CN102870637B - 一种降低稻米中镉含量的稻田灌水方法 - Google Patents

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本发明涉及一种降低稻米中镉含量的稻田灌水方法，在水稻分蘖盛期到抽穗期控水，其它时期淹水灌溉，保持水层5-10cm。本发明通过严格控制稻田控水时期及控水程度能有效降低稻米中镉含量，并且不影响水稻产量。

Description

一种降低稻米中镉含量的稻田灌水方法
技术领域
本发明涉及一种属于农产品重金属污染防治技术，具体涉及一种降低稻米中镉含量的稻田灌水方法。
背景技术
20世纪50年代以来，随着人口数量的大幅度增加，采矿、冶炼和制造等工业的快速发展，农用化学品的大量使用及城市污水污物的排放，导致Cd、Pb、Hg、Cu等对生物有毒金属元素在环境中快速、过量地积累，这一由人类活动造成的环境污染问题引起了广泛的关注，这些金属元素的大部分被概括在一起，被称之为“重金属(Heavy metals)”元素。在各重金属元素中，镉（Cd）是受到关注程度最高的元素之一，因为Cd容易被植物吸收，并常常通过食物链在人体内富集。
Cd对人体毒性极高，且易被人体吸收积累。有充分研究结果证明，Cd对动物的肺部、前列腺、肾上腺、睾丸及造血系统等多种器官有很强的致癌作用。据日本研究，长期食用Cd含量高的大米会引起人体肾脏功能紊乱，导致死亡率上升，寿命缩短。发生于日本富山县神通川流域的骨痛病，已被日本环境机构证实是由于当地居民长期食用被Cd污染的大米所致。Cd已被国际癌症研究机构（International Agency for Research on Cancer）确定为对人类的致癌物质。
在中国工矿区及经济发达地区，随着人口数量的快速增加、工业的发展及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Cd污染非常严重，且面积和程度呈上升趋势。如广西阳朔铅锌矿废水污染的农田土壤含Cd量达10-136mg/kg；沈阳张士灌区受污染农田面积2800hm2，土壤Cd含量5-7mg/kg；湖北大冶炼铜厂的烟囱排出的镉对周围10km范围的农田造成污染，污染农田面积达8700hm2；上海炼锌厂排放的含镉废水所污染的农田土壤平均镉含量达7.7mg/kg；“世界钨都”江西大余县遍布钨矿厂，受污水灌溉农田面积达5000多hm2，土壤平均镉含量为0.62mg/kg，与日本神通川流域的镉污染情况相似。上述污染地区稻米Cd含量为0.29-1.09mg/kg，全部超过国家卫生标准（<0.2mg/kg）。中国科学院南京土壤所对江苏省8市28县的抽样检测表明，江苏省部分地区粮食（大米、小麦、面粉）的Cd含量超标率达25%。而且，水稻对Cd的吸收和积累有一个显著的特点是：往往生长并未受到影响，但糙米的Cd含量已超过卫生标准数倍,甚至十多倍。因此，Cd在土壤-稻米-人类系统中的移动和累积受到高度关注。
发明内容
本发明要解决的技术问题是降低稻米中镉含量，为此本发明通过严格控制灌溉时期能有效降低稻米中镉含量，并且不影响水稻产量。
本发明提供一种降低稻米中镉含量的稻田灌水方法，在水稻分蘖盛期到抽穗期控水（秧苗移栽后40-70天）；其它时期淹水灌溉，保持水层5-10cm。
与水稻全生育期淹水灌溉比较，水稻产量没有明显下降（下降幅度低于5%）（见附表1），但稻米Cd含量下降22.2%-53.8%（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18%-35%），如在抽穗后控水，会显著提高稻米Cd浓度（稻米Cd含量上升12.8%-166.7%）（见附图1-4）。
作为优选，水稻分蘖盛期到抽穗期的控水为轻度控水，轻度控水具体操作方法是：排干水层，让土壤自然干燥到轻度缺水（轻度缺水是指从土壤外观上看，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%））；达到轻度缺水后，再灌水到饱和，但未出现明显水层，然后让其自然干燥；如此重复进行。控水程度过轻，降低稻米Cd含量的效果较差；控水程度过重，水稻产量会显著下降。
此外，宜选择对土壤中Cd吸收能力较弱的粳稻品种，不宜选择对Cd吸收能力较强的籼稻或杂交稻品种。
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Cd的释放、增加水稻对这些物质的吸收，结果导致稻米中Cd含量超标，特别是在Cd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Cd含量。
附图说明
图1土壤Cd浓度为5mg/kg时不同灌溉方法下籼稻稻米Cd含量
图2土壤Cd浓度为10mg/kg时不同灌溉方法下籼稻稻米Cd含量
图3土壤Cd浓度为5mg/kg时不同灌溉方法下粳稻稻米Cd含量
图4土壤Cd浓度为10mg/kg时不同灌溉方法下粳稻稻米Cd含量
图1-图4及表1中的A-F分别表示：
A全生育期保持水层5-10cm
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5-10cm
D分蘖盛期到抽穗期轻度控水，其它时期保持水层5-10cm
E抽穗-抽穗后15天轻度控水，其它时期保持水层5-10cm
F抽穗后第16天-成熟期轻度控水，其它时期保持水层5-10cm
具体实施方式
选择Cd浓度为5mg/kg、10mg/kg的土壤，每种土壤分别种植粳稻和籼稻，并按照六种不同方法灌水，所得水稻中Cd含量如图1-4所示，水稻产量如表1。
表1不同灌水方法下的水稻产量比较（单位：g/盆）
Figure BDA00002152254400031
分蘖盛期到抽穗期轻度控水，其它时期保持水层5-10cm，可以大幅度降低稻米Cd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Cd含量下降22.2%-53.8%，与水稻实际生产中常用的成熟前10-15天控水相比，稻米Cd含量下降53.1%-61.5%。在稻田重金属Cd中、轻度污染地区（土壤Cd浓度≤10mg/kg），通过该申请专利技术方案的实施，可以控制稻米Cd含量符合国家卫生标准（稻米Cd浓度<0.2mg/kg）。
稻米Cd含量测定方法：稻谷在烘箱中用75℃烘干至恒重，用微型粉碎机粉碎，过60目筛，装入密封袋备测；称取0.5000g左右粉碎样品于微波消解罐中，加3ml硝酸，2ml过氧化氢，200μl氢氟酸，加盖密封后放入微波消解仪消解，用石墨炉原子吸收分光光度计测定Cd含量；用植物国家标准物质GBW07602(GSV-1)同步消解测定作质量控制。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (1)

1.一种降低稻米中镉含量的稻田灌水方法，其特征是在水稻分蘖盛期到抽穗期控水，其它时期淹水灌溉，保持水层5-10cm，
其中，水稻分蘖盛期到抽穗期的控水为轻度控水，轻度控水具体操作方法是：排干水层，让土壤自然干燥到轻度缺水，轻度缺水是指从土壤外观上看，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%；达到轻度缺水控水标准后，再灌水到饱和，但未出现明显水层，然后让其自然干燥；如此重复进行。
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