浙江省安全利用类稻田土壤硅含量调查及施硅对水稻的增产降镉效果分析

陶娟花，石其伟，章明奎

(1.绍兴市柯桥区农业水产技术推广站，浙江 绍兴 312030；2.浙江大学 环境与资源学院，浙江 杭州 310058)

水稻是集硅、喜硅作物，对硅的需求与吸收量大。硅对水稻生长有重要的促进作用[1-4]，能够增强植株的抗旱、抗倒伏、抗病虫害能力，改善植株的受光态势，提高光合作用，增强磷等养分在植株体内运转，从而提高水稻的产量[5-7]。近年来的试验也表明[8-11]，叶面喷施或基施硅肥均能降低水稻对镉的吸收和镉在籽粒中的积累，但文献报道的施硅降镉效果存在较大的区域与空间变化[10-11]，这种差异除与种植的水稻品种影响外，可能还与土壤本身的有效硅含量有关[12-13]。为了解土壤硅含量是否会影响硅肥的降镉效果，本文调查了浙江省代表性的安全利用类(即重金属中轻度污染)稻田的土壤硅含量状况，在9个地点开展了不同方式的施用硅肥试验，研究可为水稻增产和降镉提供参考。

1 材料与方法

1.1 浙江省土壤硅含量分析

基于各地土壤环境质量调查，在浙江省内安全利用区稻田中有代表性地选择了77个点位的稻田，分布于河谷平原、水网平原和滨海平原等3个地貌类型区，样点数分别为46、19和12个。每个点选1块田，每块田取7～10份点样，采集0～115 cm耕层土壤，将土样混合作为1个混合样。

土样经室内风干后，用木棍碾压，过2 mm孔径土筛，用于pH值、黏粒、有效磷的测定。将通过2 mm孔径筛的土样用四分法取出一部分继续碾磨，使之全部通过0.25 mm孔径筛，供土壤有机质、有效硅、镉含量的测定。土壤pH值采用pH电极测定；土壤黏粒含量用比重计法测定；土壤有效磷含量采用Olsen法测定；有机质含量用重铬酸钾-浓硫酸外加热法测定；土壤有效硅含量用柠檬酸浸提-硅钼蓝比色法测定；土壤总Cd含量用盐酸-硝酸-高氯酸消解，石墨炉原子吸收分光光度法测定。

1.2 硅肥的施用方式试验

选择9个有代表性稻田，开展硅肥施用方式试验。每地点试验设4个处理，分别为对照、基施硅肥、叶面喷施和基施硅肥+叶面喷施。667 m2基施硅肥(硅钙镁钾肥)为25 kg；叶面喷施为硅钙镁钾肥稀溶液(稀释300倍)，分别于水稻分蘖期、孕穗期、抽穗期各喷1次(共3次)，每次稀溶液667 m2用量为60 L，在阴天或晴天下午4点后喷施。小区面积500～950 m2。同一试验点不同处理的其他管理措施相同，肥料按试验点农户习惯施用。成熟期在试验小区内各选择3个4 m2地块测产，并取样分析水稻籽粒中镉的含量(石墨炉-原子吸收光谱法测定Cd)。

2 结果与分析

2.1 浙江省稻田土壤有效硅含量调研及影响相关因素分析

对77个样点的土壤分析表明，浙江省安全利用类稻田土壤有效硅含量变化较大，在28～166 mg·kg-1，变异系数为41.03%(表1)。参照卢志红等[12]的研究，土壤有效硅含量可分为极丰富(>230 mg·kg-1)、丰富(>115～230 mg·kg-1)、中等(70～115 mg·kg-1)和缺乏(<75 mg·kg-1)等4个等级，研究结果表明，浙江省稻田土壤中不存在有效硅含量极丰富等级，主要属于中等和缺乏二个等级，表明浙江省安全利用类稻田土壤有效硅含量偏低，缺硅问题较为突出。表1表明，河谷平原、水网平原和滨海平原等3个地貌类型区稻田土壤有效硅含量都有较大的变化，其平均含量由高至低依次为滨海平原>水网平原>河谷平原，河谷平原土壤的有效硅含量明显低于滨海平原。调查点土壤的pH值、黏粒含量、有机质含量和有效磷含量差异很大，分别在4.04～8.14、135～421 g·kg-1、8.67～52.34 g·kg-1和4.30～63.44 mg·kg-1。相关分析表明，土壤有效硅含量随土壤pH值和黏粒含量的增加而增加，相关系数分别为0.904 0**和0.504 6**(n=77，P<0.01)，但与土壤有机质和速效磷含量的关系不明显。

表1 不同地区土壤有效硅状况及分级统计Table 1 Soil available silicon status and classification statistics in different regions

2.2 硅肥对水稻产量的影响

9个试验点稻田土壤镉含量在0.303～0.553 mg·kg-1，均在中轻度污染的范围。表2结果表明，不同试验点之间因土壤和水稻品种的差异，产量有较大的差异。与对照比较，叶面喷施硅肥对水稻产量的影响较小，但基施硅肥具有明显的增产效果，667 m2增产量在22～59 kg，增幅在4.75%～13.71%，平均为8.92%。研究同时表明，基施加叶面喷施硅肥并没有表现出比基施硅肥更好的增产效果。相关分析表明，施硅后稻谷产量的增幅(%)与土壤本身的有效硅含量呈负相关(r=-0.634 3*，n=9，P<0.05)，表明土壤有效硅含量越低，施用硅肥的增产效果越明显。

表2 硅肥对9个试验点水稻产量和稻米镉含量的影响Table 2 Effects of silicon fertilizer on rice yield and cadmium content in 9 experimental sites

2.3 硅肥对稻米镉含量的影响

与不施用硅肥的对照比较，施用硅肥后稻谷中镉含量均下降(表3)，降镉效果：基施+叶喷>基施硅肥>叶面喷施。基施硅肥处理的稻谷中镉含量比对照下降0.011～0.060 mg·kg-1，减幅在6.92%～32.73%，平均为16.67%。叶面喷施处理的稻谷中镉含量比对照下降0.008～0.035 mg·kg-1，减幅在5.19%～18.18%，平均为10.96%。相关分析表明，基施后稻谷中镉含量减幅(%)与土壤本身的有效硅含量呈负相关(r=-0.817 9**，n=9，P<0.01)，表明土壤有效硅越低，基施硅肥对稻谷中镉积累的降低效果越明显。但叶面喷施后稻谷中镉含量减幅(%)与土壤本身的有效硅含量的相关性较弱(r=-0.335 0，n=9)，表明叶面喷施硅肥对水稻籽粒的降镉效果受土壤有效硅含量的影响较小。

表3 硅肥对9个试验点水稻籽粒镉积累的影响Table 3 Effects of silicon fertilizer on cadmium accumulation in rice grains at 9 experimental sites

3 结论

浙江省安全利用类稻田土壤有效硅变化较大，在28～166 mg·kg-1，大部分属于中等和缺乏2个等级，缺硅问题较为突出。土壤有效硅随土壤pH值和黏粒含量的增加而增加，以滨海平原最高，河谷平原最低。基施硅肥可增加水稻产量，增幅在4.75%～13.71%，但叶面喷施的增产效果较小。基施硅肥对稻谷产量的增幅和稻谷中镉含量的减幅随土壤本身的有效硅含量的降低而增加。由于本研究试验点土壤的有效硅含量较低，基施硅肥对水稻籽粒镉的降低(6.92%～32.73%)效果高于叶面喷施(5.19%～18.18%)。研究结果表明，在浙江省河谷平原等有效硅含量较低的镉污染稻田中，667 m2基施硅肥25 kg具明显的增加水稻产量和降低稻谷镉含量的效果。