Transcript 土壤鎘與水稻吸收量至農藝整治方法研究

土壤鎘與水稻吸收量
至農藝整治方法
研究
農委會農業試驗所
郭鴻裕
[email protected]
103.03.05
中興大學
Adapted from:
Adapted from:
Adapted from:
panicle formation stage
of rice at Lukang sites
田間試驗
Different species of rice has
its own growth stages
田間採樣
樣品處理
Cadmium in rice: relation with soil Cd?
Cd rice (mg kg -1 dw)
2.0
Cd > 0.2 = 32.2%
> 0.4 = 12.3%
> 0.5 = 8.3%
1.6
1.2
Note:
0.8
0.4
0.0
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
-1
Cd-soil (0.1 M HCl - mg kg )
2.5
Present action
value in Taiwan: 5
mg kg-1
發展鎘的吸收模式
Cadmium
uptake model
log(MeFQC) = INT + a*pH + b*log(Cd-soil Control) + c*log(clay)
log(MeFQC) = INT + b*log(Cd-soil Control)
Cd in lettuce (mg kg
-1 )
10
Cd in lettuce (mg kg-1 )
10
8
8
6
6
4
4
2
2
y = 0.2564x + 0.4332
y = 0.0815x + 1.8229
R 2 = 0.89
R2 = 0.02
0
0
0
5
10
Cd in soil (mg kg-1 )
15
0
10
20
30
40
Cd in soil solution (μg L -1 )
水稻吸鎘之土壤與作物的相關式
衛生署食米標準之的土壤鎘允許範圍(土壤pH4.5)
衛生署食米標準之的土壤鎘允許範圍(土壤pH4.5)
農民參考表
台秈2號(非常敏感品種)
農民參考表
台農71號(正常品種)
農民參考表
台農67號(不敏感品種)
土壤pH與土壤鎘活性之相關性
log(CaCl2鎘/王水鎘)
0
0.00
-0.5
2.00
4.00
6.00
8.00
-1
-1.5
-2
-2.5
y = -0.5425x + 1.6948
R2 = 0.6382
-3
土壤pH
土壤pH由4提昇至7可以降低土壤鎘活性100倍
秈稻品種在含鎘偏高土壤
比較會吸收鎘的3個証據
LK試驗區之幼穗形成期水稻
不同品種之成熟期不同
栽培12品種水稻
且栽植方向與土壤重金屬濃度梯度垂直
證據1
8 試區 94 年一、二期作 12 品種糙米與土壤王水分解鎘轉換率
品種
台農70號
台稉 8號
台農72號
高雄143號
台東30號
台農秈20號
台農71號
台農67號
台秈2號
秈糯
台中秈10號
高雄144號
(類別)
(稉稻)
(稉稻)
(稉稻)
(稉稻)
(稉稻)
(秈稻)
(稉稻)
(稉稻)
(秈稻)
(糯稻)
(秈稻)
(稉稻)
一期作
二期作
平均值
標準偏差 平均值
標準偏差
25.6
13.7
48.3
20.6
32.7
15.2
31.6
12.8
27.1
20.6
27.0
15.4
26.5
19.8
24.4
15.6
28.3
23.9
25.0
15.7
79.5
65.6
67.9
43.5
29.4
15.4
29.5
11.7
24.5
17.9
28.4
6.0
73.7
48.3
94.5
46.2
58.4
22.6
90.5
35.7
42.1
14.8
69.4
29.5
29.9
21.8
27.1
10.3
證據2
證據3
稉稻 0 本莖葉
秈稻 0 本莖葉
9
7
莖
葉
順
序
7
5
5
3
3
1
1
0.00
10.00
20.00
30.00
0.00
40.00
20.00
稉稻 1 本莖葉
40.00
60.00
80.00
秈稻 1 本莖葉
9
7
莖
葉 5
順
序
7
5
3
3
1
0.00
1
5.00
10.00 15.00 20.00 25.00 30.00
莖葉鎘濃度 mg/kg
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
莖葉鎘濃度 mg/kg
50.00
稻米之鎘含量: 品質、品種
Cadmium in rice (8 locations; 12 varieties)
100%
frequency
80%
0.5 - 2.0
0.4 - 0.5
60%
0.3 - 0.4
0.2 - 0.3
40%
0.1 - 0.2
< 0.1
20%
0%
1
2
3
4
5
6
7
8
9
A
B
C
rice variety
Indica species
結論
• 秈稻品系較稉稻品系容易吸收鎘元素
• 土壤因子影響水稻吸收鎘元素, 但吸收
機制相當複雜
• 一期作較二期作少吸收鎘元素
土壤鎘之管理策略
『農藝方法達成降低鎘米發生風險』指引
土壤全鎘含量
管理項目 單位:mg/kg
選擇水稻品種
(0.7 – 2 ppm)
土壤管理方式
0.7
種植稉稻
2
降低鎘吸收量
(> 2-3 ppm)
施用石灰
3
改變土地利用
(> 3-5 ppm)
5
0.7-2 mg/kg
選擇對鎘吸收不敏感之
水稻品種
2-3.0 mg/kg
<土壤污染整治>
氯化鐵處理
植生復育法
3.0-5.0 mg/kg
施用石灰、調整pH方式 以施用氯化鐵、搭配耕
降低鎘吸收量
犁翻攪與抽去含鎘廢水
方式進行改良
Cd－Cl離子錯合型態：
Cl離子濃度(<0.01M)：Cd2+
Cl離子濃度(0.01M~0.1M)：CdCl+
Cl離子濃度(0.1M~1M)：CdCl2
Cl離子濃度(0.5M~2M)：CdCl3Cl離子濃度(>2M)：CdCl42-
不同氯化物濃度下Cd離子與錯合離子的分布
建立田區試驗流程
施用氯化鐵前耕犁
試驗田灌水至2 - 5公分
施入氯化鐵
測定土壤 pH
依pH值結果計算石灰需要量
施用石灰，調整pH至6.5 – 7.0
以曳引機耕犁4次
整地後插秧
靜待沉降
將水放乾
添加至表面自由水20-40公分
曳引機耕犁2次
作物相對吸收土壤鎘、鉛能力
鎘
• 西洋萵苣、菠菜
• 大白菜、甘藍
• 蕪菁
• 洋蔥、韭菜、歐洲防風草
• 馬鈴薯、蕃茄、
• 西葫蘆、
• 甜玉米
• 法國豆、
• 甜菜、白蘿蔔、
• 碗豆、紅蘿蔔、
• 花椰菜
累
積
能
力
增
加
鉛
• 西洋萵苣、麝香草
• 蕪菁、大白菜
• 白蘿蔔、紅蘿蔔
• 香草、洋蔥、
• 菠菜、
• 甜菜、
• 草莓
• 玉米、馬鈴薯、
• 蕃茄、
• 覆盆子、
• 醋栗、
• 蘋果
田間試驗-茄子
田間試驗-小白菜及青江菜
國內外土壤重金屬管制標準比較
砷(As)
0.4 2
5 10 10 12 12 12 15 15 20 20 20 20 20 20 20 20 20 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 29 30 30 30 30 30 30 35 35 37 37 37 40 40 40 45 45 45
50 50 50 50 50 55 55 55 55 60 65 70 75 75 80 100 100 100 100 110 120 125 140 140 150 200 200 200 300 400 500 600
韓國
台灣
鎘(Cd)
台灣(食用作物農地)
0.4 0.4 0.4 0.4 0.7 0.8
15
15
15
1
20
1
20
1
20
1
20
法國
(國家農地土壤背景10)
總鉻(Cr)
1
20
1.4 1.5 1.5
20
20
20
2
22
2
2
25
2
30
4
30
5
5
40
6
50
6
60
6
10
60
10
70
10
80
10
10
100
12
100
12
12
200
台灣
12
600
12
900
台灣
中國C
5 10 15 15 30 40 45 50 60 64 64 70 87 90 100 100 100 100 100 120 130 130 130 130 150 150 200 200 200 200 210 210 210 230 250 250 250 250
300
300
300
300
350
中國D
380
380
400
400
450
450
450
470
500
500
800
800
800
800
1,000
1,000
3,400
7,000
中國E
中國農地土壤分級方式
C：pH<6.5水田；pH>7.5旱田
詳請參閱報告書P.2-14，表2-13現行我國土壤重金屬管制標準值與各國相應之管制值對照
D：pH=6.5～7.5水田
E：pH>7.5水田
環輿科技公司 提供P.40
國內外土壤重金屬管制標準比較(續)
銅Cu
台灣(食用作物農地)
20 30 30 36 50 60 60 63 63 70 91 100 100 100 100 100 100 120 125 150 150 150 150 190 190 190 190 200 200 200 200 200 200 200 200
400
400
400
450
500
500
500
600
600
600
800
800
950
1,000
1,000
1,000
汞Hg
2,000
4,000
5,000
7
10 10
台灣(食用作物農地)
0.15 0.15 0.3 0.3 0.5 0.5 0.5 0.5 0.6 0.75 0.8
10
1,500
韓國
台灣
10
1,500
10
10
10
10
10
12
15
15
1
1
1
1
15
15
20
20
1.5
2
20
2
20
2
20
3
3
23
4
24
4
4
30
5
30
5
30
5
5
6.6 6.6
7
30 37 50 50 50 60 60 75 80 340 600
法國
台灣
鎳Ni
台灣
10 10 15 35 35 35 40 40 40 50 50 50 50 50 50 60 60 60 70 70 70 70 100 100 100 100 100 120 140 140 140 140 150 180 200 200 200 200
210
波蘭
210
210
250
300
300
300
350
470
500
500
500
550
600
600
700
900
900
1,500
1,600
2,400
3,000
23,000
韓國
土壤深度>15 cm，飽和水力傳導度<10-7
詳請參閱報告書P.2-14，表2-13現行我國土壤重金屬管制標準值與各國相應之管制值對照
環輿科技公司 提供P.41
國內外土壤重金屬管制標準比較(續)
鉛Pb
25
50
400
500
60
500
70
70
500
85
530
100
600
100
600
100
100
600
600
100
115
700
750
140
140
800
150
200
200
200
200
200
200
260
300
300
1,000 1,000 1,000 1,200 1,200 1,500 1,500 2,000 2,000 2,000 2,100
韓國
台灣(食用作物農地)
250
台灣
鋅Zn
台灣(食用作物農地)
100 100 100 130 140 150 150 200 200 200 200 200 200 250 250 300 300 300 300 300 350 350 360 400 500 600 600 600 600 700 720 720 900 720
1,000
1,000
1,500
1,500
1,800
2,000
2,000
2,500
3,000
3,000
3,000
5,000
5,000
7,000
9,000
台灣
詳請參閱報告書P.2-14，表2-13現行我國土壤重金屬管制標準值與各國相應之管制值對照
9,000 14,000 23,000 28,000 35,000 340,000
法國
國家土壤背景4,500
環輿科技公司 提供
P.42
國內土壤特性分析－表土
重金屬
項目
王水全量濃度(mg/kg)
環保署1600公頃
農業試驗所
25%
2.64
－
50%
5.67
－
75%
7.92
－
99%
13.51
－
25%
0.30
0.35
50%
0.55
0.65
75%
1.00
1.15
99%
4.95
3.75
轉
換
係
鉻Cr
數 (250mg/kg)
20
倍
25%
8.40
3.20
50%
18.00
5.20
75%
46.20
8.20
99%
394.20
54.80
轉
換
銅Cu
係
數 (400mg/kg)
5 (200mg/kg)
倍
25%
16.50
11.55
50%
26.00
20.30
75%
45.10
34.50
99%
237.05
213.45
砷As
(60mg/kg)
轉
換
係
數
5
倍
鎘Cd
(20mg/kg)
(5mg/kg)
重金屬
汞Hg
(20mg/kg)
(5mg/kg)
轉
換
係
數
20
倍
鎳Ni
(200mg/kg)
轉
換
係
數
3
倍
鉛Pb
(2000mg/kg)
(500mg/kg)
轉
換
係
數
5
倍
鋅Zn
(2000mg/kg)
(600mg/kg)
項目
王水全量濃度(mg/kg)
環保署1600公頃
農業試驗所
25%
0.07
－
50%
0.12
－
75%
0.19
－
99%
0.78
－
25%
23.60
14.00
50%
39.80
22.80
75%
68.60
35.20
99%
332.80
179.20
25%
16.26
8.85
50%
23.40
13.89
75%
31.11
20.85
99%
69.72
60.45
25%
31.30
17.70
50%
46.45
29.25
75%
62.75
48.00
99%
438.05
401.65
備註：環保署1600公頃砷、汞採王水全量分析方法，其餘為0.1N HCl萃取法，並利用轉換係數轉換為王水全量值。
P.43