灌溉水净化耦合稻田土壤阻控措施对稻米Cd的累积减低效果

减低农田重金属输入是保障农业安全生产的关键措施之一。基于广西大环江流域重金属污染来源及灌溉水超标现状调研,选定典型Cd超标的大环江流域环江段,构建沉砂池+3级人工湿地系统对灌溉水进行净化,同时设置稻田土壤添加熟石灰、生物炭等阻控措施处理,旨在探明灌溉水净化耦合土壤阻控措施对典型污染区水稻Cd积累的联合减低效果。结果表明:研究区灌溉水中Cd浓度波动较大,监测期间(2020年4—11月)湿地系统入水总Cd最高浓度为8.38μg·L^(-1),最低为2.15μg·L^(-1),经系统净化后,总Cd浓度由入口的5.88±3.27μg·L^(-1)下降至0.69±0.35μg·L^(-1),其中沉砂池降Cd效果不明显,第一级人工湿地降Cd效率最高,系统对Cd的总去除率达88.3%,出水符合农业灌溉用水标准;稻米Cd含量分析结果显示,相比单一灌溉水净化对照灌区,添加熟石灰、生物炭以及熟石灰+生物炭3种钝化处理分别可降稻米Cd含量9.2%、1.5%和20.0%,单一石灰处理优于生物炭处理;灌溉水净化耦合钝化材料处理与当地常规水稻生产相比,稻米Cd的降低率最高达45.8%。可见,污染区灌溉水经人工湿地系统净化后,结合土壤Cd钝化阻控措施,减少了稻田土壤系统Cd输入量,有效降低了稻米中Cd的累积,提升了典型污染区稻米生产安全系数。研究结果可为南方Cd污染稻田的安全生产提供数据支撑与实践参考。

调理剂耦合水分管理对双季稻镉和铅累积的阻控效应

土壤重金属生物有效性和水稻自身的生理活动共同决定糙米的重金属累积.选取广州市郊一土壤镉(Cd)总量未超标但糙米Cd存在超标风险的稻田开展田间小区试验,以土壤重金属有效态和水稻生理阻隔为切入点,研究富硅调理剂(JD)、钙镁调理剂(YY)、富硅调理剂+淹水灌溉(JD+YS)和钙镁调理剂+淹水灌溉(YY+YS)处理对早、晚稻产量、糙米重金属含量、Cd和铅(Pb)富集系数、土壤重金属总量、土壤理化性质以及土壤Cd和Pb形态分布的影响.结果表明:(1)在土壤ω(总Cd)仅为0.13 mg·kg^(-1)的CK处理中,其早稻糙米ω(Cd)均值可达0.19 mg·kg^(-1).早稻品种(杂交稻)糙米对Cd和总As的富集能力强于晚稻品种(常规稻),而对Pb的富集能力不及晚稻品种(常规稻);(2)单施调理剂JD和YY对早、晚稻糙米的Cd和Pb累积没有明显的阻控效应,但JD+YS和YY+YS处理能显著地抑制早、晚稻糙米的Cd和Pb累积,且以JD+YS处理效果更加明显.JD+YS对早稻Cd和Pb累积的降幅达65.8%和68%,对晚稻的降幅达71.43%和49.15%.JD+YS处理通过提高土壤pH值和维持较低的氧化还原电位,促进土壤Cd和Pb由酸可提取态向还原态和残渣态的转化,明显降低了土壤Cd和Pb的有效态含量;同时,其提供的有效态Si、Ca^(2+)和Mg^(2+)养分供应通过生理阻隔和竞争Cd离子转运通道,进一步抑制了早、晚稻对土壤Cd和Pb的吸收及向糙米的转运.研究成果可为糙米Cd和Pb阻控产品和技术的研发与应用提供科学依据,对指导华南双季稻区的水稻安全生产具有重要意义.