CN114041392A - 一种降低水稻稻米中铬和砷含量的种植技术 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及农田修复技术领域，尤其涉及一种降低水稻稻米中铬和砷含量的种植技术；该种植技术包括：育苗并移栽至水稻种植区域，在移栽前施加有机肥料，水稻生长过程中进行水分管理，在抽穗期和灌浆期分别喷洒一次叶面阻控剂，叶面阻控剂包括尿素、磷酸二氢钾、微量元素、硅粉，水稻成熟后，对水稻稻米进行检测，尤其是检测水稻稻米中铬和砷的含量。本发明提供的种植技术，通过严格的水分管理、施加含蒙脱石的有机肥料、多次喷洒叶面阻控剂，可以有效的减少水稻稻米中铬和砷的含量，解决污染农田种植问题，解决污染农田无法种植可食用作物的难题。
Description
技术领域
本发明涉及农田修复技术领域，尤其涉及一种降低水稻稻米中铬和砷含量的种植技术。
背景技术
随着电镀和石化设备生产等行业的大力发展，由于初期生产管理意识落后，导致生产污水未达标排放，污染物进入灌溉渠道与河流，加重了农田重金属(铬、镉、砷、汞、铅等)污染的状况，因此具有开展区域内农用地土壤修复治理和风险管控的必要性和紧迫性。据有关研究表面，中国土壤中铬(Cr)含量平均值已达78.94mg/kg，显著高于背景值57.30mg/kg，铬污染土壤不仅会使农田土壤的生产能力降低，也会导致农田土壤中种植作物因积累铬，导致可食用部位铬的含量超过食品安全食用标准。铬污染农田常用的修复技术包括低积累作物种植和农艺调控；低积累作物是指能在污染土壤上正常生长，但其可食用部位的重金属含量低，或者不超标的作物品种；农艺调控技术主要采用增施有机肥、种植绿肥、叶面喷施、水分管理等措施进行调控。
中国专利文献CN 105750323 A，公开一种种植生产条件下的农田铬污染的修复方法，该修复方法主要以钝化剂的形式施撒在田中，对Cr元素起到生物有效性钝化作用，但只是将Cr的形态转变，后期若环境变化可能导致Cr生物有效性增强，但该专利只是针对单一的铬污染进行修复，不能对土壤中铬和砷污染同时进行修复。
鉴于目前污染农田修复过程中钝化技术的种种不足与局限，研究出一种经济、有效的种植方式，具有重要的社会意义和环境意义
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种降低水稻稻米中铬和砷含量的种植技术，包括以下步骤：
步骤S1：在育苗地进行育苗，水稻苗长至25～35cm进行移栽；
步骤S2：水稻移栽前10～15天，在水稻种植区域施用400～500kg/亩的有机肥料；
步骤S3：将步骤S1中的水稻苗移栽到施用了有机肥料的水稻种植区内；
步骤S4：水稻全生育前对水稻种植区进行淹水；
步骤S5：在水稻抽穗期对水稻喷洒一次叶面阻控剂；
步骤S6：在水稻灌浆期对水稻喷洒一次叶面阻控剂；
步骤S7：在水稻收割前7～10天进行排水晒田；
步骤S8：水稻成熟后，分别对水稻稻米中的铬和砷含量进行检测。
进一步地，所述步骤S2中的有机肥料由以下原料经发酵制备而成：100份有机底料、0.1～0.2份发酵剂、0.4～0.6份米糠，所述有机底料包括质量比为1～5：2～4：2～4：1～5：0.2～0.5的酒糟、稻草、谷壳、菌渣、蒙脱石。
进一步地，所述步骤S2中的有机肥料的发酵温度不高于65℃。
进一步地，所述步骤S3中水稻移栽的行距为25～35cm，株距11～11.7cm。
进一步地，所述步骤S5和步骤S6中的叶面阻控剂由以下重量份的原料制备而成：10～15份尿素、10～20份磷酸二氢钾、0.5～3份微量元素、15～25份硅粉、水若干。
进一步地，所述微量元素包括钙、锌、镁、铁、硒中的至少一种。
进一步地，所述硅粉的粒径为10～20nm。
进一步地，所述步骤S5和步骤S6中的叶面阻控剂的喷洒量为160～240ml/亩，施加于水稻叶面上。
进一步地，所述步骤S4中进行淹水处理时，土壤表面的水层不低于3cm。
有机质是土壤中重要组分之一，土壤中有机质的主要成分是腐殖质，而腐殖质的主要活性部分是腐殖酸，土壤中的腐殖酸容易与铁离子形成可溶性复合物，从而阻碍重金属的吸附，其可以与重金属发生配合，从而影响重金属在土壤中的活性，因此有机质是影响土壤中重金属的生物有效性和迁移性重要因素。从环境中进入土壤的重金属离子会与土壤中的有机质发生一系列的物理或化学反应而被固定在土壤中，从而影响重金属离子的生物有效性。农场肥料，堆肥，生物固体和生物固体堆肥可以有效地降低土壤重金属离子的利用率。
本申请中有机肥料中的蒙脱石是一种粘土矿物，具有较高的比表面积，对铬、砷等重金属具有较高的吸附能力和表面络合能力。有机肥料主要以底肥的形式施加，配合旋耕机进行旋耕，使有机肥料充分分散在土壤中，施加腐熟程度较高的有机肥料后，土壤中的腐殖酸容易与铁离子形成可溶性复合物，同时在腐熟过程中可以将土壤中六价铬还原成三价铬，三价铬与可溶性复合物结合后被固定在土壤中，降低土壤中铬的生物有效性和迁移性。
本申请中水稻全生育前采取淹水措施，土壤表面要求不低于3cm的水层，不同时期水稻淹水深度可适度调节，严格防止水稻分蘖期至灌浆期出现干湿交替。淹水使土壤形成还原条件，六价铬在还原条件下形成三价铬，三价铬生物有效性较低，水稻不容易吸收三价铬，同时考虑到砷有效性与其他重金属相反，在淹水条件下会使砷的有效性增加，因此在水稻灌浆期之前严格淹水，孕穗期之后适当晒田，在水稻生长至蜡黄期后收割前7-10天内进行排水晒田，可有效降低水稻稻米中铬和砷含量。
叶面阻控技术是利用生理活性物质阻止重金属向可食部位运转，从而降低重金属含量和积累，达到农产品安全生产的目的，叶面阻控原理不同成分不同，叶面阻控剂的主要成分有硅、硒、锌、锰、铁等有益元素和植物激素等生理活性物质。施用叶面阻控剂可以提高作物抗逆性，降低可食部位重金属含量，提高农产品品质和产量。本申请在水稻抽穗期和灌浆期喷施叶面阻控剂，可有效降低水稻稻米中铬的含量。
本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下有益效果：
1)本发明提供的降低水稻稻米中铬和砷含量的种植技术，通过严格的水分管理以及施加含蒙脱石的有机肥料，可以有效的减少水稻稻米中铬和砷的含量，解决污染农田种植问题，解决污染农田无法种植可食用作物的难题；
2)本发明提供的降低水稻稻米中铬和砷含量的种植技术，在水稻抽穗期和灌浆期喷洒叶面阻控剂，可以有效的阻止重金属向可食部位运转，降低重金属含量和积累，故而可以降低水稻稻米中铬含量，提高农产品品质和产量；
3)本发明提供的降低水稻稻米中铬和砷含量的种植技术，稻米成熟后对其铬和砷含量进行检测，可以筛选出适合当地种植的水稻品种，解决当地粮食安全问题。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本申请实施例中为了提高水稻的成活率和增加水稻的生长发育，先在秧田进行育苗，然后将秧苗移栽到水稻种植区。具体的做法是，待水稻发芽后，在育苗地进行撒播，待水稻苗长到30cm高度左右，进行移栽，移栽后根据返青情况及时补苗。
在一些实施例中，水稻育苗应该控制秧龄，杂交水稻秧龄达到30～40天即可移栽，常规水稻秧龄在40～50天，不能超过60天，水稻移栽秧龄根据实际的水稻品种而定。一般选择移栽的水稻秧龄在30天左右，叶龄5.0左右，苗高15～20cm，单株茎基宽0.3～0.4cm，叶挺、色绿、无黄叶、无病斑。秧盘间、孔穴间的苗数、苗高以及粗壮度整齐一致。
在一些实施例中，水稻移栽时密度行距30cm左右，株距11cm左右，每公顷27～30万穴，每穴3～4苗，基本苗100～120万左右，并根据水稻苗成活情况进行及时补苗。
本申请实施例中，水稻移栽前，要在水稻种植区域施加有机肥料，具体的，以腐殖质含量较高的有机肥料为宜，将酒糟、稻草、谷壳、菌渣、蒙脱石按照质量比3:2:3:2.5:0.4的比例进行混合，并翻拌均匀，1吨上述有机底料中加入1公斤发酵剂和5公斤米糠进行稀释，然后进行翻拌、搅匀，再进行发酵。发酵过程是，将上述混合后的有机肥料摊铺，摊铺面积不低于高2米、宽3米、长3米，有机肥料发酵过程中发酵温度不高于65℃，可以控制在65℃，过高的发酵温度会影响营养，整个发酵过程不低于10天，成品有机肥料蓬松，呈深褐色，略带酒香或粘土味，营养丰富，发酵好的有机肥料，可以按需进行施加。
在一些实施例中，有机肥料在水稻种植区的施加量为500kg/亩，以底肥的形式进行施加。
在一些实施例中，有机肥料中酒糟、稻草、谷壳、菌渣、蒙脱石也可以按照其他的比例进行配置，其配置比例可以根据水稻种植区域的具体情况而定，本申请实施例中，对配置比例不做限定。
水稻在生长过程中，要进行严格的水分管理，水稻全生育前采取淹水措施，土壤表面要求不低于3cm的水层，通过水分管理，可以有效的减少水稻稻米中铬和砷含量。
本申请实施例中，在抽穗期和灌浆期都要在水稻叶片上喷洒叶面阻控剂，每次喷洒量为200ml/亩，叶面阻控剂包括10～15份尿素、10～20份磷酸二氢钾、0.5～3份微量元素、15～25份硅粉、水若干。
在一些实施例中，叶面阻控剂的制备方法是，取12份尿素、16份磷酸二氢钾、2份微量元素，溶解在水中，其中微量元素包括钙、锌、镁、铁、硒等元素，静置30min后，向其中加入高纯度的硅粉20份，充分混合，反应15小时，静置后过滤，装桶即可，使用时，按需进行喷洒。
进一步地，为了保证叶面阻控剂能很好的被水稻吸收，硅粉的粒径为10-20nm，在使用前，可进行研磨过筛，确保粒径符合要求，便于被水稻吸收。叶面阻控剂可以阻断铬向水稻可食用部分运转，从而降低水稻稻米中铬的含量。
在水稻生长至蜡黄期后收割前7-10天内进行排水晒田，收集成熟的水稻稻米进行检测，尤其是检测水稻稻米中铬和砷的含量。
本实施方式农田位于江汉平原，农田土壤中铬的平均浓度为73mg/kg，砷含量为28mg/kg，前一年稻米中铬的含量为1.88mg/kg，砷为0.2mg/kg均超过《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB2762-2017)中农产品限量要求。
本实施方式拟在该农田区域种植“中早35”、“鄂早18”、“陵两优32”、“中嘉早17”、“江早39”、“两优6号”，在相同的有机肥料以及叶面阻控剂的使用下，检测成熟水稻稻米中铬和砷的含量。
实施例1
将有机肥料以500kg/亩添加到污染土壤中，然后进行农田翻耕，在有机肥料撒施作业过程中，要保证有机肥料撒施均匀，施撒完毕后进行农田旋耕，加水进行泡田。然后进行“中早35”移栽，关注水稻长势，在不同时期进行水稻病虫害防治，并在抽穗期和灌浆期喷施富硅叶面阻控剂，每次喷施200ml/亩。水稻全生育前采取淹水措施，土壤表面要求不低于3cm的水层，在水稻成熟后分别对稻米中铬和砷进行检测。
实施例2
将有机肥料以500kg/亩添加到污染土壤中，然后进行农田翻耕，在有机肥料撒施作业过程中，要保证有机肥料撒施均匀，施撒完毕后进行农田旋耕，加水进行泡田。然后进行“鄂早18”移栽，关注水稻长势，在不同时期进行水稻病虫害防治，并在抽穗期和灌浆期喷施富硅叶面阻控剂，每次喷施200ml/亩。水稻全生育前采取淹水措施，土壤表面要求不低于3cm的水层，在水稻成熟后分别对稻米中铬和砷进行检测。
实施例3
将有机肥料以500kg/亩添加到污染土壤中，然后进行农田翻耕，在有机肥料撒施作业过程中，要保证有机肥料撒施均匀，施撒完毕后进行农田旋耕，加水进行泡田。然后进行“陵两优32”移栽，关注水稻长势，在不同时期进行水稻病虫害防治，并在抽穗期和灌浆期喷施富硅叶面阻控剂，每次喷施200ml/亩。水稻全生育前采取淹水措施，土壤表面要求不低于3cm的水层，在水稻成熟后分别对稻米中铬和砷进行检测。
实施例4
将有机肥料以500kg/亩添加到污染土壤中，然后进行农田翻耕，在有机肥料撒施作业过程中，要保证有机肥料撒施均匀，施撒完毕后进行农田旋耕，加水进行泡田。然后进行“中嘉早17”移栽，关注水稻长势，在不同时期进行水稻病虫害防治，并在抽穗期和灌浆期喷施富硅叶面阻控剂，每次喷施200ml/亩。水稻全生育前采取淹水措施，土壤表面要求不低于3cm的水层，在水稻成熟后分别对稻米中铬和砷进行检测。
实施例5
将有机肥料以500kg/亩添加到污染土壤中，然后进行农田翻耕，在有机肥料撒施作业过程中，要保证有机肥料撒施均匀，施撒完毕后进行农田旋耕，加水进行泡田。然后进行“江早39”移栽，关注水稻长势，在不同时期进行水稻病虫害防治，并在抽穗期和灌浆期喷施富硅叶面阻控剂，每次喷施200ml/亩。水稻全生育前采取淹水措施，土壤表面要求不低于3cm的水层，在水稻成熟后分别对稻米中铬和砷进行检测。
实施例6
将有机肥料以500kg/亩添加到污染土壤中，然后进行农田翻耕，在有机肥料撒施作业过程中，要保证有机肥料撒施均匀，施撒完毕后进行农田旋耕，加水进行泡田。然后进行“两优6号”移栽，关注水稻长势，在不同时期进行水稻病虫害防治，并在抽穗期和灌浆期喷施富硅叶面阻控剂，每次喷施200ml/亩。水稻全生育前采取淹水措施，土壤表面要求不低于3cm的水层，在水稻成熟后分别对稻米中铬和砷进行检测。
实施例1-6稻米重金属含量的情况见表1。
表1稻米重金属含量统计表
从表1可看出，实施例1所涉及到的种植技术中，稻米中重金属铬的含量为0.40mg/kg，稻米中重金属无机砷的含量为0.05mg/kg；实施例2所涉及到的种植技术中，稻米中重金属铬的含量为0.29mg/kg，稻米中重金属无机砷的含量0.06mg/kg；实施例3所涉及到的种植技术中，稻米中重金属铬的含量为0.55mg/kg，稻米中重金属无机砷的含量0.17mg/kg；实施例4所涉及到的种植技术中，稻米中重金属铬的含量为0.30mg/kg，稻米中重金属无机砷的含量0.17mg/kg；实施例5所涉及到的种植技术中，稻米中重金属铬的含量为0.25mg/kg，稻米中重金属无机砷的含量0.08mg/kg；实施例6所涉及到的种植技术中，稻米中重金属铬的含量为0.32mg/kg，稻米中重金属无机砷的含量0.13mg/kg。
实施例1-6水稻产量监测情况见表2。
表2不同品种水稻产量统计表
| 编号 | 水稻品种 | 1平方米产量(kg) | 水分含量％ | 折合亩量(kg) |
| 1 | 鄂早18 | 0.64 | 17.3 | 412.7 |
| 2 | 中早35 | 0.62 | 15.2 | 410.0 |
| 3 | 陵两优32 | 0.68 | 17.2 | 439.0 |
| 4 | 中嘉早17 | 0.63 | 14.8 | 418.5 |
| 5 | 江早39 | 0.66 | 21 | 406.6 |
| 6 | 两优6号 | 0.70 | 18 | 447.6 |
综上所述，本发明的种植技术可有效降低稻米中铬和砷的含量，其中以种植“两优6号”在稻米中重金属含量达标的前提下，产量最高。
本技术领域的技术人员应理解，本发明可以以许多其他具体形式实现而不脱离本发明的精神和范围。尽管已描述了本发明的实施例，应理解本发明不应限制为此实施例，本技术领域的技术人员可如所附权利要求书界定的本发明精神和范围之内作出变化和修改。
Claims (9)
1.一种降低水稻稻米中铬和砷含量的种植技术，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：在育苗地进行育苗，水稻苗长至25～35cm进行移栽；
步骤S2：水稻移栽前10～15天，在水稻种植区域施用400～500kg/亩的有机肥料；
步骤S3：将步骤S1中的水稻苗移栽到施用了有机肥料的水稻种植区内；
步骤S4：水稻全生育前对水稻种植区进行淹水；
步骤S5：在水稻抽穗期对水稻喷洒一次叶面阻控剂；
步骤S6：在水稻灌浆期对水稻喷洒一次叶面阻控剂；
步骤S7：在水稻收割前7～10天进行排水晒田；
步骤S8：水稻成熟后，分别对水稻稻米中的铬和砷含量进行检测。
2.根据权利要求1所述的降低水稻稻米中铬和砷含量的种植技术，其特征在于，所述步骤S2中的有机肥料由以下原料经发酵制备而成：100份有机底料、0.1～0.2份发酵剂、0.4～0.6份米糠，所述有机底料包括质量比为1～5：2～4：2～4：1～5：0.2～0.5的酒糟、稻草、谷壳、菌渣、蒙脱石。
3.根据权利要求2所述的降低水稻稻米中铬和砷含量的种植技术，其特征在于，所述步骤S2中的有机肥料的发酵温度不高于65℃。
4.根据权利要求1所述的降低水稻稻米中铬和砷含量的种植技术，其特征在于，所述步骤S3中水稻移栽的行距为25～35cm，株距11～11.7cm。
5.根据权利要求1所述的降低水稻稻米中铬和砷含量的种植技术，其特征在于，所述步骤S5和步骤S6中的叶面阻控剂由以下重量份的原料制备而成：10～15份尿素、10～20份磷酸二氢钾、0.5～3份微量元素、15～25份硅粉、水若干。
6.根据权利要求5所述的降低水稻稻米中铬和砷含量的种植技术，其特征在于，所述微量元素包括钙、锌、镁、铁、硒中的至少一种。
7.根据权利要求5所述的降低水稻稻米中铬和砷含量的种植技术，其特征在于，所述硅粉的粒径为10～20nm。
8.根据权利要求1所述的降低水稻稻米中铬和砷含量的种植技术，其特征在于，所述步骤S5和步骤S6中的叶面阻控剂的喷洒量为160～240ml/亩，施加于水稻叶面上。
9.根据权利要求1所述的降低水稻稻米中铬和砷含量的种植技术，其特征在于，所述步骤S4中进行淹水处理时，土壤表面的水层不低于3cm。
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