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，屬于農產品重金屬污染防治【技術領域】。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
【技術領域】
[0001]本發明為一種降低重度砷污染稻田中稻米砷濃度的灌水方法，屬于農產品重金屬污染防治技術。
【背景技術】
[0002]近三十多年來，由于采礦、冶煉等工業的高速發展以及含砷農藥、化肥、生物生長調節劑等的大量使用，世界上很多國家和地區的農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，對人體健康構成嚴重威脅。另外，我國也是能源大國，且能源結構以煤為主，而煤是污染最嚴重的能源。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，世界衛生組織(WHO)、國際癌癥研究機構(IARC)、美國環保局(USEPA)等多家權威機構都將砷列為對人類的致癌物質。研究表明，暴露于砷污染的環境中可引起砷中毒，對人體多種器官和系統的功能造成損害，引發疾病，如其臨床表現有高血壓、心腦血管疾病、神經病變、糖尿病、皮膚色素代謝異常及皮膚角質化等，并最終可發展為皮膚癌、膀胱癌及腎臟、肝臟等多種器官的癌變。
[0004]我國是采礦、冶煉及農業生產大國，砷礦分布于我國中南及西南的多個省市區，由于含砷礦產的開采或冶煉，很多地區的稻田土壤、水稻結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，使得土壤及農產品砷污染問題日益受到環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。據研究，砷可以通過水稻秸桿和稻米經食物鏈進入人體，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。
[0007]本發明在 申請人:多年研究的基礎上，公開一種在重度砷污染稻田中，既保證水稻產量不會明顯下降，又能大幅度降低稻米砷濃度的稻田灌水方法。
【發明內容】
[0008]本發明所要解決的技術問題是:提供一種降低重度砷污染稻田中稻米砷濃度的灌水方法，在保證水稻產量不明顯下降的基礎上，可以大幅度降低重度砷污染稻田中稻米的砷濃度。
[0009]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是: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%。
[0010]當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21天開始排干水層，按上述方法控水，直到水稻成熟。
[0011]本發明的有益效果是:在稻田重度砷污染地區實施后，可以大幅度降低稻米的砷濃度，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，稻米砷濃度下降58% -69% (見圖1、圖2)。在稻田重度度砷污染地區(土壤砷濃度10mg/kg)，通過該申請專利技術方案的實施，可以控制稻米砷濃度符合國家衛生標準(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。圖中數據是在土壤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常規進行。
[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生標準；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，但水稻產量也會大幅度下降(產量下降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，水稻產量會顯著下降。
【權利要求】
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】A01G16/00GK104255392SQ201410461813
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月11日 優先權日:2014年9月11日
【發明者】劉建國, 張雯, 王明新 申請人:常州大學