一種降低重度砷污染稻田中稻米砷濃度的灌水方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種降低重度砷污染稻田中稻米砷濃度的灌水方法，屬于農(nóng)產(chǎn)品重金屬污染防治【技術(shù)領(lǐng)域】。在重度砷污染稻田中(土壤砷濃度100mg/kg)，控水時期從水稻分蘗盛期到抽穗期及從抽穗后第21天到成熟期控水，其它時期淹水灌溉，保持水層3-5cm；控水程度為輕度控水，從土壤外觀上看，表土開始變硬，但未發(fā)白，出現(xiàn)細(xì)微裂紋；如測定土壤含水量，保持土壤含水量為最大持水量的80％±5％。與水稻實際生產(chǎn)中常用的全生育期淹水灌溉相比，稻米中As濃度下降58％-69％。
【專利說明】一種降低重度砷污染稻田中稻米砷濃度的灌水方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明為一種降低重度砷污染稻田中稻米砷濃度的灌水方法，屬于農(nóng)產(chǎn)品重金屬污染防治技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002]近三十多年來，由于采礦、冶煉等工業(yè)的高速發(fā)展以及含砷農(nóng)藥、化肥、生物生長調(diào)節(jié)劑等的大量使用，世界上很多國家和地區(qū)的農(nóng)田土壤都受到砷的污染。稻田土壤中積累的砷可被水稻根系吸收，然后運轉(zhuǎn)到人類的食用部位一稻米，進而通過食物鏈進入人體，對人體健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。另外，我國也是能源大國，且能源結(jié)構(gòu)以煤為主，而煤是污染最嚴(yán)重的能源。一些煤中砷含量可高達35000mg/kg,每年通過燃煤排放的砷約達2500噸，這些砷通過大氣干濕沉降的形式回到陸地和水域，最終造成土壤砷污染。
[0003]砷對人體有很強的毒性，世界衛(wèi)生組織(WHO)、國際癌癥研究機構(gòu)(IARC)、美國環(huán)保局(USEPA)等多家權(quán)威機構(gòu)都將砷列為對人類的致癌物質(zhì)。研究表明，暴露于砷污染的環(huán)境中可引起砷中毒，對人體多種器官和系統(tǒng)的功能造成損害，引發(fā)疾病，如其臨床表現(xiàn)有高血壓、心腦血管疾病、神經(jīng)病變、糖尿病、皮膚色素代謝異常及皮膚角質(zhì)化等，并最終可發(fā)展為皮膚癌、膀胱癌及腎臟、肝臟等多種器官的癌變。
[0004]我國是采礦、冶煉及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，砷礦分布于我國中南及西南的多個省市區(qū)，由于含砷礦產(chǎn)的開采或冶煉，很多地區(qū)的稻田土壤、水稻結(jié)果及稻米都受到不同程度的砷污染。如湖南常寧縣，土壤砷含量達到92-840mg/kg，其污染已達到重度污染級別。在湖北，有超過8000hm2的稻田受到砷污染，部分稻田水稻籽粒中砷濃度高達0.725mg/kg，也已達到重度污染級別。近年來，由于砷污染及砷中毒事件多發(fā)，使得土壤及農(nóng)產(chǎn)品砷污染問題日益受到環(huán)境保護工作者及公眾的高度重視。
[0005]水稻是我國最重要的糧食作物，大部分人以稻米為主食，特別在人口稠密長江流域及以南地區(qū)。據(jù)研究，砷可以通過水稻秸桿和稻米經(jīng)食物鏈進入人體，給人體健康帶來直接或間接的危害。水稻籽粒中的砷是稻米主食區(qū)人體砷的主要來源，其對人體砷暴露的貢獻大于飲用水。因此，防治稻田及稻米的砷污染，對保障我國人民的身體健康非常重要。
[0006]研究表明，砷在土壤一水稻體系中的遷移積累受到多種因素的影響，包括土壤的水分狀況。在土壤淹水的情況下，土壤膠體吸附的砷會因還原作用而釋放到土壤溶液中，且主要以三價態(tài)形式存在，其移動性、毒性和生物有效性都會增強。而在土壤控水條件下，砷主要以五價砷的形態(tài)存在，五價砷容易被吸附到土壤粘粒、鐵錳氧化物、水合物及土壤膠體顆粒上，并且還可與鐵反應(yīng)形成砷酸鐵的形式共沉淀，從而降低砷的毒性和生物有效性。但對于稻田土壤控水對水稻吸收砷的影響還缺乏研究，特別是關(guān)于控水時間(水稻不同生育時期)、控水程度(土壤干旱程度)對稻米砷含量的影響還很不清楚。而且，由于水稻是喜水作物，不適宜的控水時間或控水程度會造成水稻產(chǎn)量下降。在實際水稻生產(chǎn)中，農(nóng)民由于各種原因(節(jié)約灌溉水、灌溉水供應(yīng)不足、農(nóng)事活動需要、調(diào)節(jié)水稻生長狀況等)，會在水稻生育期間的某些時段進行不同程度的控水。但這些水分管理措施往往缺乏科學(xué)性，如果灌水方法不當(dāng)，不但會造成水稻產(chǎn)量下降，而且會促進稻田土壤中有毒有害物質(zhì)的釋放、增加水稻對這些物質(zhì)的吸收，結(jié)果導(dǎo)致稻米中對人體有毒、有害物質(zhì)的含量超標(biāo)。
[0007]本發(fā)明在 申請人:多年研究的基礎(chǔ)上，公開一種在重度砷污染稻田中，既保證水稻產(chǎn)量不會明顯下降，又能大幅度降低稻米砷濃度的稻田灌水方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種降低重度砷污染稻田中稻米砷濃度的灌水方法，在保證水稻產(chǎn)量不明顯下降的基礎(chǔ)上，可以大幅度降低重度砷污染稻田中稻米的砷濃度。
[0009]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種降低重度砷污染稻田中稻米鎘濃度的灌水方法，其特征是:在重度砷污染稻田中(土壤砷濃度100mg/kg)，(I)控水時期。分蘗盛期到抽穗期及抽穗后第21天到成熟期輕度控水，其它時期淹水灌溉，保持水層3-5cm ； (2)控水程度。輕度控水，從土壤外觀上看，表土開始變硬，但未發(fā)白，出現(xiàn)細(xì)微裂紋。如測定土壤含水量，保持土壤含水量為最大持水量的80% ±5%。
[0010]當(dāng)水稻生長進入分蘗盛期(一般在移栽后40天左右，秧苗已封行，站在田邊基本看不到水面)時排干水層，讓土壤自然干燥到輕度缺水。從土壤外觀上看，表土開始變硬，但未發(fā)白，出現(xiàn)細(xì)微裂紋。如測定土壤含水量，保持土壤含水量為最大持水量的80%±5%。達到該控水標(biāo)準(zhǔn)后，再灌水到飽和(未出現(xiàn)明顯水層)，然后讓其自然干燥，如此重復(fù)進行，直到水稻開始抽穗時恢復(fù)3-5cm水層灌溉。再從抽穗后第21天開始排干水層，按上述方法控水，直到水稻成熟。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:在稻田重度砷污染地區(qū)實施后，可以大幅度降低稻米的砷濃度，但不會對水稻產(chǎn)量產(chǎn)生明顯影響。與水稻實際生產(chǎn)中常用的全生育期淹水灌溉相比，稻米砷濃度下降58% -69% (見圖1、圖2)。在稻田重度度砷污染地區(qū)(土壤砷濃度10mg/kg)，通過該申請專利技術(shù)方案的實施，可以控制稻米砷濃度符合國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(稻米砷濃度〈0.2mg/kg, GB2762-2012)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1 土壤砷濃度為100mg/kg時不同灌水方法下秈稻稻米砷濃度；
[0013]圖2 土壤砷濃度為100mg/kg時不同灌水方法下粳稻稻米砷濃度。
[0014]圖1-圖2中，注釋如下:稻田灌水方法代碼:
[0015]A-全生育期保持水層3_5cm
[0016]B-移栽活棵后全生育期輕度控水
[0017]C-分蘗盛期到抽穗期輕度控水，其它時期保持水層
[0018]D-抽穗到成熟期輕度控水，其它時期保持水層
[0019]E-分蘗盛期到抽穗期及抽穗后第21天到成熟期輕度控水，其它時期保持水層

【具體實施方式】
[0020]實施例1:一種降低重度砷污染稻田中稻米砷濃度的灌水方法，在水稻生產(chǎn)中，從分蘗盛期到抽穗期及抽穗后第21天到成熟期輕度控水，其它時期淹水灌溉，保持水層3-5cm ;控水程度為輕度控水，從土壤外觀上看，表土開始變硬，但未發(fā)白，出現(xiàn)細(xì)微裂紋。如測定土壤含水量，保持土壤含水量為最大持水量的80% ±5%。與生產(chǎn)中常用的水稻全生育期淹水灌溉比較，水稻產(chǎn)量沒有明顯下降(下降幅度低于3% )，但稻米的砷濃度下降58% -69% (見圖1、圖 2)。
[0021]水稻生長到分蘗盛期(一般在移栽后40天左右，秧苗已封行，站在田邊基本看不到水面)排干水層，讓土壤自然干燥到輕度缺水。從土壤外觀上看，表土開始變硬，但未發(fā)白，出現(xiàn)細(xì)微裂紋。如測定土壤含水量，保持土壤含水量為最大持水量的80% ±5%。達到該控水標(biāo)準(zhǔn)后，再灌水到飽和(未出現(xiàn)明顯水層)，然后讓其自然干燥，如此重復(fù)進行，直到水稻開始抽穗時恢復(fù)3-5cm水層灌溉。再從抽穗后第21天開始排干水層，按上述方法控水，直到水稻成熟。
[0022]在水稻品種的選擇上，宜選擇對土壤中As吸收能力較弱的粳稻品種，不宜選擇對As吸收能力較強的秈稻品種。
[0023]附圖1和附圖2證明本實施例可以大幅度降低稻米的As濃度。圖中數(shù)據(jù)是在土壤As濃度為100mg/kg(重度污染程度)條件下獲得的，其氮、磷、鉀肥施肥為中等施肥水平，其它管理措施按水稻生產(chǎn)常規(guī)進行。
[0024]如果僅在分蘗盛期到抽穗期或僅在抽穗到成熟期控水，稻米As濃度下降幅度小，稻米As濃度容易超過國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)；如果在移栽活棵后全生育期控水控水，雖然稻米As濃度的下降幅度也很大，但水稻產(chǎn)量也會大幅度下降(產(chǎn)量下降14% -26% )。如果控水程度過輕，降低稻米As濃度的效果較差；控水程度過重，水稻產(chǎn)量會顯著下降。
【權(quán)利要求】
1.一種降低重度砷污染稻田中稻米砷濃度的灌水方法，其特征是:在重度砷污染稻田中(土壤砷濃度100mg/kg)，控水時期從水稻分蘗盛期到抽穗期及從抽穗后第21天到成熟期控水，其它時期淹水灌溉，保持水層3-5cm ;控水程度為輕度控水，從土壤外觀上看，表土開始變硬，但未發(fā)白，出現(xiàn)細(xì)微裂紋，測定土壤含水量，保持土壤含水量為最大持水量的80% ±5%。
【文檔編號】A01G16/00GK104255392SQ201410461813
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月11日
【發(fā)明者】劉建國, 張雯, 王明新 申請人:常州大學(xué)