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

材料，研究优化水分管理、喷施叶面阻控剂归欣甲、施用生石灰及楚天土壤重金属调理剂等对常规稻与低积累稻生长下土壤及稻米中Cd、Pb、As含量的影响。结果表明，与未经修复的土壤相比，早稻土中有机质含量、阳离子交换量、pH值发生了变化;早稻土中As在α=0.05下均不显著，能同时降低早稻土中有效态Cd、Cd、Pb含量的为T8;早稻土中Pb、As含量地累积指数（Igeo）均为无污染，潜在生态风险因子（Eir）均为Ⅰ级，潜在生态风险指数（RI）均为低级，且均低于未经修复土壤中Cd、Pb、As含量的RI;晚稻土中有效态Cd含量明显下降，Igeo均为无污染，Eir均为Ⅰ级。另外，除T5、T8修复下早稻米中Cd含量高于稻米国家食品标准外，其余修复方式下早晚稻米中Cd、Pb、As含量均低于稻米国家标准GB/T 1354—2009《大米》。研究结果还表明，早稻米的健康风险高危指数（HI）大小顺序为T8>T5>T10>T7>T4>T6=T9>T1>T2=T3，且T8修复下早稻米的HI是T2与T3的1.69倍;晚稻米的HI差异不大，接近对人体健康无明显影响的水平。早晚稻米中的HI均大于1，健康风险处于影响可能较大水平。因此，研究区群众食用当地种植的晚稻米的健康风险远小于早稻米。

关键词：水稻;土壤重金属污染;农艺措施;农产品安全;土壤调理剂;叶面阻控剂

中图分类号： X53 文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2019）19-0307-09

收稿日期：2018-07-04

基金项目：湖南省自然科学基金（编号：2016JJ5015）;湖南省环境保护专项资金（编号：湘财建指[2016]49号）。

作者简介：傅湘绮（1974—），女，湖南长沙人，农艺师，主要从事农业技术推广研究。E-mail：838580665@qq.com。

通信作者：戴金鹏，农艺师，主要从事农业资源与环境保护研究。E-mail：82922842@qq.com。

土壤是环境要素的重要组成部分，不仅构成农业生产的基础，而且是人类环境的重要组成部分，承担着环境中约90%的来自各方面的污染物。以多种渠道进入农田土壤的污染物，通过食物链进而危害人体健康[1]。许彬彬的研究表明，国内不少地区生产的稻米已超过安全限值[2]，这已成为限制稻米进入国内国际市场的绿色壁垒[3]。农田土壤作为水稻生产的载体，是稻米中重金属的主要来源之一，将水稻种植地重金属[含类金属砷（As）]控制在一定限值范围内或采取有效措施阻控重金属进入稻谷，是确保稻米质量安全的关键。

目前，涉及耕地[4]、蔬菜地[5]、果树地[6]及矿山污染场地[7]等土壤及在其上种植的农产品重金属含量的调查和评价已有大量报道。但对于存在重金属不同污染程度的农田土壤，当人们仍必须在这种土壤上耕种赖以生存的农作物时，采用低积累水稻品种、优化水分管理、投加重金属固化剂等成为降低土壤重金属对稻米危害的有效手段[8-9]。王小玲等的研究表明，不同水稻品种对铬（Cr）、砷（As）、锌（Zn）、铅（Pb）、铜（Cu）重金属元素吸收积累的能力存在差异[10]。叶新新等进一步证明了对重金属具有高耐性、低富集的水稻品种可用于轻度重金属污染的水稻土[11]。在农田水分管理方面，龙灵芝等研究表明，水分管理是控制水稻土中镉（Cd）转化的主要影响因素[12]。随着土壤重金属修复技术的发展，大量耕地重金属固化剂及其施用技术应运而生，曾卉等研究发现，盆栽土壤中Pb、Cd和Zn交换态含量随着组配固化剂石灰石+海泡石施用量的增加呈明显降低趋势[13]。综上所述，虽有低积累水稻品种、优化水分管理及施用土壤固化剂等方式阻控农田土壤中的重金属对稻谷安全影响的报道，但未见水稻品种联合其他修复方式对土壤及稻谷重金属含量的影响报道。由此，本研究以长沙市长沙县黄花镇大兴村上坎组某合作社承办地（113°16′35.20″E、28°19′34.41″N）为对象，以低积累水稻品种中嘉早17号、湘晚籼13号与当地主栽水稻品种湘早籼24号、黄花占为材料，采用田间试验和室内分析相结合的方法，重点探讨在重金属低污染水稻土上利用联合修复方式对土壤及稻米中As、Pb、Cd含量的影响，并对土壤及稻米中重金属含量进行安全性影响评价，以期为合理利用和科学管理重金属污染的水稻土提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地為湖南省长沙市长沙县黄花镇大兴村上坎组某合作社承办地，属于双季稻产区，稻田灌溉水来源于石岭水库，水资源充足、清洁。试验田土壤类型为沙质土和黏质土，成土母质以紫页岩风化物和河流冲积物为主。研究区土壤污染主要来源于养殖废水、生活污水、工业废气及降尘。由于养殖废水的随意排放，已对研究区耕地造成了Cd污染，土壤中Cd含量高。

1.2 供试材料及试验时间

供试样本为低积累水稻品种中嘉早17号、湘晚籼13号与当地主栽水稻品种湘早籼24号、黄花占。施用的生石灰（主要成分为氧化钙，纯度为80%）、楚戈土壤重金属调理剂（主要成分为天然矿物材料和人工合成材料）、叶面阻控剂归欣甲（主要成分为有机硅）来源于当地农资市场。试验时间为2016年3月20日至12月2日。

1.3 试验处理

试验选择1块长方形耕地，分成30个小区，每个小区 30 m2。将30个小区设置成10组（即10种修复方式），每种修复方式设3组平行。各小区间作梗分隔，梗高度30 cm，并覆盖农膜，小区外留3 m保护行，每个小区进水口与排水口分开，单排单灌，并留走道、灌水沟和排水沟。10种修复方式如表1所示。

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