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农技服务2023，40（9）：2833投稿网址http：/不同土壤调理剂对耕地及稻米中重金属含量的影响韦晓璨,卢扬学,卢子远,覃树涛,卢子锴,谭兴宁（广西格丰环保科技有限公司，广西 南宁 530200）摘要为保障食品安全生产，为重金属污染土壤的修复提供参考，以位于广西壮族自治区河池市宜州区北牙瑶族乡保良村都良屯受镉污染农田为研究对象，选用WH5S、WH8P2、PX7D、PX5E、PX5B 5种土壤调理剂对该耕地进行修复，探究其对土壤pH、镉、砷、铅、铬和稻米中重金属含量的影响。结果表明：与对照相比，施用5种土壤调理剂均能显著提高土壤pH，其增幅为11.25%20.59%；5种土壤调理剂的施用均能降低土壤中的砷、汞含量，其降幅分别为5.84%35.23%，3.43%18.51%；土壤中的镉含量无明显变化；除土壤调理剂PX5E外，其余土壤调理剂对土壤中铅、铬无明显影响，但可增加土壤中阳离子交换量，其增幅为23.32%48.91%；5种土壤调理剂可降低土壤中的有效态镉含量和稻米中的镉含量，其降幅分别为22.21%31.50%，43.35%67.93%。综合来看，5种土壤调理剂均能提高土壤pH，且对降低土壤中有效态镉有显著作用。从降低稻米中镉含量的效果看，WH5S、WH8P2和PX5B对稻米中镉含量的控制效果最佳，分别较对照低 0.39 mg/kg、0.42 mg/kg、0.45 mg/kg，其中效果最显著的为 PX5B，其降幅为67.93%。关键词土壤调理剂；耕地；稻米；重金属土地是动物和植物赖以生存的根本，是环境的重要组成部分1。耕地安全关乎人们的健康，农作物产地土壤和水环境的铅镉污染，不仅会破坏土壤理化性质，降低土壤微生物群落多样性，限制作物生长和产量，还会在农作物中累积并通过食物链对人体健康造成威胁2。当耕地受到重金属污染时，可采取相对应的修复技术。目前，最常见的土壤修复技术有客土法、钝化技术、电动修复、植物修复和微生物修复等3。原位钝化技术因其钝化速率快、效果显著、稳定性好、价格适中、操作简单等特点而广泛应用于农业生产中4。据报道，全球有超过1 000万个污染地点，覆盖面积超过1 999.96万hm2，其中超过50%被危险重金属污染，我国大约19%的农业土壤含有有害污染物并超过环境质量标准，由于土壤重金属污染，我国每年粮食产量降低约 100多万 t，经济损失更是难以估量5。同时，食用镉污染的稻米会对人体健康产生危害，因而保护粮食安全尤为重要。因此，以广西壮族自治区河池市宜州区典型的受污染耕地为研究对象，选用广西格丰科技环保有限公司自主研制的 WH5S、WH8P2、PX7D、PX5E、PX5B 5种土壤调理剂对耕地重金属污染的修复效果进行研究。1 1材料与方法1 1.1 1试验地概况试验地位于广西壮族自治区河池市宜州区北牙瑶族乡保良村都良屯，该地区属于亚热带季风气候，水资源充足，气候温和。该试验区的主要污染为Cd污染，兼有As和Pb污染。2020年土壤检测结果表明其土壤pH为5.417.49，土 壤 Cd 含 量 平 均 值 为1.72 mg/kg，超过国家二级标准0.30 mg/kg，污 染 程 度 属 于 重 度；有 效 态 镉 含 量 为0.78 mg/kg。1 1.2 2供试材料水稻品种：野香优莉丝，生育期120 d，为籼型三系杂交水稻。土壤调理剂：WH5S、WH8P2、PX7D、PX5E、PX5B，所含主要成分为白云石、熟石收稿日期 2023-01-28作者简介 韦晓璨（1998），女，助理工程师，从事土壤重金属修复研究。E-mail：9期韦晓璨等不同土壤调理剂对耕地及稻米中重金属含量的影响灰、有机肥、硅肥、无水氯化钙、七水硫酸镁，为广西格丰科技环保有限公司自主研制。1 1.3 3试验设计试验设置6个处理，3次重复。处理1（对照），不采取任何钝化或农艺调控措施；处理2，钝化材料PX5B，600 kg/667m2；处理3，钝化材料PX7D，600 kg/667m2；处理4，钝化材料 PX5E，600 kg/667m2；处理 5，钝化材料WH5S，600 kg/667m2；处 理 6，钝 化 材 料WH8P2，600 kg/667m2。试 验 区 域 设 置18个小区。每个小区设计的长宽比为7 3，面积21 m2（3 m7 m）。小区之间用田埂隔开，独立排灌水，区组随机设置。1 1.4 4样品的采集与分析1.4.1样品采集根据核心示范区土壤污染类型、农作物种类等因素，结合现场实际情况确定采样地块。每个水稻样品混合样按确定的采样地块，视不同情况按对角线、棋盘式法或梅花点法进行5点取样，每点双行，每行0.2 m，全部采集该地块上同一主栽品种的稻穗，5 个分点等量混合均匀组成一个混合样品。稻米烘干后用糙米机脱壳，并用超高速粉碎机粉碎过0.149 mm孔筛用于测定糙米重金属含量。为确保水稻样品与土壤样品的采样单元保持一致，同时采集土壤样品，用竹制的取样器拨开土壤表层苔藓，取020 cm深的土壤样品，每个土壤样品也同样采用5点取样法取样。将土壤自然风干，去除杂质，用木棍压碎、混匀，并用四分法取压碎样，磨碎后全部过1 mm孔筛用于测定pH和土壤有效态镉含量；再继续用四分法部分土样，磨碎后过0.149 mm孔筛用于测定全镉、有机质等土壤基本理化性质。1.4.2土壤分析土壤中pH，采用pH玻璃电极测定，水土比为2.5 1，参照 土壤pH的测定（HJ 9622018测定）。土壤中铅、镉，参照 石墨炉原子吸收分光光度法（GB/T171411997）测定。土壤中汞、砷、铅，参照原子荧光法 第1部分和第2部分进行测定，土壤中总砷的测定参照 GB/T 22105.22008测定。土壤中铜、锌、铅、镍、铬，参照 火焰原子吸收分光光度法（HJ 4912019）测定。土壤中有效态铅和镉，参照 原子吸收法（GB/T237392009）测定。1.4.3稻米分析稻米中砷、铅、镉、铬，参照 食品安全国家标准（GB 5009.2682016）多元素的测定。稻米中汞，参照 食品安全国家标准（GB 5009.172014），食品中总汞的测定。1 1.5 5数据处理采用 Microsoft Office 2010 进行整理，用IBM SPSS 25对数据进行方差分析，采用Origin 2022 绘图。2 2结果与分析2 2.1 1不同调理剂对土壤pH的影响由图 1 可知，5 种调理剂处理的 pH 显著高 于 对 照，施 用 PX5B、PX7D、WH5S、WH8P2、PX5E 5种调理剂的pH分别较对照高 20.59%、15.73%、12.78%、11.46%、11.25%，其中PX5B增幅最大。各处理的土壤pH增幅依次为PX5BPX7DWH5SWH8P2PX5E。图1 1不同土壤调理剂处理的土壤pH2 2.2 2不同调理剂对土壤重金属含量的影响从图 2 可知，不同调理剂处理土壤中的砷、镉、汞、铅、铬及有效态镉含量的变化。2.2.1砷含量WH5S、WH8P2 和 PX5E土壤调理剂处理可降低土壤中的砷含量，其土 壤 中 的 砷 含 量 较 对 照 降 低 5.84%35.23%，其中 WH5S 处理的效果最明显，其降幅为 35.23%，PX7D 和 PX5B 处理的土壤砷含量变化不明显。各土壤中的砷含 量 降 幅 依 次 为 WH5SWH8P2PX5EPX5BPX7D。29农技服务图2 2不同土壤调理剂处理土壤中的重金属含量2.2.2镉含量除土壤调理剂WH8P2外，其余土壤调理剂处理的土壤镉含量均较对照高，但无显著差异。施用土壤调理剂WH8P2 后，土 壤 中 的 镉 含 量 较 对 照 降 低0.083 4 mg/kg，降幅为6.74%。2.2.3汞含量WH5S、PX5E 和 PX5B 处理土壤中汞的含量低于对照，较对照降低3.43%18.51%，其中，WH5S、PX5E处理与对照差异显著。土壤调理剂WH5S处理的土壤汞含量较对照低 0.108 mg/kg，降幅为17.31%，PX5B处理的土壤汞含量较对照低 0.021 mg/kg，降幅为3.43%，PX5E的效果 最 佳，土 壤 中 的 汞 含 量 较 对 照 低0.115 mg/kg，降幅为18.51%。2.2.4铅含量除PX5E处理的土壤铅含量显著低于对照外，其余处理的土壤铅含量均较对照高，但与对照的差异不显著。土壤调理剂PX5E处理的土壤铅含量较对照低1.67mg/kg，降幅为9.11%。2.2.5铬含量除土壤调理剂PX5E处理的铬含量较对照低外，其余处理土壤的铬含量均 较 对 照 高，WH5S 较 对 照 高 6.48%，WH8P2较对照高10.63%，PX7D较对照高6.36%。其中，PX5E 处理土壤中的铬含量较对照低11.32%，但各处理土壤中的铬含量均与对照差异不显著。2.2.6有效态镉含量5种土壤调理剂处理均可降低土壤中的有效态镉含量，且与对照差异显著。WH8P2处理的土壤有效态镉含量最低，降幅最大，为31.50%，其余4种土壤调理剂 WH5S、PX7D、PX5E、PX5B 分别较对照低25.76%、22.21%、23.25%、23.91%，不同土壤调理剂处理对土壤中有效态镉含量的降幅依次为 WH8P2WH5SPX5BPX5EPX7D。2 2.3 3不同调理剂对土壤阳离子交换量的影响由图 3 可知，土壤调理剂 WH5S 处理的土 壤 阳 离 子 交 换 量 最 高，较 对 照 增 加48.91%，且 与 对 照 差 异 显 著；PX7D、WH8P2 和 PX5B 处理的土壤阳离子交换量分 别 较 对 照 增 加 32.58%、31.87%和23.32%，但与对照间无显著差异；土壤调理剂PX5E处理的土壤阳离子交换量较对照低35.02%，但与对照间无显著差异。不同处理土壤中的阳离子交换量依次为 WH5SPX7DWH8P2PX5BCKPX5E。309期韦晓璨等不同土壤调理剂对耕地及稻米中重金属含量的影响图3 3不同土壤调理剂处理土壤中的阳离子交换量2 2.4 4不同调理剂对稻米中重金属含量的影响从图 4 可知，不同调理剂处理稻米中的镉、砷、汞、铅、铬含量的变化。2.4.1镉含量除PX5E无明显效果外，其余4种土壤调理剂对降低水稻中镉含量均有显著效果。其中，土壤调理剂PX7D、WH5S、WH8P2 和 PX5B 处 理 稻 米 中 的 镉 含 量 分别 较 对 照 低 0.29 mg/kg、0.39 mg/kg、0.42mg/kg、0.45mg/kg，降 幅 为43.35%67.93%，且 与 对 照 差 异 显 著，WH5S、WH8P2 和 PX5B 处理间差异不显著，但与 PX7D 处理间差异显著。不同处理稻 米 中 的 镉 含 量 依 次 为 PX5ECKPX7DWH5SWH8P2PX5B。图4 4不同土壤调理剂处理稻米中的重金属含量2.4.2砷含量土壤调理剂除 WP8P2 和PX5E处理稻米中的砷含量较对照高外，其余土壤调理剂处理稻米中的砷含量均较对照低，其中WH5S、PX5D和PX5B处理稻米中的砷含量分别较对照低 0.043 3 mg/kg、0.042 5 mg/kg、0.025 8 mg/kg，降 幅 为17.71%29.21%。各土壤调理处理稻米中的砷含量之间均无显著差异。不同处理稻米 中 的 砷 含 量 依 次 为 WH8P2PX5ECKPX5BPX7DWH5S。2.4.3汞含量5种土壤调理剂均能降低稻米中汞含量，不同处理稻米中的汞含量依次为 CKPX5BWH5SPX5EPX7DWH8P2，各处理间稻米中的汞含量无显著差 31农技服务异。其中，WH5S、WH8P2、PX7D、PX5E、PX5B 处理稻米中的汞含量分别较对照低0.002 7 mg/kg、0.003 9 mg/kg、0.003 0 mg/kg、0.002 9 mg/kg、0.000 3 mg/kg，降幅分别为 17.02%、24.89%、18.94%、18.30%、2.13%，WH8P2的效果最好，稻米中的汞含量最低，与对照相比降幅最大。2.4.4铅含量不同处理稻米中的铅含量依 次 为 WH8P2PX7DCKPX5EWH5SPX5B，PX5E、WH5S、PX5B 土壤调理剂均能降低稻米中的铅含量，其中，WH5S、PX5E、PX5B 分 别 较 对 照 低25.54%、14.03%、29.86%。2.4.5铬含量不同处理稻米中的铬含量依次为PX5EPX5BWH5SCKPX7DWH8P2，各处理间稻米中的铬含量无显著差异。与对照相比，WH8P2、PX7D处理稻米中的铬含量略低于对照。3 3讨论土壤酸化一般用土壤pH来评价，当土壤pH6.5 时，便被认为是酸性土壤，土壤 pH是植物生长的关键因素，大多数作物最适生长环境pH在中性及偏酸性范围。周春海等6施用石灰钝化酸性土壤中的Cd，作用机理是生成碱性氢氧化物，提高土壤中盐基离子的含量，最终这些盐类水解后生成OH-从而提高土壤pH7。本试验中，5种土壤调理剂处理的耕地pH有显著变化，这可能是施用的土壤调理剂均含有钙离子等碱性化合物8。其中，PX5B的效果最好，这可能与该土壤调理剂本身的pH较高，因此该土壤调理剂对该土壤的pH提升较大。土壤pH作为影响镉形态的重要因素之一，不同pH条件下镉的形态含量占比不同，导致其生物有效性、迁移性及毒性发生变化，尤其在土壤-作物体系中，直接影响着镉的迁移转化能力9。施加熟石灰能够增加土壤pH及养分等含量，促进Cd由酸溶态向还原态和残渣态转化，降低 Cd 有效态含量10。试验施用5种土壤调理剂对土壤中有效态镉含量显著降低，和张迪等10的研究结果一致，但5种土壤调理剂对土壤中镉含量无显著影响，这需要进一步研究论证。此外，试验表明5种土壤调理剂对土壤中砷、铅、铬含量无显著影响。阳离子交换量的大小，可作为评价土壤保肥能力的指标。阳离子交换量是土壤缓冲性能的主要来源，是改良土壤和合理施肥的重要依据11，本试验中，土壤调理剂WH5S对于提高土壤中阳离子交换量有显著影响，与对照相比，土壤调理剂WH5S处理的阳离子交换量较对照高 48.91%。文典等8研究表明，土壤调理剂可使稻米的镉含量降低；本试验研究表明，对于控制稻米中的镉含量，除土壤调理剂PX5E无明显效果外，其余4种土壤调理剂对于降低水稻中镉含量均有显著效果，与对照相比，其余4种土壤调理剂处理稻米中的镉含量较对照低58.65%67.93%。4 4结论在 宜 州 地 区 施 用 WH5S、WH8P2、PX7D、PX5E、PX5B均能提高土壤pH，且可显 著 降 低 土 壤 有 效 态 镉 含 量，其 降 幅 为22.21%31.50%；土壤调理剂WH5S对提高土壤中阳离子交换量的效果最佳，与对照相比，增加 48.91%。土壤调理剂 WH5S、WH8P2、PX7D、PX5B可显著降低稻米中镉含量，其降幅为 43.35%67.93%。其中，PX5B对降低稻米中的镉含量效果最佳，在该土壤调理剂处理下，稻米中的镉含量较空白对照降低67.93%。329期韦晓璨等不同土壤调理剂对耕地及稻米中重金属含量的影响参考文献 1 傅湘绮，刘亚宾，杨海君，等.水稻品种联合其他修复方式对耕地及稻米中重金属含量的影响与评价 J.江苏农业科学，2019，47（19）：307-315.2 王琳清，鄢韬，陈永坚，等.不同水分条件下施用调理剂对土壤铅镉的钝化效应 J/OL.广西师范大学学 报（自 然 科 学 版）：1-142023-01-14.DOI：10.16088/j.issn.1001-6600.2022102403.3 鲁秀国，过依婷.重金属污染土壤钝化修复技术研究 J.应用化工，2018，47（7）：1473-1477.4 王慧慧，詹绍军，任丹，等.钝化剂种类对镉铅污染土壤的修复效果J.土壤与作物，2022，11（3）：320-328.5 李翠.土壤调理剂对重金属镉污染修复效应的Meta分析及实证研究 D.哈尔滨：东北农业大学，2022.6 周春海，张振强，黄志红，等.不同钝化剂对酸性土壤中重金属的钝化修复研究进展 J.中国农学通报，2020，36（33）：71-79.7 叶文玲，吴凡，方清，等.外源钙对镉胁迫下植物生长及耐镉机制研究 J.安徽农业大学学报，2020，47（2）：237-242.8 文典，江棋，邓腾灏博，等.土壤调理剂对稻米中镉含量及其品质的影响 J.生态环境学报，2021，30（2）：400-404.9 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