专利名称：降低水稻中砷、铅、镉、汞重金属污染的方法
技术领域：
本发明属于水稻种植技术领域，具体涉及一种降低水稻中砷、铅、镉、汞重金属污染的方法。
背景技术：
砷、铅、镉、汞等重金属是对动植物均有毒害作用的环境污染物，其在稻田土壤一水稻体系中具有很强的迁移性。这类重金属污染不仅影响着水稻产量，还容易在稻米中富集，严重影响稻米的卫生品质和营养品质，被人们食用后，对人体健康造成严重的潜在威胁。近年来，随着矿业的大量开发、工业“三废”的过量排放、固体废弃物的处理不善、工业废弃物农用等，都导致了土壤中砷、铅、镉、汞等重金属含量急剧增加，进一步被植物吸收富集，从而产生重金属超标农产品。近年来，国家环保部门和食品监测部门发布了近百起，儿童乃至成人长期食用重金属超标食品，引起的疾病和隐性健康问题。如2006年发生在湖南株洲的“镉污染”事件，相当一部分村民经过体检被判定为慢性镉中毒，同时耕地土壤受到镉污染，稻谷中重金属严重超标。因此，控制和降低稻米重金属污染亟需解决。针对目前稻田土壤和稻米重金属污染日益严重的现状，国内外开展了大量的工作来控制和降低水稻重金属污染，包括筛选重金属低积累品种和农艺栽培技术。水稻对重金属积累能力品种间的差异是筛选特异品种的基础，但这种差异并非持续和稳定的差异，与水稻利用金属矿质元素的代谢途径有关，甚至受到环境中矿物质丰欠程度的影响。同时由于筛选重金属低积累品种时没有考虑环境特别是土壤中矿质元素的影响，因此筛选成功的品种也存在地域差异和年度差异，在当前生产时，还没有能广泛应用的品种，而这种方法也难以实现有效、精准的减低重金属污染。土壤中能够被植物吸收积累的重金属是影响水稻吸收与积累的重要原因，因此人们尝试通过农艺栽培技术来控制和降低水稻对重金属的吸收，如稻田肥水控制、土壤PH调控和土壤氧化还原电位调控等方法。这些方法通过耗费大量水资源、伴随降低钙、锰、锌等有益微量元素等途径取得了部分成效，但是弊大于利，而且大多处于理论推测阶段，不能很好解决实际问题。因此，切实有效的办法是通过研究水稻对重金属吸收、转运代谢的生物途径来实现。专利200710070666. 4已经公开了土壤重金属镉可通过水稻对铁吸收代谢途径进入植物体内这一途径，发明了通过土施螯合态亚铁肥来控制水稻重金属镉积累农艺技术措施， 此技术需用较大量铁肥，成本也较大，在实际应用中农民难以承受。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够降低水稻中砷、铅、镉、汞等重金属含量，提高产量及稻米中微量矿质营养元素含量的降低水稻中砷、铅、镉、汞重金属污染的方法。本发明提供的这种降低水稻中砷、铅、镉、汞重金属污染的方法包括如下步骤
1)在水稻孕穗初期喷施二价锰肥，施用量以锰计为2-30g/亩，并于2-3天内稻田灌水；
2)于水稻齐穗期喷施硒肥，施用量以硒计为1-5克/亩；
所述二价锰肥为以乙二胺四乙酸锰钠(EDTA-Na2Mn)、二乙三胺五乙酸二钠锰 (DTPA-Na2Mn)^N-羟乙基乙二胺三乙酸钠锰(HEDTA-Na2Mn)、乙烯二铵二 (邻)羟基乙酸钠锰 (EDDHA-Na2Mn)、壳聚糖螯合二价锰、硫酸锰、氯化锰、硝酸锰、含锰矿渣等单一化合物或者组合物为主要成份的固体或者液体肥料。所述硒肥为以亚硒酸钠、二氧化硒、红色纳米硒、硒化卡拉胶、含硒矿渣单一组分或者混合组分为主要成份的可溶性固体或者液体肥料。重金属砷、铅、镉、汞等通常以二价形式并作物吸收和转运，这种形态的重金属化学特性与Mn2+、Fe2+、Zn2+等极其相似，在作物吸收转运时存在互相拮抗的作用，而Mn2+Je2+、 Si2+等矿质元素是作物生长的营养元素，参与了作物生长发育等重要作用，故在一定生长时期，通过叶面补充这些微量元素营养肥能够拮抗作物对重金属污染物的吸收，并能阻滞重金属从茎杆部位转运到籽粒中，并且低剂量的硒肥亦能拮抗重金属的吸收和利用，本发明根据水稻植株对金属矿质元素的弱选择性能够同时吸收和运转各类重金属及微量营养元素，如砷、铅、镉、汞及锰、硒等，并且这些弱选择性吸收和转运体系受土壤和外施锰、硒肥调控，本发明使用的锰肥和硒肥，其原料来源广泛、使用量少、对土壤无污染，使用成本低，该方法普遍适用于我国各地重金属污染地区，能显著降低水稻中重金属含量，提高产量及稻米中微量矿质营养元素含量，特别是硒元素含量，对人的身体健康有益，而对水稻生长能产生增产、提高品质的有利影响。本方法采用叶面喷施锰肥和硒肥相结合的方法，对于降低水稻中重金属含量，提高产量及稻米中微量矿质营养元素含量具有更好的效果，与现有技术相比，本技术适用范围更广、操作更简单、更经济和有效，并且克服现有技术的诸多不利因素。水稻富集重金属有两个最主要的时期，水稻从土壤吸收转运到地上部分和从地上部分转运到籽粒部位。叶面喷施锰肥和硒肥主要在第二个阶段进行控制，通过阻滞重金属从地上部分转运到籽粒部位实现减低稻米对重金属的吸收。本发明采用在不同关键时期叶面喷施锰肥和硒肥相结合的方式，比现有的技术更为简便、有效的减低水稻重金属污染效果。
具体实施例方式
实施例1 锰肥硒肥联用在水稻品种特优388中的减低重金属Cd污染的实验 1.供试材料
试验点位于湖南省长沙县江背村，试验水稻品种为特优388，6月12日插秧，10月8 日收割。江背土壤类型及化学性质为pH6. 20,有机质43. 7g/kg，全氮2. 89g/kg，碱解氮 221. Omg/kg,有效磷 3. 9mg/kg,速效钾 124. Omg/kg,全镉 0. 50mg/kg,全铅 49. 7mg/kg,全砷 12. lmg/kg，全铬 113. 3mg/kg，全萊 0. 03mg/kgo2.具体实验设计
采用田间小区试验，平行处理6个小区，每个小区面积6 mX6 m=36 m2，基肥为复合肥 (NPK15-15-15)25 kg/亩，追肥为尿素(10 kg/亩)。在孕穗期叶面喷以硫酸锰为原料含锰腐植酸肥(施用量以锰计为每亩2g)，在齐穗期喷施以红色纳米硒为原料的硒肥(施用量以硒计为每亩2克)。田间管理措施按照当地习惯。3.样品采集与测定
秧苗移栽前基础土壤取多点混合样，土样经风干磨碎过20目和100目筛后送湖南省土壤肥料研究所农化检测中心进行理化性状分析。水稻收获时随机取5蔸稻谷样，齐根收割， 稻谷晒干后进行考种分析，考种完毕后将稻谷去糙粉碎，然后送湖南省食品测试分析中心进行糙米％、Cd的测定。4.结果与分析
从试验结果可以看出，水稻株高、千粒重和考种产量有所上升，其它方面均无显著差异。由此可见，锰肥和硒肥联合使用对水稻生长无不利影响，见表1。表1锰肥硒肥联用对水稻生长的影响
处理株高(cm)千粒重(g)考种产量(kg/hm2)对照组113. 3±5. 7726. 4±1. 0612329+1255处理组114. 3±4. 0426. 8±0. 0913075±1620
同时从测定处理组和对照组糙米中镉含量比较，处理组水稻糙米中的Cd含量显著降低，降幅达到26. 6%，而Se含量显著增加，硒含量增加580%，达到富硒大米标准。可见，锰肥和硒肥联合作用的方法能够显著降低稻米中的重金属污染，使Cd污染降低到国标以内，同时提高了大米中硒含量，大大改善了大米品质。锰肥硒肥联用对重金属镉的影响，见表2。
表2锰肥硒肥联用对重金属镉的影响
Cd (mg/kg)降低(%)Se (mg/kg)增加(%)对照组0. 234 ±0. 0045-0. 036±0. 0015-处理组0. 172 ±0. 004026. 60. 242±0. 0085580
实施例2 锰肥硒肥联用在水稻品种黄华占中的减低重金属Cd污染的实验 1.供试材料
试验点湖南省长沙县黄兴镇，试验水稻品种为黄华占，6月27日插秧，10月16日收割。 黄兴镇土壤类型及化学性质为PH4. 90，有机质33. 7g/kg，全氮2. 06g/kg,碱解氮223. Omg/ kg，有效磷 4. ang/kg，速效钾 82. Omg/kg，全镉 9. 02mg/kg，全铅 41. lmg/kg，全砷 13. 3mg/kg, 全铬 81. 8mg/kg,全汞 0. 06mg/kgo2.具体实验设计
采用田间小区试验，平行处理6个小区，每个小区面积6 mX6 m=36 m2，基肥为复合肥 (NPK15-15-15)60 kg/亩，追肥为尿素(12 kg/亩)。在孕穗期叶面喷施以硫酸锰为原料含锰腐植酸肥(施用量以锰计为每亩2g)，在齐穗期喷施以纳米硒为原料的丰硒源肥(施用量以硒计为每亩2克)。田间管理措施按照当地习惯。3.样品采集与测定
秧苗移栽前基础土壤取多点混合样，土样经风干磨碎过20目和100目筛后送湖南省土壤肥料研究所农化检测中心进行理化性状分析。水稻收获时随机取5蔸稻谷样，齐根收割， 稻谷晒干后进行考种分析，考种完毕后将稻谷去糙粉碎，然后送湖南省食品测试分析中心进行糙米Se、Cd及土壤k的测定。4.结果与分析
从试验结果可以看出，水稻株高、千粒重和考种产量有略微升高，但均无显著差异。由此可见，锰肥和硒肥联合使用对水稻生长的影响不明显，无不利影响，见表3。表3锰肥硒肥联用对水稻生长的影响
处理株高(cm)千粒重(g)考种产量(kg/hm2)对照组81. 7±1. 520. 0±1. 029899±415处理组80. 0±5. 019. 6±0. 2110158±1012同时从测定处理组和对照组糙米中镉含量比较，处理组水稻糙米中的Cd含量显著降低，降幅达到23. 7%，而％含量显著增加，硒含量增加203%，达到富硒大米标准。可见，锰肥和硒肥联合作用的方法能够显著降低稻米中的重金属污染，使Cd污染降低到国标以内，同时提高了大米中硒含量，大大改善了大米品质。锰肥硒肥联用对重金属镉的影响，见表4。
表4锰肥硒肥联用对重金属镉的影响
权利要求
1.一种降低水稻中砷、铅、镉、汞重金属污染的方法，其特征在于包括如下步骤1)在水稻孕穗初期喷施二价锰肥，施用量以锰计为2-30g/亩，并于2-3天内稻田灌水；2)于水稻齐穗期喷施硒肥，施用量以硒计为1-5克/亩。
2.根据权利要求1所述的降低水稻中砷、铅、镉、汞重金属污染的方法，其特征在于所述二价锰肥为以乙二胺四乙酸锰钠(EDTA-Na2Mn)、二乙三胺五乙酸二钠锰 (DTPA-Na2Mn), N-羟乙基乙二胺三乙酸钠锰(HEDTA-Na2Mn)、乙烯二铵二(邻)羟基乙酸钠锰(EDDHA-Na2Mn)、壳聚糖螯合二价锰、硫酸锰、氯化锰、硝酸锰、含锰矿渣中的单一化合物或者组合物为主要成份的固体或者液体肥料；所述硒肥为以亚硒酸钠、二氧化硒、红色纳米硒、硒化卡拉胶、含硒矿渣中的单一组分或者混合组分为主要成份的可溶性固体或者液体肥料。
3.根据权利要求1所述的降低水稻中砷、铅、镉、汞重金属污染的方法，其特征在于叶面喷施锰肥或硒肥4小时内遇雨均应重新喷施。
4.根据权利要求1或2所述的降低水稻中砷、铅、镉、汞重金属污染的方法，其特征在于步骤1)中的二价锰肥的施用量以锰计为5-15g/亩。
5.如权利要求1或2所述的降低水稻中砷、铅、镉、汞重金属污染的方法，其特征在于步骤2)中的硒肥的施用量以硒计为2-3克/亩。
全文摘要
本发明公开了一种降低水稻中砷、铅、镉、汞重金属污染的方法，包括如下步骤1)在水稻孕穗初期喷施二价锰肥，施用量以锰计为2-30g/亩，并于2-3天内稻田灌水；2)于水稻齐穗期喷施硒肥，施用量以硒计为1-5克/亩；本发明方法不仅能够降低水稻中重金属含量，还能提高产量及稻米中微量矿质营养元素含量。
文档编号C05D9/02GK102356739SQ20111024713
公开日2012年2月22日 申请日期2011年8月24日 优先权日2011年8月24日
发明者柳伏龙 申请人:长沙三元农业科技有限公司