專利名稱：降低水稻中砷、鉛、鎘、汞重金屬污染的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水稻種植技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種降低水稻中砷、鉛、鎘、汞重金屬污染的方法。
背景技術(shù)：
砷、鉛、鎘、汞等重金屬是對動植物均有毒害作用的環(huán)境污染物，其在稻田土壤一水稻體系中具有很強的遷移性。這類重金屬污染不僅影響著水稻產(chǎn)量，還容易在稻米中富集，嚴(yán)重影響稻米的衛(wèi)生品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)，被人們食用后，對人體健康造成嚴(yán)重的潛在威脅。近年來，隨著礦業(yè)的大量開發(fā)、工業(yè)“三廢”的過量排放、固體廢棄物的處理不善、工業(yè)廢棄物農(nóng)用等，都導(dǎo)致了土壤中砷、鉛、鎘、汞等重金屬含量急劇增加，進一步被植物吸收富集，從而產(chǎn)生重金屬超標(biāo)農(nóng)產(chǎn)品。近年來，國家環(huán)保部門和食品監(jiān)測部門發(fā)布了近百起，兒童乃至成人長期食用重金屬超標(biāo)食品，引起的疾病和隱性健康問題。如2006年發(fā)生在湖南株洲的“鎘污染”事件，相當(dāng)一部分村民經(jīng)過體檢被判定為慢性鎘中毒，同時耕地土壤受到鎘污染，稻谷中重金屬嚴(yán)重超標(biāo)。因此，控制和降低稻米重金屬污染亟需解決。針對目前稻田土壤和稻米重金屬污染日益嚴(yán)重的現(xiàn)狀，國內(nèi)外開展了大量的工作來控制和降低水稻重金屬污染，包括篩選重金屬低積累品種和農(nóng)藝栽培技術(shù)。水稻對重金屬積累能力品種間的差異是篩選特異品種的基礎(chǔ)，但這種差異并非持續(xù)和穩(wěn)定的差異，與水稻利用金屬礦質(zhì)元素的代謝途徑有關(guān)，甚至受到環(huán)境中礦物質(zhì)豐欠程度的影響。同時由于篩選重金屬低積累品種時沒有考慮環(huán)境特別是土壤中礦質(zhì)元素的影響，因此篩選成功的品種也存在地域差異和年度差異，在當(dāng)前生產(chǎn)時，還沒有能廣泛應(yīng)用的品種，而這種方法也難以實現(xiàn)有效、精準(zhǔn)的減低重金屬污染。土壤中能夠被植物吸收積累的重金屬是影響水稻吸收與積累的重要原因，因此人們嘗試通過農(nóng)藝栽培技術(shù)來控制和降低水稻對重金屬的吸收，如稻田肥水控制、土壤PH調(diào)控和土壤氧化還原電位調(diào)控等方法。這些方法通過耗費大量水資源、伴隨降低鈣、錳、鋅等有益微量元素等途徑取得了部分成效，但是弊大于利，而且大多處于理論推測階段，不能很好解決實際問題。因此，切實有效的辦法是通過研究水稻對重金屬吸收、轉(zhuǎn)運代謝的生物途徑來實現(xiàn)。專利200710070666. 4已經(jīng)公開了土壤重金屬鎘可通過水稻對鐵吸收代謝途徑進入植物體內(nèi)這一途徑，發(fā)明了通過土施螯合態(tài)亞鐵肥來控制水稻重金屬鎘積累農(nóng)藝技術(shù)措施， 此技術(shù)需用較大量鐵肥，成本也較大，在實際應(yīng)用中農(nóng)民難以承受。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠降低水稻中砷、鉛、鎘、汞等重金屬含量，提高產(chǎn)量及稻米中微量礦質(zhì)營養(yǎng)元素含量的降低水稻中砷、鉛、鎘、汞重金屬污染的方法。本發(fā)明提供的這種降低水稻中砷、鉛、鎘、汞重金屬污染的方法包括如下步驟
1)在水稻孕穗初期噴施二價錳肥，施用量以錳計為2-30g/畝，并于2-3天內(nèi)稻田灌水；
2)于水稻齊穗期噴施硒肥，施用量以硒計為1-5克/畝；
所述二價錳肥為以乙二胺四乙酸錳鈉(EDTA-Na2Mn)、二乙三胺五乙酸二鈉錳 (DTPA-Na2Mn)^N-羥乙基乙二胺三乙酸鈉錳(HEDTA-Na2Mn)、乙烯二銨二 (鄰)羥基乙酸鈉錳 (EDDHA-Na2Mn)、殼聚糖螯合二價錳、硫酸錳、氯化錳、硝酸錳、含錳礦渣等單一化合物或者組合物為主要成份的固體或者液體肥料。所述硒肥為以亞硒酸鈉、二氧化硒、紅色納米硒、硒化卡拉膠、含硒礦渣單一組分或者混合組分為主要成份的可溶性固體或者液體肥料。重金屬砷、鉛、鎘、汞等通常以二價形式并作物吸收和轉(zhuǎn)運，這種形態(tài)的重金屬化學(xué)特性與Mn2+、Fe2+、Zn2+等極其相似，在作物吸收轉(zhuǎn)運時存在互相拮抗的作用，而Mn2+Je2+、 Si2+等礦質(zhì)元素是作物生長的營養(yǎng)元素，參與了作物生長發(fā)育等重要作用，故在一定生長時期，通過葉面補充這些微量元素營養(yǎng)肥能夠拮抗作物對重金屬污染物的吸收，并能阻滯重金屬從莖桿部位轉(zhuǎn)運到籽粒中，并且低劑量的硒肥亦能拮抗重金屬的吸收和利用，本發(fā)明根據(jù)水稻植株對金屬礦質(zhì)元素的弱選擇性能夠同時吸收和運轉(zhuǎn)各類重金屬及微量營養(yǎng)元素，如砷、鉛、鎘、汞及錳、硒等，并且這些弱選擇性吸收和轉(zhuǎn)運體系受土壤和外施錳、硒肥調(diào)控，本發(fā)明使用的錳肥和硒肥，其原料來源廣泛、使用量少、對土壤無污染，使用成本低，該方法普遍適用于我國各地重金屬污染地區(qū)，能顯著降低水稻中重金屬含量，提高產(chǎn)量及稻米中微量礦質(zhì)營養(yǎng)元素含量，特別是硒元素含量，對人的身體健康有益，而對水稻生長能產(chǎn)生增產(chǎn)、提高品質(zhì)的有利影響。本方法采用葉面噴施錳肥和硒肥相結(jié)合的方法，對于降低水稻中重金屬含量，提高產(chǎn)量及稻米中微量礦質(zhì)營養(yǎng)元素含量具有更好的效果，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)適用范圍更廣、操作更簡單、更經(jīng)濟和有效，并且克服現(xiàn)有技術(shù)的諸多不利因素。水稻富集重金屬有兩個最主要的時期，水稻從土壤吸收轉(zhuǎn)運到地上部分和從地上部分轉(zhuǎn)運到籽粒部位。葉面噴施錳肥和硒肥主要在第二個階段進行控制，通過阻滯重金屬從地上部分轉(zhuǎn)運到籽粒部位實現(xiàn)減低稻米對重金屬的吸收。本發(fā)明采用在不同關(guān)鍵時期葉面噴施錳肥和硒肥相結(jié)合的方式，比現(xiàn)有的技術(shù)更為簡便、有效的減低水稻重金屬污染效果。
具體實施例方式
實施例1 錳肥硒肥聯(lián)用在水稻品種特優(yōu)388中的減低重金屬Cd污染的實驗 1.供試材料
試驗點位于湖南省長沙縣江背村，試驗水稻品種為特優(yōu)388，6月12日插秧，10月8 日收割。江背土壤類型及化學(xué)性質(zhì)為pH6. 20,有機質(zhì)43. 7g/kg，全氮2. 89g/kg，堿解氮 221. Omg/kg,有效磷 3. 9mg/kg,速效鉀 124. Omg/kg,全鎘 0. 50mg/kg,全鉛 49. 7mg/kg,全砷 12. lmg/kg，全鉻 113. 3mg/kg，全萊 0. 03mg/kgo2.具體實驗設(shè)計
采用田間小區(qū)試驗，平行處理6個小區(qū)，每個小區(qū)面積6 mX6 m=36 m2，基肥為復(fù)合肥 (NPK15-15-15)25 kg/畝，追肥為尿素(10 kg/畝)。在孕穗期葉面噴以硫酸錳為原料含錳腐植酸肥(施用量以錳計為每畝2g)，在齊穗期噴施以紅色納米硒為原料的硒肥(施用量以硒計為每畝2克)。田間管理措施按照當(dāng)?shù)亓?xí)慣。3.樣品采集與測定
秧苗移栽前基礎(chǔ)土壤取多點混合樣，土樣經(jīng)風(fēng)干磨碎過20目和100目篩后送湖南省土壤肥料研究所農(nóng)化檢測中心進行理化性狀分析。水稻收獲時隨機取5蔸稻谷樣，齊根收割， 稻谷曬干后進行考種分析，考種完畢后將稻谷去糙粉碎，然后送湖南省食品測試分析中心進行糙米％、Cd的測定。4.結(jié)果與分析
從試驗結(jié)果可以看出，水稻株高、千粒重和考種產(chǎn)量有所上升，其它方面均無顯著差異。由此可見，錳肥和硒肥聯(lián)合使用對水稻生長無不利影響，見表1。表1錳肥硒肥聯(lián)用對水稻生長的影響
處理株高(cm)千粒重(g)考種產(chǎn)量(kg/hm2)對照組113. 3±5. 7726. 4±1. 0612329+1255處理組114. 3±4. 0426. 8±0. 0913075±1620
同時從測定處理組和對照組糙米中鎘含量比較，處理組水稻糙米中的Cd含量顯著降低，降幅達到26. 6%，而Se含量顯著增加，硒含量增加580%，達到富硒大米標(biāo)準(zhǔn)?？梢?，錳肥和硒肥聯(lián)合作用的方法能夠顯著降低稻米中的重金屬污染，使Cd污染降低到國標(biāo)以內(nèi)，同時提高了大米中硒含量，大大改善了大米品質(zhì)。錳肥硒肥聯(lián)用對重金屬鎘的影響，見表2。
表2錳肥硒肥聯(lián)用對重金屬鎘的影響
Cd (mg/kg)降低(%)Se (mg/kg)增加(%)對照組0. 234 ±0. 0045-0. 036±0. 0015-處理組0. 172 ±0. 004026. 60. 242±0. 0085580
實施例2 錳肥硒肥聯(lián)用在水稻品種黃華占中的減低重金屬Cd污染的實驗 1.供試材料
試驗點湖南省長沙縣黃興鎮(zhèn)，試驗水稻品種為黃華占，6月27日插秧，10月16日收割。 黃興鎮(zhèn)土壤類型及化學(xué)性質(zhì)為PH4. 90，有機質(zhì)33. 7g/kg，全氮2. 06g/kg,堿解氮223. Omg/ kg，有效磷 4. ang/kg，速效鉀 82. Omg/kg，全鎘 9. 02mg/kg，全鉛 41. lmg/kg，全砷 13. 3mg/kg, 全鉻 81. 8mg/kg,全汞 0. 06mg/kgo2.具體實驗設(shè)計
采用田間小區(qū)試驗，平行處理6個小區(qū)，每個小區(qū)面積6 mX6 m=36 m2，基肥為復(fù)合肥 (NPK15-15-15)60 kg/畝，追肥為尿素(12 kg/畝)。在孕穗期葉面噴施以硫酸錳為原料含錳腐植酸肥(施用量以錳計為每畝2g)，在齊穗期噴施以納米硒為原料的豐硒源肥(施用量以硒計為每畝2克)。田間管理措施按照當(dāng)?shù)亓?xí)慣。3.樣品采集與測定
秧苗移栽前基礎(chǔ)土壤取多點混合樣，土樣經(jīng)風(fēng)干磨碎過20目和100目篩后送湖南省土壤肥料研究所農(nóng)化檢測中心進行理化性狀分析。水稻收獲時隨機取5蔸稻谷樣，齊根收割， 稻谷曬干后進行考種分析，考種完畢后將稻谷去糙粉碎，然后送湖南省食品測試分析中心進行糙米Se、Cd及土壤k的測定。4.結(jié)果與分析
從試驗結(jié)果可以看出，水稻株高、千粒重和考種產(chǎn)量有略微升高，但均無顯著差異。由此可見，錳肥和硒肥聯(lián)合使用對水稻生長的影響不明顯，無不利影響，見表3。表3錳肥硒肥聯(lián)用對水稻生長的影響
處理株高(cm)千粒重(g)考種產(chǎn)量(kg/hm2)對照組81. 7±1. 520. 0±1. 029899±415處理組80. 0±5. 019. 6±0. 2110158±1012同時從測定處理組和對照組糙米中鎘含量比較，處理組水稻糙米中的Cd含量顯著降低，降幅達到23. 7%，而％含量顯著增加，硒含量增加203%，達到富硒大米標(biāo)準(zhǔn)?？梢姡i肥和硒肥聯(lián)合作用的方法能夠顯著降低稻米中的重金屬污染，使Cd污染降低到國標(biāo)以內(nèi)，同時提高了大米中硒含量，大大改善了大米品質(zhì)。錳肥硒肥聯(lián)用對重金屬鎘的影響，見表4。
表4錳肥硒肥聯(lián)用對重金屬鎘的影響
權(quán)利要求
1.一種降低水稻中砷、鉛、鎘、汞重金屬污染的方法，其特征在于包括如下步驟1)在水稻孕穗初期噴施二價錳肥，施用量以錳計為2-30g/畝，并于2-3天內(nèi)稻田灌水；2)于水稻齊穗期噴施硒肥，施用量以硒計為1-5克/畝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低水稻中砷、鉛、鎘、汞重金屬污染的方法，其特征在于所述二價錳肥為以乙二胺四乙酸錳鈉(EDTA-Na2Mn)、二乙三胺五乙酸二鈉錳 (DTPA-Na2Mn), N-羥乙基乙二胺三乙酸鈉錳(HEDTA-Na2Mn)、乙烯二銨二(鄰)羥基乙酸鈉錳(EDDHA-Na2Mn)、殼聚糖螯合二價錳、硫酸錳、氯化錳、硝酸錳、含錳礦渣中的單一化合物或者組合物為主要成份的固體或者液體肥料；所述硒肥為以亞硒酸鈉、二氧化硒、紅色納米硒、硒化卡拉膠、含硒礦渣中的單一組分或者混合組分為主要成份的可溶性固體或者液體肥料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低水稻中砷、鉛、鎘、汞重金屬污染的方法，其特征在于葉面噴施錳肥或硒肥4小時內(nèi)遇雨均應(yīng)重新噴施。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的降低水稻中砷、鉛、鎘、汞重金屬污染的方法，其特征在于步驟1)中的二價錳肥的施用量以錳計為5-15g/畝。
5.如權(quán)利要求1或2所述的降低水稻中砷、鉛、鎘、汞重金屬污染的方法，其特征在于步驟2)中的硒肥的施用量以硒計為2-3克/畝。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種降低水稻中砷、鉛、鎘、汞重金屬污染的方法，包括如下步驟1)在水稻孕穗初期噴施二價錳肥，施用量以錳計為2-30g/畝，并于2-3天內(nèi)稻田灌水；2)于水稻齊穗期噴施硒肥，施用量以硒計為1-5克/畝；本發(fā)明方法不僅能夠降低水稻中重金屬含量，還能提高產(chǎn)量及稻米中微量礦質(zhì)營養(yǎng)元素含量。
文檔編號C05D9/02GK102356739SQ20111024713
公開日2012年2月22日 申請日期2011年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月24日
發(fā)明者柳伏龍 申請人:長沙三元農(nóng)業(yè)科技有限公司