辰溪县镉污染耕地安全利用技术

周智理 赵莲英

（1.辰溪县辰阳镇农业综合服务中心，湖南 辰溪 419500；2.辰溪县农业农村局，湖南 辰溪 419500）

0 引言

近年来，随着冶炼、化工及采矿工业的发展，以及农药、化肥和塑料薄膜等农业投入品的使用，重金属镉污染水体和耕地土壤的问题变得日益严重，从而导致不少农产品镉含量严重超标。人长期食用含镉超标的农产品，会对肺、肝、肾、骨、免疫系统和生殖系统造成一系列的损伤，给人体健康造成巨大损害。

1 辰溪县耕地土壤镉污染现状

辰溪县位于湖南省西部，地处雪峰山与武陵山之间，是一个以山区、丘陵地貌为主的农业大县，耕地面积3.24万 hm，主要种植水稻、玉米、油菜、柑橘等农作物。同时，县域内煤炭、石灰石等矿产资源丰富，曾是湖南省的重工业区，鼎盛时期有10多家工矿企业。但由于矿山无序开采、选矿洗矿工艺落后、“三废”问题等，区域内耕地重金属污染较重，尤其以镉污染最为突出。自2018年起，湖南省各粮食收购单位都陆续配备了重金属检测设备，辰溪县种粮大户送往外地及当地粮库的多批次稻谷皆因检测出重金属镉含量超标而遭拒收。土壤镉污染已严重影响辰溪县粮食安全，阻碍农业生产发展。因此，当地全面开展耕地土壤镉污染修复治理，推广简单易行、高效实用、经济合理的镉污染耕地安全利用技术刻不容缓。

2 技术支撑

2014—2018年，辰溪县农业资源保护站连续开展应用了VIP+n组合技术［以品种（Variety，简称V）、灌溉（Irrigation，简称I） 、酸碱度（pH，简称P），为主因子，以土壤调理剂、叶面阻控剂等为辅助因子（简称n）］治理镉污染耕地的小区试验、大田验证试验。试验结果表明，在设置的10项降镉处理技术中，淹灌处理（I处理）及其组合处理（IP、VIP、VIP+n）皆具有显著的降镉效果；组合处理技术降镉效果优于单独的“淹灌”处理技术；各组合处理技术的降镉效果差异性不明显，其中“淹灌+施石灰”（IP处理）降镉幅度为24.3%～87.6%，平均可达53.1%，同其他组合处理措施相比，“淹灌+施石灰”技术具有易操作、经济成本低等优势。综合考虑，“淹灌+施石灰”是性价比最高的降镉处理技术。

3 试验目的

为进一步验证“淹灌+施石灰”控镉技术大面积推广的效果及稳定性，为辰溪县稻田重金属镉污染防控治理积累经验，笔者选择“淹灌+施石灰”组合（IP处理）作为该试验的降镉措施，旨在以简单易行、经济高效的安全利用技术，构建适于大面积推广的技术模式，从而达到安全利用污染耕地的目的。

4 试验区域

试验区域选择位于锦江下游的杨龙村、园家坪村、鹅公颈村3个村的连片区域。2018年粮食收购检测结果表明，该区域稻谷存在不同程度的镉污染。因此，将该区域作为镉污染耕地安全利用技术推广试验区。试验区域面积52.67 hm，按区域位置可划分为大鼓坪与鹅公颈2个大区，其中大鼓坪再分3个小区，鹅公颈为1个小区，共4个小区，区域位置及面积见表1。

表1 试验区域及面积

每个小区种植同一水稻品种，并设置“不施石灰+干湿交替灌溉”的对照，其中大鼓坪坪上设对照CK，大鼓坪东设对照CK，大鼓坪西设对照CK，鹅公颈坪上设对照CK。对照区按当地农民常年种植水稻习惯进行干湿交替管理，在幼穗分化后期至抽穗期进行晒田处理，晒至田泥开坼后复水。

5 试验实施单位

“淹灌+施石灰”降镉试验由辰溪世宣农机农技水稻种植农民专业合作社组织实施。该合作社有大型收割机和犁田机10多台（套），8.5 t、12 t的烘干机各1台，植保无人机3台，大米和菜籽加工机械各1套，仓库600 m，流转土地面积73.33 hm，主要从事水稻、水稻制种及油菜生产。该合作社的法人李世宣是当地有名的种植大户、科技带头人，掌握较先进的农业农机技术，有确保镉污染耕地安全利用技术措施落实到位的能力和实力。

6 试验措施

6.1 “淹灌”措施

一是要求水稻生产全程实行淹水灌溉。返青分蘖期田间保水4～5 cm，分蘖末期至孕穗期不排水晒田，保水6～7 cm控制无效分蘖，扬花期保水5～6 cm，灌浆期保水4～5 cm，乳熟期保水3～4 cm，蜡熟期及以后自然落干，尤其是抽穗前后20 d内保持田间水层不低于3 cm。二是对田埂进行维修与加固，确保田埂坚固牢实，以防坍塌、漏水。三是灌溉应选取无镉污染的水源，确保灌溉水质清洁。

6.2 “施石灰”措施

一是试验中统一使用熟石灰即Ca（OH），石灰物料质量必须符合标准，重金属限量指标见表2。石灰施用数量以调控土壤pH值至7.0为目标。该试验设定每667 m熟石灰用量75 kg。

表2 石灰类物料的重金属限量指标

二是在稻田耕整前施石灰。原则上在稻田耕整前施用石灰，即5月上旬耕整前进行，每667 m用量 75 kg。将石灰均匀撒施在土壤表面再进行耕整作业，使石灰随耕整作业均匀拌施入田土中，翻耕深度应在15 cm以上，切忌撒施不匀或耕整后施于表面造成烧苗。

三是在水稻分蘖后期施石灰。对于因为工期紧张，在耕整前不能完成施石灰的坵块，在6月下旬水稻分蘖末期至幼穗分化始期将石灰均匀撒施入田，667 m施用量同样为75 kg。

6.3 注意事项

一是注意施用石灰与移栽秧苗的时间间隔，谨防烧苗减产。石灰应尽量避免与氮肥、有机肥等同时施用，以免影响肥效。二是人工作业应注意安全，要佩戴防护工具。三是实施“淹灌+施石灰”控镉技术的区域在冬闲期间务必排水晒田，以防止长期淹水诱发稻田次生潜育化；土壤pH值达到7时停施1 a。

7 抽样方法

根据试验区（含对照区）的地形分布确定15个抽样区，每个抽样区先按五点取样法选取5个坵块，每个坵块再按五点取样法抽取样品。将所抽样品混合，通过多次等分得出一个抽样区的样品。以此类推共抽取15个样品，其中“淹灌+施石灰”4个试验小区抽取样品11个，“不施石灰+干湿交替灌溉”4个对照区抽取样品4个。每个样品1份送检、1份留存。

8 结果与分析

8.1 检测结果

送检的稻谷样品15个，除了检测镉的含量，同时检测了汞、砷、铅、铬4种重金属的含量，检测结果见表3。根据表3制得表4和表5。

表3 大鼓坪等试验区域稻谷抽样检测表 mg/kg

表4 降镉处理小区与对照区稻谷镉污染情况对比

表5 降镉处理区与对照区五大重金属污染平均值对比表

8.2 重金属镉含量

由表3、表4可以看出，降镉处理区稻谷镉污染值平均为0.395 mg/kg（高于国家标准限值0.2 mg/kg，低于国际标准限值0.4 mg/kg），对照区稻谷镉含量平均值为0.793 mg/kg，降镉处理区比对照区稻谷镉含量降低了0.398 mg/kg，降幅为50.19%；对照区CK、CK稻谷含镉检测值分别为0.696、0.606 mg/kg，其对应的降镉处理小区大鼓坪、大鼓坪东稻谷含镉检测值为0.345 5、0.285 0 mg/kg，介于国家标准限值与国际标准限值之间；对照区CK稻谷含镉检测值为0.498 mg/kg，其对应的降镉处理小区大鼓坪西稻谷含镉检测值在0.147～0.154 mg/kg，平均值为0.153 mg/kg，均小于0.2 mg/kg，符合国家标准；对照区鹅公颈（CK4）稻谷含镉检测值为1.370 mg/kg，其对应的试验小区稻谷含镉检测值为0.567～0.708 mg/kg，远远超过国际标准限值。

8.3 其他4种重金属含量

由表3、表5可以看出，与对照区比较，降镉处理区稻谷的其他4种重金属检测值除了砷稍微超过国家标准限值0.004 mg/kg外，其他3种重金属检测值均未超过国家标准限值。其中，降镉处理区稻谷的汞含量为0.006 mg/kg，较对照降低45.5%；砷含量为0.204 mg/kg，较对照增加17.20%；铅含量为0.044 mg/kg，较对照增加29.40%；铬含量为0.204 mg/kg较对照降低0.50%。该实验中砷含量较对照增加与实施淹水灌溉措施相符，其他3项重金属含量虽有所增减，但均未超过国家标准。

9 试验结论

一是大面积应用“淹灌+施石灰”控镉技术可以取得较为显著的降镉效果，该次试验降镉幅度在50.36%～69.81%，与往年的小区试验、小面积区域验证试验结果基本相符，效果比较稳定。二是稻谷镉含量在0.498 mg/kg以下的区域，可以考虑推广“淹灌+施石灰”控镉技术，试验中样品检测镉含量均不超过国家标准限值。三是稻谷镉含量在0.606～0.696 mg/kg的污染区域耕地安全利用措施有待进一步探索，仅以“淹灌+施石灰”措施难以达到控镉目标，试验中样品检测镉含量介于国家标准限值与国际标准限值之间。四是像鹅公颈这样的高自然背景值镉污染区应当休耕或退出水稻种植。