稀土礦區秸稈還田的經濟與環境效應
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摘 要：以贛南稀土礦區土壤為試驗對象，研究秸稈還田的處理方法對稀土礦區經濟與環境效應的影響。研究發現，添加秸稈會嚴重抑制水稻生長，使得礦區水稻大幅減產，經濟效益明顯降低，且土壤中的稀土總量并無明顯變化，環境效應不明顯。所以，在稀土礦區水稻生長的過程中，應該正確、合理地對待秸稈還田的處理方式。
關鍵詞：秸稈;經濟效應;環境效應;稀土礦區
中圖分類號：X322 文獻標志碼：A 文章編號：1673-291X（2019）08-0063-02
中國稀土資源在地域分布上具有分布面積廣而又相對集中的特點。集中分布區主要在內蒙古的白云鄂博、江西贛南、廣東粵北和四川涼山四大片區，成礦條件優越，資源潛力大，有價元素含量高，綜合利用價值大。全球的離子吸附型稀土礦中，我國占有90%，而贛南就占到其中的2/3[1]。雖然贛南的稀土資源豐富，但由于長期盜挖濫采、開采工藝落后等原因，資源利用率、回收率低，浪費嚴重，使得大量稀土元素不斷積聚到礦區的農田之中，對礦區農田生態系統產生了較大的影響，甚至帶來一定程度的危害。因此，對贛南稀土礦區的農作物生長狀況的研究就有客觀的必要性和現實的緊迫性。
研究表明，稀土元素能夠促進種子萌發，提高種子發芽率，促進幼苗生長，提高植物的葉綠素含量，增強光合作用，促進根系發育，增強根系對養分的吸收，還具有使某些作物增強抗病、抗寒、抗旱的能力[2]。比如，噴施稀土可使蘋果和柑橘果實的VC含量、總糖含量、糖酸比均有所提高，促進果實著色和早熟，并可抑制貯藏過程中的呼吸強度，降低腐爛率[3]。適量的稀土固然能促進植物生長、促進增收，而若稻田中的稀土含量過多，則會帶來一些負面影響。研究表明，稀土濃度過高時，會降低土壤酶的活性，破壞植物葉綠體結構，減少葉綠素含量，減弱光合作用，使植物根系和葉中礦物質養分失衡，并產生高濃度活性氧，導致細胞死亡或抑制作物生長，使稀土礦區農田絕收、水體生物多樣性下降[4]。稀土通過生物鏈、食物鏈或皮膚吸收進入人體或動物體內，并在人（動物）體內蓄積。輕稀土主要積累在肝臟內，重稀土主要積累在骨骼里，并產生毒理效應。吳磊等對贛南稀土礦區51例白血病患者進行研究后發現，稀土環境暴露史與當地白血病發病有關[5]。朱為方等的研究表明，贛南稀土含量較高的地區，兒童智商均數、記憶力低下。稀土含量越高的地方兒童的注意力和推理能力越低，重稀土表現更為明顯，這可能是因為重稀土較輕稀土更容易在大腦積蓄或毒性更大[6]。高劑量稀土對眼睛有損害作用，可強烈刺激眼結膜，引起角膜潰瘍等疾病，甚至誘發骨質疏松癥;長期接觸稀土危及女性的生殖功能，女性月經量減少率和月經異常量數據均高于對照組的相關數據。
一、材料與方法
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試驗供試土壤采自贛南稀土礦區的信豐縣嘉定鎮龍舌的中稀土（中釔富銪型稀土），稀土開采導致土壤污染，耕地破壞嚴重。供試水稻品種選用金華市農業科學研究所選育的金早47。該型水稻株型緊湊、葉色較深，成年植株平均高82.5cm，莖稈粗壯，結實率85%左右，平均單產6.82t/hm2，抗病抗瘟能力強，適宜浙中、浙南、贛南稻區及類似地區作早稻種植[7]。供試水稻秸稈采自上饒師范學院水稻試驗田，未受過稀土污染。將成熟收割后的新鮮水稻秸稈用自來水清洗，再用去離子水對其進行二次清洗，使其充分去除雜質，然后常溫自然風干，用微型植物樣品粉碎機將其粉碎，用作試驗用秸稈。試驗用水均采用符合飲用標準的自來水，無二次污染。
（二）試驗準備及管理
1.試驗準備。將贛南稀土礦區采回的樣本土壤置于干燥的實驗室內自然風干，按采樣點樣本標號分開儲放，避免不同采樣點樣本混合，影響試驗結果。將各組樣本土壤搗碎，過50目篩，去除礫石和植物殘體，避免雜質干擾試驗結果。盆栽試驗采用高為30cm、直徑為20cm的圓口塑料試驗桶，每個試驗桶裝入4Kg土壤。將試驗分為對照組、秸稈組，每桶土均添加30g尿素和1.5g鉀肥。秸稈組每桶添加2%土壤重量的秸稈，并將添加物與土壤均勻混合。與此同時，提前播種、育苗，作為試驗用水稻。
2.試驗管理。將盆栽置于上饒師范學院的實驗大棚內，試驗大棚棚頂透明無色，透光率良好，防風、防雨效果良好。每周調整試驗桶位置兩次，以此確保每個試驗桶獲取的光照、熱量一致。在水稻生長期，根據氣候規律、水稻生長規律增減灌溉水量，滿足各試驗桶內水稻正常生長需要;不額外施加肥料或其他物料，也不噴施藥物，避免其他元素流入樣本土壤，影響試驗結果。試驗水稻成熟后，取試驗用自封口袋，按試驗桶標簽一一對應，將稻谷、莖葉、根系分開收集;收集莖葉與根系時，用符合飲用標準的自來水進行初次清洗，再用去離子水對其進行二次清洗，去除泥土等雜質;最后，將各個樣本收集的稻谷、莖葉、根系分別自然風干，并記錄下各組試驗樣本的各個生物量指標。秸稈還田對水稻生物量的影響結果見圖1數據。
二、結果與分析
從圖1可直觀地看出，秸稈組水稻生長態勢遠沒有對照組的好，水稻的稻谷、莖葉、根系三個生物量均顯著低于對照組，前者的三個生物量指標分別比后者減少94.06%、76.50%、61.31%。
從表1可以看出，在稀土土壤中添加秸稈，秸稈對土壤中稀土元素的影響并不顯著。秸稈還田分別使稀土元素Y、La、Ce、Pr、Sm、Eu、Gd、Dy比對照組下降2.64、12.86、10.14、1.04、3.04、0.44、2.95、0.39，而Nd、Tb、Ho、Er、Tm、Yb、Lu略微上升0.64、0.19、0.92、1.13、0.6、3.61、1.39，總的來看土壤中稀土總量從763.89降到738.58，僅下降了0.03%。
根據以上分析可以得出，秸稈還田對贛南稀土礦區水稻生長呈現出消極影響，抑制了水稻生長，使水稻減產，經濟效應明顯下降;而對土壤稀土含量影響并不顯著，環境效應不明顯。
三、討論
信豐采樣點的土壤試驗表明，秸稈組的生物量顯著低于對照組。在秸稈處理的土壤樣本中，試驗初期，水稻秸稈歷經一個腐解過程，水稻秸稈的腐解期間，需要消耗大量的水體活性氧，大致在28天以內達到腐解高峰期，這個階段正處于水稻幼苗生長前期，土壤中水體活性氧減少，較大程度抑制了水稻生長的生物活性。在腐解過程后期，累積的酸性物質降低了土壤的PH值，不僅抑制了水稻根系的活性，還直接影響了水稻對土壤中各種養分吸收的有效性，相當于間接影響了土壤肥力和水稻生長的活性，使得秸稈處理的試驗組中生長的水稻的生物活性長期處于抑制狀態，所以秸稈組水稻的稻谷、莖葉、根系三個生物量，以及總生物量均顯著低于對照組。
添加水稻秸稈的處理方法，使得土壤的PH降低、土壤中DOM的含量增加、微生物代謝活性提高，秸稈腐解過程中消耗了大量活性氧，抑制了水稻的生長，因而使得水稻生物量顯著減少，經濟效益顯著降低;而對土壤中的稀土含量并未有明顯影響，環境效應不明顯。因此，稀土礦區農業工作者應該正確、合理地對待秸稈還田的處理方式。
參考文獻：
[1] 劉徽平.贛州稀土產業發展簡論[J].有色金屬科學與工程，2012，（5）：101-104.
[2] 謝永榮，楊娉娉，馬巧，等.稀土元素對作物生長的影響[J].作物雜志，2011，（1）：5-9.
[3] 汪燕鳴，王飛，王躍.稀土元素農業應用的研究進展[J].化工時刊，2007，（2）：47-49.
[4] 楊芳英，廖合群，金姝蘭.贛南稀土礦產開采環境代價分析[J].稀土，2013，（6）：87-90.
[5] 吳磊，周躍平，鐘宏京.贛南稀土礦區白血病病例對照研究[J].中華流行病學雜志，2003，（10）：879-882.
[6] 朱為方，徐素琴，張輝，等.稀土區兒童智商調查研究——贛南稀土區生物效應研究[J].科考通報，1996，（10）：914-916.
[7] 萬建民.中國水稻遺傳育種與品種系譜（1986—2005）[M].北京：中國農業出版社，2010：238.
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