一种降低稻米中汞浓度的稻田灌水方法技术

本发明专利技术公开了一种降低稻米中汞浓度的稻田灌水方法，属于农产品重金属污染防治技术领域。控水时期：在水稻分蘖盛期到抽穗期及抽穗后第16天-成熟期控水，其它时期淹水灌溉，保持水层3-5cm；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％。与水稻实际生产中常用的全生育期淹水灌溉相比，稻米中Hg浓度下降56.5％-72.2％。

【技术实现步骤摘要】
一种降低稻米中汞浓度的稻田灌水方法
本专利技术为一种降低稻米中汞浓度的稻田灌水方法，属于农产品重金属污染防治

技术介绍
在中国的工业区及经济发达地区，随着人口的增加、工业的发展及农用化学品的大量使用，农田土壤的重金属污染日益严重。据调查，全国受重金属污染的农业土地面积约有2500万公顷，每年被重金属污染的粮食多达1200万吨。农业部环保监测系统对全国24省、市320个严重污染区8223万亩土地调查发现，大田类农产品农田污染超标面积约占污染农田面积的20％，其中80％的土壤和农作物污染超标是由于重金属污染。我国是世界上汞(Hg)污染严重的国家之一，特别在工业发达、人口密集的城市及周边地区。据统计，我国每年产生污染环境的Hg达1.9×108kg，被Hg污染的耕地面积有3.2×104hm2，问题十分严重。据研究，在苏南一些地区，土壤Hg污染比较严重，表层土壤Hg含量达到背景值的10倍以上，而且垂直剖面分布明显，说明工业化进程中污染物的输入是土壤Hg积累的主导因素。根据江苏省农产品质量监督检验测试中心对全省蔬菜地土壤重金属污染状况进行抽样检测，苏南地区蔬菜地重金属污染情况较严重。依据我国无公害农产品及绿色食品认证工作重点监测的5种重金属，有54.8％的蔬菜地综合污染指数大于1，且Hg和镉的分担率较高。江苏省2006年被取消的6个无公害农产品中，有4个是因为土壤Hg含量超标所致。汞是地球上对环境影响大、对生物有严重毒性的环境污染物。更为重要的是，Hg及其化合物无论是在好氧还是在厌氧条件下，都可以经微生物的作用，转变成毒性更强的甲基汞或二甲基汞。Hg的有机化合物具有严重的神经毒性，经生物富集和食物链放大后将产生更加严重的后果。自1956年日本的“水俣病”事件以来，受到Hg污染的自然环境向人类发出的警示不断增加，Hg在土壤--植物系统和陆生食物链中的传递速度不断加快，Hg污染问题引起了人们的广泛关注和重视。Hg已被联合国环境规划署(UNEP)、世界卫生组织(WHO)、国际粮农组织(FAO)及很多国家政府列为优先控制的环境污染物。因此，Hg在土壤-农作物-人类系统中的移动和累积受到高度关注。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。土壤中的Hg按其化学形态可分为金属Hg、无机化合态Hg和有机化合态Hg。Hg能以零价状态存在是土壤Hg的重要特点，土壤中金属Hg的含量甚微，且很活泼，易挥发。而有机化合态汞以有机汞(如甲基汞、乙基汞等)和有机络合态汞普遍存在，土壤有机汞中的甲基汞易被植物吸收，无机化合态汞很少被植物吸收。所以，在重金属Hg污染的稻田中，不同的灌水方法，会造成稻米Hg含量出现很大差异。有研究报道表明，土壤控水会降低土壤中有机汞的比例，减少植物对Hg的吸收。但对于稻田土壤控水对水稻吸收Hg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Hg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。但这些水分管理措施往往缺乏科学性，如果灌水方法不当，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。本专利技术在申请人多年研究的基础上，公开一种在重金属Hg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Hg浓度的稻田灌水方法。
技术实现思路
在当前的实际水稻生产中，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。但这些水分管理措施往往缺乏科学性，如果灌水方法不当，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Hg的释放、增加水稻对Hg的吸收，结果导致稻米中Hg浓度超标，特别是在Hg污染较严重的稻田中，这种情况很容易出现。本专利技术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相比较，适宜时期、适宜程度的土壤控水，在保证水稻产量不明显下降的基础上，能大幅度降低稻米的Hg浓度。本专利技术技术方案如下：一种降低稻米中汞浓度的稻田灌水方法，按照下述步骤进行：(1)控水时期：分蘖盛期到抽穗期及抽穗后第16天-成熟期轻度控水，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％。该申请专利的技术方案在稻田Hg污染地区实施后，可以大幅度降低稻米的Hg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Hg浓度下降56.5％-72.2％。在稻田重金属Hg重度度污染地区，通过该申请专利技术方案的实施，可以控制稻米Hg浓度符合国家卫生标准(稻米Hg浓度<0.02mg/kg，GB2762-2012)。附图说明图1为土壤汞浓度为2mg/kg时不同灌水方法下籼稻稻米汞浓度；图2为土壤汞浓度为5mg/kg时不同灌水方法下籼稻稻米汞浓度；图3为土壤汞浓度为2mg/kg时不同灌水方法下粳稻稻米汞浓度；图4为土壤汞浓度为5mg/kg时不同灌水方法下粳稻稻米汞浓度。图1-图4中，注释如下：稻田灌水方法代码：A-全生育期保持水层3-5cmB-移栽活棵后全生育期轻度控水C-分蘖盛期到抽穗期轻度控水，其它时期保持水层D-抽穗后第16天-成熟期轻度控水，其它时期保持水层E-分蘖盛期到抽穗期及抽穗后第16天-成熟期轻度控水，其它时期保持水层具体实施方式一种降低稻米中汞浓度的稻田灌水方法，按照下述步骤进行：(1)控水时期：分蘖盛期到抽穗期及抽穗后第16天-成熟期轻度控水，其它时期淹水灌溉，保持水层3-5cm。与生产中常用的水稻全生育期淹水灌溉比较，水稻产量没有明显下降(下降幅度低于5％)，但稻米的Hg浓度下降56.5％-72.2％(见附图1-4)。如在移栽活棵后全生育期控水，虽然稻米的Hg浓度下降幅度与上述控水时期相当或略大，但水稻产量会大幅度下降(产量下降19％-32％)。(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％。控水程度过轻，降低稻米Hg浓度的效果较差；控水程度过重，水稻产量会显著下降。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。再从抽穗后第16天开始排干水层，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种降低稻米中汞浓度的稻田灌水方法，其特征在于按下述步骤进行：(1)控水时期：在水稻分蘖盛期到抽穗期及抽穗后第16天‑成熟期控水，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；测定土壤含水量，保持土壤含水量为最大持水量的80％±5％。

【技术特征摘要】
1.一种降低稻米中汞浓度的稻田灌水方法，其特征在于按下述步骤进行：(1)控水时期：在水稻分蘖盛期到抽穗期及抽穗后第16天-成熟期控水，其它时期淹水灌溉，保...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建国，张雯，王明新，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32