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新化县耕地重金属镉污染修复安全利用技术初探

2024-12-19 66 上传者：管理员

摘要：探索耕地重金属镉污染修复安全利用技术，实现重金属污染耕地粮食达标生产，确保粮食食用安全具有十分重要的意义。近年来，新化县按照相关文件要求，连续两年开展了重金属污染耕地修复治理试点工作，采取稻田“VIP”及“VIP+n”控镉技术体系，即选低镉水稻品种、改革稻田灌溉模式、施用石灰或碱性肥料等活化剂调节土壤酸度，同时在此基础上配合施用微生物菌剂(“+n”)等综合措施。研究结果表明，各项措施均对降低稻米镉含量有作用，取得了相比对照稻米镉含量显著降低的良好效果，稻米镉含量达到或接近国家质量标准(≤0.20 mg/kg)，从单项措施角度而言，施用生石灰效果最为显著，且以每亩40～60 kg为宜。

关键词：
修复治理
新化县
污染
耕地
重金属
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新化县位于湖南省中部偏西､娄底市西部,盘依雪峰山东南麓,资水中游,属山丘盆地,总面积3 642 km2,其中耕地面积72.68万亩｡根据2012年全县土壤重金属污染调查结果:892 个土壤样品中,镉超标786个,占88%,其中重度污染(1.0~3.0 mg/kg)108 个,中度污染(0.6~1.0 mg/kg)223 个,轻度污染(0.3~0.6 mg/kg)455 个｡为探索耕地土壤及稻米重金属防治方法,掌握分类修复高效治理技术模式,有效降低稻米中的镉含量,实现镉污染稻田边生产边修复治理和有效降低稻米镉含量的目标,新化县根据相关文件技术要求,于 2015—2016 年连续两年开展了重金属污染耕地修复治理试验示范,并取得了初步成效[1-10]｡

1、材料与方法

1.1 试验地

2015 年试验地点为新化县炉观镇石溪村,2016年试验地点为新化县炉观镇石溪村和西河镇陈家山村｡试验田均为一季稻(中稻),石溪村实验田土壤镉含量为 0.607 mg/kg,pH 值 5.8,土壤母质为河流冲积物;陈家山村实验田土壤镉含量为1.366 mg/kg,pH值5.8,土壤母质为石灰岩坡积物｡

1.2 实验材料

2015年石溪村实验低镉型水稻品种为“湘晚仙13号”,CK水稻品种为“内五优8015”;2016年石溪村实验低镉型水稻品种为“Y 两优 488”,CK 水稻品种为“天优华占”;2016年陈家山村实验低镉型水稻品种为“Y两优9918”,CK水稻品种为“内五优8015”｡其中“内五优8015”“天优华占”均为当地主栽品种｡

1.3 实验设计

实验采取随机区组实验方法,2015 年石溪村实验设置 6 个处理,如表 1 所示;2016 年石溪村实验和陈家山村实验设置10个处理,如表2所示｡每个处理重复3次,实验小区面积为30 m2,区间作埂,田埂高度30 cm,区间距为0.7 m,每个小区采取单排单灌｡表1 2015年石溪村实验设置6个处理表2 2016年石溪村实验和陈家山村实验设置10个处理

1.4 田间管理

1)施肥:按当地施肥水平及常规施肥方法施肥｡

2)石灰的施用:分蘖末期2个试验点分别施用石灰60 kg/亩(陈家山村)､40 kg/亩(石溪村),可以拌泥土一起施用,施用石灰时需遮挡住对照区,以免飞溅到对照区里｡

3)优化水分管理:前期保持田间有水层,分蘖盛期露田不晒田,之后立即复水,籽粒灌浆期田间一定要有水层,成熟期不能脱水过早,一般直至收割前 7天左右才开始自然落干｡

4)生物菌肥的施用:于整地时作基肥施用,2个试验点分别施用生物菌肥 2 kg/ 亩(陈家山村)､1 kg/亩(石溪村)｡

5)有机肥的施用:于整地时作基肥施用,2 个试验点分别施用商品有机肥 100 kg/ 亩(陈家山村)､80 kg/亩(石溪村)｡

6)叶面阻控剂的施用:在孕穗期和籽粒灌浆初期进行2次叶面喷施,每个试验点每次用量为5 g/亩,兑水30 kg,选择晴天下午进行细雾喷雾｡

1.5 取样与检测

土壤取样:每个试验田小区按 5 点取样法在整地前､收割后各取一个样品｡

稻谷取样:水稻成熟期按照 5 点取样法对每个小区进行取样,每个点选取10棵样株｡

样品统一送专业机构进行检测｡

2、结果分析

2.1 2015年实验结果

2015 年小区试验各处理土壤､稻米镉含量检测结果如表 3 所示,由此表可以看出,试验小区各处理间 pH 值变化不大｡采用低镉品种和施用生石灰､钝化剂等降镉技术对小区土壤镉含量影响很小｡而对稻米镉含量的影响显著(p<0.05),低镉品种(湘晚籼13 号)稻米中镉含量比对照品种(内五优 8015)镉含量低 30%,施用生石灰的降镉效果优于施用钝化剂｡试验结果显示,采用低镉品种 + 进行水分管理 + 施用生石灰效果最显著(VIP试验处理小区),稻米镉含量为0.215 mg/kg,已接近国家标准 0.2 mg/kg,比对照组镉含量降低68%,降镉效果最好｡

2.2 2016年实验结果

从表4可知,就石溪村土壤镉含量检测结果而言,各处理小区间土壤镉含量差异不显著,与 2015 年实表3 2015年小区试验土壤､稻米镉含量检测结果验石溪村土壤检测结果一致 ,推荐的低镉品种“Y 两优 9918”“Y 两优 488”和当地主栽品种“内五优 8015”“天优华占”相比,总镉含量分别略高0.034 mg/kg､0.074 mg/kg;优化水分管理(I)和对照田(CK)相比较,无明显差异;优化水分管理(I)和施用石灰(P)比较,施用石灰处理降镉效果明显,炉观镇和西河镇的试验稻米镉含量分别降低0.054 mg/kg､0.261 mg/kg,降镉率为 20%､78%,平均降镉率达49%,说明陈家山村石灰施用量 60 kg/ 亩比石溪村40 kg/ 亩的效果更好;施用叶面阻控剂(VP+n)处理和未施用叶面阻控剂(VIP)没有明显差异;施用生物菌肥(VIP+n)和未施用生物菌肥(VIP)差异不明显;采用低镉品种 + 优化水分管理 + 施用生石灰(VIP)与对照田(CK)相比,石溪村和陈家山村稻米镉含量分别降低 0.130 mg/kg､0.121 mg/kg,降镉率分别达 42%､50%;采用低镉品种 + 优化水分管理 +施用生石灰 + 有机肥(VIP+n1)降镉效果最好,石溪村处理(VIP+n1)和陈家山村处理(VIP+n1)的稻米镉含量与对照田(CK)相比,分别降低 0.133 mg/kg､0.212 mg/kg,降镉率达 43%､88%,平均降镉率达65.5%｡在所有单项措施中以生石灰处理降镉效果最为显著｡

从表5 可知,低镉品种的水稻产量均低于对照品种的产量,西河镇陈家山村低镉水稻品种“Y 两优488”比当地推广的杂交品种每亩产量低 62 kg,炉观镇石溪村低镉水稻品种“Y 两优 9918”比当地推广的杂交品种每亩产量低44 kg｡

3、结语

综上所述,各处理对降低土壤中重金属镉效用不大,而对降低作物果实内重金属镉含量影响显著｡2015 年 VIP 处理小区(低镉品种 + 优化水分管理 + 施用生石灰)稻米镉含量平均值0.215 mg/kg,已接近于国家标准 0.2 mg/kg,比对照处理降低 68%;2016 年VIP+n1(低镉品种 + 优化水分管理 + 施用生石灰 + 有机肥)､VIP(低镉品种+优化水分管理+施用石灰)､P(采用当地品种+施用生石灰)处理中稻米镉含量分别比对照(CK)平均降低65.5%､46%､49.5%,稻米镉含量达到或接近国家质量标准(≤0.2 mg/kg)｡各项措施均对降低稻米镉含量有作用,从单项措施角度而言,施用生石灰效果最为显著,且以每亩40~60 kg为宜｡目前,针对重金属镉修复的方法主要有化学修复､物理修复､农艺调控等方法｡从修复效果角度而言,物理修复､化学修复相较农艺调控等方法修复效果要快､要好,但其成本耗费更为明显｡本实验中对实验田施用生石灰属于化学修复技术,相较于实验中其他单项修复技术,其效果最为显著;采用低镉品种“Y两优488”“Y两优9918”进行修复,相对于常规品种果实内镉含量有降低,但其存在产量降低的缺点,不利于该品种推广,需要进一步筛选降镉效果显著的高产低镉品种｡

表5 实验品种考种(V处理)测产表

参考文献:

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