Rice Varieties, Soil Conditioners, and Foliar Blockers for Remedying Cd-Pb Contamination on Paddy Fields
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摘要:目的
评估不同水稻品种、土壤调理剂和叶面阻控剂对重金属污染土壤的治理效果及对水稻产量和品质的影响。
方法采用田间试验的方法，试验区选址在福建省龙岩市某县区安全利用耕地镉-铅复合污染大田，其土壤中镉、铅DTPA提取量分别为0.190 mg·kg−1、16.3 mg·kg−1，土壤中全Cd、全Pb含量分别为0.334 mg·kg−1、99.5 mg·kg−1。选用当地常规杂交水稻品种甬优9、甬优1540、甬优17、泰两优美丝、两优1516、喜两优丰丝苗、更香优糖丝、更香优703、中浙优8号、增香丝隆望两优889进行对比试验，比较分析各品种产量及水稻糙米中Cd、Pb含量；比较不同土壤调理剂（牡蛎壳粉、麦饭石粉、屹米达土壤修复剂IM-2、屹米达土壤调理剂IM-3、超稳矿化土壤修复新材料、洋屿土壤结构调理剂）和叶面阻控剂（楚戈、玲珑硅、给力硅、粮安好、液体硅）对土壤中有效态Cd、Pb含量和水稻糙米中Cd、Pb含量的影响；把不同安全利用措施优化组合，探讨其对受污染耕地修复治理的效果与可行性。
结果不同水稻品种在产量和水稻糙米中Cd、Pb的累积上存在明显差异，其中甬优17产量最高，泰两优美丝产量最低，10种不同水稻品种糙米中Cd、Pb含量均未超出国家标准GB 2762—2022要求（Cd≤0.2 mg·kg−1、Pb≤0.2 mg·kg−1），增香丝隆望两优889、甬优9号、中浙优8号、甬优17等4种水稻品种在产量及对重金属Cd、Pb的低积累上表现出较好效果。不同土壤调理剂能显著提升土壤pH值，除了施用超稳矿化土壤修复新材料处理组出现水稻产量减产外，其他处理则均表现出显著增产效果。施用牡蛎壳粉、麦饭石、屹米达土壤调理剂IM-3、超稳矿化土壤修复新材料等4种土壤调理剂显著降低了土壤中有效态Cd、Pb含量；施用牡蛎壳粉、屹米达土壤调理剂IM-3、洋屿土壤结构调理剂、超稳矿化土壤修复新材料显著降低了水稻糙米中Cd含量，除了洋屿土壤结构调理剂处理组水稻糙米中Pb有检测出，其他处理组均未检出。不同叶面阻控剂在水稻产量上均表现出显著增产效果，均能显著降低水稻糙米中Cd含量，降低比例依次为粮安好＞液体硅＞ 玲珑硅＞ 楚戈＞给力硅；除粮安好处理组水稻糙米中有检测出Pb外，其他处理组水稻中则均未检出。3种综合治理技术模式均能显著降低土壤中有效态Cd、Pb含量，显著降低水稻糙米中Cd含量，水稻糙米中Pb则均未检出。
结论筛选出增香丝隆望两优889、甬优9号、中浙优8号、甬优17等4种水稻品种作为低积累水稻品种；土壤调理剂推荐使用牡蛎壳粉和屹米达土壤调理剂IM-3，叶面阻控剂推荐使用液体硅和玲珑硅。在镉-铅复合污染稻田上，因地制宜选用上述推荐的低积累水稻品种、土壤调理剂、叶面阻控剂，以“低积累水稻品种+土壤调理剂+叶面阻控剂”的组合作为综合治理技术模式使用，既能保障水稻产量，又能有效降低土壤中有效态Cd、Pb含量，降低水稻糙米中Cd、Pb含量，保障水稻的质量安全。
Abstract:ObjectiveProper selections of rice varieties, soil conditioners, and foliar blockers to mitigate the ill-affected rice quality and production and soil condition on a Cd-Pb contaminated paddy field were investigated.
MethodIn a field experiment, the test area was selected in a Cd-Pb compound polluted field in a county and district of Longyan City, Fujian Province, where the soil Cd and Pb DTPA extractions were 0.190 mg·kg−1, 16.3 mg·kg−1, and the soil total Cd and Pb contents were 0.334 mg·kg−1, 99.5 mg·kg−1, respectively. Conventional hybrid rice varieties, Yongyou 9, Yongyou 1540, Yongyou 17, Tailiangyoumeisi, Liangyou 1516, Xiliangyoufengsimiao, Gengxiangyoutangsi, Gengxiangyou 703, Zhongzheyou 8, and Zengxiangsilongwangliangyou 889, were planted on Cd-Pb contaminated soils treated with various conditioners and sprayed on plant leaves with different foliar blockers. Grain yield and Cd-Pb in the harvested brown rice of each rice variety as well as in the soils under treatments were recorded. The soil conditioners applied included oyster shell powder, medical stone powder, Yimida soil remediation agent IM-2, Yimida soil conditioner IM-3, ultra-stable mineralized soil remediation new material, and Yangyu soil structure conditioner, and the foliar blockers included Chuge, Linglong silicon, Geili silicon, Liang'anhao, liquid silicon. Effectiveness and feasibility of the combined optimal treatments in reversing the ill-effects of the heavy metal contamination on the farmland were examined.
ResultSignificant differences on yield and Cd-Pb in brown rice of the varieties of rice grown on the lots were found. For instance, Yongyou 17 had the highest yield and Tailiangyoumeisi the lowest, but the Cd-Pb contents for all 10 rice cultivars were below the national standards GB 2762—2022, 0.2 mg·kg−1 for Cd and 0.2 mg·kg−1 for Pb. Zengxiangsilongwangliangyou 889, Yongyou 9, Zhongzheyou 8, and Yongyou 17 performed well on yield with low Cd-Pb. The soil conditioners, other than the ultra-stable mineralized soil remediation new material, significantly raised the soil pH and grain yield. Among them, the oyster shell powder, medical stone, Yimida soil conditioner IM-3, and the ultra-stable mineralized soil remediation new material significantly lowered the available Cd-Pb in soil; the oyster shell powder, Yimida soil conditioner IM-3, Yangyu soil structure conditioner, and the ultra-stable mineralized soil remediation new material significantly reduced the Cd in brown rice; and, except Yangyu soil structure conditioner, all others helped to render Pb not detectable in the brown rice. The tested foliar blockers sprayed on rice plants significantly improved the grain yield with reduced Cd in brown rice in the order of: Liang'anhao＞liquid silicon＞Linglong silicon＞Chuge＞Geili silicon. Aside from Liang'anhao, the foliar blockers also decreased the Pb in brown rice to a non-detectable level. In combination, the three methods tried in this study not only effectively decreased the Cd-Pb contents in brown rice and soil but also significantly enhanced the grain yield.
ConclusionZengxiangsilongwangliangyou 889, Yongyou 9, Zhongzheyou 8, and Yongyou 17 were low in accumulating Cd-Pb and high on yield. The oyster shell powder and Yimida soil conditioner IM-3 were the choice soil conditioners. The liquid silicon or Linglong silicon performed satisfactorily as a foliar blocker. By combining the above-recommended selections for a treatment, an effective reduction in soil Cd-Pb, crop increase on rice, and safety assurance for consumption could be realized.
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Keywords:
- heavy metals /
- Cd-Pb contamination /
- consumption safety /
- paddy field /
- rice
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0. 引言
【研究意义】土壤重金属污染具有隐蔽性强、危害性大、治理难度大等特点，成为世界环境污染中的焦点问题之一。土壤中重金属来源途径具有多面性、多维性，主要来自工业活动，涉及重金属的工矿企业是土壤重金属的主要污染源。农业生产过程也会造成一定程度的土壤重金属污染，如施用垃圾肥、污泥、畜禽粪便和化肥，污水灌溉等[1]。耕地土壤中重金属会通过农作物根系吸收转移到农产品，从而导致农产品重金属含量超标，造成食品安全隐患，危害群众身体健康[2]。水稻是我国主要的粮食作物，耕地土壤的净化对保障水稻安全生产具有重要作用[3]。重金属Cd、Pb是水稻田中最典型的污染物，且多以复合污染形式出现[4−5]，也是我国南方红壤区稻田主要污染物之一。根据2016年国务院印发的《土壤污染防治行动计划》，全国各省（市、区）陆续发布了省级土壤污染防治行动实施方案或工作方案[6]。在“土十条”总体布局和指导下，福建省切实推行以保障农产品安全为核心的耕地土壤污染防控策略，组织开展了受污染耕地安全利用工作，为耕地土壤重金属污染的防治提供科学依据和技术支撑。【前人研究进展】目前受污染耕地安全利用主要是通过农艺调控、土壤改良、植物修复等措施，减少耕地土壤中污染物的输入或降低其活性，从而降低农产品污染物超标风险；其中筛选低富集水稻品种、土壤调理和叶面阻控具有成本较低、降污操作简易、效果明显和易于推广等特点，成为目前广泛应用的农用地安全利用技术[7−14]。【本研究切入点】综合考虑重金属低富集水稻品种选择以及土壤调理剂和叶面阻控剂的有效性，探索优化综合治理技术模式的研究鲜见报道。因此，筛选出适应当地乃至全国推广应用的技术模式迫在眉睫。【拟解决的关键问题】本研究通过田间小区试验，筛选适用于Cd-Pb复合污染耕地的低积累水稻品种、土壤调理剂和叶面阻控剂及其优化组合，以期提升土壤环境质量，保障农产品安全生产。
1. 材料与方法
1.1 供试材料
依托福建省龙岩市某县区受污染耕地安全利用项目，试验区选址为项目区域安全利用耕地镉-铅复合污染大田，试验区面积1.08 hm2。土壤为黄壤，属强酸性土壤（4.5＜pH≤5.5），其土壤pH值为5.13，土壤中镉、铅DTPA提取量分别为0.190 mg·kg−1、16.3 mg·kg−1，土壤中全Cd、全Pb含量分别为0.334 mg·kg−1、99.5 mg·kg−1。根据GB 15618—2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》和DB 35/T 859—2016《农产品产地土壤重金属污染程度的分级》可知，供试土壤全Cd、全Pb含量均大于污染风险筛选值（Cd：0.3 mg·kg−1，Pb：80 mg·kg−1），但小于风险管制值（Cd：1.5 mg·kg−1，Pb：400 mg·kg−1），属于安全利用类；供试土壤有效态Cd、Pb含量均高于规定的安全值（Cd：0.14 mg·kg−1，Pb：15 mg·kg−1），属于警戒级土壤（即对应安全利用类土壤）。
供试水稻品种：甬优9、甬优
1540 、甬优17、泰两优美丝、两优1516 、喜两优丰丝苗、更香优糖丝、更香优703、中浙优8号、增香丝隆望两优889，共计10个品种。供试土壤调理剂：牡蛎壳粉、麦饭石粉、屹米达土壤修复剂IM-2、屹米达土壤调理剂IM-3、超稳矿化土壤修复新材料和洋屿土壤结构调理剂；供试叶面阻控剂：楚戈、玲珑硅、给力硅、粮安好和液体硅。土壤调理剂和叶面阻控剂的详细情况见表1。表 1 土壤调理剂和叶面阻控剂来源与用量Table 1. Information on tested materials土壤调理剂
Soil conditioner用量
Hectare dosage/
（kg·hm−2）厂家
Provider叶面阻控剂
Foliar Blockers用量
Hectare dosage/
（L·hm−2）厂家
Provider牡蛎壳粉
Oyster shell powder4500 福清市天润环保科技有限公司
Fuqing Tianrun Environmental Protection Technology Co., Ltd.楚戈
Chuge3 湖南环保桥科技有限公司
Hunan Eco-Bridge Technology Co., Ltd.麦饭石粉
Maifan stone powder4500 中国冶金地质总局第二地质勘查院
The Second Geological Exploration Institute, China Metallurgical Geology Bureau玲珑硅
Linglong silicon3 滁州市给力肥料科技有限公司
Chuzhou City Giving Fertilizer Technology Co., Ltd.屹米达土壤修复剂IM-2
Yimi soil conditioner IM-21500 深圳屹米达环保科技有限公司
Shenzhen Yimida Environmental Protection Technology Co., Ltd.给力硅
Geili silicon3 滁州市给力肥料科技有限公司
Chuzhou City Giving Fertilizer Technology Co., Ltd.屹米达土壤调理剂IM-3
Yimi soil conditioner IM-31500 深圳屹米达环保科技有限公司
Shenzhen Yimida Environmental Protection Technology Co., Ltd.粮安好
Lianganhao3 滁州市给力肥料科技有限公司
Chuzhou City Giving Fertilizer Technology Co., Ltd.超稳矿化土壤修复新材料
The ultra-stable mineralized soil remediation new material,4500 江苏隆昌化工有限公司
Jiangsu Longchang Chemical Co., Ltd.液体硅
Liquid silicon3 滁州市给力肥料科技有限公司
Chuzhou City Giving Fertilizer Technology Co., Ltd.洋屿土壤结构调理剂
Yangyu soil structure conditioner4500 泉州市洋屿土壤科技有限公司
Quanzhou Yangyu Soil Technology Co., Ltd.1.2 试验设计
1.2.1 不同水稻品种产量与重金属含量比较
试验区占地0.4 hm2，均等划分为30个小区，每小区面积0.013 hm2，分别种植10种不同水稻品种，每个小区之间留出30 cm宽的间隔作为隔离区。每种水稻品种试验重复3次。水稻生长期间水肥管理保持一致。收获后分别测定产量和稻米中重金属含量。
1.2.2 不同调理剂对土壤和稻米重金属含量的影响
试验区占地0.28 hm2，均等划分为21个小区，每小区面积0.013 hm2，每个处理小区以田埂隔开。于水稻种植前分别撒施6种不同土壤调理剂，施用量见表1，并设空白对照区，每处理重复3次。供试水稻为增香丝隆望两优889，水稻生长期间水肥管理与上述试验保持一致。
1.2.3 不同叶面阻控剂对稻米重金属含量的影响
试验区占地0.24 hm2，均等划分为18个小区，每小区面积0.034 hm2，小区间留出30 cm宽的间隔。于水稻孕穗期分别喷施5种不同叶面阻控剂，施用量见表1，并设空白对照区，每处理重复3次。供试水稻为增香丝隆望两优889，水稻生长期间水肥管理与上述试验保持一致。
1.2.4 综合处理试验
试验区占地0.16 hm2，均等划分为12个小区，每小区面积0.013 hm2，每小区以田埂隔开，分别进行下列处理。处理1：低积累水稻品种（中浙优8号）+牡蛎壳粉（
4500 kg·hm−2）；处理2：低积累水稻品种（中浙优8号）+牡蛎壳粉（4500 kg·hm−2）+玲珑硅（3 L·hm−2）；处理3：常规水稻品种（增香丝隆望两优889）+牡蛎壳粉（4500 kg·hm−2）+玲珑硅（3 L·hm−2）；空白对照：增香丝隆望两优889水稻，不施用调理剂和阻控剂。每处理重复3次，水稻生长期间水肥管理与上述试验保持一致。1.3 样品采集与测定
于水稻成熟收获期测产、采样，采样时同时采集水稻样品和表层土壤样品，土壤样品采用竹刀进行采样以避免污染。水稻和土壤样品采集均采用多点混合采样法，即在一个小区内采集3~5个分样，混合形成混合样。土壤样品采后用牛皮纸包好置于晾土房自然风干并剔除植物残体与碎石瓦砾，使用木质磨土棒和玛瑙研钵碾磨分别过10、60、100目筛，用网格法均匀取样并保存于聚乙烯自封袋中，做好标记储存备用。水稻样品去穗脱粒、晒干、扬净、称重量产；其中检测样品放至烘箱105 ℃杀青，于70 ℃烘干至恒重，手工去壳后糙米籽粒用食品粉碎机粉碎，用自封袋保存备用。
土壤中Cd、Pb有效量采用DTPA-浸提法（GB/T 23739—2009）[14]浸提，浸提液经处理采用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS，Nexlon300x，Perkin Elmer）测定其重金属含量。土壤有效量待测土样过10目筛，土壤重金属有效量的评价方法采用《农产品产地土壤重金属污染程度的分级》（DB 35/T 859—2016）方法测定；土壤pH采用《土壤pH值的测定 电位法》（HJ 962—2018）测定，以土水质量比1∶2.5混匀提取上清液，用pH（Mettler SevenCompact）计测定；植物样中Cd、Pb含量采用硝酸消解法，使用CEMMARS6高通量密闭微波消解系统，消解液经过处理采用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS，Nexlon300x，Perkin Elmer）测定重金属含量。
1.4 数据处理
采用 Origin 2018对不同处理进行统计分析并作图，方差分析采用 SPSS 25.0软件。用重金属有效量富集系数（BAF）衡量水稻对土壤重金属有效态含量的富集能力。计算公式为：
BAF=Cr/Cs 式中，Cr、Cs分别表示水稻糙米和土壤的铅（镉）重金属含量（mg·kg−1）。
2. 结果与分析
2.1 不同水稻品种对重金属的富集能力
不同作物品种对重金属富集能力及耐受性差异有所不同，合理选择低积累作物是确保粮食产量和安全的重要举措之一[15]。表2显示，各不同品种水稻产量范围在
6616.5 ~10336.5 kg·hm−2。10种不同水稻品种产量由高到低依次为：甬优17＞ 更香优703＞ 更香优糖丝＞ 两优1516＞ 甬优9号＞ 甬优1540）＞ 增香丝隆望两优889＞ 中浙优8号＞ 喜两优丰丝苗＞ 泰两优美丝。其中泰两优美丝和喜两优丰丝苗产量相对较低，中浙优8号、甬优1540、甬优9号、增香丝隆望两优889和两优1516产量居中，更香优糖丝、更香优703和甬优17产量相对较高。有3个品种糙米检测出Pb含量，Pb含量由低到高依次为：两优1516＜ 喜两优丰丝苗＜ 中浙优8号，其他品种糙米均未检出测出Pb含量。Cd含量由低到高依次为：增香丝隆望两优889＜甬优9号＜ 中浙优8号＜ 泰两优美丝＜ 甬优17＜喜两优丰丝苗＜ 更香优703＜ 两优1516＜ 更香优糖丝＜ 甬优1540。GB 2762—2022《食品安全国家标准 食品中污染物限量》指出，水稻糙米中铅、镉的限量值为0.2 mg·kg−1。从试验结果看，10种水稻糙米中Cd、Pb含量均未超出标准规定的限量值。表 2 不同品种水稻产量及重金属Cd、Pb含量与有效量富集系数Table 2. Grain yield, Cd-Pb contents, and bioaccumulation of varieties of rice水稻品种
Rice varieties产量 Yield/
（kg·hm−2）有效Pb
Available Pb/
（mg·kg−1）有效Cd
Available Cd/
（mg·kg−1）富集系数BAF
Bioaccumulation factorBAF×10−2（Pb） BAF（Cd） 甬优9号
Yongyou 98815.5 ±235.6d— 0.040± 0.004 d— 0.211±0.015d 甬优1540
Yongyou 15408776.5 ±409.6b— 0.099±0.001a — 0.521±0.004a 甬优17
Yongyou 1710336.5 ±526.3a— 0.077±0.002bc — 0.405±0.009bc 泰两优美丝
Tailiangyoumeisi6616.5 ±167.8e— 0.074± 0.007 c— 0.389±0.028bc 两优1516
Liangyou 15168856.0 ±257.9b0.025 ±0.001 b0.096± 0.011 a0.152±0.006b 0.505±0.045a 喜两优丰丝苗
Xiliangyoufengsimiao7255.5 ±187.6d0.045 ±0.007 a0.084± 0.006 b0.273±0.046a 0.442±0.027b 更香优糖丝
Gengxiangyoutangsi10015.5 ±306.9a— 0.098±0.002a — 0.516±0.009a 更香优703
Gengxiangyou 70310056.0 ±387.9a— 0.095± 0.005 a— 0.500±0.023a 中浙优8号
Zhongzheyou 87855 .5±259.6b0.048 ±0.003 a0.070± 0.005 c0.292±0.020a 0.368±0.020c 增香丝隆望两优889
Zengxiangsilongwangliangyou 8898316.0 ±194.3bc— 0.033± 0.004 d— 0.174±0.015d “—”为未检出；数据后面不同小写字母表示差异显著（P ＜ 0.05）,下表同。
"—" indicates not detected; data with different letters indicate significant differences at P＜0.05. Same for bellow.植物从土壤或沉积物中吸收富集的重金属，可以用富集系数来反映其对重金属富集程度或富集能力，富集系数反映土壤-植物系统中元素迁移的难易程度 [16]。10种水稻重金属有效量富集系数BAF（Pb）由低到高依次为：两优1516＜ 喜两优丰丝苗＜ 中浙优8号，其他未检出则其富集能力更弱； BAF（Cd）由低到高依次为增香丝隆望两优889＜ 甬优9号＜ 中浙优8号＜ 泰两优美丝＜ 甬优17＜ 喜两优丰丝苗＜ 更香优703＜ 两优1516＜ 更香优糖丝＜ 甬优1540。由于10种不同品种水稻糙米中Cd、Pb含量均未超标，且Cd含量大多均为能检出，通过对其有效量富集系数[BAF（Cd）]进行聚类分析，可将其归类为“低-低”（I类）、“低-中”（II类）和“低-高”（III类）3个级别（图1）。其中“低-低”类包括增香丝隆望两优和甬优9号，“低-中”类包括中浙优8号、泰两优美丝、甬优17和喜两优丰丝苗，“低-高”类包括更香优703、两优1516、更香优糖丝和甬优1540，各级别之间差异明显。综合各品种产量表现和BAF（Cd）分析结果，针对当地镉-铅复合污染土壤，推荐种植增香丝隆望两优889、甬优9号、中浙优8号、甬优17等4种水稻品种。
2.2 不同土壤调理剂对土壤和稻米重金属含量的影响
土壤钝化技术是通过施用土壤调理剂调节土壤性质和一系列反应，将重金属稳定在土壤中，阻止其迁移积累到农作物上，是治理受污染耕地的一种常见修复技术，其土壤修复治理效果与土壤调理剂的种类、性能息息相关[17−20]。表3显示，水稻施用牡蛎壳粉、屹米达土壤修复剂IM-2、屹米达土壤修复剂IM-3、洋屿土壤结构调理剂和麦饭石5种土壤调理剂比对照分别增产3.86%、11.07%、36.02%、40.32%和16.1%；而施用超稳矿化土壤修复新材料则减产17.75%。从土壤pH测定结果看，与空白对照组比较，施用各土壤调理剂的土壤pH值均显著上升。从土壤有效态Cd含量测定结果看，牡蛎壳粉、屹米达土壤调理剂IM-3、超稳矿化土壤修复新材料和麦饭石这4种土壤调理剂处理组其土壤有效态Cd含量均比空白对照显著降低，降幅分别为47.44%、40.27%、8.62%和40.27%；而屹米达土壤修复剂IM-2和洋屿土壤结构调理剂处理则使土壤有效态Cd含量分别升高7.27%和50.98%。从土壤有效态Pb含量测定结果看，牡蛎壳粉、屹米达土壤修复剂IM-2、屹米达土壤调理剂IM-3、超稳矿化土壤修复新材料和麦饭石等5种土壤调理剂处理组其土壤有效态Pb均比空白对照显著降低，降幅分别为27.36%、23.71%、24.01%、29.38%和10.78%；而洋屿土壤结构调理剂则使土壤有效态Pb含量升高了7.55%。综合来看，牡蛎壳粉、麦饭石、屹米达土壤调理剂IM-3、超稳矿化土壤修复新材料等4种土壤调理剂能显著降低土壤中有效态Cd、Pb含量。
表 3 不同土壤调理剂对水稻产量、pH值及土壤和水稻糙米中Cd、Pb含量的影响Table 3. Rice yield per hectare and Cd-Pb in soil and brown rice under treatments of soil conditioners处理
Treatment产量
Hectare yield/（kg·hm−2）pH 土壤重金属含量
Content/(mg·kg−1)水稻糙米重金属含量
Grain rice content/(mg·kg−1)有效Cd
Available Cd有效Pb
Available PbCd Pb 空白对照
Control group7216.5±233.4c 4.62±0.01e 0.149±0.002c 16.70±0.050b 0.054±0.001c — 牡蛎壳粉
Oyster shell powder7495.5 ±198.2c5.06±0.03b 0.078±0.003f 12.13±0.170e 0.018±0.003e — 屹米达土壤修复剂IM-2
Yimi soil conditioner IM-28016.0 ±203.2b5.13±0.04a 0.160±0.001b 12.74±0.030d 0.060±0.001b — 屹米达土壤调理剂IM-3
Yimi soil conditioner IM-39816.0 ±368.2a4.97±0.05c 0.089±0.003e 12.69±0.220d 0.009±0.001f — 超稳矿化土壤修复新材料
New material for remediation
of super-stable mineralized soil5935.5 ±153.9d5.05±0.02b 0.136±0.008d 11.79±0.040f 0.042±0.001d — 洋屿土壤结构调理剂
Yangyu soil structure conditioner9856.5 ±301.5a5.00±0.06bc 0.225±0.007a 17.96±0.050a 0.040±0.002d 0.026±0.003 麦饭石
Maifan stone powder8304.0 ±267.6b4.75 ±0.05d 0.089±0.002e 14.90±0.330c 0.067±0.001a — 糙米中Cd、Pb含量测定结果显示，试验小区水稻糙米中Cd、Pb含量均未超出GB 2762—2022的限量值。施用牡蛎壳粉、屹米达土壤调理剂IM-3、洋屿土壤结构调理剂、超稳矿化土壤修复新材料均能显著降低水稻糙米中Cd含量，降幅分别为64.71%、82.35%、21.57%和17.65%，而施用屹米达土壤修复剂IM-2和麦饭石则升高水稻糙米中Cd含量，升幅分别为17.65%和31.37%。各处理组水稻糙米中Pb含量，在施用洋屿土壤结构调理剂处理组有检测出，其他处理组均未检出。
综合以上结果分析，对于当地镉-铅复合污染土壤，推荐施用牡蛎壳粉和屹米达土壤调理剂IM-3，既能保证水稻的产量、显著提高土壤pH，又能显著降低土壤有效态Cd、Pb含量，且保持水稻糙米中Cd、Pb含量不超标。
2.3 不同叶面阻控剂对稻米重金属含量的影响
叶面阻控技术是通过向植物叶面喷施特定剂，改变重金属在植物体内的分布，抑制其向可食部位的转运，以降低农产品中的重金属含量[21]。由表4可知，5种叶面阻控剂处理均能提高水稻产量，显著降低水稻糙米中Cd含量，降低比例依次为粮安好＞液体硅＞ 玲珑硅＞ 楚戈＞ 给力硅；除粮安好处理组水稻糙米中有检测出铅外，其他处理组农产品中均未检出。所有试验小区样品中Cd、Pb含量均未超出GB 2762—2022中的限量值，符合国家相关标准。综合上述结果分析，对于当地镉-铅复合污染土壤，优先推荐使用液体硅和玲珑硅这2种叶面阻控剂。
表 4 不同叶面阻控剂对水稻产量及水稻糙米中Cd、Pb含量的影响Table 4. Grain yield per hectare and Cd-Pb in brown rice under treatments of foliar blockers处理
Treatment产量
Hectare yield/
（kg·hm−2）水稻糙米含量
Grain rice content/(mg·kg−1)Cd Pb 空白对照 Control group 8980.5±332.6c 0.057±0.002a — 楚戈 Chuge 11656.5±419.7a 0.040±0.002b — 玲珑硅 Linglong silicon 9376.5±268.6c 0.034±0.002c — 给力硅 Geili silicon 9216.0±198.9c 0.041±0.002b — 粮安好 Liang'anhao 11176.5 ±365.1ab0.017±0.001e 0.146±0.001 液体硅 Liquid silicon 10696.5 ±297.8b0.030±0.002d — 2.4 综合治理技术模式验证
结果显示（表5），3种综合处理均表现显著增产（增幅分别为10.6%、28.8%、26.4%），显著提升土壤pH值，提升幅度依次为处理2＞ 处理3＞ 处理1。3种综合处理均显著降低土壤Cd、Pb含量，降低土壤Cd幅度依次为处理3＞ 处理2＞ 处理1，降低土壤Pb幅度依次为处理1＞ 处理2＞ 处理3。3种综合处理水稻糙米中Cd含量均显著降低，降幅依次为处理3＞ 处理2＞ 处理1，水稻糙米中Pb则均未检出。综合分析来看，3种综合处理均显著降低土壤中有效态Cd、Pb含量和水稻糙米中Cd含量，叶面阻控剂玲珑硅对水稻糙米中Cd含量的降低以及水稻产量的提升表现出良好效果。因此在镉-铅复合污染土壤上因地制宜，以综合治理技术模式开展安全利用受污染耕地修复治理，能够取得较好效果。
表 5 不同综合处理对水稻产量及水稻糙米中Cd、Pb含量的影响Table 5. Grain yield per hectare and Cd-Pb in brown rice under combined treatment处理
Treatment水稻品种
Rice varieties土壤调理剂与叶面阻控剂及用量
Soil conditioner, Foliar Blockerr and their dosages产量
Hectare yield/
（kg·hm−2）pH 土壤重金属含量
Soil content/(mg·kg−1 )水稻重金属含量Agricultural product content/(mg·kg−1 ) 牡蛎壳粉
Oyster shell
powder/
(kg·hm−2)玲珑硅
Linglong
silicon/
(L·hm−2)有效Cd
Available Cd有效Pb
Available CdCd Pb 空白对照
Control group增香丝隆望两优889
Zengxiangsilongwang
liangyou 8890 0 8116.5 ±355.2c4.64±0.040c 0.151±0.002a 16.76±0.002a 0.054±0.180a — 处理1
Treatment 1中浙优8号
Zhongzheyou 84500 0 8976.0 ±264.3b5.26±0.010b 0.090±0.002b 11.72±0.001d 0.047±0.082b — 处理2
Treatment 2中浙优8号
Zhongzheyou 84500 3 10456.5 ±194.2a6.52±0.036a 0.088±0.002b 13.03±0.002c 0.044±0.092b — 处理3
Treatment 3增香丝隆望两优889
Zengxiangsilongwang
liangyou 8894500 3 10255.5 ±398.1a6.23±0.036b 0.085±0.001b 14.75±0.002b 0.036±0.326c — 3. 讨论
目前尚无统一的标准用于筛选受重金属污染的低积累水稻品种。然而，相关研究普遍认为，低积累水稻品种在重金属污染土壤种植时，其可食部位对重金属的积累显著低于其他品种，并且要符合食品卫生标准的限量要求，以确保安全食用[22]。许多研究已经证实，不同的水稻品种对Cd和Pb的吸收能力存在显著差异，这意味着筛选出低积累水稻品种对于Cd-Pb复合污染土壤的安全利用具有潜力[23]。通过对比10种当地常规杂交水稻品种，发现增香丝隆望两优889、甬优9号、中浙优8号和甬优17在Cd-Pb复合污染土壤中具有良好的适应性和治理潜力。其中富集Cd能力最强的甬优
1540 是低积累品种增香丝隆望两优889的3倍。这些品种在污染条件下仍能保持较高的产量，并且糙米中的Cd和Pb含量相对较低，显示出良好的低积累特性。在土壤调理剂的筛选中，牡蛎壳粉和屹米达土壤调理剂IM-3表现出显著的效果。这两种调理剂不仅能有效提高土壤pH值，还能显著降低土壤中有效态Cd和Pb的含量。更重要的是，施用这两种调理剂后，供试水稻糙米中的Cd和Pb含量均未超标，且糙米中Pb的含量均未达到检出限。这可能是由于两种调理剂其表面官能团富含OH-，可中和土壤环境中的H+[24]。因此施撒牡蛎壳粉和屹米达土壤调理剂IM-3提高了土壤pH，进而增强了沉淀作用、静电吸附、官能团吸附和离子交换能力，降低了土壤有效Cd和Pb的含量[25]。
在叶面阻控剂方面，液体硅和玲珑硅被证明是有效的选择。这两种叶面阻控剂能够显著降低水稻糙米中的Cd和Pb含量，并提升水稻的产量。这可能是由于叶面喷施硅肥，硅通过螯合机制阻止了Cd和Pb的吸收，并减少它们在植物组织中的运输[26]。同时，硅还能抑制Cd和Pb通过共质体途径从稻秆运输到籽粒的过程[27]。叶面阻控剂中还富含某些微量元素如Cu、Mn、Zn、Mo。一方面，Zn能有效拮抗Cd。另一方面，叶面阻控剂中的微量元素不仅通过叶面渗透提供营养减少根部养分需求，还能增加细胞泡盐浓度，抑制Cd和Pb在根和叶间的转运[28]。这一发现为叶面阻控技术在重金属污染土壤修复中的应用提供了有力支持。
最后通过综合治理技术模式的对比试验，我们验证了因地制宜结合不同安全利用技术措施的有效性。这种综合治理模式不仅提高了水稻的产量，还显著降低了土壤和农产品中的重金属含量。这一结果为受污染耕地的实际修复治理提供了可行的技术路径。
4. 结论
（1）在Cd-Pb复合污染土壤上，筛选出增香丝隆望两优889、甬优9号、中浙优8号和甬优17作为低积累水稻品种。
（2）在Cd-Pb复合污染土壤上，推荐施用牡蛎壳粉和屹米达土壤调理剂IM-3能够有效提高土壤pH值，显著降低土壤中有效态Cd和Pb的含量，保障水稻糙米中Cd和Pb含量不超标。
（3）在Cd-Pb复合污染土壤上，选用液体硅和玲珑硅这两种叶面阻控剂能够显著降低水稻糙米中的Cd和Pb含量，并提升水稻的产量。
因此，在Cd-Pb复合污染土壤上，因地制宜选用上述推荐的低积累水稻品种、土壤调理剂、叶面阻控剂，以“低积累水稻品种+土壤调理剂+叶面阻控剂”的组合作为综合治理技术模式使用，可以有效提升水稻产量并降低土壤和农产品中的重金属含量，从而保障水稻的质量安全。
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表 1 土壤调理剂和叶面阻控剂来源与用量
Table 1 Information on tested materials
土壤调理剂
Soil conditioner用量
Hectare dosage/
（kg·hm−2）厂家
Provider叶面阻控剂
Foliar Blockers用量
Hectare dosage/
（L·hm−2）厂家
Provider牡蛎壳粉
Oyster shell powder4500 福清市天润环保科技有限公司
Fuqing Tianrun Environmental Protection Technology Co., Ltd.楚戈
Chuge3 湖南环保桥科技有限公司
Hunan Eco-Bridge Technology Co., Ltd.麦饭石粉
Maifan stone powder4500 中国冶金地质总局第二地质勘查院
The Second Geological Exploration Institute, China Metallurgical Geology Bureau玲珑硅
Linglong silicon3 滁州市给力肥料科技有限公司
Chuzhou City Giving Fertilizer Technology Co., Ltd.屹米达土壤修复剂IM-2
Yimi soil conditioner IM-21500 深圳屹米达环保科技有限公司
Shenzhen Yimida Environmental Protection Technology Co., Ltd.给力硅
Geili silicon3 滁州市给力肥料科技有限公司
Chuzhou City Giving Fertilizer Technology Co., Ltd.屹米达土壤调理剂IM-3
Yimi soil conditioner IM-31500 深圳屹米达环保科技有限公司
Shenzhen Yimida Environmental Protection Technology Co., Ltd.粮安好
Lianganhao3 滁州市给力肥料科技有限公司
Chuzhou City Giving Fertilizer Technology Co., Ltd.超稳矿化土壤修复新材料
The ultra-stable mineralized soil remediation new material,4500 江苏隆昌化工有限公司
Jiangsu Longchang Chemical Co., Ltd.液体硅
Liquid silicon3 滁州市给力肥料科技有限公司
Chuzhou City Giving Fertilizer Technology Co., Ltd.洋屿土壤结构调理剂
Yangyu soil structure conditioner4500 泉州市洋屿土壤科技有限公司
Quanzhou Yangyu Soil Technology Co., Ltd.
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表 2 不同品种水稻产量及重金属Cd、Pb含量与有效量富集系数
Table 2 Grain yield, Cd-Pb contents, and bioaccumulation of varieties of rice
水稻品种
Rice varieties产量 Yield/
（kg·hm−2）有效Pb
Available Pb/
（mg·kg−1）有效Cd
Available Cd/
（mg·kg−1）富集系数BAF
Bioaccumulation factorBAF×10−2（Pb） BAF（Cd） 甬优9号
Yongyou 98815.5 ±235.6d— 0.040± 0.004 d— 0.211±0.015d 甬优1540
Yongyou 15408776.5 ±409.6b— 0.099±0.001a — 0.521±0.004a 甬优17
Yongyou 1710336.5 ±526.3a— 0.077±0.002bc — 0.405±0.009bc 泰两优美丝
Tailiangyoumeisi6616.5 ±167.8e— 0.074± 0.007 c— 0.389±0.028bc 两优1516
Liangyou 15168856.0 ±257.9b0.025 ±0.001 b0.096± 0.011 a0.152±0.006b 0.505±0.045a 喜两优丰丝苗
Xiliangyoufengsimiao7255.5 ±187.6d0.045 ±0.007 a0.084± 0.006 b0.273±0.046a 0.442±0.027b 更香优糖丝
Gengxiangyoutangsi10015.5 ±306.9a— 0.098±0.002a — 0.516±0.009a 更香优703
Gengxiangyou 70310056.0 ±387.9a— 0.095± 0.005 a— 0.500±0.023a 中浙优8号
Zhongzheyou 87855 .5±259.6b0.048 ±0.003 a0.070± 0.005 c0.292±0.020a 0.368±0.020c 增香丝隆望两优889
Zengxiangsilongwangliangyou 8898316.0 ±194.3bc— 0.033± 0.004 d— 0.174±0.015d “—”为未检出；数据后面不同小写字母表示差异显著（P ＜ 0.05）,下表同。
"—" indicates not detected; data with different letters indicate significant differences at P＜0.05. Same for bellow.
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表 3 不同土壤调理剂对水稻产量、pH值及土壤和水稻糙米中Cd、Pb含量的影响
Table 3 Rice yield per hectare and Cd-Pb in soil and brown rice under treatments of soil conditioners
处理
Treatment产量
Hectare yield/（kg·hm−2）pH 土壤重金属含量
Content/(mg·kg−1)水稻糙米重金属含量
Grain rice content/(mg·kg−1)有效Cd
Available Cd有效Pb
Available PbCd Pb 空白对照
Control group7216.5±233.4c 4.62±0.01e 0.149±0.002c 16.70±0.050b 0.054±0.001c — 牡蛎壳粉
Oyster shell powder7495.5 ±198.2c5.06±0.03b 0.078±0.003f 12.13±0.170e 0.018±0.003e — 屹米达土壤修复剂IM-2
Yimi soil conditioner IM-28016.0 ±203.2b5.13±0.04a 0.160±0.001b 12.74±0.030d 0.060±0.001b — 屹米达土壤调理剂IM-3
Yimi soil conditioner IM-39816.0 ±368.2a4.97±0.05c 0.089±0.003e 12.69±0.220d 0.009±0.001f — 超稳矿化土壤修复新材料
New material for remediation
of super-stable mineralized soil5935.5 ±153.9d5.05±0.02b 0.136±0.008d 11.79±0.040f 0.042±0.001d — 洋屿土壤结构调理剂
Yangyu soil structure conditioner9856.5 ±301.5a5.00±0.06bc 0.225±0.007a 17.96±0.050a 0.040±0.002d 0.026±0.003 麦饭石
Maifan stone powder8304.0 ±267.6b4.75 ±0.05d 0.089±0.002e 14.90±0.330c 0.067±0.001a —
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表 4 不同叶面阻控剂对水稻产量及水稻糙米中Cd、Pb含量的影响
Table 4 Grain yield per hectare and Cd-Pb in brown rice under treatments of foliar blockers
处理
Treatment产量
Hectare yield/
（kg·hm−2）水稻糙米含量
Grain rice content/(mg·kg−1)Cd Pb 空白对照 Control group 8980.5±332.6c 0.057±0.002a — 楚戈 Chuge 11656.5±419.7a 0.040±0.002b — 玲珑硅 Linglong silicon 9376.5±268.6c 0.034±0.002c — 给力硅 Geili silicon 9216.0±198.9c 0.041±0.002b — 粮安好 Liang'anhao 11176.5 ±365.1ab0.017±0.001e 0.146±0.001 液体硅 Liquid silicon 10696.5 ±297.8b0.030±0.002d —
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表 5 不同综合处理对水稻产量及水稻糙米中Cd、Pb含量的影响
Table 5 Grain yield per hectare and Cd-Pb in brown rice under combined treatment
处理
Treatment水稻品种
Rice varieties土壤调理剂与叶面阻控剂及用量
Soil conditioner, Foliar Blockerr and their dosages产量
Hectare yield/
（kg·hm−2）pH 土壤重金属含量
Soil content/(mg·kg−1 )水稻重金属含量Agricultural product content/(mg·kg−1 ) 牡蛎壳粉
Oyster shell
powder/
(kg·hm−2)玲珑硅
Linglong
silicon/
(L·hm−2)有效Cd
Available Cd有效Pb
Available CdCd Pb 空白对照
Control group增香丝隆望两优889
Zengxiangsilongwang
liangyou 8890 0 8116.5 ±355.2c4.64±0.040c 0.151±0.002a 16.76±0.002a 0.054±0.180a — 处理1
Treatment 1中浙优8号
Zhongzheyou 84500 0 8976.0 ±264.3b5.26±0.010b 0.090±0.002b 11.72±0.001d 0.047±0.082b — 处理2
Treatment 2中浙优8号
Zhongzheyou 84500 3 10456.5 ±194.2a6.52±0.036a 0.088±0.002b 13.03±0.002c 0.044±0.092b — 处理3
Treatment 3增香丝隆望两优889
Zengxiangsilongwang
liangyou 8894500 3 10255.5 ±398.1a6.23±0.036b 0.085±0.001b 14.75±0.002b 0.036±0.326c —
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