一种降低重度铬污染稻田中稻米铬浓度的灌水方法
【技术领域】
[0001]本发明为一种降低重度铬污染稻田中稻米铬浓度的灌水方法，属于农产品重金属污染防治技术。
【背景技术】
[0002]随着我国人口的大幅度增加、城市化进程的加快、工农业的快速发展，导致对生物有毒的金属元素(Cr、N1、Cu、Zn、Cd、Hg、Pb等)在土壤中快速、过量地累积，造成了土壤环境的严重污染，并已引起了人们的广泛关注。
[0003]重金属元素进入人体以后，当含量超过一定的值，就会通过破坏生物酶的活性，使生物酶失活，从而影响人体的正常生物化学反应。当过量的重金属元素进入人体后，与体内有机成分结合，不再以离子形式存在，形成金属螯合物或是金属络合物，使人的健康受到影响和伤害。重金属能与身体内的各类营养物质(如:蛋白质、核糖、维生素、激素等)发生反应。从而使上述物质失去或改变其基本的生理机能和活性，然后产生病变。如人体肾脏功能紊乱大多与重金属含量高的食品摄入过多有关，严重时会缩短寿命，甚至导致死亡
[0004]铬是我国食品安全国家标准中明确限量的7个重金属污染元素之一。随着现代工农业的发展，流入环境中的铬越来越多，土壤铬污染问题有不断加重的趋势。如上海市苏州河因长期受纳含铬废水，上、中游受到严重污染，水中Cr含量超过国家标准的25倍；马鞍山市郊的污灌区土壤含络量高达950mg/kg，是国家限定标准的3倍以上，为清灌区土壤的11倍；天津市铬污染地区土壤中铬含量高达582-7060mg/kg，造成农田的严重污染。
[0005]土壤中铬的污染主要来自于工业生产过程中的“三废”排放，如:酸洗和电镀废水、生产耐火材料产生的废渣、鞣制皮革的废水、铬酸盐和三氧化铬工业的“废气、废水、废渣”排放，燃煤、污泥施用、污水灌溉等也是铬污染的来源。
[0006]铬含量过高会对植物产生严重的毒害作用，当土壤溶液中铬浓度大于1X 10 6mg/kg时，植物生长开始受到影响，大于25 X 10 6mg/kg时，植物绿色消失，水稻无分蘖，叶鞘颜色变灰，细胞组织受损，开始逐渐溃烂，阻碍植物的生长，降低产量。铬及其化合物对人体的生殖系统有很强的毒性，尤其是通过影响男性的性腺影响生殖功能。
[0007]水稻是我国最重要的粮食作物，大部分人以稻米为主食，特别在人口稠密的长江流域及以南地区。据研究，铬可以通过水稻秸杆和稻米经食物链进入人体，给人体健康带来直接或间接的危害。水稻籽粒中的铬是稻米主食区人体铬的主要来源，其对人体铬暴露的贡献大于饮用水。因此，防治稻田及稻米的铬污染，对保障我国人民的身体健康非常重要。
[0008]研究表明，土壤中铬一般以三价铬形式和六价铬形式存在，其中六价铬能溶于水，但自然环境中的含量一般较低，毒性强；三价铬的毒性要远远弱于六价铬。铬在土壤中存在的化学形态、生物有效性及毒性受到多种因素的影响，从而影响铬在土壤一水稻体系中的迀移积累，其中土壤的水分状况是主要影响因素之一，但对于稻田土壤控水对水稻吸收铬的影响还缺乏研究，特别是关于控水时间(水稻不同生育时期)、控水程度(土壤干旱程度)对稻米铬含量的影响还很不清楚。而且，由于水稻是喜水作物，不适宜的控水时间或控水程度还会造成水稻产量下降。在实际水稻生产中，农民由于各种原因(节约灌溉水、灌溉水供应不足、农事活动需要、调节水稻生长状况等)，会在水稻生育期间的某些时段进行不同程度的控水。但这些水分管理措施往往比较盲目、缺乏科学性，如果灌水方法不当，会促进稻田土壤中有毒有害物质的释放、增加水稻对这些物质的吸收，结果导致稻米中对人体有毒、有害物质的含量超标，而且还会造成水稻产量下降。
[0009]本发明在申请人多年研究的基础上，公开一种在重度铬污染稻田中，既保证水稻产量不会明显下降，又能大幅度降低稻米铬浓度的稻田灌水方法。
【发明内容】
[0010]本发明所要解决的技术问题是:提供一种降低重度铬污染稻田中稻米铬浓度的灌水方法，在保证水稻产量不明显下降的基础上，可以大幅度降低重度铬污染稻田中稻米的铬浓度。
[0011]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种降低重度铬污染稻田中稻米铬浓度的灌水方法，其特征是:在重度铬污染稻田中(土壤铬浓度1000mg/kg，达到国家限定标准的3倍以上)，(I)控水时期。分蘖盛期到抽穗期轻度控水，其它时期淹水灌溉，保持水层3-5cm;(2)控水程度。轻度控水，从土壤外观上看，表土开始变硬，但未发白，出现细微裂纹。如测定土壤含水量，保持土壤含水量为最大持水量的80% ±5%。
[0012]当水稻生长进入分蘖盛期(一般在移栽后40天左右，秧苗已封行，站在田边基本看不到水面)时排干水层，让土壤自然干燥到轻度缺水。从土壤外观上看，表土开始变硬，但未发白，出现细微裂纹。如测定土壤含水量，保持土壤含水量为最大持水量的80%±5%。达到该控水标准后，再灌水到饱和(未出现明显水层)，然后让其自然干燥，如此重复进行，直到水稻开始抽穗时恢复3-5cm水层灌溉。
[0013]本发明的有益效果是:在稻田重度铬污染地区实施后，可以大幅度降低稻米的铬浓度，但不会对水稻产量产生明显影响。与稻米铬浓度最高的“移栽活棵后全生育期轻度控水”灌溉方法相比，稻米铬浓度下降74%-75% (见图1、图2)，与水稻实际生产中常用的“分蘖盛期到抽穗期及抽穗后第16天到成熟期轻度控水、其它时期保持水层”灌溉方法相比，稻米铬浓度下降61%-68% (见图1、图2)。在稻田重度铬污染地区(土壤铬浓度1000mg/kg，达到国家限定标准的3倍以上)，通过该申请专利技术方案的实施，可以控制稻米铬浓度符合国家卫生标准(稻米铬浓度〈1.0mg/kg, GB2762-2005)。
【附图说明】
[0014]图1 土壤铬浓度为1000mg/kg时不同灌水方法下籼稻稻米铬浓度；
[0015]图2 土壤铬浓度为1000mg/kg时不同灌水方法下粳稻稻米铬浓度。
[0016]图1-图2中，注释如下:稻田灌水方法代码:
[0017]A-全生育期保持水层3_5cm
[0018]B-移栽活棵后全生育期轻度控水
[0019]C-分蘖盛期到抽穗期轻度控水，其它时期保持水层
[0020]D-抽穗到成熟期轻度控水，其它时期保持水层
[0021]E-分蘖盛期到抽穗期及抽穗后第16天到成熟期轻度控水，其它时期保持水层
【具体实施方式】
[0022]实施例1:一种降低重度铬污染稻田中稻米铬浓度的灌水方法，在水稻生产中，从分蘖盛期到抽穗期控水，其它时期淹水灌溉，保持水层3-5cm ;控水程度为轻度控水，从土壤外观上看，表土开始变硬，但未发白，出现细微裂纹。如测定土壤含水量，保持土壤含水量为最大持水量的80% ±5%。与稻米铬浓度最高的“移栽活棵后全生育期轻度控水”灌溉方法相比，稻米铬浓度下降74%-75% (见图1、图2)，与水稻实际生产中常用的“分蘖盛期到抽穗期及抽穗后第16天到成熟期轻度控水、其它时期保持水层”灌溉方法相比，稻米铬浓度下降61%-68% (见图1、图2)。
[0023]水稻生长到分蘖盛期(一般在移栽后40天左右，秧苗已封行，站在田边基本看不到水面)排干水层，让土壤自然干燥到轻度缺水。从土壤外观上看，表土开始变硬，但未发白，出现细微裂纹。如测定土壤含水量，保持土壤含水量为最大持水量的80% ±5%。达到该控水标准后，再灌水到饱和(未出现明显水层)，然后让其自然干燥，如此重复进行，直到水稻开始抽穗时恢复3-5cm水层灌溉。
[0024]在水稻品种的选择上，宜选择对土壤中铬吸收能力较弱的粳稻品种，不宜选择对铬吸收能力较强的籼稻品种。
[0025]附图1和附图2证明本实施例可以大幅度降低稻米的铬浓度。图中数据是在土壤铬浓度为1000mg/kg(重度污染程度，达到国家限定标准的3倍以上)条件下获得的，其氮、磷、钾肥施肥为中等施肥水平，其它管理措施按水稻生产常规进行。
[0026]如果不进行控水，稻米铬浓度较高，容易超过国家卫生标准，水稻产量也会有所下降(产量下降5% -10% );如果采用实际生产中常用的“分蘖盛期到抽穗期及抽穗后第16天到成熟期控水、其它时期保持水层”灌溉方法，稻米铬浓度会大幅度升高，远远超过国家卫生标准。
【主权项】
1.一种降低重度铬污染稻田中稻米铬浓度的灌水方法，其特征是:在重度铬污染稻田中(土壤络浓度1000mg/kg，达到国家限定标准的3倍以上)，从分蘖盛期到抽穗期控水，其它时期淹水灌溉(保持水层3-5cm);控水程度为轻度控水，从土壤外观上看，表土开始变硬，但未发白，出现细微裂纹。如测定土壤含水量，保持土壤含水量为最大持水量的80%±5% ο
【专利摘要】本发明公开了一种降低重度铬污染稻田中稻米铬浓度的灌水方法，属于农产品重金属污染防治技术领域。在重度铬污染稻田中(土壤铬浓度1000mg/kg，达到国家限定标准的3倍以上)，从分蘖盛期到抽穗期轻度控水，其它时期淹水灌溉，保持水层3-5cm；控水程度为轻度控水，从土壤外观上看，表土开始变硬，但未发白，出现细微裂纹。如测定土壤含水量，保持土壤含水量为最大持水量的80％±5％。与水稻实际生产中常用的“分蘖盛期到抽穗期及抽穗后第16天到成熟期轻度控水、其它时期保持水层”灌溉方法相比，稻米铬浓度下降61％-68％。在稻田重度铬污染地区，通过该申请专利技术方案的实施，可以控制稻米铬浓度符合国家卫生标准。
【IPC分类】A01G16/00, A01G25/00
【公开号】CN105075762
【申请号】CN201510501656
【发明人】刘建国, 张雯, 王明新
【申请人】常州大学
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年8月16日