Cd污染中低风险农田水稻Cd含量控制方法分析

鲍茂林 丁家鑫 朱旭娟 何国发 王立军

摘要 为了探究土壤Cd轻度污染稻田Cd含量的降低方法，进一步保障水稻质量，本试验在土壤Cd污染中低风险地块种植不同水稻品种，分别采用施石灰、硅肥和硒肥等不同处理方式，探究不同品种水稻重金属Cd积累的影响因素，为土壤Cd污染中低风险地块水稻Cd达标提供参考。结果表明，不同品种水稻Cd含量的积累差异有统计学意义（P=0.000 401），通过选择适宜品种来保障水稻中Cd含量不超标是可行的，且选择适宜品种的效果优先于通过土壤改良和增施其他营养元素的方式，以降低水稻中Cd含量；在偏酸性土壤中施用石灰可能通过钝化土壤中的Cd从而降低水稻Cd含量；可通过控制淹水程度影响水稻Cd含量。

关键词 Cd；水稻；施肥；中低风险农田；控制方法

中图分类号 X53；S511   文献标识码 A

文章编号 1007-7731（2024）10-0059-04

Analysis of control methods for Cd content in rice in low risk farmland with Cd pollution

BAO Maolin    DING Jiaxin    ZHU Xujuan    HE Guofa    WANG Lijun

（Agriculture and Rural Water Resources Bureau of Jingde County， Xuancheng 242600， China）

Abstract In order to explore the methods for reducing the Cd content in rice fields with mild soil Cd pollution and further ensure the quality of rice， this experiment planted different rice varieties in low-risk areas with soil Cd pollution. Different treatment methods such as lime， silicon fertilizer， and selenium fertilizer were used to explore the influencing factors of heavy metal Cd accumulation in different rice varieties， providing reference for achieving Cd standards in rice fields with medium to low risk of soil Cd pollution.The results showed that there was a statistically significant difference in the accumulation of Cd content among different rice varieties （P=0.000 401）. It is feasible to ensure that the Cd content of rice does not exceed the standard by selecting suitable varieties， and the selection of suitable varieties should be prioritized over reducing the Cd content in rice through soil improvement and adding other nutrients; Applying lime in slightly acidic soil may reduce the Cd content in rice by passivating Cd in the soil; The Cd content in rice can be affected by controlling the degree of flooding.

Keywords Cd; rice; fertilization; low to medium risk farmland; control methods

鎘（Cd）累积在部分作物种植中较常见，以降低Cd含量为目的开展的田间试验大多在土壤Cd含量相对较高的田块上进行[1-3]。部分农田Cd含量相对较低，产出稻米Cd含量接近限制标准，成为Cd中低风险田块。为最大限度降低水稻Cd污染风险，保障食品安全和稻农利益，应积极加强源头治理，在Cd污染中低风险区域探索合适的农艺方法，保障水稻Cd含量不超标。稻田重金属污染治理可以采用物理、化学和生物的方法[4]。其中，物理和化学方法的治理难度大、治理成本高，可能会进一步破坏土壤环境，一般较少应用于农田[5]。因此，对农田重金属污染治理主要以其重金属含量高低以及产出农产品重金属是否超标为参考，采用农艺调节、替代种植或者退耕还林、还草等方式。其中，农艺调节包括品种选择、土壤理化性质调节、土壤有机质含量增加、其他微量元素合理施用和水分管理等方式。不同栽培管理方式可调节土壤理化性质，提升有机质含量，并降低作物对重金属的吸收[6-7]。部分特定微量元素，如硅和硒等元素的施用可阻碍水稻对Cd吸收[8]。还可以通过替代种植，将原先种植的易吸收重金属农作物改为不易吸收作物。

不同品种水稻对Cd吸收程度不同，部分学者在土壤Cd污染风险较高田块进行了相关试验[9]。其中，周歆等[10]在Cd污染高风险试验田上（土壤Cd含量为4.6 mg/kg，pH值为5.38）种植了30个品种的水稻，发现不同水稻品种对Cd吸收存在差异，Cd含量最低品种为糙米，对应数值为0.28 mg/kg，含量最高的品种对应数值为0.83 mg/kg。林小兵等[11]某Cd污染中风险试验田上（土壤Cd含量为0.86 mg/kg，pH值为4.27）种植了129个品种的水稻，发现不同水稻品种Cd含量差异大，Cd含量最低品种为糙米，对应数值为0.03 mg/kg，含量最高的品种对应数值为0.60 mg/kg，含量相差近20倍。文典等[12]在Cd污染高风险试验田上（土壤Cd含量为1.22 mg/kg，pH值为4.27）种植了23个品种的水稻，Cd含量最低品种对应数值为0.26 mg/kg，含量最高的品种对应数值为1.21 mg/kg。在Cd污染中低风险农田是否能得到与现有研究相似的结论仍待进一步探究。

为了探究Cd污染中低风险田块水稻Cd含量降低的方法，进一步保障水稻质量，本试验在土壤Cd污染的中低风险地块种植不同水稻品种，采用施石灰、硅肥和硒肥等不同处理方式，探究不同品种水稻重金属Cd积累的影响因素，为土壤Cd污染中低风险地块水稻Cd达标提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地基本情况

试验区属亚热带湿润季风气候区，四季分明，气候温和，年平均气温15.5 ℃，年平均日照时数1 719.5 h。对试验田土壤进行梅花型五点混合取样分析，土壤Cd含量为0.35 mg/kg，接近农用地土壤污染风险筛选值0.40 mg/kg，pH值为5.63。试验地农田灌溉水未检测出重金属Cd。

1.2 试验材料

水稻品种为研究区域主推品种，包括嘉禾优7245、嘉丰优2号、晶两优534和荃优华占。处理施用材料为商品水溶性硅肥（SiO2>29%）、商品液面硒肥和石灰（CaO）。

1.3 试验方法

试验对4个水稻品种进行4种不同处理，分别为无处理（对照）、施硒肥、施硅肥、施石灰，每种处理下分为3个重复小组，每个小组内4个品种采用随机区组排列，排除田块差异对水稻品种的影响，每品种设置一个小区，每小区面积2.4 m2（1.2 m×2.0 m），种植50穴，共分为48个小区进行试验。图1的田间试验设计分布中，第1列无处理，第2列施硒肥，第3列施硅肥，第4列施石灰。不同处理间起垄并用薄膜覆盖阻断窜肥。试验田四周设保护行，保护行不少于5行。供试品种采用湿润水育秧，用农膜保温。移栽前试验田统一施水稻缓释肥600 kg/hm2，石灰处理小区施450 kg/hm2生石灰，硅处理小区苗期施用硅肥15 kg/hm2，硒处理小区孕穗灌浆期施用液面硒肥300 mL/hm2，稀释1 000倍喷施。其他病虫草害防治方法与试验区域一般防治方法相同。

1.4 测定项目及分析方法

水稻成熟后每小区单独收割、脱粒，单位小区取样品750 g，进行Cd含量测定。同时，通过方差分析表征不同品种水稻Cd含量的差异，分析不同处理和田块高低差异对水稻Cd含量的影响。

1.5 数据处理与统计分析

试验数据采用Microsoft Excel 2017、SPSS 22.0软件进行整理和分析。

2 结果与分析

2.1 不同品种水稻Cd含量差异

由表1可知，不同品种水稻的Cd含量大致在0.10～0.15 mg/kg。其中荃优华占Cd含量最低，12个样本Cd含量的平均值为0.10 mg/kg，而嘉丰优2号Cd含量相对较高，12个样本Cd含量的平均值为0.15 mg/kg，嘉丰优2号的平均Cd含量为荃优华占的1.5倍。晶两优534和嘉禾优7245的平均Cd含量分别为0.11和0.13 mg/kg，均低于国家标准（0.20 mg/kg）。表1 不同品种水稻Cd含量

方差分析结果可以表征不同品种水稻Cd含量的积累差异。由表2可知，不同品种水稻Cd含量的积累差异有统计学意义（P=0.000 401），该结果说明不同品种Cd含量差异较大，通过选择合适品种来保障水稻Cd含量不超标是可行的。本试验中，品种不同造成的差异大于处理和位置效应造成的差异并具有统计学意义，说明通过选择合适品种优先于通过改良土壤或增施其他营养元素降低水稻Cd含量的效果。

2.2 不同处理对不同品种水稻Cd含量的影响

由表2可知，不同处理下不同品种水稻Cd含量差异有统计学意义（P=0.000 401）。分析不同处理对水稻Cd含量的影响可知（图2），石灰处理降低了水稻Cd含量，喷施硒肥和硅肥处理水稻Cd含量反而提高。与对照组相比，施用石灰和硒肥处理下水稻Cd含量差异无统计学意义（P>0.05），施用硅肥处理下水稻Cd含量差异有统计学意义（P<0.05）。本试验田块土壤pH值5.63，说明在偏酸性土壤中施用石灰可能通过钝化土壤中的Cd從而降低水稻Cd含量。施用硅肥及硒肥的区域Cd含量高于对照组，可能是由于在重金属污染程度较低的田块中施用硒肥、硅肥的作用较轻微，还受地块差异等其他因素影响。

2.3 田块高低差异对水稻Cd含量的影响

由图3可知，水稻Cd含量较高区域集中于喷施硅肥的第三列，且由上到中部整体呈逐渐递减趋势。同时不同小区中，水稻Cd含量较高区域较为集中，多集中在上部田块。因此，田块位置因素可能造成水稻Cd含量差异。对试验田块进行水淹程度分析可知，喷施硅肥的上部田块由于地势较高水淹程度最浅，施用石灰的下部和最下一行田块地势较低，水淹程度最大。试验田块水流方向分析也支持以上结论。试验实施当年孕穗灌浆期干旱，整个试验田灌溉水不足，造成施硅肥的中上部区域淹水程度更加低于其他田块。因此，田块高低差异使得淹水程度不同，造成施硅肥区域的水稻Cd含量高于其他区域。

3 结论与讨论

为了探究土壤Cd轻度污染田块水稻Cd含量降低的方法，进一步保障水稻质量，本试验在土壤Cd污染中低风险地块种植不同水稻品种，采用施石灰、硅肥和硒肥等不同处理方式，探究不同品种水稻重金属Cd积累的影响因素，为土壤Cd污染中低风险地块水稻Cd达标提供参考。研究发现，不同品种水稻Cd含量的积累差异有统计学意义（P=0.000 401），通过选择合适品种来保障水稻中Cd含量不超标是可行的，且适宜品种的选择优先于通过土壤改良和增施其他营养元素的方式，从而降低水稻中Cd含量；在偏酸性土壤中施用石灰可能通过钝化土壤中的Cd从而降低水稻Cd含量；可通过控制淹水程度影响水稻Cd含量。

参考文献

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[11] 林小兵，周利军，王惠明，等. 不同水稻品种对重金属的积累特性[J]. 环境科学，2018，39（11）：5198-5206.

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（责编：张 蓓）