烟台诚通欣庆新材料有限公司

TEL: 、 18562199888

凹凸棒复合微生物肥料对水稻土有效镉的调控

返回列表 主页 > 欣庆新闻 > 公司新闻 >

凹凸棒复合微生物肥料对水稻土有效镉的调控及稻米增硒的作用
 
葛体达  隋方功 阳建江 王建华 周辉

单位:(1、中国科学院亚热带农业生态研究所 2 、湖南省攸县农业局  3、烟台诚通欣庆新材料有限公司)
 
摘要:针对土壤重金属镉污染导致稻米中镉含量严重超标的问题,在土壤镉严重超标的湖南省攸县水稻田进行田间试验,探讨凹凸棒复合微生物肥料对水稻吸收利用镉元素的影响,验证其能否有效降低水稻土及稻米中镉元素的含量,探讨利用凹凸棒复合微生物肥料修复镉污染土壤的可行性,同时探讨凹凸棒复合微生物肥料对提高水稻稻米中硒含量的作用。结果表明:凹凸棒复合微生物肥料与早稻分蘖之间存在一个量效关系;与常规施肥处理相比,凹凸棒复合微生物肥料不同施肥数量对早稻和晚稻稻谷产量差异并未达到显著水平,证明凹凸棒复合微生物肥料完全可以替代化肥的施用;随着凹凸棒复合微生物肥料施肥量的增加,早稻产量并未表现出显著的增加或降低趋势。说明凹凸棒复合微生物肥料的施用不会产生类似化学肥料的毒副作用。试验证明了凹凸棒复合微生物肥料可以有效提高早稻稻米中硒元素的含量水平(17.3%-21.2%),达到了国家富硒大米标准,通过进一步完善配套技术,有望创新成为一种依靠天然凹凸棒和微生物制剂生产富硒大米的创新性技术。凹凸棒复合微生物肥料可有效降低晚稻茎叶中镉的含量水平,并存在着量效关系。试验证明不存在凹凸棒复合微生物肥料的施用导致晚稻稻米中镉含量增加的风险。与常规处理(土壤有效镉0.34mg/kg)相比,900kg/亩的凹凸棒复合微生物肥料施用量可将土壤有效镉(0.24mg/kg)降低29.4%,差异显著。

关键词:土壤;镉污染;富硒;凹凸棒;水稻
 
水稻作为全球第二大主要粮食作物,在农业生产中占有重要地位。湖南省素有“鱼米之乡”的美称。然而,日益加剧的农业环境污染,尤其是“镉大米”问题的凸现,对粮食与食品安全构成威胁,严重地阻碍了湖南农业的可持续发展。湖南农田重金属污染的调查表明,重金属污染元素中,以镉的污染最为普遍,污染稻田含镉( Cd) 2. 8— 51. 3mg /kg,为土壤环境质量标准值(二级)的9. 3— 171. 0倍。针对农田水稻重金属镉污染的问题已有相关研究报道,通过品种选育、水分控制或土壤钝化剂等手段,可有效地降低稻米中的镉含量。而凹凸棒复合微生物有机肥料作为控制农作物重金属含量的一种新型手段,在农作物耐重金属胁迫方面发挥了重要作用。
硒(Se)是人体中谷胱甘肽过氧化物酶(抗氧化酶)和硒-P 蛋白的组成部分,在体内直接参与清除活性氧自由基、提高体内脂质抗氧化能力,保护生物膜、提高机体免疫力等生理活动;另有报道称,硒元素在提高人体免疫力以及预防癌症等方面也有重要作用,故其被认为是人体必需的微量元素之一。我国大部分地区的人群硒元素的平均摄入量低于40 μg/d,仅为最低标准(50 μg/d)的80%。水稻是我国居民营养和能量的主要来源,主食富硒大米能有效补充人体所需的硒元素。在水稻生产过程中施用富硒叶面肥,一方面可增加稻米中硒含量,增强稻米的营养价值;另一方面可降低稻米中的重金属含量,尤其是镉的含量,保障稻米的安全性。
凹凸棒复合微生物肥料是一种含有凹凸棒粘土矿物和微生物的生物矿物质肥料。凹凸棒属于2:1型粘土矿物,具有巨大表面积和吸附能力,可对土壤中存在的重金属离子进行有效的吸附和固持,从而降低土壤重金属对植物的吸收利用和生物毒害作用。因此,研究凹凸棒复合微生物肥料在重金属污染土壤上的生物修复作用效果,具有重要意义。为此,烟台诚通欣庆新材料有限公司和中国科学院亚热带农业生态研究所组成联合研究团队,于2016年在湖南省攸县进行了早稻、晚稻、单季稻的田间试验,以期探讨凹凸棒复合微生物肥料对水稻的降镉富硒作用效果,为修复重金属污染土壤,在受到镉污染的土壤上,种植出低镉富硒水稻提供科学依据。

1材料与方法

1.1凹凸棒复合微生物肥料在早稻上的应用试验
凹凸棒复合微生物肥料在早稻上的应用试验设在湖南省攸县新市良种场,供试土壤为当地常年种植水稻的水稻土。土壤有机质含量12-15mg/kg,土壤肥力中等。每小区面积60m2。试验分别设置4个处理,重复3次,随机排列。处理1(即常规施肥):常规3个小区内施用了“红四方牌”中盐安徽红四方肥业股份有限公司生产的复合肥,按每亩35kg计算,每小区内各施用了3.15kg。处理2:施用甘肃欣庆环保科技股份有限公司生产的凹凸棒复合微生物肥料,按每亩300kg计算,每小区内各施用了27kg。处理3: 均施用了甘肃欣庆环保科技股份有限公司生产的凹凸棒复合微生物肥料,按每亩600kg计算,每小区内各施用了54kg。处理4:均施用了甘肃欣庆环保科技股份有限公司生产的凹凸棒复合微生物肥料,按每亩900kg计算,每小区内各施用了81kg。全部试验用肥作基肥施用,在水稻田耕地时一次性均匀撒于地面然后耕耙入土。全部试验处理均施用土壤调理剂50kg/亩,在水稻田耕地时一次性均匀撒于地面然后耕耙入土。不再追加其他肥料,田间管理及作业如插秧、浇水、晒田、除草、中耕、植保等等所有处理相同。供试品种:中早39, 4月21日插秧,7月16日收割5小区,7月19日收割7小区(下雨影响)。
样品采集与处理:试验开始之前尚未使用肥料时,整个试验田块采用棋盘式采样法,采集0-20cm、20-40cm土壤样品各1个,放置阴凉处风干装袋备用。水稻收获时每个小区单独采集土壤样品(0-20cm、20-40cm各1个)、共计12x2=24个土壤样品、每个小区采集一个稻谷样品,共计12个稻谷样品,风干装袋备用。植物样品全部用不锈钢粉碎机磨细过1mm筛,土壤样品全部过0.5mm筛。
产量及产量构成考察亩产量、亩穗数、穗粒数、千粒重、生物量。
记载:试验用水稻品种、插秧时间、施肥时间、田间管理作业等。
分析测试:镉(原子荧光分光光度计法)、硒(等离子体发射光谱法)。由青岛农业大学分析测试中心完成。
1.2凹凸棒复合微生物肥料在晚稻上的应用试验
2016年下半年在湖南省株洲市攸县新市镇良种场刘四清同志提供的水稻田内原方块小区不变,继续进行凹凸棒复合微生物肥料在晚稻上的应用试验。试验负责及操作人:刘四清(攸县农业局新市良种场职工)和周石仔(烟台诚通欣庆新材料有限公司联络人)
杂交晚稻试验品种为“天优华占”。2016年6月17日浸种,6月18日播种,7月21日施肥,7月22日插秧,插秧行距:6寸×6寸,每个小区插秧蔸数:直行44蔸,横行30蔸
8月4日中耕施肥,每个小区按12.5公斤/亩标准施用尿素1.125公斤(尿素系山西阳煤丰喜肥业集团有限责任公司生产的),每块小区内按7.5公斤/亩标准,施用钾肥0.675公斤(钾肥为加拿大进口),全部12个小区均等施用。10月21日,取样谷、杆、根、泥四样,2016年11月18日收割。
试验分别设置4个处理。处理1(即常规施肥):常规3个小区内施用了“红四方牌”中盐安徽红四方肥业股份有限公司生产的复合肥,按每亩35kg计算,每小区内各施用了3.15kg。处理2:施用甘肃欣庆环保科技股份有限公司生产的凹凸棒复合微生物肥料,按每亩300kg计算,每小区内各施用了27kg。处理3: 均施用了甘肃欣庆公司生产的凹凸棒微生物肥料,按每亩600kg计算,每小区内各施用了54kg。处理4:均施用了甘肃欣庆环保科技股份有限公司生产的凹凸棒复合微生物肥料,按每亩900kg计算,每小区内各施用81kg。

2.1结果与分析
2.1.1凹凸棒复合微生物肥料对早稻分蘖的影响

    每处理随机调查30蔸水稻的分蘖数,分析不同施肥处理对早稻分蘖发生的促进作用(表1)。表1数据表明,不同施肥处理对早稻分蘖的影响不同,说明凹凸棒复合微生物肥料的用量对早稻的分蘖力产生了显著的影响,表现为平均每蔸分蘖数量处理2(11.4个/蔸)少于常规施肥(12.2个/蔸),而处理3(12.9个/蔸)和处理4(12.8个/蔸)均高于常规施肥处理。这是因为作为基肥施用的凹凸棒复合微生物肥料,可以满足供应水稻分蘖所需要的主要速效氮磷钾养分。但是,生产中必须注意凹凸棒复合微生物肥料的施用量问题,必须要达到一定数量(本试验中为≥600kg/亩)才具有促进早稻分蘖力的作用。这证明了凹凸棒复合微生物肥料与早稻分蘖之间存在一个量效关系。

表1 凹凸棒复合微生物肥料对早稻分蘖的影响
处理                抽样(10蔸)数                合计   主茎数   平均分蘖数
(个/10蔸)(个/蔸)
  常规1     24  15  16  13  14  22  13  12  19  17   165    39  
常规2     10  16  19  17  17  16  20  14  15  14   158    38      12.2  b
常规3     19  14  15  20  8   15  16  17  20  13   157    38  
处理2-1   15  14  14  16  18  14  17  13  13  15   149    37
处理2-2   29  21  10  20  18  9   12  6   19  13   157    38      11.4  c
处理2-3   18  17  13  13  17  14  12  14  15  17   150    38   
处理3-1   10  18  24  18  12  14  14  15  9   26   160    39
处理3-2   18  15  17  16  21  15  14  15  22  16   169    37      12.9  a
处理3-3   18  17  18  19  20  18  17  15  15  23   180    45  
处理4-1   8   16  22  23  17  22  13  13  19  17   170    46
处理4-2   19  16  17  17  16  15  17  18  14  16   165    39      12.8  a
处理4-3   21  18  17  16  15  19  20  12  20  18   176    43  
   
2.1.1凹凸棒微复合生物肥料对早稻产量的影响
表2 凹凸棒复合微生物肥料对对早稻产量的影响
试验处理 重复 合计 平均 亩产 增产%
常规 52.5 51 53.25 156.75 52.25 580.6   a  
处理2 56.5 55.85 54.6 166.95 55.65 618.3   a 6.5
处理3 58.5 51.6 55.95 166.05 55.35 615.0   a 5.9
处理4 57.85 53.6 53.8 165.25 55.08 612.0   a 5.4
 
表2数据表明,与常规施肥处理相比,凹凸棒复合微生物肥料不同施肥数量对早稻产量具有一定的增产作用,增产幅度5.4%-6.5%。但是,统计分析结果表明,不同处理间早稻产量差异并未达到显著水平(F=1.47<F0.05=4.07),证明凹凸棒复合微生物肥料完全可以替代化肥的施用。并且随着凹凸棒复合微生物肥料施肥量的增加,早稻产量并未表现出显著的增加或降低趋势。说明凹凸棒复合微生物肥料的施用不会产生类似化学肥料的毒副作用。

2.1.3凹凸棒复合微生物肥料对早稻稻米中镉含量的影响
 
 
图2 凹凸棒复合微生物肥料对早稻稻米中镉含量的影响
由图2可见,不同凹凸棒复合微生物肥料处理均增加了稻米中重金属镉的含量,不同处理间差异显著。随着凹凸棒复合微生物肥料用量的增加,早稻稻米中镉的含量出现显著的增加趋势。说明凹凸棒复合微生物肥料在早稻上的单次使用,不仅不能有效降低早稻稻米中重金属镉的含量,反而会出现随着凹凸棒复合微生物肥料施用量的增加,早稻稻米中重金属镉的含量有明显的增加趋势。
2.1.4凹凸棒复合微生物肥料对早稻田土壤中有效镉含量的影响
 
图2 凹凸棒复合微生物肥料对早稻田土壤有效镉的影响
 
由图2可见,和常规施肥处理相比,300kg/亩用量的凹凸棒复合微生物肥料用量(处理2)似乎可降低土壤中有效镉的含量,且随着凹凸棒复合微生物肥料施用量的增加,早稻田土壤有效镉含量有增加的趋势,但是,由于凹凸棒复合微生物肥料降低土壤有效镉含量的具体数值差异远未达到统计学上的显著差异水准,尚有待进一步试验以确定最佳用量范围。
2.1.5凹凸棒复合微生物肥料对早稻稻米中硒含量的影响
 
图3 不同施肥处理对早稻稻米中硒含量的影响
图3可见,施用凹凸棒复合微生物肥料可以显著增加早稻稻米中硒元素的含量水平,处理2(凹凸棒复合微生物肥料300kg/亩)早稻稻米含硒量0.061mg/kg,比常规处理提高了17.3%,处理3(凹凸棒复合微生物肥料600kg/亩)稻米籽粒含硒量为0.063mg/kg,比常规施肥处理提高了21.2%。达到了国家富硒大米标准0.04-0.3mg/kg 。证明凹凸棒复合微生物肥料可有效提高早到稻米中硒的含量,生产出达到国家标准的富硒大米。通过进一步完善配套技术,有望创新成为一种依靠天然凹凸棒和微生物制剂生产富硒大米的创新性技术。但是当用量增加到900kg/亩时,早稻稻米中硒元素含量反而极为显著地降低,说明凹凸棒复合微生物肥料的施用量并不是越多越有利于早稻稻米中硒含量的提高,似乎同样存在一个适宜施用量范围的问题,这有待今后的进一步试验探索,其原因也有必要进行深入的研究。
2.2凹凸棒复合微生物肥料对晚稻及晚稻田土壤重金属镉的影响
2.2.1凹凸棒复合微生物肥料对晚稻产量的影响
表3数据表明,与常规施肥处理相比,凹凸棒复合微生物肥料不同施肥数量对晚稻产量具有一定的增产作用,增产幅度2.4%-8.8%。但是,统计分析结果表明,不同处理间早稻产量差异(F=2.18)并未达到显著水平(F<F0.05=4.07),并且随着凹凸棒复合微生物肥料施肥量的增加,晚稻表现出的增产作用效果并没有稳定的增加趋势。
表3 凹凸棒复合微生物肥料对晚稻产量的影响
试验处理 重    复 合计 平均 亩产 增产%
常规施肥 61 56.6 60 52.25 657.8 61  
处理二 66 64.3 62.9 64.4 715.6 66 8.8
处理三 71 59.5 60 63.5 705.6 71 7.3
处理四 54.8 60.2 58.3 57.8 641.9 54.8 2.4
 
2.2.2凹凸棒复合微生物肥料对晚稻茎叶中镉含量的影响



由图4可见,随着凹凸棒复合微生物肥料施用量的增加,晚稻茎叶中镉含量呈现逐渐降低的趋势,由常规施肥处理的3.89mg/kg降低到处理3(凹凸棒复合微生物肥料600kg/亩)的2.38mg/kg,处理4(凹凸棒复合微生物肥料900kg/亩)的1.90mg/kg,降低幅度分别达到38.8%和51.2%。但是,处理2(凹凸棒复合微生物肥料300kg/亩)晚稻茎叶中镉含量虽然也降低到了3.31mg/kg,然而与常规施肥处理之间差异不显著。说明凹凸棒复合微生物肥料可有效降低晚稻茎叶中镉的含量水平,并存在着量效关系。
2.2.3凹凸棒复合微生物肥料对晚稻稻米中镉含量的影响
    
 
图5 凹凸棒复合微生物肥料对晚稻稻米中镉含量的影响
 
由图5可见,与常规施肥相比,凹凸棒复合微生物肥料并没有导致晚稻稻米中镉含量呈现显著变化,这意味着并不存在凹凸棒复合微生物肥料的施用导致晚稻稻米中镉含量增加的风险。
2.2.4凹凸棒复合微生物肥料对晚稻稻田土壤中有效镉含量的影响
 


由图6可见,和常规施肥处理相比,不同用量的凹凸棒复合微生物肥料用量均可降低晚稻田土壤中有效镉的含量,且随着凹凸棒复合微生物肥料施用量的增加,晚稻田土壤有效镉含量有逐渐降低的趋势。900kg/亩用量的凹凸棒复合微生物肥料处理的土壤有效镉(0.24mg/kg)比常规处理(0.34mg/kg)降低了29.4%,差异显著。这与水稻植物体的吸收积累有关,更与凹凸棒复合微生物肥料对镉的物理化学固持和生物转化有关,其机制尚有待进一步研究。
2.2.5凹凸棒复合微生物肥料对晚稻稻米中硒含量的影响
    由图7可见,不同用量的凹凸棒复合微生物肥料均降低晚稻稻米中硒的含量,但统计结果表明,差异不显著。这可能与晚稻本身生育期较短,水稻植株对硒的吸收转化较少有关。同时也可能与原始土壤硒背景值高低密切有关,因为凹凸棒复合微生物肥料中硒的含量甚微,很难依靠其自身直接提供元素硒。
 
图7 不同施肥处理对晚稻稻米中硒含量的影响
3结论
3.1凹凸棒复合微生物肥料与早稻分蘖之间存在一个量效关系;与常规施肥处理相比,凹凸
 
 
 
 
 

 




网站首页  |   关于我们  |   产品中心  |   检测报告  |   应用案例  |   欣庆新闻  |   视频中心  |   联系我们  |  

公司电话:

联系电话:18562199888

公司地址:烟台开发区淮河路10号凤台大厦南3楼305室

烟台诚通欣庆新材料有限公司 鲁ICP备17036362号


网站制作: 烟台景明网络