一種防治稻米重金屬污染的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及稻米重金屬污染的防治，特別是涉及一種對(duì)灌溉水添加石灰、添加防治稻米重金屬污染的農(nóng)資商品的方法，及這種灌溉水通過對(duì)稻田灌溉的調(diào)控、防治稻米重金屬污染的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，特別是近代工業(yè)高速發(fā)展帶來了環(huán)境污染，許多發(fā)展中國家，包括中國也不例外都面臨環(huán)境污染的壓力。由于現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，重金屬對(duì)地球環(huán)境的污染已經(jīng)影響到生物圈。水稻因?yàn)槠渖锾匦允亲钊菀妆恢亟饘傥廴镜募Z食作物之一，通常所說的稻米的重金屬污染，系指稻米被鎘、汞、鉛、砷、鉻這五類重金屬污染后，其重金屬含量超標(biāo)。
[0003]具有關(guān)媒體報(bào)道，當(dāng)前在我國南方酸性稻田土壤的環(huán)境下，部分地區(qū)生產(chǎn)的稻谷的重金屬污染的超標(biāo)率達(dá)到10%。大米重金屬污染超標(biāo)，流通到市場(chǎng)后，最終通過食物鏈危害廣大民眾的身體健康。大米的重金屬污染已經(jīng)達(dá)到非治理不可的嚴(yán)重局面。目前數(shù)量最大、污染最嚴(yán)重和最常見的稻米重金屬污染是大米的鎘污染。2013年媒體曝光廣東市場(chǎng)上銷售的米鎘超標(biāo)后，人們開始關(guān)注稻米的重金屬污染問題。為解決南方水稻鎘污染問題，各級(jí)政府也非常重視，特別是這2年來國家投入大量資金，發(fā)動(dòng)專業(yè)技術(shù)人員參與到防治工作當(dāng)中，開展技術(shù)攻關(guān)。目前，國內(nèi)外開發(fā)出的大米的重金屬污染防治技術(shù)包括:生物方法、化學(xué)方法、物理方法、農(nóng)作物種植工藝法。其中的化學(xué)防治法就包括農(nóng)田應(yīng)用石灰和應(yīng)用土壤修復(fù)劑防治大米鎘超標(biāo)的方法。
[0004]因石灰價(jià)廉易得，故當(dāng)前應(yīng)用得最廣泛的鎘大米防治方法就是石灰化學(xué)原位鈍化法，其次是土壤修復(fù)劑方法。其中稻田施用石灰方法是上世紀(jì)在我國南方酸性稻田用于中和土壤酸性而廣泛應(yīng)用的方法。在目前鎘污染嚴(yán)重的局面下，稻田施用生石灰被賦予防治稻谷鎘污染的新用途。本發(fā)明屬防治稻米重金屬污染的化學(xué)法，是用石灰和用現(xiàn)有技術(shù)已證明具重金屬污染防治功能的農(nóng)資商品防治稻米的重金屬污染。與本發(fā)明最為接近的現(xiàn)有技術(shù)方案是中國發(fā)明專利CN103250485A和防治稻米鎘污染的VIP+n方法，即“稻米鎘污染控制技術(shù)研究與示范應(yīng)用項(xiàng)目”。該方法已經(jīng)通過了成果鑒定(見中國科學(xué)院網(wǎng)站，發(fā)布時(shí)間:2013年08月01日)。VIP+n方法是湖南省在稻谷鎘污染的防治工作中開發(fā)出的綜合防治稻米鎘污染的方法。目前在湖南省防治稻米鎘污染的試驗(yàn)中，應(yīng)用最廣泛的是VIP+n方法，因此也是現(xiàn)有技術(shù)中最成功應(yīng)用的方法。VIP+n方法即:低鎘品種(variety) —合理灌溉(irrigat1n) +調(diào)節(jié)酸度(pH) +輔助措施(η)。+η系指增加施用土壤修復(fù)劑、葉面阻控劑和有機(jī)肥等輔助措施。相對(duì)于對(duì)VIP+n方法，本發(fā)明方法省略了 V項(xiàng)，改進(jìn)了稻田淹水灌溉方式、省略了下田施用石灰的工序，省略了施用+n的工序，因而本發(fā)明方法成本更低、更實(shí)用有效。
[0005]現(xiàn)有施用石灰鈍化鎘的方法和大多數(shù)防治稻米重金屬污染的土壤修復(fù)劑施用方法，包括與本發(fā)明最接近的現(xiàn)有技術(shù)方案的發(fā)明專利CN103250485A和防治稻米鎘污染的VIP+n方法在內(nèi)，存在缺陷和不足。
[0006]其缺陷之一是，水稻分蘗期在稻田施用石灰的現(xiàn)有技術(shù)方案仍舊沿用了上世紀(jì)幾十年前農(nóng)民下田手撒石灰粉的陳舊方法，農(nóng)民需頭頂炎炎烈日，腳趟稻田泥濘、手工撒強(qiáng)堿性石灰粉，在石灰粉塵飛揚(yáng)的環(huán)境下的工作。人工下田撒石灰粉的操作環(huán)境差、人工勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作效率低，成本高；
[0007]其缺陷之二是，現(xiàn)有技術(shù)施用石灰是一次性施用，一般是在插秧前耕耙田時(shí)施用、或在水稻分蘗期施用。如在稻田直播種植前、或在插秧前施用石灰，因水稻生長喜弱酸性-中性土壤環(huán)境，石灰強(qiáng)堿性對(duì)秧苗期和幼苗期水稻生長不利，石灰施入農(nóng)田土壤的堿性和鈍化鎘的作用也會(huì)隨時(shí)間而遞減，等到水稻籽粒控鎘最佳期的水稻孕穗和抽穗期，石灰的作用已經(jīng)是大大減弱。如在分蘗期施用，則需要人工或機(jī)械下田施用工序。強(qiáng)堿性石灰一次性施用，造成土壤的pH值跳躍性升高，對(duì)水稻生長會(huì)有影響。一次性施用石灰產(chǎn)生的強(qiáng)堿性對(duì)土壤微觀結(jié)構(gòu)和土壤微生物及生態(tài)會(huì)產(chǎn)生不利影響，土壤容易板結(jié)，防止土壤板結(jié)的措施是+n增施有機(jī)肥，但是它增加了防治稻米重金屬污染的成本。；
[0008]其缺陷之三是，鎘污染稻田大多是區(qū)域性成片稻田被污染，按照現(xiàn)有技術(shù)在分蘗期人工施用石灰的方法，耗費(fèi)人工多，成本高，難以均衡實(shí)施。據(jù)了解在水稻分蘗期對(duì)稻田施用石灰和土壤修復(fù)劑的方法，目前尚未見非人工、或非機(jī)械下稻田進(jìn)行大面積和自動(dòng)化防治重金屬的技術(shù)報(bào)道；
[0009]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)方案的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種灌溉水降低水稻籽粒重金屬含量的方法，本發(fā)明方法的灌溉水兼具灌溉農(nóng)田和防治作物重金屬污染的雙重功能，可以全面解決現(xiàn)有技術(shù)方案中上述缺陷。本發(fā)明方法通過控制灌溉水，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化、和工業(yè)規(guī)?；瑢?duì)大面積區(qū)域性污染稻田實(shí)施稻米鎘污染的防治。與目前廣泛應(yīng)用防治稻米鎘污染的石灰鈍化鎘方法比較，本發(fā)明方法相對(duì)一次性施用石灰方式，可減少石灰的施用量，另外省去人工下田撒石灰工序，可節(jié)約20%的成本。因?yàn)闊o需在水稻生長期長期淹沒灌溉，本發(fā)明方法與現(xiàn)有技術(shù)方案比較，可以節(jié)約灌溉用水。本方法能夠均衡地、在水稻生長期的最佳防治稻米鎘的期間防治鎘。此外，本發(fā)明提供了一種可以大規(guī)模工業(yè)化防治稻米重金屬污染的方法，可以通過控制灌溉水、土壤的理化數(shù)據(jù)、灌溉水的流量和按最佳控鎘時(shí)機(jī)，防治鎘米。本方法可結(jié)合自動(dòng)化傳感設(shè)施和互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)，實(shí)施稻米鎘污染防治技術(shù)的規(guī)?；?、專業(yè)化防治和自動(dòng)化防治。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種含有防治稻米重金屬污染成分的灌溉水的添加方法，及通過灌溉調(diào)控方式防治稻米重金屬污染的方法，其添加成分是石灰、或是添加現(xiàn)有技術(shù)已證明具有重金屬污染防治功能的農(nóng)資商品，即采用灌溉水防治稻米重金屬污染的方法。
[0011 ]與現(xiàn)有技術(shù)直接將石灰或土壤修復(fù)劑一次性撒入農(nóng)田防治重金屬污染方法的區(qū)別是，本發(fā)明方法是用石灰、或用石灰+防治稻米重金屬污染的農(nóng)資商品、或用防治稻米重金屬污染的農(nóng)資商品，以每畝不超過現(xiàn)有技術(shù)的施用量，在稻米重金屬污染防治期，均衡地添加到農(nóng)田灌溉渠道水中、或添加到每塊稻田入水口水中、或添加到設(shè)備的水中，混合后水的酸堿性和化學(xué)成分被改變，兼具灌溉和防治稻米重金屬污染雙重功效的水放入稻田后，可均衡、持續(xù)和有效地發(fā)揮防治稻米重金屬污染的作用，當(dāng)灌溉水中添加了亞砸酸鈉、或硫酸鋅、或硫酸亞鐵后，在防治稻谷重金屬污染的同時(shí)，可生產(chǎn)富砸米、或富鋅米、或富鐵米。
[0012]在稻米的重金屬污染防治期內(nèi)，防治稻米鎘污染是在水稻分蘗期曬田后稻田復(fù)水灌溉時(shí)，用偏堿性水淹沒灌溉稻田，保持水稻根際土壤的還原性和土壤溶液的pH值為
7.5-8.5，直至抽穗后的10天、或10-21天，其余水稻生長期內(nèi)按農(nóng)戶習(xí)慣耕作方式管理。
[0013]農(nóng)戶的一些耕作習(xí)慣是適應(yīng)水稻生產(chǎn)長期形成的，較難改變。防治稻米鎘污染的現(xiàn)有技術(shù)中不少方法對(duì)稻田水分管理要求淹沒灌溉的時(shí)間較長，在實(shí)際操作中難以被農(nóng)戶執(zhí)行。如CN103250485A要求保持淹水至收割水稻前5天，此方法給予稻田自然干燥的時(shí)間太短、水分難揮發(fā)、土壤含水分高，稻田土壤泥濘使水稻收獲機(jī)難以下田收割水稻，農(nóng)戶很難按照該發(fā)明方法執(zhí)行，因而影響該方法的效果。本發(fā)明方法采用灌溉水弱堿性留土壤的方式控制鎘離子生物活性升高，減少稻田淹水灌溉的日期，改進(jìn)了現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，盡少改變農(nóng)戶的耕作習(xí)慣，易獲得農(nóng)戶采納，對(duì)防治工作有利。
[0014]為解決稻田控水后土壤的氧化性升高，使土壤中的鎘離子溶出后鎘的生物活性增高，致使水稻籽粒吸收的鎘增高，一些現(xiàn)有技術(shù)方案需要采取較長時(shí)間的淹水灌溉方式對(duì)稻田進(jìn)行水分管理。本發(fā)明方法無需長期淹水灌溉，可采取節(jié)水方式灌溉農(nóng)田。在水稻分蘗期曬田后稻田復(fù)水灌溉時(shí)，本發(fā)明方法淹沒灌溉農(nóng)田，其節(jié)水方式是采取“淹水-淺水-濕潤”的方式循環(huán)灌溉，用灌溉水調(diào)控稻田濕潤期間土壤溶液的pH值為7.5-8.5，當(dāng)?shù)陀诖藬?shù)值時(shí)，灌溉偏堿性水提升土壤的堿度。即以具防治重金屬污染成分的偏堿性水的節(jié)水灌溉，解決現(xiàn)有技術(shù)的長期淹水灌溉水造成的缺陷，以堿度中和稻田少水后土壤氧化性升高導(dǎo)致的酸性、以水的堿性和有效成分控制稻田土壤中可溶性鎘的回升、防治稻米鎘。
[0015]可持續(xù)農(nóng)業(yè)模式是綠色種植，節(jié)水灌溉是其重要的組成部分，加之灌溉水需購水成本、農(nóng)戶有時(shí)也需要視水稻生長