一种降低稻米中镉含量的方法技术

本发明专利技术公开了一种降低稻米中镉含量的方法，所述方法为：针对不同镉含量的耕层土壤，调整耕层土壤中有机质含量，使耕层土壤中有机质含量随着土壤中镉含量的增加而增加；同时水稻整个生育期始终处于淹水状态下。本发明专利技术方法通过添加有机质协同水分调控有效降低了稻米中镉含量，既解决了固体废弃物资源化处理问题，又解决了粮食安全生产的问题，经过本发明专利技术方法处理后得到的稻米其中的镉含量低于国家标准限值0.2mg/kg。

【技术实现步骤摘要】
一种降低稻米中镉含量的方法
本专利技术涉及一种降低稻米中镉含量的方法。
技术介绍
当前，我国约有2000万hm2的耕地受到不同程度的镉、砷、铬、铅等重金属污染，受污染耕地面积约占耕地总面积的1/5。在所有重金属污染物中，镉超标率排在首位。水稻是我国重要的粮食作物，全国很多地区均存在水稻镉污染问题。现有降低稻米中镉含量的措施包括物理法、化学法、生物法及农艺调控措施等方法，但物理法、化学法、生物法存在处理费用高、修复时间长的问题，不能经济、有效地解决镉污染土壤中稻米镉超标(超标是指稻米镉含量不小于0.2mg/kg)的问题，而现有的农艺调控措施更多的是指导性建议，还未形成具体的实施方法。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术针对现有技术中降低稻米中镉含量的措施存在处理费用高、修复时间长的问题，提供一种降低稻米中镉含量的方法。技术方案：本专利技术所述的降低稻米中镉含量的方法，所述方法为：针对不同镉含量的耕层土壤，调整耕层土壤中有机质含量，使耕层土壤中有机质含量随着土壤中镉含量的增加而增加；同时使水稻整个生育期均处于淹水状态下。上述耕层土壤是指土壤表面至深度为15cm处的土壤。其中，土壤耕层中有机质含量与土壤中镉含量的关系为：每亩耕层土壤的重量为108吨，108吨耕层土壤实测的有机质重量为X吨；(X为土壤未添加外源有机物料时15cm土层108吨土壤实测的有机质重量)当土壤镉含量≤1.5mg/kg，每亩耕层土壤本身有机质含量≤25g/kg时，每亩耕层土壤添加外源有机物料的重量为：(3.78-X)吨，使耕层土壤中有机质含量为耕层土壤重量的3.5％；当土壤镉含量(1.5＜Cd≤3.0mg/kg)，每亩耕层土壤本身有机质含量≤25g/kg时，每亩耕层土壤添加外源有机物料的重量为：(3.78-X)～(4.32-X)吨，使耕层土壤中有机质含量为耕层土壤重量的3.5～4％；当土壤镉含量(3.0＜Cd≤5.0mg/kg)，每亩耕层土壤本身有机质含量≤25g/kg时，每亩耕层土壤添加外源有机物料的重量为：(4.32-X)～(4.86-X)吨，使耕层土壤中有机质含量为耕层土壤重量的4～4.5％。其中，所述有机物料的添加方式：水稻种植前，将有机物料均匀撒施于耕地表面，旋耕15cm深，将土壤和有机物料均匀混合。其中，所述有机物料包括动物性有机物料和植物性有机物料；当添加的有机物料为动物性有机物料或以动物性有机物料为主时，有机物料的添加量取上限值，当添加的有机物料为植物性有机物料或以植物性有机物料为主时，有机物料的添加量取下限值。其中，水稻整个生育期始终保持淹水状态，稻田中水深为5～6cm，水稻收获前14～16天将稻田水排光。其中，具体为：秧苗移栽后，稻田水深保持5～6cm直至水稻进入分蘖期；分蘖期稻田水深不低于5cm，分蘖末期不排水晒田，提高田面水深至7cm控制水稻无效分蘖；灌浆期推迟7～14天排水；水稻进入蜡熟期后在收获前14～16天排水晒田，以保证田面硬度以利水稻收割。其中，待处理的耕层土壤为土壤pH＞6.5，土壤镉含量≤5.0mg/kg，土壤有机质含量5～25g/kg。本专利技术降低稻米中镉含量的方法的机理是：通过添加有机质协同水分调控能够有效降低稻米中镉含量，土壤中镉的活性和有效性主要受氧化还原电位(Eh)和pH值影响，当还原条件下，Eh降低，Cd主要以CdS(硫化镉)的形式存在，Cd的活性和有效性会降低，不利于植物的吸收；在淹水条件下，通过添加有机质，同时产生厌氧和还原条件，Eh持续降低，Cd的活性和有效性将会大幅降低。针对不同的镉含量，土壤有机质含量对应是3.5％、3.5～4％和4～4.5％；当土壤有机质含量太高，虽然能够降低镉含量，但是也会抑制水稻生长，降低水稻产量。有益效果：本专利技术方法通过添加有机质协同水分调控有效降低了稻米中镉含量，既解决了固体废弃物资源化处理问题，又解决了粮食安全生产的问题，并且还能保证粮食的产率，经过本专利技术方法处理后得到的稻米其中的镉含量低于国家标准限值0.2mg/kg。具体实施方式实施例1采用动物源(蚓粪)有机物料和水分调控降低稻米镉含量：污染土壤采自江苏扬州某地，土壤理化性质分别为：pH7.13、土壤本身有机质含量为23.1g/kg、土壤中全镉(包括有效态和非有效态)含量为4.87mg/kg。有机物料选用奶牛粪经蚯蚓堆肥后的产物蚓粪，蚓粪的理化性质为：pH6.31、有机质含量为285.1g/kg、全镉含量为0.13mg/kg。用三组作为对比：对照组为不添加外源有机质蚓粪；低添加量组为蚓粪作为基肥施入土壤，蚓粪添加量使土壤有机质含量为3％，施用后旋耕15cm混合；高添加量组为蚓粪作为基肥施入土壤，蚓粪添加量使土壤有机质含量为4.5％，施用后旋耕15cm混合；当年6月下旬移栽秧苗，水稻品种为“南粳5505”，水稻整个生育期始终保持淹水状态，水深5～6cm，水稻收获前14～16天将稻田水排光。10月下旬，水稻收割，分析测定三组试验中糙米镉的含量。水稻各部位镉含量如表1所示。从表1可以看出，施加蚓粪后，低添加量处理组糙米中Cd的含量为对照组的56.25％，高添加量处理组糙米中Cd的含量为对照组的34.37％，且高低添加量组糙米中Cd的含量均低于国家标准限值0.2mg/kg。表1为在淹水状态下添加蚓粪对水稻积累镉的影响(mg/kg)处理地上部(茎叶)籽粒(糙米)对照组3.570.32低添加量(3％)1.730.18高添加量(4.5％)0.650.11实施例2采用植物源(豆饼)有机物料和水分调控降低稻米镉含量：污染土壤采自江苏扬州某地，土壤理化性质分别为：pH6.52、土壤本身有机质含量为15.3g/kg、土壤中全镉含量为2.47mg/kg。豆饼购自郑州农富康生物科技有限责任公司，为堆肥后的产物，豆饼的理化性质为：pH7.84，有机质含量为622g/kg、全镉含量为0.51mg/kg。用三组作为对比：对照组为不添加外源有机质豆饼；低添加量组为豆饼作为基肥施入土壤，豆饼低添加量为使土壤有机质含量为2％，施用后旋耕混合；高添加量组为豆饼作为基肥施入土壤，豆饼高添加量为使土壤有机质含量为3.5％，施用后旋耕混合。当年6月下旬移栽秧苗，水稻品种为“南粳5505”，水稻整个生育期始终保持淹水状态，水深5～6cm，水稻收获前14～16天将稻田水排光。10月下旬，水稻收割，分析测定三组试验中糙米镉的含量。水稻各部位镉含量如表2所示。从表2可以看出，施加豆饼后，低添加量处理组糙米中Cd的含量为对照组的37.21％，高添加量处理组糙米中Cd的含量为对照组的27.91％，且高低添加量组糙米中Cd的含量均低于国家标准限值0.2mg/kg。表2为在淹水状态下添加豆饼本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种降低稻米中镉含量的方法，其特征在于：所述方法为：针对不同镉含量的耕层土壤，调整耕层土壤中有机质含量，使耕层土壤中有机质含量随着土壤中镉含量的增加而增加；同时水稻整个生育期始终处于淹水状态下。/n

【技术特征摘要】
1.一种降低稻米中镉含量的方法，其特征在于：所述方法为：针对不同镉含量的耕层土壤，调整耕层土壤中有机质含量，使耕层土壤中有机质含量随着土壤中镉含量的增加而增加；同时水稻整个生育期始终处于淹水状态下。


2.根据权利要求1所述的降低稻米中镉含量的方法，其特征在于：土壤耕层中有机质含量与土壤中镉含量的关系为：每亩耕层土壤的重量为108吨，108吨耕层土壤实测的有机质重量为X吨；
当土壤镉含量≤1.5mg/kg，每亩耕层土壤本身有机质含量≤25g/kg时，每亩耕层土壤添加外源有机物料的重量为：(3.78-X)吨，使耕层土壤中有机质含量为耕层土壤重量的3.5％；
当土壤镉含量(1.5＜Cd≤3.0mg/kg)，每亩耕层土壤本身有机质含量≤25g/kg时，每亩耕层土壤添加外源有机物料的重量为：(3.78-X)～(4.32-X)吨，使耕层土壤中有机质含量为耕层土壤重量的3.5～4％；
当土壤镉含量(3.0＜Cd≤5.0mg/kg)，每亩耕层土壤本身有机质含量≤25g/kg时，每亩耕层土壤添加外源有机物料的重量为：(4.32-X)～(4.86-X)吨，使耕层土壤中有机质含量为耕层土壤重量的4～4.5％。


3.根据权利要求2所述的降低稻米中镉含量的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐轶群，孙星星，徐琪，潘婷，张嘉伟，熊慧欣，赵海涛，许健，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32