不同地方的水稻田污染來源不同,土壤中固相的原生,次生礦物含量有異,土壤管理方式存在差別,在土壤重金屬污染的治理方法以及實現稻米重金屬安全措施的采用上需要慎之又慎。
時下,不少土壤污染項目采用翻耕或者深耕來治理,以為翻耕能將富集在土壤表面的重金屬壓入土底,從而達到稀釋和降低重金屬的目的。
刊登于3月18日《中國科學報》5版的文章說到了臺灣的深耕做法及其實施條件,也指出了對于鎘、鉛等污染的農地利用這一做法帶來的種種風險,本文擬對翻土或者深耕過程帶來之重金屬的種種變化,從土壤學的角度進一步解析,努力回答“翻耕稻田能治理重金屬鎘嗎?”這一頗具爭論性的問題。由于旱作和水田的環(huán)境相差很大,有必要分開進行討論。
對于旱作,Grant和Bailey在1994年發(fā)表文章表明,耕作會改變土壤的pH值,使得有機質以及養(yǎng)分出現分層現象。此外,耕作會影響微氣候、根系分布和作物生長動態(tài),這些都會影響作物對鎘的吸收。由于影響因素眾多,一般耕作對于作物鎘的吸收影響沒有一致的結果。
但對于深根系作物,耕作有助于根系向下生長,一般情況下上層土壤含鎘量較高,因此傾向于減少吸收。對于羽扇豆一類泌酸作物,免耕由于容易形成不受干擾的酸性土層,其鎘吸收量會高于翻耕土壤。
但在加拿大有試驗表明,生長于加拿大草原細沙壤土和黏壤土的durumwheat(制通心粉等用的硬質小麥)和加拿大油菜(Canola)的鎘含量,則是免耕者比常規(guī)耕作管理者為低,這是因為前者的土壤壓實層幾乎沒有鎘的富集。
深耕可能有助于減少作物對鎘的吸收,一方面是翻耕稀釋了土壤中的鎘,使其濃度降低,這對于淺根系且鎘主要富集在表層的土壤,則有良好的效果。
對于長期施用石灰的土壤,深耕可以將底層積累的碳酸鈣帶到表層,從而降低鎘的有效性。但深耕往往會破壞土壤結構、降低表層土壤的有機質和養(yǎng)分狀況,從而帶來負面影響。
對于水田,水稻是亞洲的主要作物,水田也是亞洲特色的土壤。讓我們來看看耕作對水稻吸收重金屬的影響。
眾所周知,土壤中的固相部分由大于2毫米的礫石、0.2~2毫米的粗砂、0.02~0.2毫米的細沙、0.002~0.02毫米的粉沙粒以及小于0.002毫米的黏粒所組成。
這些不同的組合構成土壤不同的質地。大體上黏粒含量大于25%的土壤是黏土類、15%~25%的土壤是黏壤土類、而黏粒小于15%則是沙土或壤土類。
一般將土壤顆粒大于10微米(0.01毫米)的叫物理性沙粒,這類顆粒主要由石英和少量角閃石、長石組成,物理性沙粒的礦物成分在性質上并不活躍,主要作用是對小于10微米部分的黏粒起到分散作用,而小于10微米的顆粒叫物理性黏粒,主要由次生礦物如蒙脫石、伊利石、高嶺石、鐵錳氧化物和有機無機復合體等組成,正是這部分顆粒對重金屬才具有很強的吸附能力,當然其性能隨著土壤pH值而變化,土壤越酸,吸附性能越小。
重金屬的吸附性能和這些粒徑的大小和礦物類型高度相關,只有黏粒部分才具有較高的吸附能力。也正是這個性能,在水稻耕作層中會產生奇妙的重金屬含量的分層效應。