專利名稱：一種降低稻米中鉛含量的稻田灌水方法
技術領域：
本發明為一種降低稻米中鉛含量的稻田灌水方法，屬于農產品重金屬污染防治技術領域。
背景技術：
在所有重金屬污染物中，鉛(Pb)受到的關注程度是最高的，因為Pb用途廣泛，已成為污染面積最大的金屬元素。在地球上，幾乎找不到沒有被Pb污染的地方，甚至北極冰層的Pb含量是史前冰層Pb含量的10-100倍，而南極冰層的Pb含量比北極冰層高10倍。過量的Pb對人體的中樞神經、紅血球細胞、腎臟、心血管及男女的生殖系統等多種器官有毒害作用。長期試驗表明，妊娠期及幼兒期接觸較低劑量的Pb (血液Pb濃度為
10-20 mg/dl)，會對兒童的中樞神經系統造成不可逆轉、不可治療及伴隨終身的損害，導致 兒童智力下降，反應慢及注意力不集中等。據研究，24個月大的幼兒血Pb含量偏高，到10周歲時仍表現智力缺陷。由于Pb毒害，7歲表現的智力缺陷到18歲時能測出。近期的研究集中于低劑量的Pb對人的毒性，以前認為安全的劑量可能存在無臨床癥狀的毒害，稱為“亞臨床毒性”，如智力下降，神經傳導速率降低，血紅素合成減少，尿酸排泄異常等。國際癌癥研究機構(International Agency for Research on Cancer)已將Pb列為對人類可能的致癌物質。在中國工礦區及經濟發達地區，隨著人口的增加、工業及交通的快速發展、農用化學品的大量施用，農田土壤的重金屬污染日趨嚴重。我國對二十多處采礦、冶煉及工業廢水污染點的調查表明，一些地區的農田Pb污染非常嚴重，且面積和程度呈上升趨勢，這些污染地區的糙米Pb含量達O. 5-3. O mg/kg，全部超過國家衛生標準。據華東師范大學地理系研究，崇明島公路兩側蔬菜樣品中Pb含量超標率聞達43. 2%ο南點環境科學研究所研究表明，滬寧高速公路兩側距路肩250米范圍內，土壤和小麥已受到不同程度的Pb污染，土壤中Pb污染指數最大可達3. 26，公路兩側小麥籽粒中Pb含量超標率達99%。中國科學院南京土壤所對江蘇省8市28現的抽樣檢測表明，江蘇省糧食(大米、小麥、面粉)Pb含量超標率(超過食品衛生國家標準)為21. 4%，局部地區超標率達66%。據中國科學院長沙農業現代化所1986-1988年的調查，湖南省主要工礦區稻田土壤Pb含量為52-1021 mg/kg,比同類母質發育土壤的背景值高O. 6-37倍。據各地抽樣調查，北京、上海、沈陽、廣州、南京等市工業區及污染區，兒童血Pb平均值普遍高于10 mg/dl,部分地區達30 mg/dl。據研究，食用植物中的Pb是人體中Pb的重要來源。在重金屬污染區,人體攝入的Pb有50-90%來源于食物，其中絕大部分來源于糧食和蔬菜。因此，Pb在土壤-稻米-人類系統中的移動和累積受到聞度關注。在土壤介質中，重金屬元素可與硫化物形成沉淀、與有機質絡合、被鐵錳氧化物吸附，這些行為都受到土壤氧化還原狀況的調節，而土壤氧化還原狀況與土壤水分間存在密切關系。當土壤處于淹水的還原條件時，隨著氧化還原電位的降低，硫還原為s2_的量增加，與土壤中的Pb形成PbS而沉淀，使土壤溶液中的Pb2+濃度降低；而在土壤控水條件下，隨著氧化還原電位的升高，土壤中的Pb會由沉淀、有機質絡合等不可溶形態轉化為可溶態，從而增加植物對Pb的吸收。據研究，在受Pb污染的稻田內，不同的灌水方式，水稻對Pb的吸收量會相差數倍，淹水后，土壤中交換態Pb含量迅速下降，而緊結合有機態迅速增加；但排水落干后，交換態及可溶態Pb含量迅速回升。不僅如此，土壤淹水還增加了土壤有機質和CaCOJ^Pb的吸持強度。所以，在重金屬Pb污染的稻田中，不同的灌水方法，可能會造成稻米Pb含量出現很大差異。現有的研究報道僅僅表明，稻田土壤控水與淹水相比，水稻對Pb的吸收會增加，但對于控水時間(水稻不同生育時期)、控水程度(土壤干旱程度)對稻米Pb含量的影響還很不清楚。而且，由于水稻是喜水作物，不適宜的控水時間或控水程度會造成水稻產量下降。在實際水稻生產中，農民由于各種原因(節約灌溉水、灌溉水供應不足、農事活動需要、調節水稻生長狀況等)，會在水稻生育期間的某些時段進行不同程度的控水。如在水稻長勢過旺時通過土壤控水來抑制水稻過度生長；在水稻快要成熟時進行控水，以方便人及機械在水稻成熟時收獲。但這些控水措施往往缺乏科學性，如果控水時期或控水程度不當，不但會造 成水稻產量下降，而且會促進稻田土壤中有毒有害物質的釋放、增加水稻對這些物質的吸收，結果導致稻米中對人體有毒、有害物質的含量超標，特別是在重金屬污染的稻田中，這種情況很容易出現。本發明在申請人多年研究的基礎上，提出在重金屬Pb污染稻田中，既保證水稻產量不會明顯下降，又能大幅度降低稻米Pb含量的稻田灌水方法。

發明內容
在當前的水稻生產中，農民常采用全生育期淹水灌溉，或由于各種原因(節約灌溉水、灌溉水供應不足、農事活動需要、調節水稻生長狀況等)，會在水稻生育期間的某些時段進行不同程度的控水。但這些控水措施往往缺乏科學性，如果控水時期或控水程度不當，不但會造成水稻產量下降，而且會促進稻田土壤中對人體毒性很強的重金屬Pb的釋放、增加水稻對這些物質的吸收，結果導致稻米中Pb含量超標，特別是在Pb污染的稻田中，這種情況很容易出現。本發明者通過大量研究表明，與農民通常采用的全生育期淹水灌溉及水稻成熟前10-15天開始控水比較，適宜時期、適宜程度的土壤控水，在保證水稻產量不下降的基礎上，能大幅度降低稻米Pb含量。本發明技術方案如下
一種降低稻米中鉛含量的稻田灌水方法，按照下述步驟進行
(1)控水時期在水稻秧苗移栽后7-40天即移栽活棵到分蘗盛期控水，其它時期淹水灌溉，保持水層5-10 cm；
(2)控水程度輕度控水；從土壤外觀上看，表土開始變硬，但未發白，出現細微裂紋；如測定土壤含水量，保持土壤含水量為最大持水量的80%左右(±5%)。上述方法中水稻品種選擇宜選擇對土壤中Pb吸收能力較弱的粳稻品種，不宜選擇對Pb吸收能力較強的秈稻或雜交稻品種。該申請專利的技術方案在稻田Pb污染地區實施后，可以大幅度降低稻米Pb濃度，但不會對水稻產量產生明顯影響。與水稻實際生產中常用的全生育期淹水灌溉相比，稻米Pb含量下降28. 4%-43. 8%，與水稻實際生產中常用的成熟前10-15天控水相比，稻米Pb含量下降 57. 6%-69. 1%。


圖I為土壤Pb濃度為500 mg/kg時不同灌溉方法下秈稻稻米Pb含量；
圖2為土壤Pb濃度為1000 mg/kg時不同灌溉方法下秈稻稻米Pb含量；
圖3為土壤Pb濃度為500 mg/kg時不同灌溉方法下粳稻稻米Pb含量；
圖4為土壤Pb濃度為1000 mg/kg時不同灌溉方法下粳稻稻米Pb含量；
圖I-圖4中，注釋如下稻田灌水方法代碼 A-全生育期保持水層5-10 cm ；
B-移栽活棵后全生育期輕度控水；
C-移栽活棵到分蘗盛期輕度控水，其它時期保持水層；
D-分蘗盛期到抽穗期輕度控水，其它時期保持水層；
E-抽穗-抽穗后15天輕度控水，其它時期保持水層；
F-抽穗后第16天-成熟期輕度控水，其它時期保持水層。
具體實施例方式一種降低稻米中鉛含量的稻田灌水方法，按照下述步驟進行
(I)控水時期水稻移栽活棵到分蘗盛期控水(秧苗移栽后7-40天)，其它時期淹水灌溉，保持水層5-10 cm。與水稻全生育期淹水灌溉比較，水稻產量沒有明顯下降(下降幅度約5%-6%)，稻米Pb含量下降28. 4%-43. 8% (見附圖1_4)。如在抽穗前其它時期控水，會顯著降低水稻產量(產量下降12%_20%)，如在抽穗后控水，會顯著提高稻米Pb濃度(稻米Pb含量上升 38. 4%-147· 7%)(見附圖 1-4)。(2)控水程度輕度控水。從土壤外觀上看，表土開始變硬，但未發白，出現細微裂紋。如測定土壤含水量，保持土壤含水量為最大持水量的80%左右(±5%)。控水程度過輕，降低稻米Pb含量的效果較差；控水程度過重，水稻產量會顯著下降。(3)水稻品種選擇。宜選擇對土壤中Pb吸收能力較弱的粳稻品種，不宜選擇對Pb吸收能力較強的秈稻或雜交稻品種。水稻秧苗移栽后先保持淹水灌溉,水層深度5 cm左右。移栽活棵后(秧苗移栽后7天)開始輕度控水，先排干水層，讓土壤自然干燥到輕度缺水。從土壤外觀上看，表土開始變硬，但未發白，出現細微裂紋。如測定土壤含水量，保持土壤含水量為最大持水量的80%左右(±5%)。達到該控水標準后，再灌水到飽和(未出現明顯水層)，然后讓其自然干燥，如此重復進行。到分蘗盛期(一般在移栽后40天左右，秧苗已封行，站在田邊基本看不到田面)恢復5-10 cm水層灌溉。
權利要求
1.一種降低稻米中鉛含量的稻田灌水方法，其特征在于按照下述步驟進行 (1)控水時期在水稻秧苗移栽后7-40天即移栽活棵到分蘗盛期控水，其它時期淹水灌溉，保持水層5-10 cm； (2)控水程度輕度控水；從土壤外觀上看，表土開始變硬，但未發白，出現細微裂紋；測定土壤含水量，保持土壤含水量為最大持水量的80%±5%。
2.根據權利要求I所述的一種降低稻米中鉛含量的稻田灌水方法，其特征在于水稻品種選擇選擇對土壤中Pb吸收能力較弱的粳稻品種，不選擇對Pb吸收能力較強的秈稻或雜交稻品種。
全文摘要
本發明一種降低稻米中鉛含量的稻田灌水方法，屬于農產品重金屬污染防治技術領域。控水時期水稻秧苗移栽后7-40天即移栽活棵到分蘗盛期控水，其它時期淹水灌溉，保持水層5-10cm；控水程度輕度控水；從土壤外觀上看，表土開始變硬，但未發白，出現細微裂紋；如測定土壤含水量，保持土壤含水量為最大持水量的80%左右(±5%)。水稻品種選擇宜選擇對土壤中Pb吸收能力較弱的粳稻品種，不宜選擇對Pb吸收能力較強的秈稻或雜交稻品種。與水稻實際生產中常用的全生育期淹水灌溉相比，稻米Pb含量下降28.4%-43.8%，與水稻實際生產中常用的成熟前10-15天控水相比，稻米Pb含量下降57.6%-69.1%。
文檔編號A01G16/00GK102860240SQ20121036973
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月28日 優先權日2012年9月28日
發明者劉建國, 黃一澄, 李雪琪, 王明新 申請人:常州大學