金無蹤生物菌肥對稻谷重金屬污染的阻控效應(yīng)

金無蹤生物菌肥對稻谷重金屬污染的阻控效應(yīng)

近年來，我國水稻污染日益嚴(yán)重，對生態(tài)環(huán)境、食品安全和人類健康產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。因此，降低水稻重金屬含量對確保水稻健康安全、保障人民健康和提高水稻產(chǎn)品競爭力具有重要的現(xiàn)實意義。在中國人口與耕地資源矛盾日益突出的狀況下,如何防治農(nóng)田重金屬污染,特別是在重金屬輕、中度污染土壤上,開展農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全生產(chǎn)的研究與應(yīng)用,實現(xiàn)保障國家農(nóng)產(chǎn)品安全和質(zhì)量安全的協(xié)調(diào),已成為當(dāng)今農(nóng)業(yè)和環(huán)境科學(xué)的熱門課題之一。2010年以來,我們在湖南省重金屬污染比較嚴(yán)重的稻田,通過改進(jìn)栽培技術(shù)、應(yīng)用物化技術(shù)產(chǎn)品等措施,集成重金屬中輕度污染稻田的阻控技術(shù)體系,通過3年的連續(xù)試驗,篩選出了一種生物菌肥,具有顯著降低稻谷中重金屬含量,并提高產(chǎn)量的效果。為此,2012年重點(diǎn)開展該產(chǎn)品應(yīng)用技術(shù)研究,以期為有效解決水稻重金屬污染提供技術(shù)儲備。1材料和方法1.1稻田耕層土壤理化性狀分析試驗于2010~2012年在湖南永州市農(nóng)科所進(jìn)行。試驗前采集稻田耕層(20cm)土壤進(jìn)行分析化驗,結(jié)果見表1。試驗點(diǎn)僅存在重金屬鎘輕污染(1<P≤2),5項重金屬綜合污染級別為警戒級尚清潔水平(0.7<P綜≤1)。1.2標(biāo)準(zhǔn)試驗排列試驗設(shè)4個處理,即:分別基施金葵子生物菌肥(金無蹤)750、1500、2250kg/hm2,以施普通專用肥為對照,分別表示為:T1、T2、T3、CK。試驗隨機(jī)區(qū)組排列,3次重復(fù)。各處理之間的氮、磷、鉀施用水平一致,水分管理和病蟲防治等一致。1.3icp-oes測定pH值(水土比2.5∶1)用pH計測定。有機(jī)質(zhì)水合熱重鉻酸鉀氧化-比色法測定,樣品全量的消解采用HF-HClO4-HNO3混合酸在聚四氟乙烯坩鍋中消化后用ICP-OES(Optima5300DV,PerkinElmerInstruments,USA)測定。測試方法:原子熒光法;使用儀器:AA-3500G、AFS-230α原子熒光儀;測定環(huán)境:溫度為25℃,濕度為65%。標(biāo)準(zhǔn)代碼:Pb:GB/T17141—1997,Cd:GB/T17141—1997,Cr:GB/T17137—1997,Hg:原子熒光法,As:原子熒光法。1.4評估方法和基準(zhǔn)1.4.1污染物污染評價q單個采樣點(diǎn)污染評價通常采用均方根綜合污染指數(shù)評價法,計算公式為:式中:P綜為污染綜合指數(shù);n為參加評價的污染物種類;Ci為污染物i的實測值(mg/kg);Si為污染物i的評價標(biāo)準(zhǔn)(mg/kg)(表2)。1.4.2實測值和評價標(biāo)準(zhǔn)單因子指數(shù)法是目前國內(nèi)普遍采用的方法之一,其計算公式為:式中:Pi為土壤中污染物i的環(huán)境質(zhì)量指數(shù);Ci為污染物i的實測值(mg/kg);Si為污染物i的評價標(biāo)準(zhǔn)(mg/kg)。污染程度劃分及環(huán)境評價:根據(jù)P數(shù)值的大小,把污染程度劃分為未污染(P≤1)、輕污染(1<P≤2)、中度污染(2<P≤4)、重污染(4<P≤6)和極重污染(P>6)。1.5計算土壤重金屬綜合污染指數(shù)采用土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB15618-1995)二級標(biāo)準(zhǔn),計算土壤重金屬單項污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)。采用食品中污染物限量標(biāo)準(zhǔn)(GB2762-2005)二級標(biāo)準(zhǔn),計算稻谷重金屬單項污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)。2結(jié)果與分析2.1試驗結(jié)果分析試驗結(jié)果表明(表3),生物菌肥(金無蹤)3個用量水平對稻谷中各種金屬含量均有一定阻控作用,其中,汞降幅最大,阻控最多,其次為鎘,方差分析結(jié)果表明,施用750kg/hm2較對照顯著降低,且隨施用量增加效果更顯著;對砷降低效果極小,達(dá)不到顯著水平;在施用量較低(750kg/hm2)時,對鉻、鉛的含量沒有顯著影響,當(dāng)施用量增加到1500kg/hm2時,效果才顯著。結(jié)合經(jīng)濟(jì)效益分析,最佳施用量在1125~1650kg/hm2。根據(jù)表3結(jié)果,對不同用量結(jié)果進(jìn)行污染評價(表4)。由表4可以看出,試驗田土壤中重金屬鎘處于輕度污染狀態(tài),鎘、汞兩元素在3個施用量條件下稻谷均為無污染,施用量2250kg/hm2時其它3項(鉛、砷、鉻)也屬于無污染狀態(tài),但施用量750、1500kg/hm2兩處理的鉛、砷、鉻3元素則屬于輕度污染狀態(tài)?？梢?施用量2250kg/hm2處理對5種重金屬均有較好的阻控效果。施用750、1500kghm2對降低鎘、汞元素仍有顯著效果。2.2金無蹤對水稻生物和經(jīng)濟(jì)性狀的影響表5為不同處理產(chǎn)量與產(chǎn)量結(jié)構(gòu)。由表5可知,同比對照,施用生物菌肥(金無蹤)后有利于改善水稻生長性狀和經(jīng)濟(jì)性狀,首先,有效穗數(shù)有一定程度增加,并能提高結(jié)實率和粒重,同時,還能適當(dāng)增加株高(增加0.8~1.6cm),因而有利提高水稻生物學(xué)產(chǎn)量,進(jìn)而提高經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。3金屬蛋白和鎘污染生物菌肥(金無蹤)對稻谷中各種金屬含量均有一定降低作用,但不同重金屬降低程度不同,其中降幅最大的是汞,其次為鎘,再次是鉛和鉻;施用金無蹤生物制劑比不施對照處理稻谷中鉛含量平均降低16.56%;鎘含量平均降低21.