撒施石灰对稻田及水稻重金属积累的影响

991DOI： 10. 16178/j. issn. 0528-9017. 20190645

撒施石灰对稻田及水稻重金属积累的影响周江明1 ,姜正孝2 ,吴慧平1（1.江山市农业技术推广中心，浙江江山324100； 2.江山市贺福农资有限公司，浙江江山324100）摘要：为提高农产品的质量安全，以水稻作为试验材料，在4个田畈开展撒施石灰的土壤改良试验示范,

并调查其对稻田土壤pH值、重金属（Cd、Pb、Cr、As、Hg）活性,及对水稻吸收积累重金属的影响-结果表

明，撒施石灰的改良稻田与未改良稻田相比，早稻及晚稻收获期土壤pH分别显著提高0.38和0. 32个单位-在 本试验条件下，晚稻比早稻更易吸收积累重金属，而且稻草中的重金属含量远高于稻谷中含量。总体来看，稻 田撒施石灰是一项高效率、低成本、易推广的调控农产品重金属积累风险的农艺技术-关键词：重金属；土壤；水稻；农艺调控；石灰

中图分类号：S511； S147. 2

文献标志码：A文章编号：0528-9017（2019）06-0991-06长期以来，随着工业化、城镇化的快速发展， 世界各地在经济发展的同时，往往疏忽了生态环境

的严重关切［9-0］。水稻是全球最重要的粮食作物，维持着世界上

污染的风险，大量工矿企业的非法排污、城镇垃圾 的不当管理、农业投入品的不科学应用等人类活动 导致耕地重金属污染日趋严重-据统计，欧洲约有 6.24%或137 000 km2的农业土地面积重金属含量

半数以上人口的生计（特别是亚洲国家），估计全 球年产量达4. 8x108 t［ 11］。同时，水稻又是容易富集

重金属的粮食作物［8］。因此，污染耕地上生产的稻 米已成为重金属进入人体的重要途径。文献显示,

超过相关标准.1］，日本有7 592 hm2农业土地不符 稻米重金属超标现象较为突出［%，12-4］。2013年2月

合标准，主要是Cd超标（约7 050 hm2，占 92.9%）〔2］。数据显示，我国农业土地有7.0%的

27日，《南方日报》发表了一篇以《湖南问题大米

流向广东餐桌》为题的报道，随后发酵成“镉大 米”事件，引起了社会的广泛关注。降低水稻重金 属污染风险已成为全球学者的研究焦点。Rowan 等［15］、Gu等［16］认为施用硅肥可降低稻米中的Cd、

Cd、4. 8% 的 Ni、2. 7% 的 As、2. 1% 的 Cu、1. 6%

的Hg和1.5%的Pb超过土壤环境质量标准〔3］。由 于土壤中重金属污染具有难降解、持久性、毒害滞 后等特点，既难以彻底治理修复，又极易通过食物 链富集到人体，严重危害人类身体健康［4］。如过

Cu、Zn、Pb 含 量；Xu 等［17］、Zhang 等［18］、Lu 等［19］、Zheng等［20］利用活性炭开展了一系列试验,

多食用含高Cd和C的食物会引发肺腺癌、骨折、 认为生物炭具有对重金属元素的吸附作用，能有效

肾功能不全、高血压，以及心血管、胃肠疾病和呼 减少Cd、Cu、Zn、Pb在玉米、水稻等农作物上的 积累；Zhou等［21］试验结果显示沸石有降低稻米积累

吸系统损伤等［5?］;长期暴露于As则会引起皮肤、 周围神经病变，以及糖尿病和心血管疾病等［5'6］；

Cd、Cu、Zn、Pb的效果；Ln等［22］研究了利用抗镉 菌来减少水稻镉吸收的可行性。还有研究尝试通过 改变土壤pH值、氧化还原条件、有机质含量、质 地等土壤属性来提高重金属的沉淀、吸附、还原,

Pb会危害人体神经、骨骼、循环、内分泌和免疫 系统等［5］； Hg会引发神经、消化、免疫和眼睛疾

病，特别是严重影响孩子的早期发育［6］-在20世 纪50年代，大量日本居民因长期食用当地用含镉

污水灌溉的水稻而罹患“痛痛病”的事件曾震惊 世界［8］。耕地重金属污染问题现已引起世界各地收稿日期：2019-04-12以此减少土壤中污染物的活性， 进而达到减少作物 吸收有毒有害元素的目的［”闻。但现有研究提出的 方法普遍存在成本高、二次环境污染、影响作物养

基金项目：江山市指导性科技计划（2018Z2001）作者简介：周江明（ 1968—），男，浙江江山人，高级农艺师，硕士，从事作物营养、土壤肥力培育、环境污染治理等研究工作，E-mail： man_0034@ 163. com.步法農划律 2019年第60卷第6期分吸收等缺点，特别是大多数研究仅局限于可控制 条件的实验室或大田小区试验等基础上，高效率、

模式-土壤质地以壤土为主，具体理化性状和重金

属污染物含量详见表1-低成本，兼具环保性，且适宜于大面积推广应用的 技术报道较少。本研究在大面积稻田上施用石灰来 调节土壤pH,调查土壤中Hg、As、Cd、Cr、Pb的

1. 2 处理设计试验区除留2 - 3 hm2不施石灰作为对照

（CK）外，其余田块均在早稻田翻耕前3~6d撒施 石灰约1 125 kg - hm-2 （LA处理）-所用石灰采购

含量变化及其对稻米重金属积累的影响，旨在探索

低成本、环保、操作简单的降低稻米重金属污染的 农艺措施，为保障粮食安全生产提供科学依据-于当地石灰厂，产品pH值为（12. 7±0, 17），重金 属 Cd、Pb、Cr、As、Hg 含量分别为（0. 47 ±

1材料与方法1. 1 试验区概况试验区域位于浙江省江山市，地处亚热带季风 气候区，年平均气温17. 4 j，平均相对湿度79%，

0.55） 、 （ 0.43 ±0.47） 、 （ 2.80±1.14） 、 （ 13.07 ±5. 07）和＜0. 01 mg - kg\"-早稻和晚稻品种分别为 中早39和甬优1540-早稻3月中下旬播种，4月

下旬移植，7月下旬收割，大田生育期约95 d，总 施肥量 N 195 - 225 kg - hm「2，P2O5 72 - 105 kg -

多年平均降水量1 825. 8 mm，其中4—6月降水量 占全年总降水量的50%~60%,具有非常适宜水稻

hm-2， K2O 72 - 147 kg - hm-2 ;晚稻 6 月中下旬播

种，7月下旬一8月初移植，11月中下旬收割，大

生产的气候环境条件-4个土壤改良示范区分别位 于长台镇朝旭村（面积17 hm2 ）、清湖镇九村（面

田生育期约120 d，总施肥量N 181 ~ 303 kg - hm-2，P2O5 72 ~ 112 kg - hm-2，K2O 72 ~ 150 kg - hm-2 -水稻生产中施肥、灌排水、病虫害防治等按 照当地农场习惯进行-清湖镇坛石镇积17 hm2 ）、贺村镇友爱村（面积15 hm2 ）和坛石 镇占村（面积10 hm2 ）-当地水稻生产均为双季稻

表1 调查区域土壤理化性状指标面积/hm2取样数长台镇贺村镇pH值有机质/ ( mg - kg\"1)总氮/ g - kg1)( 有效磷/ ( mg - kg1)速效钾/ ( mg - kg1 )17. 075. 02±0. 2128. 88±4. 771.43±0.2310.5)±10.058).50±28.330. 23±0. 0215.015.010.075.80±0.1)725.13±).001.58±0.1626.00±21.3295.50±14.840.2)±0.042).02±4.8)64.52±10.939.62±1.215.13±0.1830.92±3.551.54±0.244. 8±4.4591.2±1).590.28±0.0444.60±10.5144.8±8.4465.0)±0.2249.60±3.5)1.3±0.2)12.52±).8880.20±21.180.33±0.05总镉/ ( mg - kg1)总铅/ ( mg - kg\")37. 67±2. 2830. 98±9. 315.45±1.430. 27±0. 110. 13±0. 03总铬/ ( mg - kg1 )总砷/ ( mg - kg1)总汞/ ( mg - kg1)有效镉/ ( mg - kg1)有效铅/ ( mg - kg1 )有效铬/ ( mg - kg1)10. 86±0. 970. 20±0. 070. 22±0. 070.001 1±0.000 40.09±0.040.16±0.036.45±1.150.18±0.090.06±0.040.000 6±0.000 29.12±1.00.22±0.1036.30±2.20)9.95±3.82).20±2.950.15±0.030.26±0.08有效砷/ ( mg - kg1)有效汞/ ( mg - kg1)0.19±0.0513.38±3.620.25±0.060.1)±0.090.000 8±0.000 311.2±1.030.38±0.080.14±0.080.000 8±0.000 11. 3 样品处理大田试验前、早稻收割及晚稻收割时分别用竹

离，茎叶切成段和稻谷放于烘箱中105 j烘干，粉 碎过200目尼龙筛备用-铲采集27个土样（表1）和27个水稻植株地上部 1. 4 分析方法样品，共收集81个土样和48个植株样（坛石镇九 村6个晚稻样缺失）-土壤采用5点法取0~18 cm 耕层土，土样带回后在室内分摊晾干，剔除石砾、 植物残茬等杂物，磨细过200目尼龙筛待分析用-

土壤pH直接用酸度计（Delta320,瑞士 METTLER TOLEDO）在土水质量体积比1 ： 2. 5浸 提液中测定，有机质采用重铬酸钾容量法-稀释热

法测定，全氮用浓硫酸消解后使用定氮仪

水稻植株样用蒸馏水清洗干净后将茎叶和稻谷分（UDK159,意大利WELP）测定，钾含量用蒸馏水

周江明，等：撒施石灰对稻田及水稻重金属积累的影响\"内&提取后直接用火焰光度计（FP640,上海精科）测 定，磷含量提取液与钾一样，采用分光光度计 （722,上海三分）测定-土壤重金属（Cd、Pb、Cr、As）总含量测定:

样存在酸化问题-土壤酸化不仅对作物生长产生负 面影响［26'28］,还导致大量有毒有害元素从固定状

态溶解释放到土壤溶液中［23■29-0］。提高土壤pH值 可有效降低重金属元素活性，进而减少被作物吸收 积累的风险［26\"33］。大田撒施石灰后,在早稻和晚

用HNO&、HF和HC1按2.5 ： 1 ： 1 （体积比）的比 例配制混合液，微波消解仪（Marr 640 ,美国

稻收获时土壤pH值分别比对照显著升高0. 38和

CEM）中消解土壤,消解温度和时间分别为185 j 0.32个单位，表明石灰对酸化土壤具有明显的改 良效果-LA处理下，晚稻收获时土壤pH值显著

和30 min,过滤定容后，溶液用电感耦合等离子体

质谱仪（7700型ICP-MS,美国Agilent）检测。总

Hg测定：用HNO&和HC1按1：3 （体积比）的比 例配制溶液,100 j水浴锅里热消解土壤2 h后定

低于早稻收获时，说明石灰对土壤pH值的改良效 果存在时效性问题，需要在一定间隔时期内重复撒 施，直至土壤pH值趋于稳定平衡-表2 土壤pH值变化取样时期及处理试验前容,直接用原子荧光光度计（AFS-9230,北京吉 天）测定-土壤有效态重金属含量均用0. 1 mol - L\"HC1提取-植株（稻谷和稻草）用微波消解仪 消解，但用浓HNO&代替混合液作消解剂。各元素

样品个数pH值27155. 25±0. 37 a6. 11±0. 34 a5. 73±0. 26 b5. 73±0. 34 bLA-早稻收获检测设备如前所述-CK-早稻收获LA-晚稻收获12129上述检测过程中所用玻璃仪器均提前1d用硝 酸浸泡24 h,用蒸馏水冲洗干净、晾干后用-检测

CK-晚稻收获5.41±0.30 a过程以平行样和空白样来控制准确度和精确度-1. 5 数据处理注：同列数据后无相同字母的表示差异显著（6<0.05）2.2 土壤重金属含量变化方差分析显示，与CK相比，经过石灰改良的 区域农田土壤中重金属总量及有效态含量均无显著 变化（表3）。这可能由2个因素造成-一是处理

调查数据以平均值士标准差表示-石灰改良处 理和对照处理用）检验分析差异显著性（6< 0. 05）-对不同阶段土壤pH值做单因素方差分析, 若有显著差异（P<0. 05 ）,用Duncan法进行多重

比较-所有数据分析在DPS 9. 5软件平台上进行, 用 Origin Pro 9. 1 制图-2结果与分析区域石灰用量偏少，土壤pH值上升幅度不够高- 如Zeng等［23 ］在稻田调查中认为,当土壤pH值在 5~7,有效态Co、Cu、Fe和Pb元素含量并无显著

变化，当土壤pH>7时，土壤重金属有效态含量才 会显著下降-本试验的石灰用量1 125 kg - hm-2远 低于其他团队试验的水平（2 400 ~ 4 000 kg - hm-2）［ 21，34-5］, 土壤pH值也未提升到7以上-二

2. 1 土壤pH值变化长期以来，大量施用化肥使我国农田土壤酸化 日趋严重［25/。从表2可以看出，试验区域土壤同

表3指标是可能与有效元素提取方法有关-mg - kg 1晚稻收获期不同时期不同处理的土壤重金属含量变化早稻收获期LA0. 27±0. 06CKLA0.23±0.06CK总Cd总Pb总Co总As总Hg有效 Cd有效 Pb有效Co0.28±0.0535.65±6.930.22±0.0534.67±7.5643.22±12.4335. 82±7. 7434.93±8.6052.05±21.097. 66±1. 9252.46±20.508.64±2.460.182±0.1046. 96±18. 167.35±2.710.167±0.108.30±2.120.181±0.100. 178±0. 100. 16±0. 040.17±0.040.17±0.0312.04±4.080.17±0.0410.62±2.7211.40±3.220. 20±0. 110. 18±0. 0711.13±3.280.22±0.080.17±0.080.27±0.100.25±0.100.22±0.100.000 9±0.000 2有效 As有效 Hg0.23±0.110.001 0±0.000 20.000 9±0.000 20.000 9±0.000 29942.3

妙江農垃律

水稻重金属含量变化2019年第60卷第6期壤向食物中的转移是保障人类健康消费的关键⑶\\ 本试验条件下，不同时期不同处理的水稻中重金属积

稻田土壤中的有毒有害重金属会通过水稻吸

收、人类食用稻米等生物链途径最终富集到人体, 严重危害消费者身心健康；因此，减少污染物从土(-0M

旦

(-舟旦/p

累情况如图1所示。稻谷中重金属的平均含量：Cd, (0. 13±0. 09) mg • kg\"1 ； Pb, (0. 12±0. 10) mg • kg\"1 ；11上 121 011 0o9 o6 o上 O20

babaER-GL,早稻-LA-稻谷；ER-GC,早稻-CK-稻谷；LR-GL,晚稻-LA-稻谷；LR-GC ,晚稻-CK-稻谷。ER-StL,早稻-LA-稻草；ER-StC ,早稻-IK稻草；LR-StL,晚稻-A-稻草；LR-StL ,晚稻-IK稻草。方箱上无相同字母的表示处理间差异显著(6<0. 05)/P0迩解(- 总乩旦/q

o

冊

解

TER-StL ER-StC06- 0-5 0-403

LR-StL LR-StCd

迩解

O

L6

(-总弘旦/占迩解

安全线0 .860 0.4 2 0 O

-(-总弘旦/占冊解

abo2z- 0OZ- 811 611 411 211 01186420

ER-GL ER-GC LR-GL LR-GCER-StL ER-StCLR-StL LR-StCER-GL ER-GCLR-GLLR-GCER-StLER-StC LR-StL LR-StC安全线a(-0M

旦/

(-

0.03b-

舟旦/aH02O-

OJJH

迩解

冊解

O-

十工

0ER-GLER-GC

处理LR-GL 25%〜75%LR-GC0ER-StL

中间值ER-StC

处理LR-StL LR-StC

I最小值-最大值图1 不同处理不同时期水稻重金属含量情况周江明，等：撒施石灰对稻田及水稻重金属积累的影响Cr, (0. 26±0. 11) mg' kg\" ； As, (0. 23±0. 10)比， 晚稻生产期处于高温干燥季节， 提高了作物的

mg • kg\" ； Hg, ( 0. 004±0. 003) mg - kg\"。稻草中 重金属的平均含量：Cd ( 0.62±0.35 ) mg • kg1 ；

蒸腾作用，加速了污染物从土壤向水稻的转移[36]； (4)晚稻生长季土壤pH值的下降增加了土壤中重

Pb (0. 85±0. 52) mg • kg1 ； Cr (5. 67±3. 12) mg •

金属有效态含量；(5)晚稻较长的生育期增加了 水稻吸收、累积重金属的时间。总之，在自然环境

kg1 ； As ( 1.39 ±1.01 ) mg • kg1 ； Hg ( 0. 014 ±

0.004) mg • kg1 -虽然试验区域土壤Cd含量基 本未超标(除坛石镇占村稻田土壤稍高于我国土 壤环境质量$级标准外)，但有11个稻谷样本镉

条件下，水稻重金属积累除受土壤本底含量影响

外，还受生长季节、作物品种、气候、农业管理及 土壤属性等多因素的影响-3小结含量超过食品安全国家标准(GB 2762-2012)规 定的0. 2 mg • kg1 (改良区4个，对照区7个), 这与镉元素较其他重金属更易被作物吸收有

关[36?0/。Liu等[36/、Du等[41/也曾报道稻田土壤中 镉含量低、稻谷镉含量高的问题-Pb和As元素也

有同样的现象，土壤含量不高，但却有7个晚稻稻 谷样品Pb含量和1个早稻稻谷样品As含量超标- 一般情况下，Pb在土壤中的移动性很低，从土壤 进入作物根系并上运至各组织的比例很少[12/。本

次试验中稻谷Pb含量超标可能是由高温干燥的秋 季大气沉降所造成的-Chen等[37/、Wang等[42/也

认为大气沉降对作物中Pb含量有很大的贡献-早 稻谷As含量超标是由于稻田在淹水还原条件下， 土壤中较稳定的As ( V )被还原为不稳定的 As ( ' )[ 43/，促进了水稻的吸收而致-方差分析

显示，与对照区(CK)早稻或晚稻相比，石灰改

良处理的早稻或晚稻稻谷和稻草中重金属含量并无

显著差异-众所周知，重金属元素在水稻各组织的分配有 显著差异，稻谷中的污染物含量往往低于根、茎、 叶等组织[8,21，26,37,43/。本研究同样显示，稻草中的

Cd、Pb、Cr、As和Hg含量分别是稻谷的4.7、 7.2、21.8、6. 0和3.4倍，其中Cr在水稻植株中

的转移性远低于其他4种元素，这一结果与Zeng 等[23/完全相符-Cr的低转移性可能是本试验中稻 谷Cr含量远低于食品安全标准限量的原因-不同生产季节相比较，总体呈晚稻污染重、早 稻污染轻之势，晚稻稻谷和稻草的Pb、Cr含量，

及晚稻稻草的Hg含量均较早稻显著上升-这与贺 前锋等[28/、Liu等[36/研究结果一致-造成此现象 的原因可能有：(1 )杂交品系水稻吸收重金属能 力强于常规品种水稻[⑷，本试验中所用的早稻和

晚稻品种分别为常规品 种和杂交品 种； ( 2) 早稻生产期间适逢大量雨水，稀释或随排水带走了部分

溶解性污染物，降低了稻田土壤重金属的有效态含

量，水稻吸收量亦随之减低；(3 )与早稻生产相

本研究表明，在稻田土壤酸化情况下，撒施石

灰当年即可提高稻田土壤pH值-在本试验条件

下，重金属元素主要积累在水稻秸秆内，而且晚稻 吸收积累重金属污染物的能力要强于早稻-本研究 认为， 要控制水稻生产中的重金属污染， 稻田撒施

石灰是一项高效率、低成本、环保，且易于推广的

农艺技术-石灰定期用于中、轻度重金属污染稻田

调控，既不致影响正常的粮食生产，还有助于降低 农产品有害物积累的安全风险， 但具体的施用量及

施用方案等还有待进一步优化、探索-参考文献：[1 ] TOTH G，HERMANN T，DA SILVA MR，et al. Heavy metals

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99)10. 16178/j. issn. 0528-9017. 20190646稀土与硅叶面肥对桃果实品质的影响焦云，舒巧云，赵秀花(宁波市农业科学研究院林业研究所，浙江宁波315040)摘要：以桃品种春红、春晓、南方桃王和夏之梦为试材，对其喷施稀土和硅叶面肥后的果实品质和疮痂

病、褐腐病的发病率进行检测和调查-结果表明，叶面喷施稀土与硅肥可显著提升果实中可溶性固形物含量水

平和降低果实中的可滴定酸水平；其中，春红和南方桃王品种在喷施稀土与硅肥后的可溶性固形物含量与对照

的差异达极显著水平；同时，喷施稀土与硅肥对桃果实疮痂病和褐腐病发病率具有较好的抑制作用，可以在生 产上进一步推广应用-关键词：桃；稀土 ；硅；果实品质；发病率中图分类号：S662. 1

文献标志码：A 文章编号：0528-9017(2019)06-0997-03桃树是蔷薇科(Rosaceae )桃属(Prunus )植 活质量的提高，消费者对果实品质和风味的要求也 日益增高，提高果实品质是果树栽培生产的首要目 标之一-然而，由于栽培生产管理不当、品种遗传物，桃多以鲜食为主，其大小、外观、口感、香气 等指标都影响其销售途径和销售价格-随着人们生

收稿日期：2019-02-20基金项目：宁波市科技富民项目(2017C10026)作者简介：焦云(1983—),男，副研究员，博士，从事果树分子遗传育种与栽培技术研究工作，E-mail： jyTyx@163.c3rn。[34/ WU Y J, ZHOU H, ZOU ZJ, et al. A three-year in-situ study

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