本发明涉及稻田重金属污染的修复和稻米重金属污染的防治，特别是涉及一种利用水稻种植+稻田养殖跨界以可持续模式对大面积重金属污染稻田的修复技术方案。
背景技术：
稻田重金属污染，特别是稻田的镉污染和砷污染是中国南方省稻作区域面临的问题。水稻因为其生物特性是最容易吸收重金属的粮食作物。通常所说的稻田的重金属污染，系指稻田被镉、汞、铅、砷、铬这五类重金属污染后，其稻田地块生产的稻谷籽粒的重金属含量超标。
为解决南方省市稻田重金属污染问题，自2014年以来在中国南方部分省市进行了稻田重金属污染的防治和修复工作。现有技术方案取得了一些进展，但可以大面积推广的、以可持续方式修复重金属污染农田的方法尚少。目前国内外开发出的稻田的重金属污染防治修复技术包括：生物法、化学法、物理法、植物吸收法。
现有技术方案中，应用得最广泛的是化学法的稻田土壤重金属防治方法，即对农田施用石灰和土壤调理剂的化学原位钝化重金属方法，使农田产出的稻米达标的方法。目前稻田重金属污染修复的方法中，除生物法中采用基因敲除吸镉基因的方法外，成本最低的方法是化学钝化法，其成本每亩稻田治理费用至少在数百元以上，而现有技术方案以治本为目的的方法中的土壤物理化学洗脱重金属方法每亩费用约数千元～万元左右。
按照现在农业生产水平，一般水稻亩产稻谷量约1200斤，稻谷价格约为1.3元/斤左右进行计算，除去种子、化肥、农药、耕作、收获、人力等费用的直接成本后，种植水稻获得的利润较少。如果在种植水稻的同时防治稻田重金属污染，则需增加数百元/亩的防治费用。利用现有化学法技术方案在重金属污染的稻田生产重金属含量合格的稻谷，其总成本将超过种植水稻的产出收益，即在种植水稻的同时防治稻田重金属的污染，其收益将出现亏本。也就是说种植水稻时同时，运用防治稻米重金属污染的现有化学法技术方案若没有政府资金的资助，则将入不敷出，难以实施。从投入产出分析多数防治稻田重金属污染的现有化学法的技术方案是不可持续的模式，难以大面积推广。除采用基因敲除防治稻米重金属污染的生物方法外，找到可持续模式防治稻米重金属污染的化学法技术方案是人们一直期待解决的难题。
为找到治理稻田重金属污染的可持续方法，本发明从跨界技术得到启示。以照相技术的发展为例，现代照相技术从实物感光胶圈到数码技术的发展，使得手机生产企业凭借手机具数码照相技术功能，跨界击败柯达、富士等感光胶圈行业巨头。在不同行业中以创新技术方案跨界淘汰旧技术方案的实例，现在已经很多了。这也充分说明跨界创新是推进技术发展的动力所在。基于当前各类跨界技术的启发，本发明方法系采用稻田种养技术，在保持水稻+水产的生产所需的水质条件的基础上，可以同时跨界对稻田重金属污染进行修复。本发明技术方案是一种人们长期盼望找到的防治稻田重金属污染的可持续技术方案，在不依赖政府资金支助下，用农业种养的高收益对冲稻田重金属污染防治的高成本，采取种养结合跨界防治农田重金属污染，使稻田所产的稻米重金属含量达标、同时做到逐年修复稻田重金属污染、并能产生比较好的农业种养生产利润。
本发明可省略专业防治稻田重金属污染所需的全部操作程序和实施工艺，其投入产出比高、同时可以大大降低稻米重金属污染防治成本。因此，与现有稻田重金属防治技术方案比较，本发明方法成本更低、更实用、技术上更有效。利用种养技术跨界治理重金属污染稻田是一种低成本、可持续防治稻田重金属污染的模式。它也是人们多年以来不断努力，希望找到攻克稻米重金属污染问题的创新技术方案。
针对现有技术方案的缺陷，本发明所要解决的技术问题是，提供一种大面积稻田种植水稻+稻田养殖模式跨界防治稻田重金属污染。本发明方法兼具稻田种养生产和跨界防治稻田重金属污染的双重功效。本技术方案防治稻田重金属时，可以省略大多数稻田重金属污染防治的现有技术方案的步骤、省略其许多的操作程序和实施工艺。本发明方法可以机械化、自动化、和工业规模化实施，运用稻田种养技术跨界对大面积、区域性污重金属污染稻田实施治理修复。本方法可结合自动化传感设施和农技术+互联网，实施大面积稻田生产的同时，跨界实现稻田重金属污染防治，以可持续模式，规模化、专业化和形成自动化网络实施。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是：提供一种跨界修复大面积稻田重金属污染的方法，并以可持续模式生产重金属含量合格的稻米。用本发明的稻田种养技术方案跨界替代专业防治稻米重金属污染的现有技术方案。
跨界修复稻田重金属污染的可持续方法，其特点是无需采取专业修复稻田重金属污染的大多数步骤和措施，利用在稻田内种植水稻+稻田养殖的共生体系及相关技术措施，即可跨界修复稻田的重金属污染，使稻田所产的稻米重金属含量达标、同时做到逐年修复稻田重金属污染。
在保持稻田水质达到水稻种植和稻田养殖所需条件下，对土壤的重金属污染和水稻的重金属污染的防治省略专业防治重金属污染的措施，用农业种养的高收益对冲稻田重金属污染防治的高成本，以可持续方式逐步修复重金属污染的农田，同时生产出重金属达标的稻谷、水产品和家禽。
是利用稻田种养时，养殖的动物的钻泥、或扰动稻田泥土，促使土壤中重金属元素溶于稻田水层，设置稻田种养水质保障设施，当检测稻田内水质接近稻田水产养殖水标准的要求时，启动水质净化处理设施对稻田水采取水循环、水处理、水质净化工艺措施，将重金属元素从稻田水中分离出来、移除，减少稻田体系中重金属元素的含量。
在稻田开挖养殖水沟和开挖水坑储水、在稻田种植区域内设储水层、作水产养殖用，在种植水稻的同时养殖水产，按通常水产养殖对水质的要求将稻田水采用碱性肥料调节成中性、或弱碱性、水ph值7.0--8.5，同时实时控制稻田种植区水层的深度，以适应水稻稻谷籽粒防治重金属污染，适应水稻收获期机械收获和稻田养殖的需要。
在种植水稻+稻田养殖的共生体系稻田内，保持稻田水的中性、或弱碱性要求、水的ph值为7.0--8.5；保持通常稻田养殖对水质的要求；保持养殖水沟、水坑和稻田内水稻种植区域的养殖水层，以满足水产养殖用；在三个保持的状况下，无需额外对水稻采取防治重金属污染措施，可使种植的水稻米镉达标。
在稻田内开挖养殖沟、或水坑，蓄水养殖，在稻田种植区种植水稻、或种植旱稻，在水稻生长分蘖期开始对稻作区灌溉采取：稻田土壤含水率＜40％时，放跑马水灌溉稻田--稻田土湿润状态--至稻田土壤含水率40％的循环模式；使稻田土壤保持氧化性，并对稻田种植区域土壤增施铁肥、锰肥、硅肥，硒肥使收获稻谷的砷含量达标。
水稻采取免耕法种植，水稻收获时将稻田内养殖的水产动物、或家禽导入稻田的养殖水沟或水坑内后，再自然干燥稻作区土壤以便于水稻机械收获。
本发明通过在灌区稻田设置传感器采集有关数据、采集稻田水的ph值数据和重金属含量，运用“互联网+”技术对众多影响稻田种养因子进行实时调制，利用稻田种养方式跨界将重金属元素移出稻田系统，使水产、家禽和稻米的重金属含量达标、使重金属污染稻田修复成达标良田。
与现有技术比较本发明方法的有益效果如下：
1、省略了稻田重金属污染的防治现有技术方案及其所有成本，包括省略了：人工费、重金属污染防治材料费、机器或人工撒施及操作费、每亩稻田可节约防治重金属污染的成本约400元。
2、打破人们的习惯思维及认知：“修复稻田重金属污染、防治稻米镉污染，必须政府立项下拨项目防治资金，否则就不可能实施。”采用本发明稻田种养技术模式替代稻田重金属防治现有技术方案，可以用稻田收益对冲农田重金属污染防治成本，做到不依赖、不等待，能使重金属污染稻田的防治实施地成为鱼米之乡，达到“农民增收，稻田重金属污染标本兼治，稻谷水产品合格，消费者能吃到放心粮”。
3、稻田种植+稻田养殖是一种高效农业模式，其投入产出比高，能够产生较好的效益，凡有稻田之处均可建成鱼米之乡，可促使外出打工的青壮年农民返回家乡安心从事农业生产，在正常的稻田种养生产过程中，同时达到本专业技术人员多年的梦想，无需政府资金可防治农田的重金属污染，彻底扭转大面积重金属污染稻田的被动防治局面的同时做到农民增收、国家粮食安全的可持续模式。
4、防治稻田重金属污染的技术发展的趋势是开发低成本、大面积、大规模、工业化实施防治技术。采用自动化技术、用互联网+技术实行现代化、工业化防治稻田重金属污染是其技术的发展方向。大多数重金属污染农田都是成片大面积区域性污染，按照现有技术防治，防治实施工艺需靠人工，效率低、成本高，难以推广应用。本发明方法通过农田种植+水产养殖的稻田灌溉水网及水质的控制系统，通过稻田水淹没农田使土壤中可溶性重金属溶解入稻田水中，再将稻田水的水质作控制对象，再通过净化水质，如此对养殖水质控制技术可跨界以低成本、大面积、区域性理治稻田重金属污染。既适合农户小面积农田单独运用，也可在大面积灌溉水区域，大规模机械化应用。
5、本发明方法是一种跨界低成本的防治模式，与现有化学法技术比较，可以省略人工费用，可以省工、省力、省钱。同时也为防治稻米重金属污染提供了一种工业化、机械化、自动化、互联网+技术应用的防治稻米重金属污染的方法。因此，本发明方法代表了一种防治稻米重金属污染技术发展的趋势。
综上所述，与现有技术方案比较，本发明方法具有突出的实质性特点和显著的进步。
具体实施方式
为了更好地向本领域技术人员说明本发明方法，下面列出几个具体实施例子对本发明的技术方案作进一步描述。
实施例1
2017年浏阳市一农户在200亩大面积稻田开展农香32品种的一季稻种植+甲鱼、草鱼、泥鳅养殖，检测当地稻田土壤的数据，ph值＝5.7，土壤总镉为0.48mg/kg，砷10.6mg/kg
将一块3亩水稻田，三面挖出1.5米宽x0.6米深养殖沟，作养殖甲鱼、泥鳅、鳝鱼和草鱼用，余下稻田土作种植一季常规水稻区域，整块稻田设立灌溉水流进口和流出口，灌溉水流与其他田块灌溉水道连成灌溉体系。
操作：
1)稻田免耕、5月18日秧盘育秧、6月11日露田抛秧种植，7天后覆水层，自此后的水稻分蘖期直至9月20日保持水稻种植区水层作水产养殖用。
2)利用稻田养殖的泥鳅钻泥扰动土壤使土壤中的重金属溶解于水，如稻田不养殖水产，则稻田可养殖家禽鸭、鹅、利用它们在泥水中走动和觅食，扰动泥土使土壤中各元素能均匀溶入水中，土壤镉溶入水中，对稻田水实时检测，当水的镉含量升高接近水产养殖水质控制标准时，将稻田水一部分引入水质净化系统，在水质处理池投放吸附镉元素的生物炭细粉吸附水中的镉离子，将经过净化的水返回稻田系统，如此操作，可以逐步减少稻田土壤中的镉含量。
3)用石灰、或碱性硅肥保持稻田水ph值为7.0-8.5
4)10月3日收获前10天，将水稻种植区的水放干，自然干燥，以利于机械收割水稻，收割稻草作冬季牛饲养用草，移出稻田。
5)养殖沟内放养泥鳅苗300条，鳝鱼苗100条，草鱼苗50条，保持养殖水为水产养殖要求的弱碱性ph值7.0一8.5，稻田水定期检测，通过水循环和水补充系统保持养殖水质，当水重金属含量超标时，则进行水质去除重金属处理。
6)水稻种植区域在水稻生长期采用长期淹水兼作水产养殖区域，生物除病虫害，不打有害农药。
水稻收割后，检测稻米镉为0.12mg/kg，检测收割后稻田土壤的数据，ph值＝6.1，土壤总镉为0.32mg/kg比未种养前土壤镉降低0.16mg/kg.
养殖水产的收获，去除成本后，增加效益每亩1000元。
实施例2：
2014年6中旬月在湖南省石门魏姓农户稻田开展中稻防治砷的试验，检测土壤的数据，ph值＝6，土壤总砷为41mg/kg。
试验方案是将一块1亩水稻田，用稻田土隔离成3块试验田3x200平方米和1块对照田60平方米，3块实验田每块田内依田埂边向田块丘内距0.5米内，向下挖深0.4米作为养殖区，整块实验田丘内淹水，放养泥鳅、鲫鱼，各田块分别设立灌溉水流进口和流出口，灌溉水流互不串通的试验样和对照样。
按照常规进行耕耙操作、施用肥料和插秧，分蘖前期的管理试验样与对照样无差异，在水稻进入分蘖期后对稻作区的灌溉循环模式是：稻田土壤含水＜40％时放跑马水灌溉稻田--稻田土湿润状态--至稻田土壤含水40％，使稻田土壤保持氧化性，分蘖晒田覆水灌溉之时，在试验样田的入水口处灌溉渠内，按照每亩施用硅肥30公斤+80公斤硫酸亚铁用量计算，在灌溉水中添加硅肥+硫酸亚铁肥，灌溉试验稻田保持稻田土壤湿润状态，直至水稻抽穗后20天。
水稻收获后，检测收获的精米砷含量，试验样平均值为0.18mg/kg，对照样精米含砷为0.33mg/kg。收获的泥鳅、鲫鱼检测重金属达标。