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水稻镉超标综合防治示范与技术构建

已有 3167 次阅读 2022-7-7 15:25 |个人分类:环境材料|系统分类:科研笔记

通过水稻茎叶喷施硅素抑制稻米镉积累的大田试验,经检测,镉含量下降近50%,达到国家收储标准。

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  为探明硅元素及对镉污染稻田降低稻米镉的作用机理,完善稻米镉消减的硅肥施用技术,采用田间试验,研究水稻不同生育期(基肥、分蘖期和孕穗期)施用硅肥对水稻吸收积累镉、硅的影响。2019下半年年,芜湖黎元研究院在皖南地区组织水稻大田进行施硅试验。

   我国《食品安全国家标准——食品中污染物限量》规定,稻谷中镉含量的最高指标为0.2毫克/千克,镉大米是指镉含量超标的大米,大米中的镉含量超标,主要是土壤中镉含量超标,引起的植物吸收。过度使用化肥是原因之一。一些磷肥和复合肥中镉含量超标,能够使土壤和作物吸收到不易被移除的镉。空气和水的镉污染,也将导致水稻在生存过程中吸收了大量的镉。湖南、江西、湖北等稻米主产区的灌溉水系,如湘江、赣江、汉江等河流,沿岸城市的有色金属开采和冶炼业都比较发达,导致整个水系的重金属污染情况异常严重,其中的镉成分,通过灌溉的方式,进入土壤并富集。

  2017年,三部委发布《土壤污染防治先进技术装备目录》,提出使用硅等无机盐矿物元素进行耕地重金属的治理与调控。其中第九条、第十条明确给出抑制稻米镉积累的技术路线与主要指标参数。

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   农田土壤镉生物有效态钝化/稳定化技术

   技术路线:选用对土壤镉具有吸附、沉淀效果的天然碱性矿物材料,采用磨制、筛分、复混等工艺加工制成钝化/稳定化材料。根据土壤镉污染程度确定单位面积耕地材料施加量。施用方法:水稻播种或移栽前7~15d(旱地作物20~30d)直接施撒到农田土壤上,再用旋耕机将钝化材料与土壤混匀,然后灌水(旱作适量浇水)平衡。主要指标:有效CaO含量>18%,有效SiO2含量>0.1%,其他有效成分(氧化镁+三氧化二铁+氧化锰等)>1%,pH值>8,细度(粒径<0.25mm)>85%,水分<2%。用量100~300kg/亩。稻米降镉率可达38%。适用范围:轻中度镉污染酸性稻田土壤,对于土壤pH值<6.5,土壤总镉0.3~1.5mg/kg的稻田土壤修复效果良好。

水稻叶面喷施稀土复合硅溶剂抑制稻米镉积累技术

技术路线:通过水稻茎叶分配镉、硅调控竞争机制抑制稻米镉积累。在水稻拔节期至抽穗期进行2次喷施,喷施时间选择晴天上午10点前、下午4点后,气温范围为15~30℃,喷施量每次0.5~1L/亩,喷施时将该稀土复合硅溶剂稀释100倍,并避免与碱性农药混合喷施。主要指标:稀土复合硅溶剂:Si>100g/L、pH值7.0~9.0、水不溶物<10g/L、钠含量<10g/L,汞<5mg/kg、砷<10mg/kg、镉<10mg/kg、铅<50mg/kg、铬<50mg/kg。适用范围:中轻度镉污染农田。

本次实验结果与2018年湖南农业大学等单位所承担的国家重点研发计划项目“中南镉砷污染农田综合防治与修复技术示范”,所公布的实际验结果基本一致,也充分印证了,通过水稻茎叶分配镉、硅调控竞争机制抑制稻米镉积累的技术,在长江中下游水稻主产区,具有一定的普适性。

   试验结果表明:施用硅肥能够提高土壤0.160~0.290 个pH 单位,降低镉生物有效性,同时,显著增加土壤有效硅含量,增幅为295.3%~399.2%(P<0.05);不同生育期施用硅肥中,基施硅肥能够显著增加9.7%的水稻产量,高于其他处理,基施硅肥显著降低了水稻茎秆、叶片、稻壳和稻米中的镉含量,降幅分别为31.9%(P<0.05、65.8%(P<0.05、46.1%(P<0.05)和25.3%(P<0.05),施硅降低了镉由茎秆向叶片和稻壳的转运,从而降低了稻米镉的积累,同时显著增加茎秆、叶片和稻壳硅含量,增加幅度分别为44.1%(P<0.05)、71.5%(P<0.05)和28.8%(P<0.05)。镉污染稻田基施硅肥能够显著增加水稻产量,降低土壤镉生物有效性,阻止镉的迁移转运,减少稻米镉积累,是镉污染稻田修复中推荐的硅肥施用技术。

  中度镉污染稻田施用硅肥能够增加水稻产量,施用硅肥可增加土壤有效硅含量,提高土壤pH 值,从而降低镉生物有效性,降低镉在水稻体内的迁移转运,从而降低水稻地上部镉的积累,同时,增加了水稻地上部对硅的吸收积累,但不同时期施用硅肥对水稻增产效率、稻米降镉率和硅的积累差异明显。基施硅肥不仅增产效果明显,且消减稻米镉效果最佳,是一项值得推荐的硅肥施用技术。




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