不同改良劑對(duì)土壤有效鎘含量及小麥鎘吸收的影響

何玉亭, 李 浩, 謝麗紅, 鐘文挺, 孫 娟, 陳敏智，楊 杰

(成都市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，四川 成都 610041)

由于工業(yè)飛速發(fā)展帶來(lái)的廢氣、廢水、廢渣過(guò)度排放，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中含鎘肥料和農(nóng)藥的大量使用及引用工業(yè)污水灌溉所導(dǎo)致的農(nóng)田土壤鎘污染問(wèn)題嚴(yán)峻[1-2]。鎘進(jìn)入土壤后由根系吸收進(jìn)入植物體內(nèi)影響其生長(zhǎng)發(fā)育并通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體，危害人類健康[3]。大量研究表明土壤pH值與重金屬有效性存在顯著負(fù)相關(guān)性，施用改良劑可降低土壤重金屬有效態(tài)含量及其生物有效性[4-6]。但是，相同的改良劑在不同鎘污染程度、不同類型土壤、不同作物上的表現(xiàn)存在差異[7-8]。因此，本文選擇了5種改良劑在成都平原與丘陵過(guò)渡地帶紫潮田輕度鎘污染土壤上開(kāi)展大田試驗(yàn)，研究不同改良劑對(duì)土壤鎘的生物有效性和小麥對(duì)鎘吸收累積的影響，以期為相似區(qū)域鎘污染土壤的修復(fù)和小麥的安全生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

根據(jù)2006～2009年成都市耕地質(zhì)量普查結(jié)果，初步選擇了一個(gè)重金屬鎘輕度污染田塊。該田塊位于平原與丘陵過(guò)渡地帶，紫潮田土種, 地勢(shì)平坦、灌排方便、土壤肥力均勻。試驗(yàn)前采集0～20mm耕層土樣，檢測(cè)結(jié)果表明：土壤pH值為6.33、總鎘含量為0.45mg/kg。根據(jù)國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(GB15618-1995)，pH值小于6.5時(shí)鎘限量為0.3mg/kg，試驗(yàn)地屬于輕度鎘污染土壤。

表1 試驗(yàn)地土壤鎘污染情況

1.2 供試作物與改良劑

本試驗(yàn)供試作物為小麥，品種為川農(nóng)25。供試基礎(chǔ)肥料為硫鉀型三元復(fù)合肥(15-15-15)。供試改良劑有石灰、雞糞為主要原料的有機(jī)肥(N:1.4% 、P2O5:3.5%、K2O:1.8%)、菌渣為主要原料的有機(jī)肥(N:1.8% 、P2O5:0.7%、K2O:1.8%)、鉀長(zhǎng)石(P2O5:7.5%、K2O:3.5%)、土壤調(diào)理劑(主要成分為大分子聚合物)。參照肥料產(chǎn)品無(wú)害化的國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)(GB/T23349-2009)，所選用的基礎(chǔ)肥料與改良劑均符合重金屬的限量要求，其pH值及總鎘含量見(jiàn)表2。

表2 基礎(chǔ)肥料及改良劑pH值及總鎘含量

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置6個(gè)處理，其中不施改良劑的處理為對(duì)照(CK)，其他處理分別為土壤調(diào)理劑、鉀長(zhǎng)石、石灰、雞糞型有機(jī)肥、菌渣型有機(jī)肥處理，重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積20m2，具體處理情況見(jiàn)表3，本試驗(yàn)于2014年10月開(kāi)始至2015年5月完成，在小麥生育期內(nèi)按照當(dāng)?shù)厣a(chǎn)習(xí)慣進(jìn)行管理并防治病蟲(chóng)害。

1.4 樣品采集

2015 年5月小麥?zhǔn)斋@時(shí)，采集各小區(qū)耕層土壤樣品以及小麥籽粒樣品。土壤樣品風(fēng)干后，過(guò)0.15mm塑料篩，保存?zhèn)溆茫蚜悠泛娓煞鬯檫^(guò)0.15mm塑料篩后保存?zhèn)溆谩?/p>

表3 試驗(yàn)處理

1.5 測(cè)定指標(biāo)及方法

測(cè)定指標(biāo)包括小麥籽粒鎘含量、土壤有效鎘及pH值。小麥籽粒鎘的測(cè)定參照《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中鎘的測(cè)定》(GB/T 5009.15-2003)，土壤有效態(tài)鎘檢測(cè)參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《土壤質(zhì)量 有效態(tài)鉛和鎘的測(cè)定 原子吸收法》(GB/T23739-2009)，儀器使用德國(guó)耶拿火焰-石墨爐原子吸收光譜儀(jena-ZEEnit700P型)。采用賽多利斯(PB-10型)pH值測(cè)量計(jì)測(cè)定土壤pH值(水土比為1：2.5)。

1.6 數(shù)據(jù)處理及評(píng)價(jià)方法

所得數(shù)據(jù)用統(tǒng)計(jì)軟件DPS15.1進(jìn)行方差分析和LSD 多重比較，檢驗(yàn)不同處理間差異的顯著性，用Microsoft Excel 2010 進(jìn)行圖表制作。本試驗(yàn)作物產(chǎn)品重金屬污染評(píng)價(jià)參照《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》標(biāo)準(zhǔn)(GB2762-2012)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同改良劑對(duì)土壤pH值含量的影響

圖1可知，與對(duì)照相比，添加了改良劑的處理土壤pH值均有不同程度的增高，增幅表現(xiàn)為石灰>菌渣>鉀長(zhǎng)石>雞糞>土壤調(diào)理劑，以石灰處理效果最佳。石灰處理下，pH值提升1.35，與對(duì)照處理差異達(dá)到顯著。各改良劑pH 值從大到小依次為石灰>鉀長(zhǎng)石>土壤調(diào)理劑>雞糞>菌渣，施入土壤后，土壤pH值表現(xiàn)與改良劑本身pH值有一定差異，這可能與改良劑的施用量有關(guān)。

圖1 不同改良劑對(duì)土壤pH值含量的影響

2.2 不同改良劑對(duì)土壤有效鎘含量的影響

圖2可知，與對(duì)照相比，除土壤調(diào)理劑外，其余各改良劑的處理土壤有效鎘均不同程度降低，降幅表現(xiàn)為石灰>鉀長(zhǎng)石>菌渣>雞糞，以石灰和鉀長(zhǎng)石處理效果最佳。石灰和鉀長(zhǎng)石處理下，土壤有效鎘含量分別較對(duì)照顯著降低36.4%和26.0%，與對(duì)照處理差異達(dá)到顯著。說(shuō)明石灰和鉀長(zhǎng)石在降低土壤有效鎘含量上效果顯著，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。兩種有機(jī)肥施用下，土壤有效鎘含量有所降低，但是與對(duì)照差異不顯著。

圖2 不同改良劑對(duì)土壤有效鎘含量的影響

2.3 改良劑對(duì)小麥籽粒鎘含量的影響

圖3可知，與對(duì)照相比，添加了改良劑的處理小麥籽粒鎘含量有不同程度的降低，降幅表現(xiàn)為石灰>鉀長(zhǎng)石>土壤調(diào)理劑>雞糞>菌渣，以石灰處理效果最佳。石灰處理下，小麥籽粒鎘含量與對(duì)照差異達(dá)顯著，較對(duì)照降低42.0%，其次為鉀長(zhǎng)石，較對(duì)照降低26.3%，但差異未達(dá)顯著。除石灰處理外，其余各處理小麥籽粒鎘含量均高于國(guó)家安全限值(0.1mg/kg)，說(shuō)明在輕度鎘污染土上施用石灰對(duì)降低小麥籽粒鎘含量效果明顯，具有推廣價(jià)值。2種有機(jī)肥對(duì)降低小麥籽粒鎘含量無(wú)顯著效果，在降低土壤鎘生物有效性作用上不具有推廣應(yīng)用價(jià)值。

圖3 改良劑對(duì)小麥籽粒鎘含量的影響

2.4 土壤pH值及有效鎘含量與小麥籽粒鎘的皮爾遜相關(guān)分析

表4可知，將土壤pH值 、有效鎘含量與小麥籽粒鎘進(jìn)行皮爾遜相關(guān)分析可見(jiàn)，土壤pH值與土壤有效鎘含量呈極顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.86**，P<0.01)，與小麥籽粒鎘含量呈負(fù)相關(guān)(r=-0.73,P>0.05)，相關(guān)關(guān)系不顯著。說(shuō)明pH值的變化能極顯著的影響土壤有效鎘含量，但可能對(duì)鎘的生物有效性影響不顯著。土壤有效鎘與小麥籽粒鎘含量呈正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.49，但在本試驗(yàn)條件下，相關(guān)關(guān)系不顯著。作物籽粒中鎘主要來(lái)源于土壤，作物鎘吸收量與土壤鎘含量及形態(tài)密切相關(guān)。有研究表明，小麥籽粒鎘含量與土壤中水溶交換態(tài)鎘含量極顯著相關(guān)，與其他形態(tài)相關(guān)性不顯著[9]。本文中小麥籽粒鎘含量與土壤有效鎘相關(guān)性不顯著，可能是由于土壤中水溶態(tài)有效鎘含量較低，其余形態(tài)鎘含量較高所致。

3 結(jié)論

試驗(yàn)結(jié)果表明：在平原與丘陵過(guò)渡地帶輕度鎘污染的紫潮田土上施用雞糞和菌渣2種有機(jī)肥的處理對(duì)降低土壤有效鎘含量效果不顯著，施用石灰可以顯著提高土壤pH值，石灰和鉀長(zhǎng)石能夠顯著降低土壤有效鎘含量，土壤有效鎘含量與土壤pH值呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。添加了改良劑的處理小麥籽粒鎘含量均不同程度降低，以石灰處理效果最好。因此，在平原與丘陵過(guò)渡地帶輕度鎘污染土壤施用石灰可以顯著降低土壤鎘的生物毒性，進(jìn)而有效防控小麥生產(chǎn)的鎘污染風(fēng)險(xiǎn)。

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