一種降低稻米中汞濃度的稻田灌水方法
【專利摘要】本發明公開了一種降低稻米中汞濃度的稻田灌水方法，屬于農產品重金屬污染防治【技術領域】。控水時期：在水稻分蘗盛期到抽穗期及抽穗后第16天-成熟期控水，其它時期淹水灌溉，保持水層3-5cm；控水程度：輕度控水。從土壤外觀上看，表土開始變硬，但未發白，出現細微裂紋；如測定土壤含水量，保持土壤含水量為最大持水量的80％±5％。與水稻實際生產中常用的全生育期淹水灌溉相比，稻米中Hg濃度下降56.5％-72.2％。
【專利說明】一種降低稻米中汞濃度的稻田灌水方法
【技術領域】
[0001]本發明為一種降低稻米中汞濃度的稻田灌水方法，屬于農產品重金屬污染防治【技術領域】。
【背景技術】
[0002]在中國的工業區及經濟發達地區，隨著人口的增加、工業的發展及農用化學品的大量使用，農田土壤的重金屬污染日益嚴重。據調查，全國受重金屬污染的農業土地面積約有2500萬公頃，每年被重金屬污染的糧食多達1200萬噸。農業部環保監測系統對全國24省、市320個嚴重污染區8223萬畝土地調查發現，大田類農產品農田污染超標面積約占污染農田面積的20%，其中80%的土壤和農作物污染超標是由于重金屬污染。
[0003]我國是世界上汞(Hg)污染嚴重的國家之一，特別在工業發達、人口密集的城市及周邊地區。據統計，我國每年產生污染環境的Hg達1.9X108kg，被Hg污染的耕地面積有
3.2 X 104hm2,問題十分嚴重。據研究，在蘇南一些地區，土壤Hg污染比較嚴重，表層土壤Hg含量達到背景值的10倍以上，而且垂直剖面分布明顯，說明工業化進程中污染物的輸入是土壤Hg積累的主導因素。根據江蘇省農產品質量監督檢驗測試中心對全省蔬菜地土壤重金屬污染狀況進行抽樣檢測，蘇南地區蔬菜地重金屬污染情況較嚴重。依據我國無公害農產品及綠色食品認證工作重點監測的5種重金屬，有54.8%的蔬菜地綜合污染指數大于1，且Hg和鎘的分擔率較高。江蘇省2006年被取消的6個無公害農產品中，有4個是因為土壤Hg含量超標所致。
[0004]汞是地球上對環境影響大、對生物有嚴重毒性的環境污染物。更為重要的是，Hg及其化合物無論是在好氧還是在厭氧條件下，都可以經微生物的作用，轉變成毒性更強的甲基汞或二甲基汞。Hg的有機化合物具有嚴重的神經毒性，經生物富集和食物鏈放大后將產生更加嚴重的后果。自1956年日本的“水俁病”事件以來，受到Hg污染的自然環境向人類發出的警示不斷增加，Hg在土壤一植物系統和陸生食物鏈中的傳遞速度不斷加快，Hg污染問題引起了人們的廣泛關注和重視。Hg已被聯合國環境規劃署(UNEP)、世界衛生組織(WHO)、國際糧農組織(FAO)及很多國家政府列為優先控制的環境污染物。因此，Hg在土壤-農作物-人類系統中的移動和累積受到高度關注。
[0005]在土壤介質中，重金屬元素可與硫化物形成沉淀、與有機質絡合、被鐵錳氧化物吸附，這些行為都受到土壤氧化還原狀況的調節，而土壤氧化還原狀況與土壤水分間存在密切關系。土壤中的Hg按其化學形態可分為金屬Hg、無機化合態Hg和有機化合態Hg。Hg能以零價狀態存在是土壤Hg的重要特點，土壤中金屬Hg的含量甚微，且很活潑，易揮發。而有機化合態汞以有機汞(如甲基汞、乙基汞等)和有機絡合態汞普遍存在，土壤有機汞中的甲基汞易被植物吸收，無機化合態汞很少被植物吸收。所以，在重金屬Hg污染的稻田中，不同的灌水方法，會造成稻米Hg含量出現很大差異。
[0006]有研究報道表明，土壤控水會降低土壤中有機汞的比例，減少植物對Hg的吸收。但對于稻田土壤控水對水稻吸收Hg的影響還缺乏研究，特別是關于控水時間(水稻不同生育時期)、控水程度(土壤干旱程度)對稻米Hg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量下降。在實際水稻生產中，農民由于各種原因(節約灌溉水、灌溉水供應不足、農事活動需要、調節水稻生長狀況等)，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性，如果灌水方法不當，不但會造成水稻產量下降，而且會促進稻田土壤中有毒有害物質的釋放、增加水稻對這些物質的吸收，結果導致稻米中對人體有毒、有害物質的含量超標，特別是在重金屬污染的稻田中，這種情況很容易出現。
[0007]本發明在 申請人:多年研究的基礎上，公開一種在重金屬Hg污染稻田中，既保證水稻產量不會明顯下降，又能大幅度降低稻米Hg濃度的稻田灌水方法。
【發明內容】
[0008]在當前的實際水稻生產中，農民常采用全生育期淹水灌溉，或由于各種原因(節約灌溉水、灌溉水供應不足、農事活動需要、調節水稻生長狀況等)，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性，如果灌水方法不當，不但會造成水稻產量下降，而且會促進稻田土壤中對人體毒性很強的重金屬Hg的釋放、增加水稻對Hg的吸收，結果導致稻米中Hg濃度超標，特別是在Hg污染較嚴重的稻田中，這種情況很容易出現。本
【發明者】通過大量研究表明，與農民通常采用的全生育期淹水灌溉相比較，適宜時期、適宜程度的土壤控水，在保證水稻產量不明顯下降的基礎上，能大幅度降低稻米的Hg濃度。
[0009]本發明技術方案如下:
[0010]一種降低稻米中汞濃度的稻田灌水方法，按照下述步驟進行:
[0011](I)控水時期:分蘗盛期到抽穗期及抽穗后第16天-成熟期輕度控水，其它時期淹水灌溉，保持水層3-5cm;
[0012](2)控水程度:輕度控水。從土壤外觀上看，表土開始變硬，但未發白，出現細微裂紋。如測定土壤含水量，保持土壤含水量為最大持水量的80% ±5%。
[0013]該申請專利的技術方案在稻田Hg污染地區實施后，可以大幅度降低稻米的Hg濃度，但不會對水稻產量產生明顯影響。與水稻實際生產中常用的全生育期淹水灌溉相比，稻米Hg濃度下降56.5% -72.2%。在稻田重金屬Hg重度度污染地區，通過該申請專利技術方案的實施，可以控制稻米Hg濃度符合國家衛生標準(稻米Hg濃度〈0.02mg/kg,GB2762-2012)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為土壤汞濃度為2mg/kg時不同灌水方法下秈稻稻米汞濃度；
[0015]圖2為土壤汞濃度為5mg/kg時不同灌水方法下秈稻稻米汞濃度；
[0016]圖3為土壤汞濃度為2mg/kg時不同灌水方法下粳稻稻米汞濃度；
[0017]圖4為土壤汞濃度為5mg/kg時不同灌水方法下粳稻稻米汞濃度。
[0018]圖1-圖4中，注釋如下:稻田灌水方法代碼:
[0019]A-全生育期保持水層3_5cm
[0020]B-移栽活棵后全生育期輕度控水
[0021]C-分蘗盛期到抽穗期輕度控水，其它時期保持水層
[0022]D-抽穗后第16天-成熟期輕度控水，其它時期保持水層
[0023]E-分蘗盛期到抽穗期及抽穗后第16天-成熟期輕度控水，其它時期保持水層
【具體實施方式】
[0024]一種降低稻米中汞濃度的稻田灌水方法，按照下述步驟進行:
[0025](I)控水時期:分蘗盛期到抽穗期及抽穗后第16天-成熟期輕度控水，其它時期淹水灌溉，保持水層3-5cm。與生產中常用的水稻全生育期淹水灌溉比較，水稻產量沒有明顯下降(下降幅度低于5% ),但稻米的Hg濃度下降56.5% -72.2% (見附圖1_4)。如在移栽活棵后全生育期控水，雖然稻米的Hg濃度下降幅度與上述控水時期相當或略大，但水稻產量會大幅度下降(產量下降19% -32% )。
[0026](2)控水程度:輕度控水。從土壤外觀上看，表土開始變硬，但未發白，出現細微裂紋。如測定土壤含水量，保持土壤含水量為最大持水量的80% ±5%。控水程度過輕，降低稻米Hg濃度的效果較差；控水程度過重，水稻產量會顯著下降。
[0027]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，但未發白，出現細微裂紋。如測定土壤含水量，保持土壤含水量為最大持水量的80% ±5%。達到該控水標準后，再灌水到飽和(未出現明顯水層)，然后讓其自然干燥，如此重復進行，直到水稻開始抽穗時恢復3_5cm水層灌溉。再從抽穗后第16天開始排干水層，按上述方法控水，直到水稻成熟。
【權利要求】
1.一種降低稻米中汞濃度的稻田灌水方法，其特征在于按下述步驟進行: (1)控水時期:在水稻分蘗盛期到抽穗期及抽穗后第16天-成熟期控水，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，但未發白，出現細微裂紋；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】A01G16/00GK104221795SQ201410454267
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月5日 優先權日:2014年9月5日
【發明者】劉建國, 張雯, 王明新 申請人:常州大學