key words： soil conditioner; Lepukang; rice; cadmium reduction

湖南稻田土壤镉（Cd）污染程度较为严重[1]，其中郴州又是湖南稻田土壤Cd污染最严重的地区，土壤Cd浓度最高达到3.01 mg/kg[2]，达到标准限值（0.3 mg/kg）[3]的10倍。为从源头上全面防治土壤Cd等重金属污染，2022年，郴州市政府先后印发《郴州市“十四五”土壤污染防治先行区建设方案（2022—2025年）》和出台《郴州市先行区建设专家帮扶工作方案》，获批开展国家级土壤污染防治先行区建设，成为全国“十四五”期间13个先行区建设城市之一[4]，土壤Cd等重金属污染防治工作已初见成效，但大面积稻田土壤Cd等污染防治工作还需科学研究支撑。

稻米是湖南的主粮，同时也是国家粮食安全的重中之重，湖南水稻种植面积和总产位居全国第一。因此，降低稻米中Cd含量至安全标准（≤0.2 mg/kg）[5]

以下是农业安全生产和人们健康的必然要求。

对土壤Cd等重金属污染的治理与修复技术已有不少报道[6-8]，应用土壤调理剂降低土壤和稻谷中Cd等重金属含量的相关研究也较多[9-13]，但针对土壤调理剂在湘南地区杂交中稻田的应用效果鲜见报道。为此，笔者应用乐圃康土壤调理剂于2021—2023年连续3 a进行降镉试验，旨在为湘南地区稻田土壤和中稻稻米降镉提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验地点位于郴州市北湖区保和镇新华村。供试土壤为河砂泥，试验前采集0～20 cm耕层土壤样品进行化验，测得土壤主要养分为pH值5.3，有机质22.9 g/kg，碱解氮134.6 mg/kg，速效磷20.9 mg/kg，

速效钾89.0 mg/kg ，Cd含量的平均值为0.468 mg/kg。

供试土壤调理剂为衡阳乐圃农业科技有限公司生产的乐圃康土壤调理剂（粉剂）。主要由钾长石、白云石和生石灰等原料组成，主要内含物CaO≥30.0%、MgO≥8.0%、SiO2≥25.0%，pH值9.5～11.5，适用于酸性土壤。

供试作物为杂交中稻，品种为五丰优615。

1.2 试验方法

试验设3个处理，T1为常规施肥+乐圃康土壤调理剂（粉剂）1 500 kg/hm2；T2为常规施肥+乐圃康土壤调理剂（粉剂）750 kg/hm2；CK（对照）为常规施肥，不施土壤调理剂。试验采用随机区组排列，重复3次，共9个小区，小区面积30 m2（10 m×3 m），每区12行×63株。小区之间用塑料薄膜覆盖的泥埂隔开，防止串水、串肥，试验田四周设置2.5 m宽保护行。试验在同一地块相同小区内连续实施3 a（2021—2023年），水稻收获后至来年试验前不种植任何作物。

1.3 田间操作与管理

供试杂交中稻于5月21日播种，6月16日单本移栽，密度为25.2万株/hm2（756株/区）。移栽前于6月15日结合最后一次整田，各处理统一施用45%氮磷钾（25-6-14）复混肥450 kg/hm2，乐圃康土壤调理剂全部作基肥。各处理统一于6月25日返青后施尿素150 kg/hm2+氯化钾75 kg/hm2作第一次追肥；7月24日幼穗分化期施用尿素75 kg/hm2+氯化钾75 kg/hm2作第二次追肥。各处理的灌溉、病虫防治和中耕除草等田间管理措施与大田栽培完全一致。供试杂交中稻于9月26日收获。连续3 a试验中，因天气原因，田间操作及管理的时间相差1～3 d。

1.4 观测项目与方法

1.4.1 经济性状及产量 在水稻成熟后，各处理随机取2个小区第2行10株水稻测量株高、有效穗、每穗实粒数，计算结实率。各小区单收单晒，单独计产。对各处理随机取样的2个小区晒干后随机取样3份稻谷测量千粒重。所有观测数据均取平均值。

1.4.2 土壤养分及Cd含量 试验前和连续3 a试验后，各处理随机2个小区分别按五点取样法采集耕层（0～20 cm）土壤，放置于实验室阴凉处，风干后磨碎、过筛。土壤pH值、有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量，采用常规方法[14]测定；土壤Cd和稻米Cd含量采用原子吸收光谱法测定。所有测定数据均取平均值。

1.5 数据处理与分析

试验所有数据采用Excel 2010软件进行处理，用SPSS 25.0软件对每个测定项目的统计结果进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对土壤理化性状的影响

由表1可知，T1与CK比较，土壤有机质提高0.4

g/kg，碱解氮提高8.2 mg/kg，速效磷提高 0.6 mg/kg，

速效钾提高2.7 mg/kg，土壤pH值提高1.5；T2与CK比较，土壤有机质提0.3 g/kg，碱解氮提高5.3 mg/kg，

速效磷提高 0.4 mg/kg，速效钾提高1.6 mg/kg，土壤pH值提高0.9。各处理土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾均有所提升，其中碱解氮含量显著高于CK；pH值T1与T2间差异显著，它们与CK间的差异均达极显著水平，说明施用乐圃康土壤调理剂（粉剂）能显著提升土壤pH值。CK的土壤养分状况与背景值基本一致，说明常规栽培后基本未改变土壤养分状况。

2.2 不同处理对杂交中稻经济性状的影响

经方差分析，各处理经济性状年度间无显著性差异。由表2可知，各处理株高、结实率和千粒重差异不显著；与CK相比，T1的水稻有效穗提高了6.8%，穗数显著多于T2和CK，T2的水稻有效穗提高了2.6%，与CK的差异不显著；T1的每穗粒数提高了8.1%，粒数显著多于CK，T2的每穗粒数提高了1.1%，与T1及CK均差异不显著；T1的理论产量极显著高于T2和CK，T2与CK的理论产量差异不显著。说明施用乐圃康土壤调理剂（粉剂）1 500 kg/hm2有利于显著增加有效穗和每穗实粒数，从而显著提高理论产量。

2.3 不同处理对杂交中稻产量和经济效益的影响

经方差分析，各处理年度间的产量差异不显著。由表3可知，T1的小区平均产量极显著高于T2和CK，T2与CK间的小区平均产量差异不显著。T1折合产量为7 433 kg/hm2，较CK增产15.54%；T2折合产量为6 667 kg/hm2，较CK增产3.64%。T1的纯收入比CK增加1 400元/hm2，T2的纯收入仅比CK增加8.4元/hm2。说明施用乐圃康土壤调理剂（粉剂）1 500 kg/hm2能极显著增加水稻产量和纯收入，经济效益显著，而施用乐圃康土壤调理剂（粉剂）750 kg/hm2增产作用不明显，纯收入几乎与CK持平。

2.4 不同处理对土壤镉和稻米镉含量的影响

由表4可知，CK土壤Cd含量为0.425 mg/kg，接近背景值（0.468 mg/kg），超出了国家标准限值（0.3 mg/kg）[3]，说明常规栽培不能明显降低土壤Cd含量，而T1和T2极显著降低了土壤Cd含量，分别

为0.281和0.298 mg/kg，降至国家标准限值以下，降

幅分别为33.88%和29.88%。CK稻米Cd含量为0.266 mg/kg，超出了食品安全国家标准（0.2 mg/kg）[5]；

T1和T2稻米Cd含量分别为0.139和0.164 mg/kg，均符合国家标准，降幅分别为47.74%和38.35%，降Cd效果极显著。说明施用乐圃康土壤调理剂（粉剂）1 500和750 kg/hm2均能显著降低土壤Cd和稻米Cd含量，用量1 500 kg/hm2时效果更好。

3 讨论与结论

乐圃康土壤调理剂（粉剂）含CaO≥30.0%、MgO≥8.0%、SiO2≥25.0%，pH值为9.5～11.5，为强碱性产品。Ca2+和Mg2+可以提高土壤pH值，降低Cd等重金属的活度和生物效应，土壤中Cd2+发生沉淀或络合反应生成难溶性CdO3Si等化合物沉淀下来，交换态的Cd、Pb等重金属被固定起来，降低土壤酸可提取态、可还原态和可氧化态Cd的占比，从而降低土壤中有效态Cd含量[15]。同时，Ca2+能中和土壤酸性，起到改良土壤的作用。试验的土壤Cd含量经连续3 a试验，由CK的0.425 mg/kg降至0.298～0.281 mg/kg，显著降低了土壤Cd含量；土壤pH值由CK的5.3上升到6.2～6.8，有效中和了土壤酸

性，其中以乐圃康土壤调理剂（粉剂）1 500 kg/hm2的效果较好，这可能与该调理剂本身的pH值较高和施用量较大有关。由此推断，试验并非移除了土壤Cd，而是使Cd2+发生了沉淀，沉于20 cm耕层之下，从而降低了耕层土壤Cd的浓度。

CdO3Si不易被植物吸收，从而减轻Cd对植物的污染。同时Si可降低水稻对Cd的吸收。Ca2+也可减轻Cd、Pb等重金属离子对作物的危害，而Mg是叶绿素的重要构成元素，能促进光合作用，加速作物生长，提高作物的抗病能力。水稻茎叶吸收的Si主要富集在水稻节间等部位，多以单（多）Si（OH）4形式存在，每个OH-均能与Cd等重金属离子结合，从而控制Cd等重金属离子向籽粒迁移；Si能调控水稻植株体内酶的活性，增强水稻对Cd等重金属的耐受性，增厚水稻的细胞壁，降低细胞膜透性，减少水稻对土壤中Cd等重金属的吸收，使其在稻根、叶片、茎秆中的分布和积累减少。同时，土壤pH值较高时直接影响Cd的迁移转化能力，减少Cd等重金属离子随水分向籽粒迁移[16]，从而有效降低了水稻籽粒中Cd含量。

Ca、Si、Mg是作物壮秆强茎、抗逆增重的重要元素。在试验中，施用乐圃康土壤调理剂（粉剂）1 500 kg/hm2显著增加了有效穗和每穗粒数，从而显著增加了产量。这与王荣辉等[17]的研究结果一致。乐圃康土壤调理剂含有较大量的Ca、Si、Mg，有利于一季中稻增强抗逆性、增加有效穗和形成大穗，因而能有效增加产量。但试验未在每次试验后测定土壤Cd含量，对降低土壤Cd和稻米Cd的过程不甚了解，从而无法得知施用乐圃康土壤调理剂的最佳次数，有待进一步研究。

3 a试验结果表明：杂交中稻施用乐圃康土壤调理剂（粉剂）1 500 kg/hm2（T1）和750 kg/hm2（T2）均能显著提高土壤pH值、增加水稻有效穗及每穗粒数、显著降低土壤Cd及稻米Cd含量。根据增产增收结果，推荐施用乐圃康土壤调理剂（粉剂）用量为1 500 kg/hm2。

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（责任编辑：肖彦资）