CN106034454A - 改善砷污染稻田中水稻生长和降低砷吸收的水肥调控方法 - Google Patents

改善砷污染稻田中水稻生长和降低砷吸收的水肥调控方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106034454A
CN106034454A CN201610373380.2A CN201610373380A CN106034454A CN 106034454 A CN106034454 A CN 106034454A CN 201610373380 A CN201610373380 A CN 201610373380A CN 106034454 A CN106034454 A CN 106034454A
Authority
CN
China
Prior art keywords
arsenic
rice
soil
water
ferrous sulfate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610373380.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106034454B (zh
Inventor
邹丽娜
唐先进
张舒
施积炎
徐建明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang University ZJU
Original Assignee
Zhejiang University ZJU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang University ZJU filed Critical Zhejiang University ZJU
Priority to CN201610373380.2A priority Critical patent/CN106034454B/zh
Publication of CN106034454A publication Critical patent/CN106034454A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106034454B publication Critical patent/CN106034454B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01B—SOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
    • A01B79/00—Methods for working soil
    • A01B79/02—Methods for working soil combined with other agricultural processing, e.g. fertilising, planting
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G22/00—Cultivation of specific crops or plants not otherwise provided for
    • A01G22/20—Cereals
    • A01G22/22—Rice

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Fertilizers (AREA)

Abstract

本发明公开了一种改善砷污染稻田中水稻生长和降低砷吸收的水肥调控方法，属于土壤污染处理技术领域。在重度砷污染稻田土壤中(土壤砷浓度达到320mg/kg，为土壤环境质量二级标准的8倍)，水稻淹水种植植株无法成活，本方法向重度砷污染土壤中添加固体硫酸亚铁和石灰，硫酸亚铁的加入量为0.25％～1％，石灰的加入量为硫酸亚铁的一半，并在全生育期保持土壤含水量为田间持水量的100％(未出现明显水层)，水稻成活并且长势良好，水稻生物量提高了334％～355％，水稻地上部中的砷浓度降低了31％～50％，同时水稻稻谷从不灌浆增加至690～914粒/棵，产量明显增加。

Description

改善砷污染稻田中水稻生长和降低砷吸收的水肥调控方法
技术领域
本发明属于稻田重度砷污染处理技术，具体公开了一种改善砷污染稻田中水稻生长和降低砷吸收的水肥调控方法。
背景技术
砷被世界卫生组织和美国环境保护署认定为“已知的人类致癌物质”，使用被污染的饮用水水源或长期食用含砷大米均会导致砷慢性中毒，从而引起一系列的健康问题，包括皮肤病变、呼吸系统疾病、肺癌和神经系统疾病等。
稻田是我国典型的农田生态系统，具有悠久历史和重要地位。我国水稻耕作史长达7000年，水稻产量居世界第一，约占全国粮食总产50％，水稻土面积约占全国耕地总面积25％，是具有重大经济意义的土壤资源，对我国粮食安全具有举足轻重的作用。而砷是我国浙江、湖南、广东和广西等南方地区面积广大的稻田土壤中典型的污染物之一。有研究对浙江上虞某矿区周边稻田土壤及农产品中砷进行污染调查，距离矿区1km外的农田中砷浓度的峰值达到460mg/kg，远超过土壤标准值，水稻籽粒和蔬菜中砷的浓度也均超标。
土壤中的砷经水稻吸收、稻米食用进入人体已成为典型的一种砷暴露途径。针对砷污染水稻土，常用的物理化学治理方法成本高、二次污染风险大，并不适用于大面积污染土壤的修复，较为经济的植物修复方法也会因面临修复植物难处理或影响大面积水稻种植等问题而降低可行性，因此，降低砷的生物可利用性、减少水稻砷吸收从而原位调控水稻土砷污染是当前国内外研究的热点。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提供一种改善砷污染稻田中水稻生长和降低砷吸收的水肥调控方法。
为实现上述目的，本发明所采用的具体技术方案如下：
改善砷污染稻田中水稻生长和降低砷吸收的水肥调控方法，具体为：在水稻移栽前，向砷污染稻田土壤中施加硫酸亚铁和石灰，同时在水稻全生育期保持土壤含水量为田间持水量的100％，且土壤表面没有明显田面水层。但本领域技术人员应当知道，实际的田间管理过程中，并不能绝对的控制土壤含水量始终保持在田间持水量的100％状态，因此少量时间的超过或低于该水平也属于本发明保护范围之内。硫酸亚铁和石灰的用量可根据土壤实际情况调整。该调控方法同时包括了水稻施肥和田间水分管理，能够有效的降低砷的生物有效态含量并改善重度砷污染稻田中水稻生长。该方法处理下的水稻成活并且长势良好，水稻生物量提高，水稻地上部中的砷浓度降低，产量明显增加。
作为优选，所述的砷污染土壤中最大砷浓度达320mg/kg，为土壤环境质量二级标准的8倍。
作为优选，所述的硫酸亚铁的施用量为砷污染土壤干重的0.25％～1％，石灰施用量为硫酸亚铁施用量的一半。硫酸亚铁作为常用的铁肥，能够促进作物对氮磷钾的吸收，改善作物根、茎、叶的生长发育，然而，硫酸亚铁的添加易造成土壤的酸化，从而影响作物的生长；石灰的添加平衡了由硫酸亚铁引起的土壤酸化，使土壤pH保持在5.5～6.5。该比例状态下，能够保证砷污染土壤的改善程度最佳。
作为优选，在水稻全生育期保持土壤表层湿润，表面有细微裂纹。
作为优选，硫酸亚铁和石灰随底肥施用于稻田中，并将其与土壤充分混合均匀。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：在重度砷污染稻田(土壤砷浓度320mg/kg)采用实际生产中常用的淹水培养并未添加硫酸亚铁和石灰的条件下，水稻在分蘖期时均死亡。而添加硫酸亚铁和石灰并保持不淹水条件下，水稻土中砷的生物有效态含量有一定程度的降低，水稻分蘖数提高了215％～275％，水稻生物量提高了334％～355％，同时水稻地上部中的砷浓度降低了31％～50％。此外，全生育期淹水处理下，无论是否添加硫酸亚铁和石灰，水稻均无稻谷；而添加硫酸亚铁和石灰并保持不淹水处理条件下，每棵水稻颗粒数显著上升，从不灌浆增加至690～914粒/棵，提高了重度砷污染稻田(土壤砷浓度320mg/kg)环境中水稻的产量。此外，硫酸亚铁和石灰的来源广泛，且价格低廉。
附图说明
图1土壤砷浓度为320mg/kg时硫酸亚铁和石灰添加及不同水分处理下水稻土砷生物有效态含量；
图2土壤砷浓度为320mg/kg时硫酸亚铁和石灰添加及不同水分处理下水稻分蘖数；
图3土壤砷浓度为320mg/kg时硫酸亚铁和石灰添加及不同水分处理下水稻生物量干重；
图4土壤砷浓度为320mg/kg时硫酸亚铁和石灰添加及不同水分处理下水稻地上部对砷的吸收；
图5土壤砷浓度为320mg/kg时硫酸亚铁和石灰添加、不淹水处理下每棵水稻的稻谷数。
图1-图5中，X轴图例的注释如下：硫酸亚铁和石灰添加处理代码：
A-不添加硫酸亚铁和石灰
B-添加0.25％的硫酸亚铁和0.125％的石灰
C-添加1％的硫酸亚铁和0.5％的石灰。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。
本实施例中改善重度砷污染稻田中水稻生长和降低砷吸收的水肥调控方法具体步骤如下：首先在重度砷污染土壤(土壤砷浓度320mg/kg)中添加底肥，底肥中氮磷钾的施入量分别为P2O5(CaH2PO4·H2O)0.15g/kg，N(CO(NH2)2)和K2O(KCl)各0.2g/kg。然后添加0.25％的固体硫酸亚铁和0.125％的石灰(B组)、1％的硫酸亚铁和0.5％的石灰(C组)将其与土壤充分混合均匀后，加水至土壤饱和，但未见明显水层，稳定2～3周后，移栽水稻秧苗(中早39号)，在整个水稻生育期内保持土壤含水量为田间持水量的100％(但未出现明显水层)，从土壤外观上看，土壤湿润，表面有细微裂纹。同时设置不加硫酸亚铁和石灰的处理作为对照组(A组)，其余均与B和C一致。上述施用量中的百分比均代表相应物质占砷污染土壤干重的百分比。稻田中砷污染土壤干重可事先进行估算。
各组均设置淹水处理进行对照，土壤淹水5cm，除添加水分不同外，其他处理均相同。将不淹水的水肥调控方法与常用的全生育期淹水培养进行比较。
不淹水处理中，水稻生长到分蘖期时，水稻吸收和水分蒸腾作用较大，土壤开始开裂，需要每天补充一定的水分，以保持土壤含水量为田间持水量的100％。
在水稻的生长过程中观察不同处理对水稻生长状况的影响，不淹水处理中，添加硫酸亚铁和石灰的处理与对照相比，分蘖数明显增加，同时水稻植株更加粗壮，稻穗饱满。对照处理的茎、叶在成熟期后期开始变黄，稻穗不饱满。淹水处理的对照组水稻在分蘖期死亡，添加硫酸亚铁和石灰的处理水稻植株也较小，颜色偏黄，稻穗不饱满。
考察不同处理条件下水稻生长状况，包括分蘖数、水稻干重、稻谷颗粒数等。
水稻地上部中的砷含量分析，将水稻茎、叶用植物研磨机研磨后，采用微波消解进行消解，样品采用原子荧光光谱法测定样品砷含量。
如图1-5所示，在重度砷污染稻田采用淹水培养并未添加硫酸亚铁和石灰的条件下，水稻在分蘖期时死亡。而添加硫酸亚铁和石灰并保持不淹水处理条件下，水稻土中砷的生物有效态含量有一定程度的降低，水稻分蘖数提高了215％～275％，水稻生物量提高了334％～355％，同时水稻地上部中的砷浓度降低了31％～50％。此外，全生育期淹水处理下，无论是否添加硫酸亚铁和石灰，水稻均无稻谷；而添加硫酸亚铁和石灰并保持不淹水处理条件下，每棵水稻颗粒数显著上升，从不灌浆增加至690～914粒/棵，提高了重度砷污染稻田(土壤砷浓度320mg/kg)环境中水稻的产量。由此可见，本发明的方法能够改善重度砷污染稻田中水稻生长和降低砷吸收。
当然，本领域技术人员应当知道，本发明对砷浓度320mg/kg的土壤适用的情况下，对其余土壤也能够产生改善效果，但硫酸亚铁和石灰的用量需要根据实际情况进行调整。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种改善砷污染稻田中水稻生长和降低砷吸收的水肥调控方法，其特征在于：在水稻移栽前，向砷污染稻田土壤中施加硫酸亚铁和石灰，同时在水稻全生育期保持土壤含水量为田间持水量的100％，且土壤表面没有明显田面水层。
2.如权利要求1所述的改善砷污染稻田中水稻生长和降低砷吸收的水肥调控方法，其特征在于：所述的砷污染土壤中最大砷浓度为320mg/kg。
3.如权利要求1所述的改善砷污染稻田中水稻生长和降低砷吸收的水肥调控方法，其特征在于：所述的硫酸亚铁的施用量为砷污染土壤干重的0.25％～1％，石灰施用量为硫酸亚铁施用量的一半。
4.如权利要求1所述的改善砷污染稻田中水稻生长和降低砷吸收的水肥调控方法，其特征在于：在水稻全生育期保持土壤表层湿润，表面有细微裂纹。
5.如权利要求1所述的改善砷污染稻田中水稻生长和降低砷吸收的水肥调控方法，其特征在于：硫酸亚铁和石灰随底肥施用于稻田中，并将其与土壤充分混合均匀。
CN201610373380.2A 2016-05-30 2016-05-30 改善砷污染稻田中水稻生长和降低砷吸收的水肥调控方法 Active CN106034454B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610373380.2A CN106034454B (zh) 2016-05-30 2016-05-30 改善砷污染稻田中水稻生长和降低砷吸收的水肥调控方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610373380.2A CN106034454B (zh) 2016-05-30 2016-05-30 改善砷污染稻田中水稻生长和降低砷吸收的水肥调控方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106034454A true CN106034454A (zh) 2016-10-26
CN106034454B CN106034454B (zh) 2019-01-18

Family

ID=57172001

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610373380.2A Active CN106034454B (zh) 2016-05-30 2016-05-30 改善砷污染稻田中水稻生长和降低砷吸收的水肥调控方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106034454B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107087638A (zh) * 2017-03-10 2017-08-25 浙江大学 降低水稻籽粒中砷含量的制剂及其制备法和用法
CN107439286A (zh) * 2017-08-09 2017-12-08 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所 一种降低水稻吸收砷的农艺‑化学调控方法
CN109258356A (zh) * 2018-09-13 2019-01-25 浙江大学台州研究院 利用石膏复合物抑制水稻吸收砷镉的方法
CN112806222A (zh) * 2019-11-17 2021-05-18 衡阳县湖穗农业有限公司 一种降低再生稻二茬稻米重金属含量的种植方法
CN112806224A (zh) * 2019-11-18 2021-05-18 衡阳县湖穗农业有限公司 一种低重金属再生稻二茬的种植方法
CN112806223A (zh) * 2019-11-17 2021-05-18 衡阳县湖穗农业有限公司 一种低镉再生稻二茬的种植方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1569123A (zh) * 2004-04-30 2005-01-26 成进学 用蛇、蜂、宏、微量元素强化中药方剂的内服功能性药剂及其生产工艺
WO2012042530A1 (en) * 2010-09-27 2012-04-05 Tata Consultancy Services Limited Apparatus for water purification
US20150129507A1 (en) * 2013-11-11 2015-05-14 Peroxychem Llc Treatment of arsenic contaminated soil and water
CN105393767A (zh) * 2015-11-19 2016-03-16 刘梅锡 一种防治稻米重金属污染的方法
CN105524623A (zh) * 2016-02-01 2016-04-27 广东省生态环境与土壤研究所（广东省土壤科学博物馆） 一种缓释型铁基生物炭土壤重金属钝化剂的制备及使用方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1569123A (zh) * 2004-04-30 2005-01-26 成进学 用蛇、蜂、宏、微量元素强化中药方剂的内服功能性药剂及其生产工艺
WO2012042530A1 (en) * 2010-09-27 2012-04-05 Tata Consultancy Services Limited Apparatus for water purification
US20150129507A1 (en) * 2013-11-11 2015-05-14 Peroxychem Llc Treatment of arsenic contaminated soil and water
CN105393767A (zh) * 2015-11-19 2016-03-16 刘梅锡 一种防治稻米重金属污染的方法
CN105524623A (zh) * 2016-02-01 2016-04-27 广东省生态环境与土壤研究所（广东省土壤科学博物馆） 一种缓释型铁基生物炭土壤重金属钝化剂的制备及使用方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107087638A (zh) * 2017-03-10 2017-08-25 浙江大学 降低水稻籽粒中砷含量的制剂及其制备法和用法
CN107087638B (zh) * 2017-03-10 2019-05-07 浙江大学 降低水稻籽粒中砷含量的制剂及其制备法和用法
CN107439286A (zh) * 2017-08-09 2017-12-08 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所 一种降低水稻吸收砷的农艺‑化学调控方法
CN109258356A (zh) * 2018-09-13 2019-01-25 浙江大学台州研究院 利用石膏复合物抑制水稻吸收砷镉的方法
CN112806222A (zh) * 2019-11-17 2021-05-18 衡阳县湖穗农业有限公司 一种降低再生稻二茬稻米重金属含量的种植方法
CN112806223A (zh) * 2019-11-17 2021-05-18 衡阳县湖穗农业有限公司 一种低镉再生稻二茬的种植方法
CN112806224A (zh) * 2019-11-18 2021-05-18 衡阳县湖穗农业有限公司 一种低重金属再生稻二茬的种植方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106034454B (zh) 2019-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Minhas et al. Use and management of poor quality waters for the rice-wheat based production system
CN106034454A (zh) 改善砷污染稻田中水稻生长和降低砷吸收的水肥调控方法
Kim et al. Considering winter cover crop selection as green manure to control methane emission during rice cultivation in paddy soil
Qadir et al. Crop and irrigation management strategies for saline-sodic soils and waters aimed at environmentally sustainable agriculture
Sepaskhah et al. Yield, water and nitrogen-use response of rice to zeolite and nitrogen fertilization in a semi-arid environment
Jayawardane et al. The management of soil physical properties limiting crop production in Australian sodic soils-a review
Wang et al. Conservation tillage and optimized fertilization reduce winter runoff losses of nitrogen and phosphorus from farmland in the Chaohu Lake region, China
CN107087453A (zh) 改良盐碱地的方法
Biswas et al. Comprehensive approaches in rehabilitating salt affected soils: a review on Indian perspective
CN105669308A (zh) 生物有机肥及其精准施用改造土壤的方法
CN103250485B (zh) 一种利用改良剂和农艺综合控制稻米镉污染的方法
Arif et al. Advances in rice research for abiotic stress tolerance: agronomic approaches to improve rice production under abiotic stress
CN106478296B (zh) 一种用于潜育化土壤的复合改良剂及其应用
CN103202209B (zh) 一种苗木育苗基质
CN106165585A (zh) 利用生物炭防治稻油轮作农田区域磷流失的方法
CN105993779A (zh) 一种采用含蚯蚓粪的有机质对轻度盐碱地进行原土栽培的方法
CN105950174B (zh) 一种用于盐碱地的微生物土壤调理剂
CN105379578A (zh) 一种苗木育苗基质
Bogunovic et al. Agriculture and grazing environments
CN103521511B (zh) 利用草坪草生态修复镉污染土壤的方法
Van Noordwijk et al. Quantitative root ecology as element of soil fertility theory.
CN107079731A (zh) 一种城市污泥用于生态恢复的方法
Kongchum Effect of plant residue and water management practices on soil redox chemistry, methane emission, and rice productivity
KC et al. Soil pollution status and its remediation in Nepal
Ussiri et al. Nitrous oxide emissions from rice fields

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant