镉污染土壤水稻安全生产的实践与思考_卢维盛

SCAUResourceandEnvironment©Ph.D.ZhouBo镉污染土壤水稻安全生产的实践与思考卢维盛[e-mail]华南农业大学资源环境学院1955-1972年日本富山县神通川流域发生的痛痛病事件SCAUResourceandEnvironment©Ph.D.ZhouBo不同污灌年限对水稻镉吸收的影响1上坝村的位置示意图SCAUResourceandEnvironment©Ph.D.ZhouBo露天采矿大宝山矿水土流失10图2.2土壤和稻谷样品采集点分布图ABDC长期污灌污改清长期污灌是指污水灌溉36a污改清：污灌19a后改为清水灌溉17a。13表2.3上坝村农田土壤pH及重金属含量重金属含量（mg.kg-1）pHCdPbCuZnAs长期污灌区（n=16）范围3.55-4.790.45-2.83115.6-845.4234.9-765.9201.9-1008.128.1-603.82平均值4.410.82250.8360.0355.6116.2标准差0.040.1412.614.821.316.7超标率（%）/10037.510010093.8污改清灌区（n=16）范围4.71-6.220.31-1.6272.84-137.8113.3-231.8111.8-310.416.4-116.4平均值5.280.707106.8117.8206.252.1标准差0.060.125.16.58.224.7土壤环境质量标准（二级）6.5-8.50.32505020030超标率（%）/100010050.062.514表2.5上坝村农田稻米重金属含量重金属含量（mg.kg-1,DW）采样CdPbCuZnAs长期污灌（n=16）范围0.032-0.4740.112-0.4284.65-16.4827.89-49.820.178-0.478平均值0.1280.2378.1629.450.238标准差0.0540.0860.621.860.08超标率（%）25.012.525.000污改清（n=16）范围0.193-1.6340.236-1.0562.86-10.1925..61-68.350.144-0.305平均值0.4180.3746.3838.840.223标准差0.1040.0750.382.010.038超标率（%）87.550.06.312.5015长期污灌土壤剖面污改清土壤剖面16012345670102030405060708090100土层深度(cm)pH值污改清长期污灌图2.3土壤pH的剖面分布状况170200400600800100012000102030405060708090100土层深度(cm)S含量(mg.kg-1)污改清长期污灌图2.4土壤有效S的剖面分布状况180.01.02.03.04.05.00102030405060708090100土层深度(cm)Cd含量(mg.kg-1)污改清长期污灌图2.5土壤Cd含量的剖面分布状况190501001502002503000102030405060708090100土层深度(cm)Pb含量(mg.kg-1)污改清长期污灌图2.6土壤Pb含量的剖面分布状况2001002003004005006007000102030405060708090100土层深度(cm)Cu含量(mg.kg-1)污改清长期污灌图2.7土壤Cu含量的剖面分布状况2101002003004005006007008000102030405060708090100土层深度(cm)Zn含量(mg.kg-1)污改清长期污灌图2.8土壤Cu含量的剖面分布状况22图2.9土壤Fe含量的剖面分布状况051015202530354045500102030405060708090100土层深度(cm)Fe含量(mg.kg-1)污改清长期污灌23图2.10土壤Mn含量的剖面分布状况01002003004005006000102030405060708090100土层深度(cm)Mn含量(mg.kg-1)污改清长期污灌24（1）长期污灌土壤重金属（Cd、Pb、As、Cu、Zn）以及Fe和S含量均显著高于污改清土壤。（2）长期污灌区稻米Cd、Pb平均含量和超标率显著低于污改清灌区，污灌稻田稻米Cu平均含量和超标率则明显高于污改清稻田的。虽然土壤As超标严重，但稻米As含量未见超标。小结SCAUResourceandEnvironment©Ph.D.ZhouBo水分管理对水稻镉吸收和分配的影响2SCAUResourceandEnvironment©Ph.D.ZhouBo27表3.1供试土壤的基本理化性质土壤代号灌溉类型粘粒g.kg-1(0.002mm）pH有机质g.kg-1碱解氮mg.kg-1有效磷mg.kg-1速效钾mg.kg-1全硫g.kg-1有效硫mg.kg-1A长期污灌2473.6627.4120.544.6126.342.3519.7B污改清2235.3432.1159.5166.25133.510.1151.3续表3.1供试土壤的基本性质土壤代号全铁g.kg-1游离铁g.kg-1活性铁g.kg-1全锰全Cdmg.kg-1全Cumg.kg-1全Znmg.kg-1全Pbmg.kg-1全Asmg.kg-1A110.884.15.5139.30.878303.0489.3685.3264.5B20.213.63.399.20.715190.7232.8130.148.628表3.2不同污灌土壤盆栽试验设计处理代号土壤水分管理方式处理1AN长期污灌常规水分管理处理2AC长期污灌全生育期淹水处理3BN污改清常规水分管理处理4BC污改清全生育期淹水全生育期持续淹水：在水稻生长全生育期土面上始终保持2~3cm水层的淹水状态（ContinueFlooding，CF）；常规水分管理：从水稻移栽到分蘖够苗期间，土面保持2~3cm水层，分蘖够苗后晒田5-7天，然后干湿交替灌溉，始终保持田面湿润状态且无明水，以不破坏水稻代谢能力为原则（NormalIrrigation，NI）。29cccddcaaabbb01020304050根茎叶质量(g/pot)ACANBCBN图3.1不同水分处理拔节期水稻根茎叶生物量（干重）注：A是指长期污灌土壤；B是指污改清土壤；C是指全生育期淹水；N是指常规水分管理。多重比较采用Duncan法，同一器官标有相同字母表示无显著差异（p=0.05，n=3）。30表3.4不同水分管理下水稻的产量及产量构成因素处理有效穗（穗/pot）穗粒数(个)千粒重(g)产量(g/pot)淹水14.0±1.0c91.0±1.9b16.9±0.21b21.5±0.95c长期污灌常规12.±0.58c87.8±1.3b16.6±0.04b17.5±0.63d淹水24.2±1.2a120.6±2.3a18.3±0.16a54.5±1.32a污改清常规21±0.88b122.1±2.3a18.1±0.08a47.1±1.32b注：表中数据为平均值±S.E.，同一列有相同字母表示经采用Duncan,s多重比较检验差异不显著（p=0.05，n=3）。31表3.5不同水分管理下水稻糙米重金属含量（mg.kg-1）处理CdPbCuZn淹水0.05±0.01c0.16±0.02c11.15±0.25c38.81±1.59b长期污灌常规0.47±0.05b0.58±0.03b20.58±0.96a49.88±1.86a淹水0.23±0.02b0.33±0.02b8.50±0.56d23.56±1.02d污改清常规0.96±0.08a1.09±0.08a14.13±0.78b32.94±1.52c注：表中数据为平均值±S.E.，同一列有相同字母表示经采用Duncan,s多重比较检验差异不显著（p=0.05，n=3）。32常规•移栽到分蘖够苗淹水2-3cm，分蘖够苗后晒田7-10天，然后干湿交替灌溉，以不破坏水稻代谢能力为原则，始终保持田面湿润状态且无明水。晒田后淹水•移栽到分蘖够苗淹水2-3cm，分蘖够苗后晒田7-10天，进行干湿交替灌溉，抽穗期开始土面上始终保持2-3cm水层淹水•在水稻生长期间，土面上始终保持2-3cm水层的淹水状态，所有处理在收获前一周停止灌溉3334表2.2供试土壤基本理化性质pHSOM(g/kg)CEC(cmol/kg)Clay0.002mm(%)Savi(mg/kg)FeAAO(mg/kg)MnAAO(mg/kg)钢铁厂5.5338.067.4717.8853.20175.6810.60冶炼厂5.1335.178.0619.0182.92231.396.31火电厂5.2837.828.8915.4529.84252.419.15大宝山铜铁矿4.8529.058.6616.33138.76264.8726.42铅锌矿6.7152.1217.5316.39327.53109.7121.08三角洲沉积土6.2846.6714.7627.05160.08170.3966.36注：SOM：土壤有机质；CEC：阳离子交换量；Clay：粘粒；Savi：有效硫；FeAAO：活性铁；MnAAO：活性锰。35表2.5不同污染土壤重金属含量Cd(mg/kg)Pb(mg/kg)Cr(mg/kg)As(mg/kg)Hg(mg/kg)Cu(mg/kg)Zn(mg/kg)钢铁厂2.6177.6381.8019.600.2419.78164.58冶炼厂13.08444.0773.2325.101.0529.66450.65火电厂2.3593.3158.7319.830.3519.21105.80大宝山铜铁矿1.12151.3856.6369.700.21258.28336.96铅锌矿1.991036.7773.9380.931.1246.531447.85三角洲沉积土0.60113.1179.3017.520.3617.8885.05国家二级标准值0.30250.00250.0030.000.3050.00200.0036水稻各器官Cd含量水分管理方式根茎叶籽粒钢铁厂常规14.74±2.95aC6.60±1.38aBCD3.32±0.88aB0.67±0.19aB晒田后淹水7.14±1.98bC2.06±1.48bC2.43±1.00bB0.26±0.11bB淹水5.03±1.09cB0.49±0.06cBC0.54±0.16cB0.08±0.01cC冶炼厂常规157.92±12.08aA68.57±13.16aA18.81±2.80aA2.21±0.56aA晒田后淹水63.28±13.85bA18.38±6.21bA10.73±1.58bA0.81±0.16bA淹水38.11±4.28cA3.73±1.66cA2.01±1.22cA0.42±0.12cA火电厂常规29.97±3.66aB12.23±1.72aB5.07±1.19aB0.74±0.09aB晒田后淹水11.50±1.06bB4.96±1.96bC3.98±0.45bB0.40±0.03bB淹水6.22±1.37cB0.94±0.67cB0.91±0.19cB0.10±0.03cBC大宝山铜铁矿常规12.66±0.79aC8.43±1.46aBC4.52±0.85aB0.64±0.17aB晒田后淹水5.07±1.43bC2.73±1.62bC3.40±0.58bB0.28±0.04bB淹水3.24±0.76cC0.45±0.19cC2.21±0.27cA0.18±0.06bB铅锌矿常规3.91±1.40aD1.04±0.16aD0.15±0.06aC0.36±0.12aB晒田后淹水2.23±0.47bD0.74±0.13bC0.15±0.05aD0.07±0.03bC淹水1.52±0.72cD0.46±0.20cBC0.10±0.07aB0.07±0.04bC三角洲沉积土常规2.95±1.06aD2.32±1.02aCD1.22±0