邵代興 羅元瓊 吳正肖 趙旋池 楊小雙 茍世新 左明玉 周開(kāi)芳

摘 要 為探明不同有機(jī)肥用量對(duì)土壤性質(zhì)及水稻產(chǎn)量、重金屬含量的影響，試驗(yàn)設(shè)置6個(gè)有機(jī)肥施用量處理，測(cè)定各處理的水稻產(chǎn)量、重金屬含量，檢測(cè)土壤理化指標(biāo)，分析水稻產(chǎn)量、重金屬含量及土壤理化性質(zhì)變化情況。結(jié)果初步表明：與對(duì)照（不施用有機(jī)肥）相比，施用有機(jī)肥能使水稻增產(chǎn)11.29%～38.55%，且隨著有機(jī)肥用量增加，水稻產(chǎn)量呈先增加后降低的趨勢(shì);施用有機(jī)肥能提高土壤pH值，最高比對(duì)照提高0.18個(gè)單位;所有處理的土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀含量都高于對(duì)照，增加幅度分別為10.74%～28.10%、11.72%～23.27%、1.02%～77.55%、1.85%～11.11%;隨著有機(jī)肥用量的增加，土壤容重逐漸降低;有機(jī)肥用量對(duì)水稻Pb、As、Cr、Hg含量影響不大，其極差分別為0.088、0.039、0.011、0.005 mg·kg-1;隨著有機(jī)肥用量增加，水稻Cd含量先增加后減少，其中每667 m2施用有機(jī)肥500 kg的水稻Cd含量比對(duì)照降低20.51%。即有機(jī)肥施用在一定范圍內(nèi)可以增加水稻產(chǎn)量，但過(guò)量會(huì)降低水稻產(chǎn)量;對(duì)土壤pH的影響不大，能提高土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀含量，降低土壤容重;有機(jī)肥用量對(duì)水稻Pb、As、Cr、Hg含量的影響不大，低用量能促進(jìn)水稻對(duì)Cd的吸收，高用量會(huì)抑制水稻對(duì)Cd的吸收。

關(guān)鍵詞 有機(jī)肥;施用量;土壤性質(zhì);水稻;產(chǎn)量;重金屬含量

中圖分類(lèi)號(hào)：S511 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2022.15.014

民以食為天，食以安為先，糧食質(zhì)量安全直接關(guān)系到廣大人民群眾的身體健康。由于工業(yè)化發(fā)展和土壤背景值等原因，我國(guó)約有1/4的耕地都受到重金屬污染[1-2]，其中貴州省就存在不少耕地土壤重金屬含量超過(guò)國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中的污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值的問(wèn)題[3-4]。土壤重金屬污染會(huì)嚴(yán)重影響耕地質(zhì)量、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全及人們的身體健康[5-6]，是社會(huì)大眾關(guān)注的熱點(diǎn)，也是亟需解決的重要問(wèn)題。中華人民共和國(guó)土壤污染防治法和土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃要求對(duì)耕地進(jìn)行分類(lèi)管理和安全利用，保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全，讓老百姓吃的放心。目前，受污染耕地安全利用措施主要有深耕翻土、優(yōu)化施肥、品種調(diào)整、結(jié)構(gòu)調(diào)整等[7]。施用有機(jī)肥能增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，由于土壤有機(jī)質(zhì)與重金屬離子的吸附、固定、螯合、絡(luò)合等作用，能降低土壤中交換態(tài)重金屬的含量，減少農(nóng)作物對(duì)重金屬的吸收，增加農(nóng)作物產(chǎn)量[8-9]。也有研究表明，增施有機(jī)肥能增加重金屬的活性，促進(jìn)作物對(duì)重金屬的吸收[10-11]。不同研究表明有機(jī)肥對(duì)水稻重金屬吸收的影響不同，有的研究認(rèn)為有機(jī)肥施用會(huì)增加水稻重金屬含量，也有研究表明會(huì)減少水稻對(duì)重金屬的吸收。本試驗(yàn)設(shè)計(jì)不同有機(jī)肥施用量處理，探索有機(jī)肥施用對(duì)土壤性質(zhì)及水稻產(chǎn)量、重金屬含量的影響，為受污染耕地安全利用提供技術(shù)依據(jù)，有助于保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全。

1 ?材料與方法

1.1 ?試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2021年在遵義市匯川區(qū)松林鎮(zhèn)松林居委會(huì)農(nóng)戶(hù)漆××承包的水田內(nèi)實(shí)施，試驗(yàn)田位于東經(jīng)106°43′18″，北緯27°42′40″，田塊面積1 485 m2，海拔991 m，種植制度為水稻-油菜。土壤類(lèi)型為滲育型水稻土亞類(lèi)，滲育黃砂泥田土屬，黃砂泥田土種。

1.2 ?試驗(yàn)材料

供試水稻品種：宜香優(yōu)5979。

供試肥料：商品有機(jī)肥，遵義長(zhǎng)豐肥業(yè)有限公司生產(chǎn);氮肥，四川玖源農(nóng)資化工有限公司生產(chǎn)的尿素;鉀肥，國(guó)投新疆羅布泊鉀鹽有限責(zé)任公司生產(chǎn)的農(nóng)業(yè)用羅布泊硫酸鉀。

1.3 ?試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)有機(jī)肥施用量不同，試驗(yàn)設(shè)6個(gè)處理：處理1（CK），每667 m2施用有機(jī)肥0 kg;處理2，每667 m2施用有機(jī)肥100 kg;處理3，每667 m2施用有機(jī)肥200 kg;處理4，每667 m2施用有機(jī)肥300 kg;處理5，667 m2施用有機(jī)肥400 kg;處理6，每667 m2施用有機(jī)肥500 kg。小區(qū)面積32 m2，采用隨機(jī)排列，水稻移栽密度40 cm×20 cm，小區(qū)間作梗隔離，單排單灌。基肥：有機(jī)肥一次性施入，每667 m2施尿素5 kg、普鈣30 kg、硫酸鉀17 kg。分蘗肥：水稻移栽后返青施用，每667 m2施尿素7 kg。穗肥：在水稻幼穗分化期開(kāi)始施用，每667 m2施尿素5 kg、硫酸鉀8 kg。

1.4 ?栽培管理

2021年4月20日，選擇試驗(yàn)地，采集試驗(yàn)地塊耕層土壤樣品進(jìn)行理化性質(zhì)檢測(cè)，5月31日劃分試驗(yàn)小區(qū)，6月1日按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)施基肥，6月2日移栽。6月19日第一次追肥，7月20日第二次追肥，9月24日進(jìn)行水稻理論測(cè)產(chǎn)，并采集土壤樣品測(cè)定pH值、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀、容重等指標(biāo)，采集水稻樣品測(cè)定Cr、As、Cd、Hg、Pb含量。9月29日收割水稻，測(cè)定實(shí)際產(chǎn)量。

2 ?結(jié)果與分析

2.1 ?試驗(yàn)地初始土壤性質(zhì)

試驗(yàn)實(shí)施前采集土壤樣品進(jìn)行理化性質(zhì)檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表1。根據(jù)全國(guó)第二次土壤普查養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及貴州省第二次土壤普查分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[12-13]，試驗(yàn)地土壤pH屬于弱酸性，有機(jī)質(zhì)、有效磷、速效鉀含量中等，全氮含量豐富，堿解氮含量缺乏。按照《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB15618—2018），土壤重金屬含量除Cd含量介于風(fēng)險(xiǎn)值與管制值之間，其余4個(gè)重金屬含量低于農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值。

2.2 ?不同有機(jī)肥用量對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

由表2可見(jiàn)，不同有機(jī)肥用量對(duì)水稻產(chǎn)量的影響不同，隨著有機(jī)肥用量增加，水稻產(chǎn)量也逐漸增加，其中處理5的水稻產(chǎn)量最高，667 m2產(chǎn)量為678.4 kg，比處理1（CK）增加188.7 kg，增產(chǎn)38.69%;但當(dāng)有機(jī)肥用量達(dá)到500 kg/667 m2時(shí)，水稻產(chǎn)量反而開(kāi)始減少。

2.3 ?不同有機(jī)肥用量對(duì)土壤性質(zhì)的影響

由表3可見(jiàn)，不同有機(jī)肥用量對(duì)土壤pH影響不大，最大值與最小值之間相差0.25，除處理4外，其余處理的pH值都比對(duì)照略有增加;所有處理的有機(jī)質(zhì)、有效磷、速效鉀、堿解氮含量都高于對(duì)照，增加幅度分別為10.74%～28.10%、1.02%～77.55%、1.85%～11.11%、11.72%～23.27%;土壤容重隨著有機(jī)肥用量增加而不斷減少，處理6的土壤容重比對(duì)照減少0.10 g·cm-3，降低7.35%。

2.4 ?不同有機(jī)肥用量對(duì)水稻重金屬含量的影響

由表4可見(jiàn)，不同有機(jī)肥用量對(duì)水稻重金屬含量的影響不同，所有處理的水稻Pb、As、Cr、Hg含量均未超標(biāo)，且各處理之間相差不大，其Pb、As、Cr、Hg含量最大值與最小值之差分別為0.088、0.039、0.011、0.005 mg·kg-1;所有處理的水稻Cd含量均超標(biāo)，最大值與最小值之間相差0.35 mg·kg-1，隨著有機(jī)肥施用量增加，水稻Cd含量先增加后逐漸減少，處理6的水稻Cd含量比對(duì)照減少0.08 mg·kg-1，降低20.51%。

3 ?討論與結(jié)論

3.1 ?討論

有機(jī)肥中含有大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，包括氮、磷、鉀在內(nèi)的大量營(yíng)養(yǎng)元素及中微量元素。增加和更新土壤有機(jī)質(zhì)，可有效改善土壤的理化性質(zhì)和生物活性，有利于形成良好的土壤結(jié)構(gòu)，協(xié)調(diào)土壤的松緊度、通透性，降低土壤容重，增強(qiáng)土壤的保肥能力和緩沖能力，熟化土壤，提高土壤肥力，增加農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量。與不施有機(jī)肥相比，施用有機(jī)肥能提高水稻產(chǎn)量，但要科學(xué)確定合理的施用量，667 m2施用500 kg有機(jī)肥的水稻產(chǎn)量比施用400 kg有機(jī)肥的產(chǎn)量低48.1 kg/667 m2。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，施用有機(jī)肥能改善土壤性質(zhì)，增加土壤pH，提高有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀含量，降低土壤容重。土壤pH值增加不大，當(dāng)667 m2施用500 kg有機(jī)肥時(shí)，pH值僅比不施有機(jī)肥的提高0.18個(gè)單位，表明增施有機(jī)肥對(duì)提高土壤pH的作用不大。土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀含量都隨著有機(jī)肥施用量增加而增加，667 m2施用有機(jī)肥500 kg時(shí)，土壤有機(jī)質(zhì)和堿解氮含量達(dá)到豐富水平，有效磷和速效鉀屬于最適宜水平。不施有機(jī)肥處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量比初始含量降低了2.89%，表明農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不施有機(jī)肥的話(huà)，土壤有機(jī)質(zhì)含量會(huì)逐漸下降。

農(nóng)產(chǎn)品重金屬含量與作物類(lèi)型、土壤性質(zhì)等相關(guān)，尤其是與土壤重金屬含量、pH、有機(jī)質(zhì)含量密切相關(guān)，當(dāng)土壤重金屬含量高于篩選值時(shí)，農(nóng)產(chǎn)品重金屬含量存在超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)土壤Pb、As、Cr、Hg含量低于篩選值時(shí)，水稻中Pb、As、Cr、Hg含量均未超標(biāo);而土壤Cd含量超過(guò)了篩選值，水稻中Cd含量也超標(biāo)。

施用有機(jī)肥對(duì)農(nóng)作物重金屬含量的影響，不同研究的結(jié)論不同，有的認(rèn)為由于土壤有機(jī)質(zhì)與重金屬離子的吸附、固定、螯合和絡(luò)合等作用，降低了土壤中交換態(tài)重金屬含量，減少農(nóng)作物對(duì)重金屬的吸收;也有研究表明，增施有機(jī)肥能增加重金屬的活性，促進(jìn)作物對(duì)重金屬的吸收。本試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著有機(jī)肥用量的增加，水稻Pb、Hg含量有增加趨勢(shì)，水稻As含量有緩慢降低趨勢(shì)，水稻Cd含量有先增后減的趨勢(shì)，當(dāng)667 m2施用有機(jī)肥300 kg時(shí)，水稻Cd含量最高，比不施有機(jī)肥的水稻Cd含量提高了69.23%;當(dāng)有機(jī)肥用量為500 kg時(shí)，水稻Cd含量比對(duì)照降低20.51%。

3.2 ?結(jié)論

1）試驗(yàn)地土壤重金屬Cd含量高于GB15618—2018中篩選值，水稻中Cd含量也會(huì)超標(biāo)，一旦土壤中重金屬元素含量超過(guò)篩選值，必須因地制宜采取安全利用措施。

2）施用有機(jī)肥可以增加水稻產(chǎn)量，但必須根據(jù)土壤性質(zhì)科學(xué)合理確定有機(jī)肥用量，過(guò)量施用反而會(huì)降低水稻產(chǎn)量。

3）施用有機(jī)肥對(duì)土壤pH影響不大，但能提高有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀含量，降低土壤容重。

4）有機(jī)肥用量對(duì)水稻Pb、As、Cr、Hg含量的影響不大;水稻Cd含量隨著有機(jī)肥施用量增加呈先增加后減少的趨勢(shì)。當(dāng)667 m2有機(jī)肥用量大于500 kg時(shí)，其對(duì)水稻Cd吸收的抑制作用有待進(jìn)一步研究論證。

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（責(zé)任編輯：易 ?婧）