专利名称：一种降低稻米中铅含量的稻田灌水方法
技术领域：
本发明为一种降低稻米中铅含量的稻田灌水方法，属于农产品重金属污染防治技术领域。
背景技术：
在所有重金属污染物中，铅(Pb)受到的关注程度是最高的，因为Pb用途广泛，已成为污染面积最大的金属元素。在地球上，几乎找不到没有被Pb污染的地方，甚至北极冰层的Pb含量是史前冰层Pb含量的10-100倍，而南极冰层的Pb含量比北极冰层高10倍。过量的Pb对人体的中枢神经、红血球细胞、肾脏、心血管及男女的生殖系统等多种器官有毒害作用。长期试验表明，妊娠期及幼儿期接触较低剂量的Pb (血液Pb浓度为
10-20 mg/dl)，会对儿童的中枢神经系统造成不可逆转、不可治疗及伴随终身的损害，导致 儿童智力下降，反应慢及注意力不集中等。据研究，24个月大的幼儿血Pb含量偏高，到10周岁时仍表现智力缺陷。由于Pb毒害，7岁表现的智力缺陷到18岁时能测出。近期的研究集中于低剂量的Pb对人的毒性，以前认为安全的剂量可能存在无临床症状的毒害，称为“亚临床毒性”，如智力下降，神经传导速率降低，血红素合成减少，尿酸排泄异常等。国际癌症研究机构(International Agency for Research on Cancer)已将Pb列为对人类可能的致癌物质。在中国工矿区及经济发达地区，随着人口的增加、工业及交通的快速发展、农用化学品的大量施用，农田土壤的重金属污染日趋严重。我国对二十多处采矿、冶炼及工业废水污染点的调查表明，一些地区的农田Pb污染非常严重，且面积和程度呈上升趋势，这些污染地区的糙米Pb含量达O. 5-3. O mg/kg，全部超过国家卫生标准。据华东师范大学地理系研究，崇明岛公路两侧蔬菜样品中Pb含量超标率闻达43. 2%ο南点环境科学研究所研究表明，沪宁高速公路两侧距路肩250米范围内，土壤和小麦已受到不同程度的Pb污染，土壤中Pb污染指数最大可达3. 26，公路两侧小麦籽粒中Pb含量超标率达99%。中国科学院南京土壤所对江苏省8市28现的抽样检测表明，江苏省粮食(大米、小麦、面粉)Pb含量超标率(超过食品卫生国家标准)为21. 4%，局部地区超标率达66%。据中国科学院长沙农业现代化所1986-1988年的调查，湖南省主要工矿区稻田土壤Pb含量为52-1021 mg/kg,比同类母质发育土壤的背景值高O. 6-37倍。据各地抽样调查，北京、上海、沈阳、广州、南京等市工业区及污染区，儿童血Pb平均值普遍高于10 mg/dl,部分地区达30 mg/dl。据研究，食用植物中的Pb是人体中Pb的重要来源。在重金属污染区,人体摄入的Pb有50-90%来源于食物，其中绝大部分来源于粮食和蔬菜。因此，Pb在土壤-稻米-人类系统中的移动和累积受到闻度关注。在土壤介质中，重金属元素可与硫化物形成沉淀、与有机质络合、被铁锰氧化物吸附，这些行为都受到土壤氧化还原状况的调节，而土壤氧化还原状况与土壤水分间存在密切关系。当土壤处于淹水的还原条件时，随着氧化还原电位的降低，硫还原为s2_的量增加，与土壤中的Pb形成PbS而沉淀，使土壤溶液中的Pb2+浓度降低；而在土壤控水条件下，随着氧化还原电位的升高，土壤中的Pb会由沉淀、有机质络合等不可溶形态转化为可溶态，从而增加植物对Pb的吸收。据研究，在受Pb污染的稻田内，不同的灌水方式，水稻对Pb的吸收量会相差数倍，淹水后，土壤中交换态Pb含量迅速下降，而紧结合有机态迅速增加；但排水落干后，交换态及可溶态Pb含量迅速回升。不仅如此，土壤淹水还增加了土壤有机质和CaCOJ^Pb的吸持强度。所以，在重金属Pb污染的稻田中，不同的灌水方法，可能会造成稻米Pb含量出现很大差异。现有的研究报道仅仅表明，稻田土壤控水与淹水相比，水稻对Pb的吸收会增加，但对于控水时间(水稻不同生育时期)、控水程度(土壤干旱程度)对稻米Pb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。如在水稻长势过旺时通过土壤控水来抑制水稻过度生长；在水稻快要成熟时进行控水，以方便人及机械在水稻成熟时收获。但这些控水措施往往缺乏科学性，如果控水时期或控水程度不当，不但会造 成水稻产量下降，而且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，特别是在重金属污染的稻田中，这种情况很容易出现。本发明在申请人多年研究的基础上，提出在重金属Pb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Pb含量的稻田灌水方法。
发明内容
在当前的水稻生产中，农民常采用全生育期淹水灌溉，或由于各种原因(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。但这些控水措施往往缺乏科学性，如果控水时期或控水程度不当，不但会造成水稻产量下降，而且会促进稻田土壤中对人体毒性很强的重金属Pb的释放、增加水稻对这些物质的吸收，结果导致稻米中Pb含量超标，特别是在Pb污染的稻田中，这种情况很容易出现。本发明者通过大量研究表明，与农民通常采用的全生育期淹水灌溉及水稻成熟前10-15天开始控水比较，适宜时期、适宜程度的土壤控水，在保证水稻产量不下降的基础上，能大幅度降低稻米Pb含量。本发明技术方案如下
一种降低稻米中铅含量的稻田灌水方法，按照下述步骤进行
(1)控水时期在水稻秧苗移栽后7-40天即移栽活棵到分蘖盛期控水，其它时期淹水灌溉，保持水层5-10 cm；
(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%左右(±5%)。上述方法中水稻品种选择宜选择对土壤中Pb吸收能力较弱的粳稻品种，不宜选择对Pb吸收能力较强的籼稻或杂交稻品种。该申请专利的技术方案在稻田Pb污染地区实施后，可以大幅度降低稻米Pb浓度，但不会对水稻产量产生明显影响。与水稻实际生产中常用的全生育期淹水灌溉相比，稻米Pb含量下降28. 4%-43. 8%，与水稻实际生产中常用的成熟前10-15天控水相比，稻米Pb含量下降 57. 6%-69. 1%。
图I为土壤Pb浓度为500 mg/kg时不同灌溉方法下籼稻稻米Pb含量；
图2为土壤Pb浓度为1000 mg/kg时不同灌溉方法下籼稻稻米Pb含量；
图3为土壤Pb浓度为500 mg/kg时不同灌溉方法下粳稻稻米Pb含量；
图4为土壤Pb浓度为1000 mg/kg时不同灌溉方法下粳稻稻米Pb含量；
图I-图4中，注释如下稻田灌水方法代码 A-全生育期保持水层5-10 cm ；
B-移栽活棵后全生育期轻度控水；
C-移栽活棵到分蘖盛期轻度控水，其它时期保持水层；
D-分蘖盛期到抽穗期轻度控水，其它时期保持水层；
E-抽穗-抽穗后15天轻度控水，其它时期保持水层；
F-抽穗后第16天-成熟期轻度控水，其它时期保持水层。
具体实施例方式一种降低稻米中铅含量的稻田灌水方法，按照下述步骤进行
(I)控水时期水稻移栽活棵到分蘖盛期控水(秧苗移栽后7-40天)，其它时期淹水灌溉，保持水层5-10 cm。与水稻全生育期淹水灌溉比较，水稻产量没有明显下降(下降幅度约5%-6%)，稻米Pb含量下降28. 4%-43. 8% (见附图1_4)。如在抽穗前其它时期控水，会显著降低水稻产量(产量下降12%_20%)，如在抽穗后控水，会显著提高稻米Pb浓度(稻米Pb含量上升 38. 4%-147· 7%)(见附图 1-4)。(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%左右(±5%)。控水程度过轻，降低稻米Pb含量的效果较差；控水程度过重，水稻产量会显著下降。(3)水稻品种选择。宜选择对土壤中Pb吸收能力较弱的粳稻品种，不宜选择对Pb吸收能力较强的籼稻或杂交稻品种。水稻秧苗移栽后先保持淹水灌溉,水层深度5 cm左右。移栽活棵后(秧苗移栽后7天)开始轻度控水，先排干水层，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%左右(±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。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田面)恢复5-10 cm水层灌溉。
权利要求
1.一种降低稻米中铅含量的稻田灌水方法，其特征在于按照下述步骤进行 (1)控水时期在水稻秧苗移栽后7-40天即移栽活棵到分蘖盛期控水，其它时期淹水灌溉，保持水层5-10 cm； (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；测定土壤含水量，保持土壤含水量为最大持水量的80%±5%。
2.根据权利要求I所述的一种降低稻米中铅含量的稻田灌水方法，其特征在于水稻品种选择选择对土壤中Pb吸收能力较弱的粳稻品种，不选择对Pb吸收能力较强的籼稻或杂交稻品种。
全文摘要
本发明一种降低稻米中铅含量的稻田灌水方法，属于农产品重金属污染防治技术领域。控水时期水稻秧苗移栽后7-40天即移栽活棵到分蘖盛期控水，其它时期淹水灌溉，保持水层5-10cm；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%左右(±5%)。水稻品种选择宜选择对土壤中Pb吸收能力较弱的粳稻品种，不宜选择对Pb吸收能力较强的籼稻或杂交稻品种。与水稻实际生产中常用的全生育期淹水灌溉相比，稻米Pb含量下降28.4%-43.8%，与水稻实际生产中常用的成熟前10-15天控水相比，稻米Pb含量下降57.6%-69.1%。
文档编号A01G16/00GK102860240SQ20121036973
公开日2013年1月9日 申请日期2012年9月28日 优先权日2012年9月28日
发明者刘建国, 黄一澄, 李雪琪, 王明新 申请人:常州大学