CN108157091A - 一种基于土壤调酸控制稻米重金属镉的方法 - Google Patents

Abstract

一种基于土壤调酸控制稻米重金属镉的方法，属于稻田土壤重金属污染控制与安全生产技术领域。其包括以下步骤：动态监测分析稻田土壤酸碱性和土壤质地；2）对稻田土壤施用石灰质类物料；3）依据当年土壤pH值确定下一季水稻种植是否需要施用石灰质类物料及其施用量。通过该方法能够快速调节稻田土壤的酸碱度，有效降低稻米中的镉含量，并且不影响水稻产量和品质，适用于全国不同污染风险区通过土壤调酸控制稻米重金属镉的田间生产管理。

Description

一种基于土壤调酸控制稻米重金属镉的方法

技术领域

本发明属于稻田土壤重金属污染控制与安全生产技术领域，具体涉及一种基于土壤调酸控制稻米重金属镉的方法。

背景技术

水稻是我国最主要的粮食作物，全国有65%以上的人口以稻米为主食。重金属镉是植物生长的非必需元素，而水稻又是最易吸收富集镉的单子叶植物和最重要的食源性植物，已成为人类镉的主要膳食暴露源。因此，稻米镉问题直接关系到国家粮食的消费安全和广大民众的身体健康。我国正加快转变农业发展方式，推进农业供给侧结构性改革，确立走“产出高效、产品安全、资源节约、环境友好”的农业现代化道路，形成资源利用高效、生态***稳定、产地环境良好、产品质量安全的绿色农业发展新格局。随着我国工农业快速发展所产生的环境负效应逐步显现，公众对食品安全和环境污染问题的持续关注，使得稻米镉污染问题已到了非治不可的地步。

稻米镉污染问题由来已久。我国稻米镉超标最突出的产区是湖南，其次有四川、广西、江西、浙江等地，而北方产区的粳稻米很少镉超标，多数呈点污染分布，但个别地区也存在连片超标现象。形成稻米镉污染问题的原因是多方面的。首先，南方地区多处于有色金属矿业带，产地环境自然本底较高。其次，部分地区的工农业污染和酸雨是不可忽视的重要因素，尤其是大气污染致酸雨频发，造成土壤酸化、重金属活性提高，增加了农作物对重金属的吸收。其三，水稻是具有重金属高富集特性的作物，且不同籼粳类型以及同一类型不同品种之间存在较大差异，稻米镉超标现象多发生在南方籼稻区，北方粳稻区很少。最后，由于肥料等农业投入品的质量不过关或不合理使用，以及一些不合理的农业生产方式也加剧了稻田环境重金属污染。例如，污染地区秸秆还田，根和茎是水稻植株富集镉的主要部位，但每季秸秆还田又将植株富集的镉重新投入到农业环境中，重金属长期“只进不出”加重了稻田环境中镉的污染。

要彻底解决我国南方地区稻米镉超标问题并不能一蹴而就，除了长期生态环境保护和污染治理修复，按照不同稻区的污染程度、环境、气候和种植特点，从品种选育、土壤改良、肥水管理、农艺措施、收储加工等环节入手，在保障数量安全的前提下，采用科学、合理、可行的技术措施，有效降低稻米镉积累，才是控制稻米中镉含量、保障食品安全的当务之急。稻米中的重金属镉主要是由水稻植株根系从土壤中吸收、转运和积累的，酸性条件下土壤中镉的有效性和生物活性提高，促进植株从土壤中吸收富集重金属镉。稻田施用土壤调理剂，通过调节土壤酸碱度，以及螯合、钝化土壤中的镉，从而降低土壤有效态镉的含量和镉的生物活性，是一条比较有效的控镉技术途径。尤其施用石灰是南方稻区广泛采用的土壤改良措施，能快速调节土壤pH值，适宜于酸性水稻土，但不同稻田土壤的适宜石灰用量差别较大，在提高pH 值的同时，土壤中有效态铁、锌、锰、铜、镍等矿质元素含量降低，容易造成土壤板结和碱性化，影响水稻生长和产量形成，对稻米中镉含量的控制效果不佳。迄今为止，缺少一种明确有效的、适宜于我国不同稻田土壤且技术风险较低的田间调酸控镉方法。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于设计提供一种基于土壤调酸控制稻米重金属镉的方法的技术方案。

所述的一种基于土壤调酸控制稻米重金属镉的方法，其特征在于包括以下步骤：

1）动态监测分析稻田土壤酸碱性和土壤质地，若该土壤为pH值小于6.5的粘质或壤质酸性土壤则进行后续调酸控镉处理，若该土壤为砂质的酸性土壤、pH值大于6.5的偏中性或碱性土壤则不进行后续调酸控镉处理；

2）对稻田土壤施用石灰质类物料，施用量按生石灰量计算，稻田土壤pH值为6.0～6.5时，施用量为50～75kg/亩；pH值为5.0～6.0时，施用量为75～100kg/亩；pH值<5.0时，施用量为100～150kg/亩；壤质酸性土壤选择低的施用量，粘质酸性土壤选择高的施用量；

3）依据当年土壤pH值确定下一季水稻种植是否需要施用石灰质类物料及其施用量，土壤pH值为6.0～6.5的酸性土壤两年或三年施一次石灰质类物料，pH值低于6.0的酸性土壤每年施或隔年施一次石灰质类物料。

所述的一种基于土壤调酸控制稻米重金属镉的方法，其特征在于所述的步骤2）中石灰质类物料为生石灰、熟石灰或石灰石；石灰质类物料的氧化钙含量不低于85%，镉含量不超过10mg/kg。

所述的一种基于土壤调酸控制稻米重金属镉的方法，其特征在于所述的步骤2）中石灰质类物料的施用时期与方法为：根据当地水稻种植习惯，优先选择施基肥前7d～10d一次性均匀撒施在土表，再及时翻耕、整田，使其与土壤充分混匀；若选择在分蘖、孕穗等生长期施用石灰质类物料时，将石灰质类物料混入细泥或造粒成形后，均匀撒入行间，防止灼伤叶面。

本发明通过在全国不同稻区、不同类型稻田土壤上开展田间试验研究验证，并结合各地水稻生产实践经验，明确了土壤调酸控镉的适用条件、石灰种类、施用量及施用方法，形成了一种基于土壤调酸控制稻米中重金属镉的技术方法。通过该方法能够快速调节稻田土壤的酸碱度，有效降低稻米中的镉含量，并且不影响水稻产量和品质，适用于全国不同污染风险区通过土壤调酸控制稻米重金属镉的田间生产管理。

附图说明

图1为施用石灰质类物料对稻田土壤酸碱度的影响；

图2为施用石灰质类物料对不同水稻品种糙米中镉含量的影响；

图3为施用石灰质类物料对水稻籽粒产量的影响。

具体实施方式

以下结合实施例来进一步说明本发明。

实施例

1 适用条件

施石灰质类物料调酸控镉的方法适用于轻度、中度、重度镉污染风险区的土壤pH值小于6.5的粘质或壤质酸性稻田；砂质土壤的酸性稻田不宜采用石灰质类物料进行土壤调酸控镉。

2 石灰种类

根据当地的资源条件和生产习惯选择生石灰、熟石灰、石灰石等石灰质类物料，其氧化钙含量不低于85%，镉含量不超过10mg/kg。

3 施用量和施用次数

3.1 根据稻田土壤pH值及其调节幅度、土壤质地、稻米镉含量、石灰种类及其特性等因素综合考虑，因地制宜确定石灰质类物料的施用量和施用次数。

3.2 石灰质类物料用量（按生石灰计）：土壤pH值为6.0～6.5时，施用量为50～75kg/亩；pH值为5.0～6.0时，施用量为75～100kg/亩；pH值<5.0时，施用量为100～150kg/亩。壤质和粘质的酸性土壤分别选择低和高的施用量。

3.3 依据当年土壤pH值确定下一季水稻种植是否需要施石灰质类物料及其施用量，土壤pH值为6.0～6.5的酸性土壤两年或三年施一次石灰质类物料，pH值低于6.0的酸性土壤每年施或隔年施一次石灰质类物料。

4 施用时期与方法

根据当地水稻种植习惯，优先选择施基肥前7d～10d一次性均匀撒施在土表，再及时翻耕、整田，使其与土壤充分混匀。若选择在分蘖、孕穗等生长期施用石灰质类物料时，可将石灰质类物料混入细泥或造粒成形后，均匀撒入行间，防止灼伤叶面。

5 注意事项

5.1施用石灰质类物料7d～10d后再施化肥或有机肥，切勿与酸性肥料同期施用或混合施用，降低调酸控镉的实际效果。

5.2生长期撒施，宜在田间有少量水或成泥浆状时施用，使石灰质类物料快速溶解，防止流失。

5.3 施用石灰质类物料时，操作人员应采取安全防护措施，以防灼伤眼睛、皮肤或呼吸道。

5.4 避免因长期施用石灰质类物料导致稻田土壤碱性化，破坏土壤结构和影响土壤微生物。

试验例

根据实施例的方法，在稻米重金属镉污染问题相对突出的湖南、四川、广西、江西和浙江等省开展联合试验，研究不同石灰用量对稻田土壤理化性状、糙米镉含量以及水稻产量、品质的影响，验证石灰质类物料作为镉污染稻田土壤调理剂的有效性及其控镉效果，确定我国典型镉污染稻区的土壤调酸阈值和适宜施用量。

研究表明：随着石灰施用量的增加，稻田土壤pH值均明显提高（图1），糙米中的镉含量均表现降低（图2），而稻谷产量和稻米品质差异不明显（图3、表1），但若石灰施用量过多（200kg/亩以上），会对稻田土壤和植株生长不利。试验结果证实，施用适量石灰，是一条能快速有效控制稻米镉污染的重要技术措施，可通过调节稻田土壤酸碱度和控制土壤镉的生物有效性，从而降低稻米中镉的吸收与积累。由于作物种植和石灰自身矿化作用，土壤pH不能一直维持在较高水平，会随着时间的推移缓慢下降，土壤镉含量会升高，酸性土壤中施石灰可对镉的控制效果维持在一年半左右。然而，长期施用石灰在调节土壤酸碱度和控制重金属生物活性的同时，也会影响土壤团粒结构和微生物群落，造成土壤板结和养分流失。因此，既需确定不同稻田土壤的适宜石灰用量，也要注意石灰质类物料的施用周期。

表1 不同稻区施用石灰质类物料对稻米品质性状的影响

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Claims (3)

1.一种基于土壤调酸控制稻米重金属镉的方法，其特征在于包括以下步骤：

1）动态监测分析稻田土壤酸碱性和土壤质地，若该土壤为pH值小于6.5的粘质或壤质酸性土壤则进行后续调酸控镉处理，若该土壤为砂质的酸性土壤、pH值大于6.5的偏中性或碱性土壤则不进行后续调酸控镉处理；

2）对稻田土壤施用石灰质类物料，施用量按生石灰量计算，稻田土壤pH值为6.0～6.5时，施用量为50～75kg/亩；pH值为5.0～6.0时，施用量为75～100kg/亩；pH值<5.0时，施用量为100～150kg/亩；壤质酸性土壤选择低的施用量，粘质酸性土壤选择高的施用量；

3）依据当年土壤pH值确定下一季水稻种植是否需要施用石灰质类物料及其施用量，土壤pH值为6.0～6.5的酸性土壤两年或三年施一次石灰质类物料，pH值低于6.0的酸性土壤每年施或隔年施一次石灰质类物料。

2.如权利要求1所述的一种基于土壤调酸控制稻米重金属镉的方法，其特征在于所述的步骤2）中石灰质类物料为生石灰、熟石灰或石灰石；石灰质类物料的氧化钙含量不低于85%，镉含量不超过10mg/kg。

3.如权利要求1所述的一种基于土壤调酸控制稻米重金属镉的方法，其特征在于所述的步骤2）中石灰质类物料的施用时期与方法为：根据当地水稻种植习惯，优先选择施基肥前7d～10d一次性均匀撒施在土表，再及时翻耕、整田，使其与土壤充分混匀；若选择在分蘖、孕穗等生长期施用石灰质类物料时，将石灰质类物料混入细泥或造粒成形后，均匀撒入行间，防止灼伤叶面。