一種中輕度砷汙染稻田水稻種植水分管理方法
2023-04-29 04:50:16 1
一種中輕度砷汙染稻田水稻種植水分管理方法
【專利摘要】本發明屬於稻田砷汙染處理【技術領域】，具體公開了一種中輕度砷汙染稻田水稻種植水分管理方法，通過在水稻整個生育期內交替進行淹水-溼潤灌溉，合理的調節砷汙染稻田水分含量，使土壤溶液中砷含量顯著降低，還能使土壤中的3價砷向低毒的5價砷轉變。通過改變土壤中砷的形態和價態，降低水稻對砷的吸收累積，從而使稻穀中砷的含量降低，經測定利用本發明所述方法種植的水稻大米中砷含量符合國家食品中汙染物限量標準（無機砷<0.2mg/kg，GB2726-2012）。
【專利說明】一種中輕度砷汙染稻田水稻種植水分管理方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於稻田砷汙染處理【技術領域】，具體公開了一種中輕度砷汙染稻田水稻種植水分管理方法。
【背景技術】
[0002]砷被世界衛生組織(WHO)和美國環保局(USEPA)認定為一種「已知的人類致癌物質」，人體長期暴露於富砷環境下可導致皮膚癌和腎、肝、膀胱等內臟器官的癌變。近年來，由於砷汙染而導致的地方性砷中毒在全球範圍內(尤其是東南亞地區)時有發生，嚴重威脅著當地居民的健康。在湖南郴州，礦產資源採選和冶煉加工導致的土壤砷汙染，已成為該地區的三大「特色」汙染。在郴州的絕大多數礦區，稻田因為淹水灌溉的原因更易受到砷的汙染，而稻田土壤中的砷可通過向稻米轉移而進入食物鏈，嚴重威脅居民的健康。
[0003]在砷汙染土壤的各類修復技術中，物理修複方法因花費大、工程量大，不太適合於大面積中低度汙染稻田的治理，而植物修復技術受修復植物生物量小、修復時間長等因素限制，如何走向產業化還需繼續探索。因此，世界各國科學家們都在努力尋找一條經濟、有效的途徑來解決稻田神汙染問題。
[0004]當前水稻種植一般採用全生育期淹水灌溉(F =Flooded),然而這種方法對於砷汙染稻田非常不合適，能使土壤中砷的生物有效性增加，從而加大水稻植株對砷的吸收累積。
【發明內容】
[0005]本發明針對砷汙染稻田土壤修復技術中物理修復工程量大、經濟成本高，植物修復技術植物生物量小、修復時間長的難點，提供一種適用於中輕度砷汙染稻田的水稻種植水分管理方法，通過在水稻整個生育期內合理的水分管理、水分調節，改變土壤中砷的形態和價態，能顯著的降低水稻對砷的吸`收累積，從而使大米中砷的含量達到國家食品中汙染物限量標準(無機砷〈0.2 mg/kg, GB 2726-2012)。
[0006]為達到上述目的，本發明的技術方案是:一種中輕度砷汙染稻田水稻種植水分管理方法，在水稻分櫱期前採用淹水灌溉，保持表土以上水層高度5-8 cm ;在水稻分櫱期後，進行淹水-溼潤交替灌溉(AFA)，循環往復，直至水稻成熟。
[0007]優選地，在水稻分櫱期和拔節期，淹水灌溉保持表土以上水層高度5-8 cm,自然落幹，使土壤含水率保持在45%-50%，4-8天後再次淹水灌溉，循環往復，直至水稻進入孕穗期；
在水稻孕穗期和揚花期，淹水灌溉保持表土以上水層高度5-8 cm,自然落幹，使土壤含水率保持在40%-45%，4-8天後再次淹水灌溉，循環往復，直至水稻進入灌漿期；
在水稻灌漿期，淹水灌溉保持表土以上水層高度5-8 cm,自然落幹,使土壤含水率保持在35%-40%，4-8天後再次淹水灌溉，循環往復，直至水稻進入成熟期；
在水稻成熟期，淹水灌溉保持表土以上水層高度5-8 cm,自然落幹,使土壤含水率保持在30%-35%，4-8天後再次淹水灌溉，循環往復，直至水稻成熟收穫。[0008]優選地，在水稻種植前對砷汙染稻田進行整地，深翻耕，精細整地，保持土壤含水率為 40%-60%。
[0009]優選地，對於砷輕度汙染稻田(土壤總砷含量超過國家土壤環境質量標準0-2倍)深翻耕深度為25-30 cm,對於砷中度汙染稻田(土壤總砷含量超過國家土壤環境質量標準2-5倍)深翻耕深度為30-35 cm。
[0010]有益效果
由於採用了本發明的水分管理辦法，淹水-溼潤交替灌溉(AFA)使土壤氧化還原電位(Eh)在整個水稻生育期始終保持在101.3-386.4 mV ;而淹水灌溉處理中，土壤Eh較低，在51.1-134.5 mV之間，隨時間的推移變化不大。土壤中較高Eh，使土壤溶液中的砷含量顯著降低，還能使土壤中的三價砷向低毒的五價砷轉變。因此淹水-溼潤交替灌溉(AFA)降低了土壤中砷的毒性，同時減少了水稻植株對砷的吸收累積。
[0011]經測定，利用本發明的水分管理方法能使土壤溶液中三價砷含量降低76.7%，使水稻根、莖葉、穀殼和大米中砷含量分別降低13.9%、31.1%、40.3%和45.4%。
[0012]【專利附圖】
【附圖說明】:
附圖1為淹水灌溉(F)與淹水-溼潤交替灌溉(AFA) 土壤中Eh值；
附圖2為淹水灌溉(F)與淹水-溼潤交替灌溉(AFA) 土壤溶液中砷含量；
附圖3為淹水灌溉(F)與淹水-溼潤交替灌溉(AFA)水稻大米中砷含量。
具體實施例
[0013]下面結合具體的實施例對本發明作進一步的描述，以便本領域的技術人員進一步理解本發明。
實施例
[0014]於3月下旬(早稻)、5月上旬(中稻)、6月下旬(晚稻)，在中輕度砷汙染的稻田上進行除草、整地、深翻耕。對於砷輕度汙染稻田(土壤總砷含量超過國家土壤環境質量標準0-2倍)深翻耕以25-30 cm為宜，對於砷中度汙染稻田(土壤總砷含量超過國家土壤環境質量標準2-5倍)深翻耕以30-35 cm為宜。深翻耕以後進行精細整地，保持土壤含水率為40%-60%，同時保證稻田給排水功能良好。
[0015]在中輕度砷汙染的稻田中，正常種植水稻植株，在水稻生長的分櫱期之前採用淹水灌溉，保持表土以上水層高度5-8 cm，水稻生長進入分櫱期至成熟期，採用淹水-溼潤交替灌溉方式(AFA)。具體操作方式如下:
(1)在水稻分櫱期和拔節期，淹水灌溉保持表土以上水層高度5-8 cm,自然落幹，使土壤含水率保持在45%-50%，4-8天後再次淹水灌溉，循環往復，直至水稻進入孕穗期。
[0016](2)在水稻孕穗期和揚花期，淹水灌溉保持表土以上水層高度5-8 cm,自然落幹，使土壤含水率保持在40%-45%，4-8天後再次淹水灌溉，循環往復，直至水稻進入灌漿期。
[0017](3)在水稻灌漿期，淹水灌溉保持表土以上水層高度5-8 cm,自然落幹，使土壤含水率保持在35%-40%，4-8天後再次淹水灌溉，循環往復，直至水稻進入成熟期。
[0018](4)在水稻成熟期，淹水灌溉保持表土以上水層高度5-8 cm,自然落幹，使土壤含水率保持在30%-35%，4-8天後再次淹水灌溉，循環往復，直至水稻成熟收穫。[0019]特別地，夏季高溫，田間水分蒸發較快,如土壤含水率低於30%，則應及時補水；如遇暴雨，則應及時排水，防止田間水分過多。
[0020]本文中應用了具體實施例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，由於文字表達的有限性，而客觀上存在無限的具體結構，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進、潤飾或變化，也可以將上述技術特徵以適當的方式進行組合；這些改進潤飾、變化或組合，或未經改進將發明的構思和技術方案 直接應用於其它場合的，均應視為本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種中輕度砷汙染稻田水稻種植水分管理方法，其特徵在於:水稻分櫱期前採用淹水灌溉，保持表土以上水層高度5-8 Cm;在水稻分櫱期後，進行淹水-溼潤交替灌溉(AFA:Alternate flooded and aerobic),循環往復，直至水稻成熟。
2.根據權利要求1所述一種中輕度砷汙染稻田水稻種植水分管理方法，其特徵在於:在水稻分櫱期和拔節期，淹水灌溉保持表土以上水層高度5-8 cm,自然落幹，使土壤含水率保持在45%-50%，4-8天後再次淹水灌溉，循環往復，直至水稻進入孕穗期； 在水稻孕穗期和揚花期，淹水灌溉保持表土以上水層高度5-8 cm,自然落幹，使土壤含水率保持在40%-45%，4-8天後再次淹水灌溉，循環往復，直至水稻進入灌漿期； 在水稻灌漿期，淹水灌溉保持表土以上水層高度5-8 cm,自然落幹,使土壤含水率保持在35%-40%，4-8天後再次淹水灌溉，循環往復，直至水稻進入成熟期； 在水稻成熟期，淹水灌溉保持表土以上水層高度5-8 cm,自然落幹,使土壤含水率保持在30%-35%，4-8天後再次淹水灌溉，循環往復，直至水稻成熟收穫。
3.根據權利要求1所述一種中輕度砷汙染稻田水稻種植水分管理方法，其特徵在於:還包括水稻種植前對砷汙染稻田整地，深翻耕，精細整地步驟，保持土壤含水率為40%-60%。
4.根據權利要求1或3所述一種中輕度砷汙染稻田水稻種植水分管理方法，其特徵在於:對於砷輕度汙染稻田(土壤總砷含量超過國家土壤環境質量標準0-2倍)深翻耕深度為25-30 cm，對於砷中度汙染稻田(土壤總砷含量超過國家土壤環境質量標準2-5倍)深翻耕深度為30-35 cm。`
【文檔編號】A01G16/00GK103477927SQ201310437560
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月24日 優先權日:2013年9月24日
【發明者】曾敏, 廖柏寒, 龍水波, 周航 申請人:曾敏, 中南林業科技大學