一种防治稻米重金属污染的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及稻米重金属污染的防治，特别是涉及一种对灌溉水添加石灰、添加防治稻米重金属污染的农资商品的方法，及这种灌溉水通过对稻田灌溉的调控、防治稻米重金属污染的方法。
【背景技术】
[0002]现代社会的经济发展，特别是近代工业高速发展带来了环境污染，许多发展中国家，包括中国也不例外都面临环境污染的压力。由于现代工业的发展，重金属对地球环境的污染已经影响到生物圈。水稻因为其生物特性是最容易被重金属污染的粮食作物之一，通常所说的稻米的重金属污染，系指稻米被镉、汞、铅、砷、铬这五类重金属污染后，其重金属含量超标。
[0003]具有关媒体报道，当前在我国南方酸性稻田土壤的环境下，部分地区生产的稻谷的重金属污染的超标率达到10%。大米重金属污染超标，流通到市场后，最终通过食物链危害广大民众的身体健康。大米的重金属污染已经达到非治理不可的严重局面。目前数量最大、污染最严重和最常见的稻米重金属污染是大米的镉污染。2013年媒体曝光广东市场上销售的米镉超标后，人们开始关注稻米的重金属污染问题。为解决南方水稻镉污染问题，各级政府也非常重视，特别是这2年来国家投入大量资金，发动专业技术人员参与到防治工作当中，开展技术攻关。目前，国内外开发出的大米的重金属污染防治技术包括:生物方法、化学方法、物理方法、农作物种植工艺法。其中的化学防治法就包括农田应用石灰和应用土壤修复剂防治大米镉超标的方法。
[0004]因石灰价廉易得，故当前应用得最广泛的镉大米防治方法就是石灰化学原位钝化法，其次是土壤修复剂方法。其中稻田施用石灰方法是上世纪在我国南方酸性稻田用于中和土壤酸性而广泛应用的方法。在目前镉污染严重的局面下，稻田施用生石灰被赋予防治稻谷镉污染的新用途。本发明属防治稻米重金属污染的化学法，是用石灰和用现有技术已证明具重金属污染防治功能的农资商品防治稻米的重金属污染。与本发明最为接近的现有技术方案是中国发明专利CN103250485A和防治稻米镉污染的VIP+n方法，即“稻米镉污染控制技术研究与示范应用项目”。该方法已经通过了成果鉴定(见中国科学院网站，发布时间:2013年08月01日)。VIP+n方法是湖南省在稻谷镉污染的防治工作中开发出的综合防治稻米镉污染的方法。目前在湖南省防治稻米镉污染的试验中，应用最广泛的是VIP+n方法，因此也是现有技术中最成功应用的方法。VIP+n方法即:低镉品种(variety) —合理灌溉(irrigat1n) +调节酸度(pH) +辅助措施(η)。+η系指增加施用土壤修复剂、叶面阻控剂和有机肥等辅助措施。相对于对VIP+n方法，本发明方法省略了 V项，改进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，因而本发明方法成本更低、更实用有效。
[0005]现有施用石灰钝化镉的方法和大多数防治稻米重金属污染的土壤修复剂施用方法，包括与本发明最接近的现有技术方案的发明专利CN103250485A和防治稻米镉污染的VIP+n方法在内，存在缺陷和不足。
[0006]其缺陷之一是，水稻分蘖期在稻田施用石灰的现有技术方案仍旧沿用了上世纪几十年前农民下田手撒石灰粉的陈旧方法，农民需头顶炎炎烈日，脚趟稻田泥泞、手工撒强碱性石灰粉，在石灰粉尘飞扬的环境下的工作。人工下田撒石灰粉的操作环境差、人工劳动强度大、工作效率低，成本高；
[0007]其缺陷之二是，现有技术施用石灰是一次性施用，一般是在插秧前耕耙田时施用、或在水稻分蘖期施用。如在稻田直播种植前、或在插秧前施用石灰，因水稻生长喜弱酸性-中性土壤环境，石灰强碱性对秧苗期和幼苗期水稻生长不利，石灰施入农田土壤的碱性和钝化镉的作用也会随时间而递减，等到水稻籽粒控镉最佳期的水稻孕穗和抽穗期，石灰的作用已经是大大减弱。如在分蘖期施用，则需要人工或机械下田施用工序。强碱性石灰一次性施用，造成土壤的pH值跳跃性升高，对水稻生长会有影响。一次性施用石灰产生的强碱性对土壤微观结构和土壤微生物及生态会产生不利影响，土壤容易板结，防止土壤板结的措施是+n增施有机肥，但是它增加了防治稻米重金属污染的成本。；
[0008]其缺陷之三是，镉污染稻田大多是区域性成片稻田被污染，按照现有技术在分蘖期人工施用石灰的方法，耗费人工多，成本高，难以均衡实施。据了解在水稻分蘖期对稻田施用石灰和土壤修复剂的方法，目前尚未见非人工、或非机械下稻田进行大面积和自动化防治重金属的技术报道；
[0009]针对现有技术方案的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种灌溉水降低水稻籽粒重金属含量的方法，本发明方法的灌溉水兼具灌溉农田和防治作物重金属污染的双重功能，可以全面解决现有技术方案中上述缺陷。本发明方法通过控制灌溉水，可以实现机械化、自动化、和工业规模化，对大面积区域性污染稻田实施稻米镉污染的防治。与目前广泛应用防治稻米镉污染的石灰钝化镉方法比较，本发明方法相对一次性施用石灰方式，可减少石灰的施用量，另外省去人工下田撒石灰工序，可节约20%的成本。因为无需在水稻生长期长期淹没灌溉，本发明方法与现有技术方案比较，可以节约灌溉用水。本方法能够均衡地、在水稻生长期的最佳防治稻米镉的期间防治镉。此外，本发明提供了一种可以大规模工业化防治稻米重金属污染的方法，可以通过控制灌溉水、土壤的理化数据、灌溉水的流量和按最佳控镉时机，防治镉米。本方法可结合自动化传感设施和互联网+技术，实施稻米镉污染防治技术的规模化、专业化防治和自动化防治。
【发明内容】
[0010]本发明所要解决的技术问题是:提供一种含有防治稻米重金属污染成分的灌溉水的添加方法，及通过灌溉调控方式防治稻米重金属污染的方法，其添加成分是石灰、或是添加现有技术已证明具有重金属污染防治功能的农资商品，即采用灌溉水防治稻米重金属污染的方法。
[0011 ]与现有技术直接将石灰或土壤修复剂一次性撒入农田防治重金属污染方法的区别是，本发明方法是用石灰、或用石灰+防治稻米重金属污染的农资商品、或用防治稻米重金属污染的农资商品，以每亩不超过现有技术的施用量，在稻米重金属污染防治期，均衡地添加到农田灌溉渠道水中、或添加到每块稻田入水口水中、或添加到设备的水中，混合后水的酸碱性和化学成分被改变，兼具灌溉和防治稻米重金属污染双重功效的水放入稻田后，可均衡、持续和有效地发挥防治稻米重金属污染的作用，当灌溉水中添加了亚砸酸钠、或硫酸锌、或硫酸亚铁后，在防治稻谷重金属污染的同时，可生产富砸米、或富锌米、或富铁米。
[0012]在稻米的重金属污染防治期内，防治稻米镉污染是在水稻分蘖期晒田后稻田复水灌溉时，用偏碱性水淹没灌溉稻田，保持水稻根际土壤的还原性和土壤溶液的pH值为
7.5-8.5，直至抽穗后的10天、或10-21天，其余水稻生长期内按农户习惯耕作方式管理。
[0013]农户的一些耕作习惯是适应水稻生产长期形成的，较难改变。防治稻米镉污染的现有技术中不少方法对稻田水分管理要求淹没灌溉的时间较长，在实际操作中难以被农户执行。如CN103250485A要求保持淹水至收割水稻前5天，此方法给予稻田自然干燥的时间太短、水分难挥发、土壤含水分高，稻田土壤泥泞使水稻收获机难以下田收割水稻，农户很难按照该发明方法执行，因而影响该方法的效果。本发明方法采用灌溉水弱碱性留土壤的方式控制镉离子生物活性升高，减少稻田淹水灌溉的日期，改进了现有技术的缺陷，尽少改变农户的耕作习惯，易获得农户采纳，对防治工作有利。
[0014]为解决稻田控水后土壤的氧化性升高，使土壤中的镉离子溶出后镉的生物活性增高，致使水稻籽粒吸收的镉增高，一些现有技术方案需要采取较长时间的淹水灌溉方式对稻田进行水分管理。本发明方法无需长期淹水灌溉，可采取节水方式灌溉农田。在水稻分蘖期晒田后稻田复水灌溉时，本发明方法淹没灌溉农田，其节水方式是采取“淹水-浅水-湿润”的方式循环灌溉，用灌溉水调控稻田湿润期间土壤溶液的pH值为7.5-8.5，当低于此数值时，灌溉偏碱性水提升土壤的碱度。即以具防治重金属污染成分的偏碱性水的节水灌溉，解决现有技术的长期淹水灌溉水造成的缺陷，以碱度中和稻田少水后土壤氧化性升高导致的酸性、以水的碱性和有效成分控制稻田土壤中可溶性镉的回升、防治稻米镉。
[0015]可持续农业模式是绿色种植，节水灌溉是其重要的组成部分，加之灌溉水需购水成本、农户有时也需要视水稻生长