“淹水法”对降低稻米镉金属积累的影响.pdf

第50 卷第3 期Vo1.50No.3农业工程与装备AGRICULTURAL ENGINEERING AND EQUIPMENT2023年6 月Jun.2023“淹水法”对降低稻米金属积累的影响周宇，王春平，周冰玉，胡丹，江珍凤(湖南省微生物研究院，湖南长沙4 1 0 0 0 0)摘要：为研究能有效降低稻米镉金属积累的综合性技术，选取湖南省长株潭地区9 个县（市、区)2 7 4 1 3.3 hm(41.12万亩)重金属污染安全利用类耕地为试验田，采取全生育期“淹水法”，辅以水肥调节、土壤调节等综合农艺措施进行降低稻米镉金属积累的试验。试验结果表明，该方法对早、中稻降镉效果较好，对晚稻降镉效果不明显；对轻微镉污染土壤的降镉效果较好，对中重度镉污染土壤的降镉效果不佳。关键词：“淹水法”；稻米金属积累；土壤镉污染中图分类号：S511文献标志码：A文章编号：2 0 9 6-8 7 3 6(2 0 2 3)0 3-0 0 52-0 3Effects of comprehensive agronomic measures of“Flooding on cadmium accumulation in riceZHOU Yu,WANG Chunping,ZHOU Bingyu,HU Dan,JIANG Zhenfeng(Hunan Institute of Microbiology,Changsha,Hunan 410000,China)Abstract J In order to study comprehensive technologies that can effectively reduce the accumulation of cadmium metalin rice,27413.3 hectares(411200 acres)of heavy metal pollution safe utilization arable land in 9 counties and cities in theChangzhutan area of Hunan Province were selected as experimental fields.The whole growth period flooding methodwas adopted,supplemented by comprehensive agronomic measures such as water and fertilizer regulation and soilregulation to reduce the accumulation of cadmium metal in rice.The experimental results show that this method has agood effect on reducing cadmium in early and medium rice,but not significantly in late rice.The cadmium reductioneffect is good in slightly cadmium-polluted soil,but poor in moderate to severe cadmium-polluted soil.Keywords I Flooding method;accumulation of cadmium metal in rice;cadmium pollution in soil2014年，我国发布的全国土壤污染状况调查公报冲中显示，全国耕地土壤点位超标率为1 9.4%，其中镉等重金属为主要污染物，镉点位超标率高达7.0%，在南方某些常年受矿冶以及相关工业活动影响的地区，稻田土壤镉污染问题尤为严重!。目前，我国受镉污染的农田面积约2 8 0 0 0 0 hm，土壤中的镉等重金属会以多种形式积累到农作物之中，每年约有1 4 6 0 0 0 0 t的农产品含量超标，为缓解土壤镉污染问题，我国农业农村职能部门及各科研院所积极开展安全生产技术的相关研究，“淹水法”就是其中一项能有效减低土壤中镉等重金属含量的综作者简介：周宇（1 9 8 3 一），女，瑶族，湖南新宁人，硕士研究生，兽医师，主要研究方向为土壤、农产品、肥料检测技术。合性技术。1试验基本情况结合农田土壤镉污染的特点，综合考虑镉污染的因素，采用全生育期“淹水法”，辅以施撒生石灰、土壤调理剂、叶面阻控剂等配套综合农艺措施，设置对照监测点、随机监测点，开展土壤与稻谷“一对一”样品的采集与检测，研究和分析早、中、晚稻米中镉积累量的变化情况。1.1试验区域概况选取分布于湖南省长株潭地区9 个县(市、区)的重金属污染安全利用类耕地为试验田，总面积第50 卷第3 期为2 7 4 1 3.3 hm(41.12万亩），土壤镉含量平均为0.520mg/kg，平均有效含量为0.3 1 0 mg/kg，早、中、晚稻平均镉超标率分别为4 1.8 4%、4 7.52%、44.90%，采用全生育期“淹水法”，并配套实施石灰施撒、水肥管理等措施，部分田块还需施撒土壤调理剂。1.2监测点位设置(1)对照监测点。按平均1 0 0 hm/个的密度，在监测点位附近选择约0.2 hm的典型地块作为对照监测点，在对照监测点种植与试验耕地相同的镉低积累水稻品种，按照常规种植模式进行灌溉、施肥、病虫草害防治等田间管理。本试验共建设对照监测点3 1 3 个，其中早稻6 8 个、中稻1 7 1 个、晚稻7 4 个。(2)随机监测点。以县市区为单元，根据实施区域的面积与耕地分布情况随机规划监测点位，平均点位密度为6.6 7 hm/个。在随机监测点种植低镉水稻品种并优化田间管理，部分区域可在此基础上增加施撒石灰和土壤调理剂等措施。本试验共建设随机监测点2 2 0 4 个，其中早稻3 8 6 个、中稻1 3 0 2 个、晚稻51 6 个。1.3样品采检与质量控制在早、中、晚稻成熟期，参照湖南省农用地土壤污染状况详查相关标准，按照对角线法“一对一 共采集土壤和稻谷样品2 9 2 2 对，其中对照监测点3 1 1 对、随机监测点2 2 0 4 对、技术比对点4 0 7 对。样品检测按照HJ803和GB/T5009.268系列标准执行。在制样检测过程中，由外部质控单位采取盲样添加、留样复测、定期巡查等质量控制措施，共添加质控标样2 52 个、平行盲样6 3 0 个。通过全程质量控制，检测数据全部符合质量控制要求。1.4分析评价标准与方法参照农用地土壤污染风险管控标准(试行)(GB15618-2018)和食品中污染物限量(GB2762-2017)标准，对实施区域的早、中、晚稻米镉超标情况进行评价。周宇等“淹水法”综合农艺措施对降低稻米镉积累的影响2楼检测分析2.1早稻镉含量分析检测和统计结果显示，实施了“淹水法”以及配套农艺措施区域的早稻镉含量为0.0 1 1.0 9 mg/kg，平均镉含量为0.1 7 8 mg/kg，低于0.2 0 mg/kg的限定值，稻米镉含量小于等于0.2 mg/kg的比例为70.21%，处于0.2 0.6 mg/kg的比例为2 3.4 1%，大于0.6 mg/kg 的比例为 6.3 8%。相比早稻对照监测点，采用了“淹水法 的随机监测点土壤有效镉含量从0.3 1 0 mg/kg降至0.3 0 1mg/kg，降幅为2.9 9%；稻米镉含量从0.2 3 1 mg/kg降至0.1 7 8 mg/kg，降幅为2 2.9 4%；稻米镉超标率从4 1.8 4%降低至2 9.7 8%，降幅为1 2.0 6%。分别用早稻对照监测点镉含量、随机监测点土壤镉含量、早稻镉含量进行相关性趋势分析，发现土壤镉含量与稻米镉含量呈正相关，但是在采用“淹水法 以及配套农艺措施后，稻米的镉含量显著降低。2.2中稻镉含量分析检测和统计结果显示，实施了“淹水法”以及配套农艺措施区域的中稻镉含量为0.0 1 1.9 2 mg/kg，平均镉含量为0.2 1 1 mg/kg，略高于0.2 0 mg/kg限量值，稻米镉含量小于等于0.2 mg/kg的比例为63.43%，处于0.2 0.6 mg/kg的比例为3 0.7 5%，大于0.6 mg/kg的比例为5.8 2%。相比中稻对照监测点，采取“淹水法 的随机监测点稻米镉含量从0.3 0 6 mg/kg降至0.2 1 1 mg/kg，降幅为3 1.0 5%；稻米镉超标率从4 7.52%降至36.57%，降幅为1 0.9 5%，稻米镉含量处于0.2 0.6mg/kg的比例降了7.8 6%，大于0.6 mg/kg的比例降低了3.0 9%。分别用中稻镉含量、对照监测点土壤镉含量、随机监测点土壤镉含量进行相关性趋势分析，结果显示与早稻基本一致。2.3日晚稻镉含量分析检测和统计结果显示，实施了“淹水法 以及配套农艺措施区域的晚稻镉含量为0.0 1 1.6 2 mg/kg，平均稻米镉含量为0.2 1 3 mg/kg，略高于0.2 0 mg/kg限定值。稻米镉含量小于等于0.2 mg/kg的比例为535467.85%，处于0.2 0.6 mg/kg的比例为2 4.3 0%，大于0.6 mg/kg 的比例为 7.8 5%。相比晚稻对照监测点，“淹水法 综合农艺措施的随机监测点稻米含量从0.2 3 0 mg/kg至0.2 1 3mg/kg，降幅为7.9 8%；稻米镉超标率降了1 2.7 5%。稻米镉含量处于0.2 0.6 mg/kg的比例降了1 2.4 3%，大于0.6 mg/kg的比例降低了0.3 1%。分别用晚稻对照监测点土壤镉含量、随机监测点土壤镉含量、稻米镉含量进行相关性趋势分析，发现两者相关性变化趋势基本相同，表明在同一污染程度下，在晚稻种植中使用“淹水法 以及配套农艺措施降镉效果不明显。2.4综合分析“淹水法”及配套农艺措施的实施效果如表1 所示，在使用“淹水法 综合农艺措施后，早、中、晚三季稻米镉超标率平均降幅约1 2%，早稻镉含量最低，平均镉含量低于0.2 mg/kg限定值，中稻镉含量降幅达3 1.0 5%，晚稻含镉量降幅不大。表1“水法 及配套农艺措施实施效果稻米镉均值稻米镉超点位数超标率%(mg/kg)标点位数早稻随机监测点376对照监测点98随机监测点979对照监测点101随机监测点535对照监测点98在不同程度镉污染土壤中采用“淹水法”及配套农艺措施的实施效果如表2 所示。对于不同程度镉污染的土壤，实施效果有所差异：在镉含量小于等于0.3 mg/kg土壤中使用该方法对稻米镉含量影响较小，早、中、晚三季米镉含量分别降低0.0 0 1农业工程与装备mg/kg、0.0 4 7 m g/k g 和0.0 3 3 mg/kg，镉含量均在0.2mg/kg风险值以下；在镉含量在0.3 0.6 mg/kg的土壤中，早、中两季稻米镉含量降幅分别为0.0 4 8mg/kg、0.0 0 4 m g/k g，晚稻米镉含量上升了0.0 0 7mg/kg，早、中稻米镉含量降至0.2 mg/kg风险值以下；在镉含量大于0.6 mg/kg的土壤中，早、中、晚三季稻米镉含量分别降低0.0 8 2 mg/kg、0.3 9 9mg/kg、0.0 57 m g/k g，降幅虽较大，但均未达到安全值。表2 不同镉污染程度土壤中“淹水法”及配套农艺措施实施效果土壤镉平均含量稻米镉平均含量(mg/kg)(mg/kg)对照监测点早稻0.30.3-0.60.6中稻0.30.3-0.60.6晚稻0.30.3-0.60.63结语0.1781120.23141中稻0.2113580.30648晚稻0.2131720.23442023年6 月随机监测点0.1570.1560.2110.1630.3110.2290.2010.1540.2000.1960.6850.2860.1150.1480.2180.2250.3270.27029.79%41.84%36.57%47.52%32.15%44.90%试验结果表明，采用“淹水法”全生育期淹水灌溉技术，配套种植低镉水稻品种、施撒生石灰和土壤调理剂、叶面阻控剂等农艺措施，可以有效提高土壤pH值，降低土壤氧化还原电位，抑制水稻对镉的吸收，从而达到治镉降镉目的。目前该方法仅对早、中稻的降镉效果较好，对晚稻降镉效果不明显；对轻微和轻度镉污染农田降镉效果较好，对中重度镉污染农田降镉效果不佳。责任编辑：张亦弛英文编辑：唐琦军