矿物基土壤调理剂对烟草土壤修复的效果

摘要 以矿物基土壤调理剂为核心，配合其他农艺措施对烟草土壤进行重金属污染修复与土壤改良，研究不同修复模式对烟草种植的影响。结果表明，矿物基土壤调理剂能有效改良土壤理化性质，土壤pH在一定程度得到提高，处理①（7 500 kg/hm2矿物基土壤调理剂）和处理③（7 500 kg/hm2矿物基土壤调理剂+有机硅）的模式能很大程度改善土壤理化性质，处理②（7 500 kg/hm2矿物基土壤调理剂+深翻耕）和处理④（7 500 kg/hm2矿物基土壤调理剂+有机硅+深翻耕）在加上深翻耕操作后，土壤水解性氮、有效磷、速效钾和有机质含量都大幅度降低;同时矿物基土壤调理剂能有效降低土壤重金属含量，其中对镉最明显。处理②综合表现最好，上、中、下部叶重金属大部分均有效降低，利用该技术模式能有效改良烟田土壤、改善烟叶品质和提高烟叶产量，适合后续推广应用。

关键词矿物基土壤调理剂;烟草;土壤修复;土壤理化性质

中图分类号 X 53文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2022）14-0060-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.14.014

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Effect of Mineral-based Soil Conditioners on Soil Remediation of Tobacco

LONG Wei-fan1，HU Zhi-jiao1，YANG Jia-ming2 et al

（1.Hunan Longe-Gallop Technology Co.，Ltd.，Changsha，Hunan 410013;2.Agricultural Comprehensive Service Center of Banqiao Town，Luoping County，Yunnan Province，Luoping，Yunnan 655800）

Abstract Taking mineral-based soil conditioners as the core，combined with other agronomic measures，heavy metal pollution remediation and soil improvement in tobacco soil were carried out，and the effects of different remediation modes on tobacco planting were studied.The results showed that the mineral-based soil conditioner could effectively improve the physical and chemical properties of the soil，and the soil pH was increased to a certain extent.Treatment ① （7 500 kg/hm2 mineral-based soil conditioner） and treatment ③ （7 500 kg/hm2 mineral-based soil conditioner + organosilicon） could greatly improve soil physical and chemical properties.Treatment ② （7 500 kg/hm2 mineral-based soil conditioner + deep ploughing） and treatment ④ （7 500 kg/hm2 mineral-based soil conditioner + organosilicon + deep ploughing） after adding deep ploughing，the soil hydrolyzability nitrogen，available phosphorus，available potassium and organic matter content were greatly reduced;at the same time，the mineral-based soil conditioner could effectively reduce the content of heavy metals in the soil，among which cadmium was the most obvious.Treatment ② had the best comprehensive performance，and most of the heavy metals in the upper，middle and lower leaves were effectively reduced.The use of this technology model could effectively improve the soil of tobacco fields，improve the quality of tobacco leaves and increase the yield of tobacco leaves，which was suitable for subsequent promotion and application.

Key words Mineral based soil conditioner;Tobacco;Soil remediation;Soil physical and chemical property

烟草是重要的经济作物，在我国南方广泛种植，而烟草对重金属尤其是镉（Cd）有富集作用[1]。烟草制成的卷烟燃烧时，其重金属化合物的10%～20%成为烟气气溶胶，以金属氧化物的形式随烟气进入人体，因此，有关重金属在烟草中的累积及对人体健康危害的研究日益受到重视[2]。Cd是一种对动物和人类健康危害严重的重金属[3]，1990年Hoffmann清单将其列入烟草44种有害成分中[4]。

土壤退化问题在全球普遍存在，我国土壤重金属污染尤显突出，过量的重金属进入耕地中，不仅对作物产生毒害，影响作物生长，还可以逐步富集在植物中，通过食物链进入人体后危害人的健康，造成重金属蔬菜、“镉大米”等诸多事件发生[5-6]。

目前，治理土壤重金属Cd污染的方式主要有2种：一种是直接降低土壤中Cd的总量，主要有客土法、化学淋洗法、热力提取法、络合浸提法、生物吸收法等[7-8]; 第2种是改变Cd在土壤中的存在方式，将Cd固定于土壤中，即降低土壤中Cd的有效性，使其生物活性降低，从而不被作物吸收，如在土壤中施加钝化剂等[9]。其中第2种方法使用更普遍，在钝化剂材料中，黏土矿物基材料是土壤修复的主力军，具有粒径小、比表面积大等特点，可利用它的可变电荷表面对重金属离子进行离子交换吸附、络合、沉淀来实现重金属元素的固化与稳定化，且能持久有效[10-11]。同时可以改良酸性土壤，提高土壤中有效硅含量，使得作物更好生长[12]。所以黏土矿物材料尤其是活化改性后制成的矿物基土壤调理剂在农业领域土壤改良、土壤修复中发挥了关键作用，具有其他修复材料无可比拟的成本低、使用简便、效果好等优势[13-14]。

该试验在验证以黏土矿物基材料制成的“海汇龙洲牌”土壤调理剂在烟田土壤改良及重金属修复的基础上，探索不同修复模式对烟草种植的影响，为高品质烟草的可持续种植提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地情况

试验地选在云南省某地，于2020年4—10月进行，烤烟-油菜轮作，田形方正、地力均匀、排灌方便，光照充足，有较强的代表性和典型性。试验地土壤理化性质为pH 6.55、 有机质40.02 g/kg、速效氮55.1 mg/kg、速效磷69.1 mg/kg、速效钾502.7 mg/kg、有效镉1.662 mg/kg、总镉3.622 mg/kg、总铅66.8 mg/kg、总铬76.76 mg/kg、总砷53.1 mg/kg、总汞<5.00 mg/kg。

1.2 试验材料

1.2.1 供试烟草品种。根据当地气候环境、土壤条件及农户的种植习惯，选择主栽品种烟草K326。

1.2.2 供试产品。“海汇龙洲牌”土壤调理剂，CaO≥40%，SiO2≥20%，pH 9～11;“海汇龙洲牌”有机硅叶面肥，SiO2≥120 g/L。

1.3 试验设计

试验安排5个处理：

对照（CK），常规施肥;处理①，基施土壤调理剂7 500 kg/hm2+常规施肥;处理②，基施土壤调理剂7 500 kg/hm2+深翻耕40 cm+常规施肥;处理③，基施土壤调理剂7 500 kg/hm2+有机硅叶面肥喷施+常规施肥;处理④，基施土壤调理剂7 500 kg/hm2+有机硅叶面肥喷施+深翻耕40 cm+常规施肥。不同处理间进行隔离，防止小区间出现串排串灌。

1.4 样品采集

1.4.1 土壤取样。移栽前在试验地按五点取样法设置采样点，用不锈钢取样器钻取0～20 cm土壤5份，混合后制成1份植烟前土壤样品。在采收后，分小区按五点取样法原则，用不锈钢取样器钻取0～20 cm土壤，每小区5份制成该小区混合样品。

1.4.2 烟叶取样。烟草成熟后，分小区采收成熟烟叶进烤房烘烤。待烘烤结束后，按照42级分级标准，取各个小区X2F、C3F、B2F靠后烟叶各1 kg，去主脉粉碎后装入样品袋中备用。

1.5 样品分析

1.5.1 土壤检测。pH按照NY/T 1121.2—2006测定，有机质按照NY/T 1121.6—2006测定，水解性氮按照LY/T 1228—2015测定，有效磷按照NY/T 1121.7—2014测定，速效钾按照NY/T 889—2004测定，有效硅按照NY/T 1121.15—2006测定，交换性钙按照NY/T 1121.13—2006测定，总镉、总砷按照HJ 803—2016测定，总汞按照GB/T 22105.1—2008测定，有效镉按照GB/T 23739—2009测定[15-24]。

1.5.2 烟叶检测。镉、砷按照YC/T 380—2010测定，汞按照YC/T 250—2008测定[25-26]。

1.6 数据分析

采用Excel 2010对数据进行初步运算和绘制图表，利用SPSS 21.0统计分析软件对数据进行方差分析和相关性分析，在0.05水平下用最小显著差异法（LSD）分析所有数据之间的差异显著性。

2 结果与分析

2.1 不同处理对土壤理化性质的影响

以矿物基土壤调理剂为核心的不同处理条件对土壤理化性质的影响见表1。从表1可以看出，土壤pH除处理③外，其余的处理均较对照组有所升高，其中处理①增幅最大;矿物基土壤调理剂富含氧化钙、二氧化硅等物质，且呈碱性（pH 9～11），因此，施入土壤后会增加土壤pH[27-28]。土壤中水解性氮含量处理①和处理③均高于对照组，其中处理③最高，达446.27 mg/kg;土壤中有效磷含量只有处理①高于对照组，其余均低于对照组，其中处理④有效磷含量为96.10 mg/kg，比对照组低19.13 mg/kg;土壤中速效钾含量处理①和处理③均高于对照组，其中处理①含量最高，达897 mg/kg;土壤中有机质含量处理①和处理③均高于对照组;土壤中有效硅含量4个处理组均高于对照组，其中处理③有效硅含量最高，为603 mg/kg;土壤中交换性钙4个处理组均高于对照组，其中处理③交换性钙含量最高，为3 322 mg/kg;处理③（矿物基土壤调理剂+有机硅）在土壤水解氮、有机质、有效硅和交换性钙含量均为最大值;处理②（矿物基土壤调理剂+深翻耕）和处理④（矿物基土壤调理剂+有机硅+深翻耕）的水解性氮、有效磷、速效钾和有机质含量4个指标均低于对照组。