CN108718962A - 一种降低南方稻田米镉含量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及农业领域，具体公开了一种降低南方稻田米镉含量的方法。本发明通过联合采用净化灌溉水，结合淹水灌溉、施用生石灰、施用土壤调理剂，提供了一种可降低南方稻田米镉含量的方法。进一步对净化灌溉水的方法，淹水灌溉的水层高度，生石灰和土壤调理剂的使用量进行优化，得到了一种显著降低南方稻田米镉含量的方法。

Description

一种降低南方稻田米镉含量的方法
技术领域
本发明涉及农业领域，具体地说，涉及一种降低南方稻田米镉含 量的方法。
背景技术
我国耕地镉污染严重，表现为土壤以中轻度污染为主，稻米等农 产品超标严重，而南方稻田土壤酸化、稻草还田等导致了严重的土壤 镉污染，从而也直接导致稻米镉超标严重，影响了区域农业生产经济 和人民健康。
而目前已有的镉污染稻田采取的降米镉技术措施繁杂、单项技术 效果不确定、组合应用推广难度大，导致稻田镉污染修复效果不理想。 目前有以客土和淋洗等方法为主的物理措施，有以生物修复为主的生 物措施，也有以往土壤中添加土壤改良剂为主的化学措施。这些传统 修复方法各自存在如成本高、进度慢、容易破坏土壤生态环境等弊端。 我国对镉污染耕地修复技术和应用工程案例有限，因此，找到一种符 合我国国情、成本较小、降镉进度较快，且能维持较好土壤生态环境， 易于推广的组合技术模式显得尤为重要。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种降 低南方稻田米镉含量的方法。
为了实现本发明目的，本发明的技术方案如下：
本发明提供了一种降低南方稻田米镉含量的方法，在水稻移栽 前施用生石灰，在水稻移栽前或分蘖期一次性撒施土壤调理剂到 田，并保证水稻在抽穗前20天至抽穗后20天内田间有水层，直到收 割前6～8天自然落干；其中，田间的灌溉水为经过生态净化后的水。
进一步地，所述田间灌溉水的生态净化方法为：对灌溉水源周边 的自然排水沟渠进行改建及处理，建成多级生态沟渠，流经生态沟渠 的灌溉水进入田间。
更进一步地，在田间排水口下游建成同上的多级生态沟渠，流经 生态沟渠的排出水自然排放。
更为具体地，所述多级生态沟渠为：将自然排水沟渠改建成倒梯 形，且每隔25m设置一个挡水坎，上游一段(约50m)栽种美人蕉， 中游一段(约75m)栽种香蒲、再力花其中一种或两种，下游一段(约 125m)栽种狐尾藻。
作为优选，上游栽种美人蕉的密度为4-6株/m2(更优选5株/m2)， 中游栽种香蒲和/或再力花的密度为14-16株/m2(更优选15株/m2)，下 游栽种狐尾藻至覆盖水面。
本发明通过建立生态沟渠对灌溉水进行净化，通过在生态沟中建 立挡水坎拦截部分径流泥沙，降低水流流速。通过在生态沟中栽种水 生植物以加强对沟渠底泥中重金属污染物的吸收、减少水中悬浮物 等。以上源头控制的方法，使进入农田的灌溉水最终达到农田灌溉用 水标准。在抽穗前20天至抽穗后20天内对田间进行淹水灌溉，可降低 土壤氧化还原电位(Eh)，土壤的硫还原成S2-的量增加，S2-与土壤 中的Cd2+形成沉淀，从而降低土壤镉活性，进而大幅减少稻米镉积 累。
进一步地，在早稻、晚稻移栽前20天，将生石灰均匀撒施在土壤 表面，然后进行翻耕；或在早稻施用生石灰前翻耕，翻耕深度为 15-20cm，进行深翻耕时土壤应处于湿润状态，施用生石灰后20天后 进行移栽。
所述方法尤其适宜在轻度镉污染稻田使用，生石灰的最佳施用量 为：150kg/亩，折算成小区施用量以6～7kg/30m2为宜，优选为7kg/30m2； 或以调节土壤pH值至7-8为宜。
本发明所述的轻度镉污染稻田(或轻度镉污染区)是指土壤全镉 0.4-0.6mg/kg，中晚稻米镉0.2-0.4mg/kg，土壤pH值5-6。
在本发明具体实施方式中，土壤全镉含量为0.41mg/kg，故定义 为轻度镉污染区。本发明所述土壤调理剂和生石灰的最佳施用量均是 按照轻度污染区最佳施用量折算。
在稻田中施用生石灰来调节稻田中的pH值，通过提高稻田中的 pH值来降低镉的活性，以减少水稻镉积累量。
作为优选，在水稻全生育期都保持田间有水层，水层高度以 2～4cm为宜，优选为3cm。
进一步地，若在移栽前撒施土壤调理剂，需在撒施土壤调理剂后 进行翻耕。
所述土壤调理剂为市售商品，例如可购自湖南宇丰农科生态工程 有限公司，商品名称为湘宇丰土壤调理剂；或可购自岳阳市康源邦尔 生物技术有限责任公司司，商品名称为康源土壤调理剂；或可购自湖 南泰谷生态工程有限公司，商品名称为土壤调理剂；或可购自环保桥 (湖南)生态环境修复有限公司，商品名称为楚戈牌土壤调理剂。以 上仅为举例，本发明可使用的土壤调理剂并不限于此，只要是适用于 酸性土壤，可实现调酸降镉，且其中的重金属二次污染风险满足的重 金属限量要求(参照NY525-2012(行业标准-有机肥料))的土壤调理 剂均可应用于本发明中。
所述土壤调理剂的施用可以改变土壤pH及其理化性质，使镉在 土壤中发生沉淀和螯合等反应，降低镉的生物有效性，从而降低水 稻对镉的吸收。
进一步地，在轻度镉污染区，所述土壤调理剂最佳施用量为： 100kg/亩，折算成小区施用量以4～5kg/30m2为宜，优选为4.5kg/30m2。
本发明涉及到的原料或试剂均为普通市售产品，涉及到的操作如 无特殊说明均为本领域常规操作。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可以相互组合， 得到具体实施方式。
本发明的有益效果在于：
本发明通过联合采用灌溉水净化处理，结合淹水灌溉、施用生 石灰、施用土壤调理剂，提供了一种可降低南方稻田米镉含量的方 法。进一步对净化灌溉水的方法，淹水灌溉的水层高度，生石灰和 土壤调理剂的使用量进行优化得到了一种显著降低南方稻田米镉含 量的方法。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的优选实施方式进行详细说明。需要 理解的是以下实施例的给出仅是为了起到说明的目的，并不是用于对 本发明的范围进行限制。本领域的技术人员在不背离本发明的宗旨和 精神的情况下，可以对本发明进行各种修改和替换。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方 法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商 业途径得到。
实施例1
试验材料：
株两优189号，系湖南希望种业科技有限公司选育的中熟早籼品 种，该品种具有米质优、高产稳产，抗逆性好，适应性广等优点。 2009年通过湖南省农作物品种审定委员会审定，审定编号：湘审稻 2009004。
H优518号，系湖南农业大学、湖南省衡阳市农业科学研究所选 育的超级稻品种，在江西、湖南、湖北、浙江及安徽长江以南的稻 瘟病、白叶枯病轻发区的双季稻区作晚稻种植。2013年通过国家农 作物品种审定委员会审定，审定编号：国审稻2011020。
试验地：浏阳北盛，镉污染程度为轻度，土壤背景全镉含量为 0.41mg/kg。
试验处理及主要内容见表1。
试验设计：
在试验点设置24个小区，每个小区30m2；每8个小区一组，3次 重复，随机区组排列。4月初播种，采用常规水育秧，秧龄25-30d， 移栽秧龄5.0-6.0叶期，移栽规格20cm×20cm，壮苗带泥栽植。
小区间作埂分隔，要求田埂坚固结实，以防坍塌、漏水、跑 水。田埂高度30cm，覆盖农膜，并留走道和灌、排水沟。每个小区 有单独的进水口与出水口，确保单灌、单排、小区间不串水。
在灌溉水源区出口到其中4个小区进水口对自然排水沟渠进行改 建，建成深100cm，长300m的倒梯形生态沟，前每隔25m建一个挡水 坎。在前50m种植美人蕉(5株/m2)，50-125m种植香蒲、再力花(共 15株/m2)，125-250m种植狐尾藻覆盖全部水面。
6月、8月对美人蕉、香蒲、再力花收割，并留茬至不被水淹死， 狐尾藻则6-10月每45天间隔收割一次，即每隔2m收获2m，下次收割 上次未收割部分。此外，10月末对生态沟进行清淤。
具体操作规程：
(1)水稻移栽前20天对T4-T8的处理进行人工撒施石灰，每个处 理的小区施用7kg/30m2，将石灰均匀撒施在土壤表面，撒施过程中 对T1-T3覆膜以防石灰随空气飘散进入。
(2)T1-T8所有处理进行翻耕，翻耕时保持土壤湿润，翻耕深度 15-20cm。
(3)对T2、T5、T7、T8建设生态沟进行灌溉水净化。
(4)对T3、T6、T7进行淹水灌溉，长期保持田间有浅水层(水 层2-3cm)，不晒田，直至收割前7d，自然落干。其它处理的水分管 理则按照当地农民水稻栽种习惯进行。
(5)对T8的每个小区施用土壤调理剂4.5kg/30m2在分蘖期一次 性撒施到田，施用时覆膜遮住T1-T7。
所述土壤调理剂为湘宇丰土壤调理剂(湖南宇丰农科生态工程有 限公司)。
表1试验处理名称及主要内容
处理代号 处理内容
T1 CK(不采取任何降镉措施)
T2 灌溉水净化(其它同CK)
T3 水分管理
T4 施用石灰
T5 灌溉水净化+施用石灰
T6 水分管理+施用石灰
T7 灌溉水净化+水分管理+施用石灰
T8 灌溉水净化+水分管理+施用石灰+土壤调理剂
由表2可知，T2处理与T1处理、T3处理与T1处理均无显著差 异，说明只灌溉水净化，或只进行水分管理都不能降低早稻米镉。 T4-T8处理与T1-T3处理相比，早稻米镉含量极显著降低，T4处理与 T8处理存在显著差异，T5-T8处理均无显著差异，从数值来看，T8 处理早稻米镉均值含量最低。说明单施石灰，灌溉水净化+石灰，水 分管理+施用石灰，灌溉水净化+水分管理+施用石灰，灌溉水净化+ 水分管理+施用石灰+土壤调理剂，以上单项或组合措施均能显著降 低早稻米镉含量，其中灌溉水净化+水分管理+施用石灰+土壤调理 剂组合措施的早稻米镉含量均值最低。
表2不同处理对早稻米镉含量的影响
表3可知，T3-T8处理的晚稻米镉显著低于T1处理，T2处理与T1 处理无显著差异，说明只进行灌溉水净化无法显著降低晚稻米镉含 量。T3-T7处理之间无显著性差异，T8处理的米镉含量则极显著低于 T3-T7，说明灌溉水净化+水分管理+施用石灰+土壤调理剂的措施组 合模式可极显著降低晚稻米镉含量，并远低于国家标准。
表3不同处理对晚稻米镉含量的影响
应当理解的是，对上述实施例所用试剂或原料的用量进行等比例 扩大或者缩小后的技术方案，与上述实施例的实质相同。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详 尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本 领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础 上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种降低南方稻田米镉含量的方法，其特征在于，在水稻移栽前施用生石灰，在水稻移栽前或分蘖期一次性撒施土壤调理剂到田，并保证水稻在抽穗前20天至抽穗后20天内田间有水层，直到收割前6～8天自然落干；其中，田间的灌溉水为经过生态净化后的水。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述田间灌溉水的生态净化方法为：对灌溉水源周边的自然排水沟渠进行改建及处理，建成多级生态沟渠，流经生态沟渠的灌溉水进入田间。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述多级生态沟渠为：将自然排水沟渠改建成倒梯形，且每隔25m设置一个挡水坎，上游一段栽种美人蕉，中游一段栽种香蒲、再力花其中一种或两种，下游一段栽种狐尾藻；
作为优选，上游栽种美人蕉的密度为4-6株/m2；中游栽种香蒲和/或再力花的密度为14-16株/m2；下游栽种狐尾藻至覆盖水面。
4.根据权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，在早稻、晚稻移栽前20天，将生石灰均匀撒施在土壤表面，然后进行翻耕；或在早稻施用生石灰前翻耕，翻耕深度为15-20cm，进行深翻耕时土壤应处于湿润状态，施用生石灰后20天后进行移栽。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，水稻全生育期保持田间有水层。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，水层高度为2～4cm。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，水层高度为3cm。
8.根据权利要求5～7任一项所述的方法，其特征在于，移栽前撒施生石灰后进行翻耕。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述生石灰施用后，土壤pH值为7-8。
10.根据权利要求5～7任一项所述的方法，其特征在于，所述土壤调理剂的施用量为4～5kg/30m2，优选为4.5kg/30m2。
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