[发明专利]一种生物炭耦合水分管理协同减少水稻种植期间铬吸收的方法

说明书

本发明涉及水稻种植技术领域，公开了一种生物炭耦合水分管理协同减少水稻种植期间铬吸收的方法，包括：1）生物炭制备；2）将生物炭施加至铬污染土壤中，混合均匀，然后种植水稻；3）在水稻生长期间采用关键生育期淹水方式进行水分管理。本发明采用生物炭耦合水分管理减少水稻铬吸收的方法可以起到协同增效作用，有效解决铬污染农田水稻生产问题，使铬污染农田生产的稻米中铬含量有效降低，经测定利用本发明方法种植的大米中铬含量符合食品安全国家标准（稻米铬＜1.0 mg/kg），为铬污染农田安全利用提供了一条有效的途径。

技术领域

本发明涉及水稻种植技术领域，尤其涉及一种生物炭耦合水分管理协同减少水稻种植期间铬吸收的方法。

背景技术

重金属铬是合金材料、皮革、染料、电镀、印染、医药、催化等行业重要的原材料。在我国，每年产生含铬废渣约75～90万吨，由于部分化工厂铬渣长期堆放，且没有进行合理处置，从而导致铬污染迁移，污染范围扩大。铬元素是一种毒性大具有潜在危害的污染因子，经过迁移富集在土壤中。

土壤中的铬通过食物链进入人体，可能会造成肝、肾等内脏器官病变。水稻是我国主要的粮食作物，是铬经食物链进入人体的主要途径之一。目前已有不少研究报道了大米铬污染问题，王晓波等(2015)对广州商品大米铬污染水平调查分析指出，大米中铬的超标率为26.67％。王国莉(2012)对惠州市售大米重金属含量分析指出，大米样品中铬超标率高达34.03％，最高含量达25.31mg kg^-1。

在现有技术中，有报道可通过在土壤中添加生物炭的方式来降低土壤中铬含量的方法，其原理是利用生物炭高孔隙率高比表面积而带来的高吸附性吸附铬，从而降低土壤中铬的含量。然而，该方式的实际效率较低，当生物炭吸附饱和后便很难再进行吸附，并且还需要进行回收。

土壤中的铬主要以六价和三价两种形式存在，其中六价铬的毒性比三价铬大100倍，且具有溶解性高、迁移性大的特点。在一定pH和Eh范围内三价铬和六价铬之间会发生氧化还原反应而相互转化。因此，促进稻田土壤中六价铬转化为三价铬是降低土壤铬毒性和作物吸收的重要途径。研究控制稻田土壤中铬形态转化的关键因素、寻找有效措施控制水稻对铬的吸收积累，具有重要现实意义。

本申请人在先申请CN201710593179.X公开了一种降低中轻度铬污染稻田中稻米铬含量的水分管理方法，包括以下步骤：(1)在水稻返青期至分蘖前期，采用淹水灌溉；(2)在水稻分蘖后期自然落干，并使土壤含水量保持在35％-40％；(3)在水稻孕穗期、抽穗杨花期和灌浆期，采用淹水灌溉；(4)在水稻成熟期，排水晒田，并使土壤含水量保持在30％-35％，直至水稻成熟收获。该发明抓住重金属铬进入稻米的关键时期，实施有效地水分管理，通过调整土壤中氧化还原电位、pH等来影响土壤中氧化铁的还原，最终影响土壤中铬的价态和形态，降低水稻对铬的吸收累积，从而使稻米中铬的含量降低。

但是申请人在后期研究中又发现，上述水分管理方法虽然能够在一定程度上降低水稻中铬的含量，但是在中度或重度铬污染稻田仍然无法确保大米中铬含量符合食品安全国家标准(稻米铬＜1.0mg/kg)。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种生物炭耦合水分管理协同减少水稻种植期间铬吸收的方法，本发明通过生物炭耦合水分管理，能够使土壤中毒性较强的六价铬向低毒的三价铬转变，从而减少水稻植株对铬的吸收积累，控制稻米中铬浓度符合《GB2762-2017食品安全国家标准食品中污染物限量》(稻米铬＜1.0mg/kg)，并且也不会影响水稻产量。

本发明的具体技术方案为：一种生物炭耦合水分管理协同减少水稻种植期间铬吸收的方法，包括以下步骤：

1)生物炭制备。

2)将生物炭施加至铬污染土壤中，混合均匀，然后种植水稻。

3)在水稻生长期间采用关键生育期淹水方式进行水分管理。