專利名稱：中輕度鎘污染土壤稻米鎘超標(biāo)的組合防治方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于農(nóng)作物食品安全控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種采用組合模式防治農(nóng)作物重金屬超標(biāo)的方法。
背景技術(shù)：
20世紀(jì)50年代以來，隨著人口數(shù)量的大幅度增加，采礦、冶金和制造等工業(yè)的快速發(fā)展，農(nóng)用化學(xué)品的大量使用以及城市污水、廢棄物的大量排放，導(dǎo)致重金屬污染呈加劇態(tài)勢，其中鎘(Cd)污染所引發(fā)的環(huán)境問題倍受關(guān)注。據(jù)調(diào)查，全國鎘污染耕地已達(dá)1. 33萬hm2 (參見崔力拓、耿世剛等“我國農(nóng)田土壤鎘污染現(xiàn)狀及防治對策”，《現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技》，2006,11S),鋪(Cd)的生物毒極強(參見Colborn T, Vom saal F S, SotoAM !“Developmentaleffectsof endocrine-disrupting chemicals in wildlife and humans”，《Environmental Health Prospectives》，1993,101 [5]),使其成為導(dǎo)致日本當(dāng)年“骨痛病” 事件的罪魁禍?zhǔn)住ｆk具有較強的遷移性和植物吸收的隱蔽性(參見王慎強、陳懷滿等“我國土壤環(huán)境保護研究的回顧與展望”，《土壤》，1999，31[5])。水稻的吸鎘能力較強(參見Chaney R L, Reeves P G,Ryan J A, Simmons R W7Welch R M, Scott Angle J:“An improvedunderstanding of soil Cd risk to humans and low costmethods to phytoextract Cdfrom contaminated soils to prevent soil Cd risks，，，〈〈Biometals〉〉，2004，17 [5]),每年因農(nóng)田鎘污染而生產(chǎn)的“鎘米”達(dá)5. OX 107kg (參見王凱榮“我國農(nóng)田鎘污染現(xiàn)狀及其治理利用對策”，《農(nóng)業(yè)環(huán)境保護》，1997，16[6])，而中國是稻米生產(chǎn)和消費大國，約有60%的人口以稻米作為主食，因而“鎘米”的潛在危害后果極其嚴(yán)峻。在土壤-植物-人的特殊傳遞途徑中，土壤的作用極其重要，而土壤一旦遭受重金屬污染，具有長期性和不可逆性。因此，如何有效切斷重金屬傳遞的食物鏈途徑，污染土壤的治理是關(guān)鍵。大面積調(diào)查分析表明，耕地土壤平均全鎘含量變化幅度為O. 06mg/kg 2. 95mg/kg，大部分污染土壤鎘含量處于輕度污染水平(污染指數(shù)為I 2)，所生產(chǎn)的稻米鎘含量大多數(shù)低于國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，針對這一現(xiàn)狀，采取快速有效的土壤修復(fù)技術(shù)，可以在確保糧食質(zhì)量安全的前提下繼續(xù)維持生產(chǎn)，這對于緩解我國當(dāng)前的人口 -耕地資源矛盾、保障糧食安全具有重要的現(xiàn)實意義。然而，現(xiàn)有單項土壤修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用難以保障稻米的質(zhì)量安全，因而探索高效治理土壤鎘污染的組合技術(shù)模式是今后的發(fā)展趨勢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種低成本、環(huán)境友好、資源節(jié)約、操作簡單且能有效降低酸性重金屬污染土壤中鎘生物有效性、降低稻米鎘累積的中輕度鎘污染土壤稻米鎘超標(biāo)的組合防治方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為一種中輕度鎘污染土壤稻米鎘超標(biāo)的組合防治方法，包括以下步驟在對中輕度鎘污染土壤進(jìn)行翻耕施肥前，將土壤鈍化劑均勻撒施在中輕度鎘污染土壤表面，然后充分拌勻，平衡3天以上再施用基肥，移栽低鎘吸收水稻于施用基肥后的土壤上，在低鎘吸收水稻的全生育期采用淹水灌溉管理措施，完成對稻米鎘超標(biāo)的組合防治。上述的中輕度鎘污染土壤稻米鎘超標(biāo)的組合防治方法，所述土壤鈍化劑優(yōu)選為熟石灰或赤泥(還可采用濾泥)。上述的中輕度鎘污染土壤稻米鎘超標(biāo)的組合防治方法，當(dāng)所述中輕度鎘污染土壤中鎘含量為O. 3mg/kg以下時，所述土壤鈍化劑的施用量優(yōu)選為750kg/hm2以下；當(dāng)所述中輕度鎘污染土壤中鎘含量為O. 3mg/kg O. 9mg/kg時(輕度污染),所述熟石灰的施用量優(yōu)選為750kg/hm2 1500kg/hm2,所述赤泥的施用量為1500kg/hm2 3000kg/hm2 ;當(dāng)所述中輕度鎘污染土壤中鎘含量為O. 9mg/kg 1. 5mg/kg時(中度污染)，所述熟石灰的施用量優(yōu)選為 1500kg/hm2 2250kg/hm2,所述赤泥的施用量為 3000kg/hm2 4500kg/hm2。上述的中輕度鎘污染土壤稻米鎘超標(biāo)的組合防治方法，所述低鎘吸收水稻為低鎘 吸收早稻或低鎘吸收晚稻，所述低鎘吸收早稻優(yōu)選為湘早秈45號、金優(yōu)974或株兩優(yōu)211，所述低鎘吸收晚稻優(yōu)選為湘晚秈12號、創(chuàng)豐3號或金優(yōu)207。上述的中輕度鎘污染土壤稻米鎘超標(biāo)的組合防治方法，所述淹水灌溉管理過程中控制灌溉水中的鎘含量優(yōu)選低于O. 005mg/L。上述的中輕度鎘污染土壤稻米鎘超標(biāo)的組合防治方法，在撒施土壤鈍化劑的過程中，優(yōu)選同時撒施土壤調(diào)理劑亞硫酸鹽；所述淹水灌溉管理過程使土壤處于低電化學(xué)勢的還原環(huán)境，土壤Eh調(diào)控在-1OOmV -250mV，直至生成的還原產(chǎn)物對土壤中的鎘開始進(jìn)行有效的吸附。上述的中輕度鎘污染土壤稻米鎘超標(biāo)的組合防治方法，所述土壤調(diào)理劑亞硫酸鹽優(yōu)選為亞硫酸鈉。當(dāng)所述中輕度鎘污染土壤中全量鎘含量為O. 3mg/kg O. 9mg/kg時,所述亞硫酸鈉的施用量優(yōu)選為1125kg/hm2 2250kg/hm2 ;當(dāng)所述中輕度鎘污染土壤中全量鎘含量為O. 9mg/kg 1. 5mg/kg時,所述亞硫酸鈉的施用量優(yōu)選為2250kg/hm2 3375kg/hm2。上述的中輕度鎘污染土壤稻米鎘超標(biāo)的組合防治方法中，通過施用土壤鈍化劑、土壤調(diào)理劑，并配合種植低鎘吸收水稻品種及淹水管理措施，對降低水稻糙米中鎘積累具有很好的防治效果，正常情況下能使水稻糙米中的鎘含量控制在國家安全標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)。上述本發(fā)明的技術(shù)方案主要基于以下原理( I)通過添加呈堿性的土壤鈍化劑(例如熟石灰)，使酸性中輕度鎘污染土壤的pH值顯著提高，從而促使土壤中的活性鎘向難溶態(tài)轉(zhuǎn)化，最終降低鎘的生物有效性，其離子反應(yīng)方程式主要為α2+1- 20Η- <^> OI(OH),;另外，所述優(yōu)選的土壤鈍化劑中(例如熟石灰)因含有大量鈣離子，施入稻田土壤后因鈣離子與土壤中鎘離子競爭水稻根際吸收位點，理論上可進(jìn)一步降低水稻對鎘的吸收累積；(2)在對土壤進(jìn)行鈍化的前提中，進(jìn)一步利用不同水稻品種對鎘吸收累積的基因型差異，降低稻米的鎘積累；(3)在本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案中，通過加入土壤調(diào)理劑亞硫酸鹽(優(yōu)選亞硫酸鈉)，可使土壤淹水后的氧化還原電位在一定程度上得到降低；由于土壤調(diào)理劑亞硫酸鹽中含有亞硫酸根離子，在降低土壤氧化還原電位的同時，在還原條件下可進(jìn)一步轉(zhuǎn)化得到S2_，從而促使土壤中的活性鎘向難溶態(tài)的CdS轉(zhuǎn)化，最終降低鎘的生物有效性，其離子反應(yīng)方程式主要為
Cd2+ + S1- O CdS'(4)在上述技術(shù)措施的基礎(chǔ)上，還通過采取全生育期淹水的水分管理措施，使土壤處于低電化學(xué)勢的還原環(huán)境，有利于還原物質(zhì)的產(chǎn)生(例如淹水還原條件下有利于還原性硫和亞鐵等的生成)，而此類物質(zhì)易與鎘生成沉淀或生成的膠狀物質(zhì)易吸附土壤溶液中的鎘離子，有利于進(jìn)一步降低土壤中鎘的生物有效性，從而降低鎘的遷移性。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于首先，本發(fā)明的方法中采用堿性物質(zhì)作為酸性土壤鎘的鈍化劑，采用亞硫酸鹽作為土壤調(diào)理劑，該土壤鈍化劑和調(diào)理劑不僅來源廣泛、成本低，而且能有效降低酸性鎘污染稻田土壤中鎘的生物有效性；其次，本發(fā)明方法中所使用的鎘低吸收水稻品種，屬于可降低稻米鎘暴露風(fēng)險的綠色技術(shù)，對保護生態(tài)環(huán)境具有重要意義；而土壤淹水管理是一項簡單易行的農(nóng)藝措施，可操作性強，其與前述的各項技術(shù)措施能形成有效配合和優(yōu)勢互補，進(jìn)一步增強對稻米鎘超標(biāo)的防治效果?？偟膩碚f，本發(fā)明的方法操作簡單、可靠，易于被種植戶接受，使用后見效快，對防治土壤重金屬污染，保障稻米質(zhì)量安全具有十分重要的意義。


圖1為本發(fā)明實施例1中采用本發(fā)明方法處理后降低水稻糙米鎘含量的效果圖。圖2為本發(fā)明實施例2中采用本發(fā)明方法處理后降低水稻糙米鎘含量的效果圖。圖3為本發(fā)明實施例3中采用本發(fā)明方法處理后降低水稻糙米鎘含量的效果圖。
具體實施例方式以下結(jié)合說明書附圖和具體優(yōu)選的實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但并不因此而限制本發(fā)明的保護范圍。實施例1 :一種本發(fā)明的中輕度鎘污染土壤稻米鎘超標(biāo)的組合防治方法，本實施例處理的對象為酸性鎘污染土壤(潮泥田)，該土壤性狀如下表I所示。表1:實施例1中供試土壤的化學(xué)性狀
權(quán)利要求
1.一種中輕度鎘污染土壤稻米鎘超標(biāo)的組合防治方法，包括以下步驟在對中輕度鎘污染土壤進(jìn)行翻耕施肥前，將土壤鈍化劑均勻撒施在中輕度鎘污染土壤表面，然后充分拌勻，平衡3天以上再施用基肥，移栽低鎘吸收水稻于施用基肥后的土壤上，在低鎘吸收水稻的全生育期采用淹水灌溉管理措施，完成對稻米鎘超標(biāo)的組合防治。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中輕度鎘污染土壤稻米鎘超標(biāo)的組合防治方法，其特征在于所述土壤鈍化劑為熟石灰或赤泥。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的中輕度鎘污染土壤稻米鎘超標(biāo)的組合防治方法，其特征在于當(dāng)所述中輕度鎘污染土壤中鎘含量為O. 3mg/kg O. 9mg/kg時,所述熟石灰的施用量為750kg/hm2 1500kg/hm2,所述赤泥的施用量為1500kg/hm2 3000kg/hm2 ;當(dāng)所述中輕度鎘污染土壤中鎘含量為O. 9mg/kg 1. 5mg/kg時,所述熟石灰的施用量為1500kg/hm2 2250kg/hm2,所述赤泥的施用量為 3000kg/hm2 4500kg/hm2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項所述的中輕度鎘污染土壤稻米鎘超標(biāo)的組合防治方法，其特征在于所述低鎘吸收水稻為低鎘吸收早稻或低鎘吸收晚稻，所述低鎘吸收早稻為湘早秈45號、金優(yōu)974或株兩優(yōu)211，所述低鎘吸收晚稻為湘晚秈12號、創(chuàng)豐3號或金優(yōu) 207。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項所述的中輕度鎘污染土壤稻米鎘超標(biāo)的組合防治方法，其特征在于所述淹水灌溉管理過程中控制灌溉水中的鎘含量低于O. 005mg/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項所述的中輕度鎘污染土壤稻米鎘超標(biāo)的組合防治方法，其特征在于在撒施土壤鈍化劑的過程中，同時撒施土壤調(diào)理劑亞硫酸鹽；所述淹水灌溉管理過程使土壤處于低電化學(xué)勢的還原環(huán)境，土壤Eh調(diào)控在-1OOmV -250mV，直至生成的還原產(chǎn)物對土壤中的鎘開始進(jìn)行有效的吸附。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的中輕度鎘污染土壤稻米鎘超標(biāo)的組合防治方法，其特征在于所述土壤調(diào)理劑亞硫酸鹽為亞硫酸鈉。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的中輕度鎘污染土壤稻米鎘超標(biāo)的組合防治方法，其特征在于當(dāng)所述中輕度鎘污染土壤中全量鎘含量為O. 3mg/kg O. 9mg/kg時,所述亞硫酸鈉的施用量為1125kg/hm2 2250kg/hm2 ;當(dāng)所述中輕度鎘污染土壤中全量鎘含量為O. 9mg/kg 1.5mg/kg時,所述亞硫酸鈉的施用量為2250kg/hm2 3375kg/hm2。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種中輕度鎘污染土壤稻米鎘超標(biāo)的組合防治方法，包括以下步驟在對中輕度鎘污染土壤進(jìn)行翻耕施肥前，將土壤鈍化劑均勻撒施在中輕度鎘污染土壤表面，然后充分拌勻，平衡3天以上再施用基肥，移栽低鎘吸收水稻于施用基肥后的土壤上，在低鎘吸收水稻的全生育期采用淹水灌溉管理措施，完成對稻米鎘超標(biāo)的組合防治。本發(fā)明的方法具有低成本、環(huán)境友好、資源節(jié)約、操作簡單等優(yōu)勢，且能有效降低酸性重金屬污染土壤中鎘生物有效性，降低稻米的鎘累積。
文檔編號A01G1/00GK103004439SQ20121057030
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者紀(jì)雄輝, 劉昭兵, 謝運河, 彭華 申請人:湖南省土壤肥料研究所