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
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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