[发明专利]一种控制稻米重金属镉积累的方法

说明书

技术领域

本发明属于水稻种植技术领域，具体涉及一种控制稻米重金属镉积累的方法。

背景技术

镉是一种半衰期很长的有毒重金属和环境污染物，除了会引起人和动物的急、慢性中毒外，还具有较强的致癌作用。近年来，由于工业“三废”、污灌以及大量施用农药、肥料等原因，农田重金属污染加剧，稻米重金属安全问题日益突出。根据农业部稻米及制品质量监督检验测试中心2002年和2003年对我国各地稻米质量安全普查的结果，稻米的质量安全问题之一是镉、铅等重金属超标，超标率均超过10％，一些污染地区的稻米含镉量高达0.4-1.0mg/kg，远超过我国谷物中镉的最高许可含量0.2mg/kg，已威胁到食物安全和人体健康，控制和降低稻米镉污染亟待解决。通过选用镉低积累品种和通过农艺技术措施降低土壤中有效态镉水平是目前控制水稻镉积累的两条重要途径。

针对当前稻田土壤以及稻米重金属镉污染日益严重的现状，国内外开展了大量有关水稻镉低积累品种筛选和农艺栽培技术研究。水稻(稻米，下同)镉积累存在极显著的品种间差异是水稻镉低积累品种筛选的本质与基础。然水稻镉积累的品种间差异并非稳定的持久的差异，这种差异与水稻利用矿质元素的代谢途径密切相关，甚至是这些代谢途径决定了这种差异，如水稻对铁元素的利用途径就在很大程度上决定了水稻镉的积累。当前对镉低积累水稻品种的筛选并没有把上述因素考虑在内，因此筛选出来的镉低积累品种往往存在明显的地域差异，甚至年度之间也存在显著差异。在当前生产上，国内外还没有任何一个水稻品种可用于镉低积累稻米生产。

土壤中能够被植物所吸收的镉(有效态镉)是影响水稻镉吸收与积累的重要因素。因此，通过农艺栽培技术措施降低稻田土壤有效态镉含量来降低稻米镉积累是有其理论基础的。故当前有关通过稻田肥水调控、土壤pH调控、土壤氧化还原电位调控等途径降低稻米镉积累的研究已在国内外广泛开展。肥水调控就是通过合理的施肥和水分灌溉技术来降低稻田有效态镉含量，其中长期淹水灌溉是比较有效的一条途径，然长期淹水灌溉耗费大量灌溉水，这对于水资源日益严重的我国北方地域以及一些南方干旱地域是不现实的，也不利于水稻生长，其利用价值十分有限。施用石灰提高土壤pH，降低稻田土壤有效态镉含量也是一条比较有效的技术路径，但是该技术存在极大的弊端。在土壤pH值提高的同时，土壤中有效态铁、锌、锰、铜、镍等金属矿质营养元素含量大幅下降，严重损害水稻生长和影响稻米产量。而调控土壤氧化还原电位也只是当前的理论推测，在实际研究和生产中还没有切实可行的方法。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，依据水稻植株利用土壤铁元素机制的多样性以及镉可通过水稻根系铁吸收利用系统进入植株体内，并通过铁转运系统进入稻米的原理，设计提供一种控制稻米重金属镉积累的方法。

镉以二价态形式存在，其化学特性与Fe²⁺、Zn²⁺等极为相似，极易在土壤-作物系统迁移。研究表明，作物对镉的吸收和积累与植株利用环境中铁元素的分子机制密切相关。作物利用土壤铁元素存在多种途径。有效态铁含量较高时，作物采用低亲和铁吸收转运系统。有效态铁含量较低时，非禾本科植物则采用高亲和的铁吸收转运系统策略I；而禾本科植物则采用高亲和铁吸收转运系统策略II，水稻植株中还存在一套高亲和铁吸收转运系统类策略I，其可直接吸收Fe²⁺和镉，且Fe²⁺和镉存在强烈的拮抗作用。依据铁吸收转运系统受环境有效态铁调控和Fe²⁺与镉相互拮抗这一分子、生理原理，通过研究和实践，最终研制出了一条全新的可有效控制稻米镉积累的铁肥调控技术。

所述的一种控制稻米重金属镉积累的方法，其特征在于采用土施铁肥，改善稻田土壤有效态铁含量和提高土壤亚铁含量，调控水稻植株铁营养代谢途径，抑制水稻植株(包括根系、茎叶、稻谷等)中的铁高效吸收、转运系统，从而抑制水稻植株中吸收和转运镉的代谢途径，并且通过亚铁强烈拮抗镉的吸收和转运，降低和控制稻米镉积累，具体包括：

1)于稻田秧苗移栽前整地时，在土壤中施入亚铁螯合物，施用量以铁计为75-150公斤/公顷，并与土壤充分混匀；

2)分别于水稻孕穗初期、灌浆期时，分别撒施亚铁螯合物，施用量以铁计为25-70公斤/公顷；

3)施入亚铁螯合物3-5天内稻田灌水；

4)以后每年亚铁螯合物的施用方法相同，施用量减半。