摘 要
为降低稻米中镉(Cd)含量,探究了牛粪源蚯蚓粪对水稻不同时期Cd 吸收积累的影响。选取中性水稻土,采用盆栽试验,对牛粪源蚯蚓粪添加下水稻生长过程中土壤氧化还原电位(Eh)、pH 和土壤Cd 形态的变化规律及水稻重金属Cd 积累量进行测定分析。
结果表明:相较于对照(不添加蚯蚓粪),施加蚯蚓粪使水稻土壤Eh 显著降低,显著降低水稻分蘖期土壤pH 值,进入抽穗扬花期后无显著影响;蚯蚓粪的添加改变了土壤Cd 的赋存形态,在分蘖期除低添加量6.3 g C·kg-1 土外均显著降低环境活性态Cd 含量,且添加量越大降幅越大,在水稻抽穗扬花期仅高添加量41.3 g C·kg-1 土有显著降低效果,在完熟期各处理组均显著降低其含量;施加蚯蚓粪能显著降低水稻糙米中Cd 的含量,蚯蚓粪施用量6.3 g C·kg-1 土下糙米Cd 含量降低48.08%,施用量达16.3 g C·kg-1 土时糙米Cd 含量降至0.157 mg·kg-1,符合国家稻米Cd 控制标准,继续增加施用量后糙米Cd 含量无显著差异。对于水稻植株,蚯蚓粪在41.3 g C·kg-1 土下可显著降低全生育期各部位Cd 含量,除抽穗扬花期茎部无明显规律外,其余各时期水稻根、茎及叶Cd 含量均表现为蚯蚓粪添加量越大降低效果越明显。
研究表明,蚯蚓粪在全生育期可通过降低土壤Eh 影响土壤可交换态Cd 含量从而降低水稻对Cd 的吸收量。
结 论:
(1) 在本试验条件下,水稻土壤Eh 随淹水时间延长呈下降趋势,蚯蚓粪的施加可显著降低土壤Eh,且蚯蚓粪添加量与水稻土Eh 呈显著负相关关系。蚯蚓粪在水稻生长前期显著降低土壤pH,而后仅在高添加量41.3 g C·kg-1 土下显著升高土壤pH,最后在pH 7 左右波动。
(2) 蚯蚓粪对土壤Cd 存在形态有显著影响,尤其是具备环境毒性的可交换态和可还原态。蚯蚓粪通过降低水稻土Eh 影响土壤生物易利用态Cd,且高添加量41.3 g C·kg-1 土下,水稻全生育期均可显著降低镉含量。
(3) 蚯蚓粪主要通过降低土壤可交换态Cd 含量从而影响水稻对Cd 的吸收。除抽穗扬花期6.3 g C· kg-1 土蚯蚓粪添加量下,其余蚯蚓粪处理在各时期均能显著降低水稻植株各部位Cd 含量。蚯蚓粪添加量与植株Cd 降低幅度之间除抽穗扬花期茎部Cd 降低效果无明显规律外,其余各时期、各部位均表现为蚯蚓粪添加量越大降低效果越明显。
(4) 蚯蚓粪对降低镉米风险、保障粮食安全生产有可以预见的良好效果。所有添加蚯蚓粪处理均能显著降低稻米中Cd 含量,在高于16.3 g C·kg-1 土添加量下即可达到国家粮食卫生标准(0.2 mg·kg-1)。蚯蚓粪通过降低土壤Eh 减少生物可利用态Cd,从而抑制Cd 从土壤系统向水稻系统的迁移,同时抑制水稻系统中Cd 由根部向茎叶部的转运。蚯蚓粪虽然在高于16.3 g C·kg-1 土添加量下能进一步降低植株Cd 含量,但对糙米Cd 含量已无显著影响。以降低稻米Cd 含量为目的,从经济效益角度出发蚯蚓粪添加量不需过高。