CN103477927A

CN103477927A - 一种中轻度砷污染稻田水稻种植水分管理方法

Info

Publication number: CN103477927A
Application number: CN201310437560.9A
Authority: CN
Inventors: 曾敏; 廖柏寒; 龙水波; 周航
Original assignee: Central South University of Forestry and Technology
Current assignee: Central South University of Forestry and Technology
Priority date: 2013-09-24
Filing date: 2013-09-24
Publication date: 2014-01-01
Anticipated expiration: 2033-09-24
Also published as: CN103477927B

Abstract

本发明属于稻田砷污染处理技术领域，具体公开了一种中轻度砷污染稻田水稻种植水分管理方法，通过在水稻整个生育期内交替进行淹水-湿润灌溉，合理的调节砷污染稻田水分含量，使土壤溶液中砷含量显著降低，还能使土壤中的3价砷向低毒的5价砷转变。通过改变土壤中砷的形态和价态，降低水稻对砷的吸收累积，从而使稻谷中砷的含量降低，经测定利用本发明所述方法种植的水稻大米中砷含量符合国家食品中污染物限量标准（无机砷<0.2mg/kg，GB2726-2012）。

Description

一种中轻度砷污染稻田水稻种植水分管理方法

技术领域

本发明属于稻田砷污染处理技术领域，具体公开了一种中轻度砷污染稻田水稻种植水分管理方法。

背景技术

砷被世界卫生组织（WHO）和美国环保局（USEPA)认定为一种“已知的人类致癌物质”，人体长期暴露于富砷环境下可导致皮肤癌和肾、肝、膀胱等内脏器官的癌变。近年来，由于砷污染而导致的地方性砷中毒在全球范围内（尤其是东南亚地区）时有发生，严重威胁着当地居民的健康。在湖南郴州，矿产资源采选和冶炼加工导致的土壤砷污染，已成为该地区的三大“特色”污染。在郴州的绝大多数矿区，稻田因为淹水灌溉的原因更易受到砷的污染，而稻田土壤中的砷可通过向稻米转移而进入食物链，严重威胁居民的健康。

在砷污染土壤的各类修复技术中，物理修复方法因花费大、工程量大，不太适合于大面积中低度污染稻田的治理，而植物修复技术受修复植物生物量小、修复时间长等因素限制，如何走向产业化还需继续探索。因此，世界各国科学家们都在努力寻找一条经济、有效的途径来解决稻田砷污染问题。

当前水稻种植一般采用全生育期淹水灌溉（F：Flooded），然而这种方法对于砷污染稻田非常不合适，能使土壤中砷的生物有效性增加，从而加大水稻植株对砷的吸收累积。

发明内容

本发明针对砷污染稻田土壤修复技术中物理修复工程量大、经济成本高，植物修复技术植物生物量小、修复时间长的难点，提供一种适用于中轻度砷污染稻田的水稻种植水分管理方法，通过在水稻整个生育期内合理的水分管理、水分调节，改变土壤中砷的形态和价态，能显著的降低水稻对砷的吸收累积，从而使大米中砷的含量达到国家食品中污染物限量标准（无机砷<0.2 mg/kg，GB 2726-2012）。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种中轻度砷污染稻田水稻种植水分管理方法，在水稻分蘖期前采用淹水灌溉，保持表土以上水层高度5-8 cm；在水稻分蘖期后，进行淹水-湿润交替灌溉（AFA），循环往复，直至水稻成熟。

优选地，在水稻分蘖期和拔节期，淹水灌溉保持表土以上水层高度5-8 cm，自然落干，使土壤含水率保持在45%-50%，4-8 天后再次淹水灌溉，循环往复，直至水稻进入孕穗期；

在水稻孕穗期和扬花期，淹水灌溉保持表土以上水层高度5-8 cm，自然落干，使土壤含水率保持在40%-45%，4-8 天后再次淹水灌溉，循环往复，直至水稻进入灌浆期；

在水稻灌浆期，淹水灌溉保持表土以上水层高度5-8 cm，自然落干，使土壤含水率保持在35%-40%，4-8 天后再次淹水灌溉，循环往复，直至水稻进入成熟期；

在水稻成熟期，淹水灌溉保持表土以上水层高度5-8 cm，自然落干，使土壤含水率保持在30%-35%，4-8 天后再次淹水灌溉，循环往复，直至水稻成熟收获。

优选地，在水稻种植前对砷污染稻田进行整地，深翻耕，精细整地，保持土壤含水率为40%-60%。

优选地，对于砷轻度污染稻田（土壤总砷含量超过国家土壤环境质量标准0-2倍）深翻耕深度为25-30 cm，对于砷中度污染稻田（土壤总砷含量超过国家土壤环境质量标准2-5 倍）深翻耕深度为30-35 cm。

有益效果

由于采用了本发明的水分管理办法，淹水-湿润交替灌溉（AFA）使土壤氧化还原电位（Eh）在整个水稻生育期始终保持在101.3-386.4 mV；而淹水灌溉处理中，土壤Eh较低，在51.1-134.5 mV之间，随时间的推移变化不大。土壤中较高Eh，使土壤溶液中的砷含量显著降低，还能使土壤中的三价砷向低毒的五价砷转变。因此淹水-湿润交替灌溉（AFA）降低了土壤中砷的毒性，同时减少了水稻植株对砷的吸收累积。

经测定，利用本发明的水分管理方法能使土壤溶液中三价砷含量降低76.7%，使水稻根、茎叶、谷壳和大米中砷含量分别降低13.9%、31.1%、40.3%和45.4%。

附图说明：

附图1为淹水灌溉（F）与淹水-湿润交替灌溉（AFA）土壤中Eh值；

附图2为淹水灌溉（F）与淹水-湿润交替灌溉（AFA）土壤溶液中砷含量；

附图3为淹水灌溉（F）与淹水-湿润交替灌溉（AFA）水稻大米中砷含量。

具体实施例

下面结合具体的实施例对本发明作进一步的描述，以便本领域的技术人员进一步理解本发明。

实施例

于3月下旬（早稻）、5月上旬（中稻）、6月下旬（晚稻），在中轻度砷污染的稻田上进行除草、整地、深翻耕。对于砷轻度污染稻田（土壤总砷含量超过国家土壤环境质量标准0-2 倍）深翻耕以25-30 cm为宜，对于砷中度污染稻田（土壤总砷含量超过国家土壤环境质量标准2-5 倍）深翻耕以30-35 cm为宜。深翻耕以后进行精细整地，保持土壤含水率为40%-60%，同时保证稻田给排水功能良好。

在中轻度砷污染的稻田中，正常种植水稻植株，在水稻生长的分蘖期之前采用淹水灌溉，保持表土以上水层高度5-8 cm，水稻生长进入分蘖期至成熟期，采用淹水-湿润交替灌溉方式（AFA）。具体操作方式如下：

（1）在水稻分蘖期和拔节期，淹水灌溉保持表土以上水层高度5-8 cm，自然落干，使土壤含水率保持在45%-50%，4-8 天后再次淹水灌溉，循环往复，直至水稻进入孕穗期。

（2）在水稻孕穗期和扬花期，淹水灌溉保持表土以上水层高度5-8 cm，自然落干，使土壤含水率保持在40%-45%，4-8 天后再次淹水灌溉，循环往复，直至水稻进入灌浆期。

（3）在水稻灌浆期，淹水灌溉保持表土以上水层高度5-8 cm，自然落干，使土壤含水率保持在35%-40%，4-8 天后再次淹水灌溉，循环往复，直至水稻进入成熟期。

（4）在水稻成熟期，淹水灌溉保持表土以上水层高度5-8 cm，自然落干，使土壤含水率保持在30%-35%，4-8 天后再次淹水灌溉，循环往复，直至水稻成熟收获。

特别地，夏季高温，田间水分蒸发较快，如土壤含水率低于30%，则应及时补水；如遇暴雨，则应及时排水，防止田间水分过多。

本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种中轻度砷污染稻田水稻种植水分管理方法，其特征在于：水稻分蘖期前采用淹水灌溉，保持表土以上水层高度5-8 cm；在水稻分蘖期后，进行淹水-湿润交替灌溉（AFA ：Alternate flooded and aerobic），循环往复，直至水稻成熟。

2.根据权利要求1所述一种中轻度砷污染稻田水稻种植水分管理方法，其特征在于：

在水稻分蘖期和拔节期，淹水灌溉保持表土以上水层高度5-8 cm，自然落干，使土壤含水率保持在45%-50%，4-8 天后再次淹水灌溉，循环往复，直至水稻进入孕穗期；

3.根据权利要求1所述一种中轻度砷污染稻田水稻种植水分管理方法，其特征在于：还包括水稻种植前对砷污染稻田整地，深翻耕，精细整地步骤，保持土壤含水率为40%-60%。

4.根据权利要求1或3所述一种中轻度砷污染稻田水稻种植水分管理方法，其特征在于：对于砷轻度污染稻田（土壤总砷含量超过国家土壤环境质量标准0-2倍）深翻耕深度为25-30 cm，对于砷中度污染稻田（土壤总砷含量超过国家土壤环境质量标准2-5 倍）深翻耕深度为30-35 cm。