一种在土壤重金属轻中度污染农田上持续生产安全晚粳稻米的方法

摘要

本发明属作物学技术领域，具体涉及太湖流域稻区在土壤重金属镉铅砷轻中度污染土壤农田上持续生产安全晚粳稻米的技术方法，包括水稻基因型品种的筛选和验证，根据各基因型在一般对照大田轻度污染条件和人工添加重金属的中度污染条件下的综合表现，筛选出籽粒Cd、As、Pb含量相对较低，且农艺性状、稻米品质优的水稻基因型品种；对所筛选出的水稻基因型品种，结合施用可以显著抑制稻米重金属积累的硅肥，进而实现在土壤重金属轻中度污染农田上持续生产安全晚粳稻米。本发明的目的在于提供一种生态环保、经济有效、成本低廉的在土壤重金属轻中度污染农田上持续生产安全晚粳稻米的方法。

主权项

一种在土壤重金属轻中度污染农田上持续生产安全晚粳稻米的方法，其特征在于：包括水稻基因型品种的筛选以及对所筛选出的水稻基因型品种结合施加经过筛选的硅肥；所述水稻基因型品种的筛选主要由以下步骤构成：（1）品种选择和种植：选取的水稻基因型品种，统一通过大田常规湿润育秧，选生长一致的秧苗分别移栽种植于一般大田土壤和水泥池中人工添加重金属Cd、As、Pb污染的土壤中；（2）取样和预处理：一般大田土壤种植的成熟期水稻，每小区随机取5丛30‑40个稻穗，脱粒，水泥池中人工添加重金属Cd、As、Pb污染的土壤种植的成熟期水稻，每小区各取中间4丛30‑40个稻穗，脱粒，将一般大田土壤和水泥池中人工添加重金属Cd、As、Pb污染的土壤中所取稻穗脱粒的籽粒干燥后用脱糙机脱成糙米，后用精米机碾成精米，用粉碎机粉碎成精米粉，过100目筛；（3）样品重金属测定：采用湿式消解法，称取精米粉样品0.3000g，置于100ml小烧杯中，加入10ml硝酸+高氯酸配成的混合酸，加玻盖浸泡10‑12h，加热消解，80℃消解2h，后升温到120℃，直至消解液呈无色透明或略带淡黄色，冷却后用去离子水冲洗、定容至50ml容量瓶，用定量滤纸过滤后待测，用石墨炉原子吸收光谱仪测定稻米中Cd含量，用原子荧光吸收光谱仪测定稻米中As、Pb含量；（4）对比筛选：通过测定的实际数据与按照农业部“无公害食品——大米”规定的Cd、As、Pb含量限量标准相对照，筛选出未超标的水稻基因型品种，同时选取对照品种，根据各基因型品种在一般大田土壤轻度污染条件和水泥池中人工添加重金属Cd、As、Pb污染的土壤中度污染条件下的综合表现，各基因型较对照品种的农艺性状和稻米品质、田间表现和病虫害的综合表现，筛选出籽粒Cd、As、Pb含量相对较低，且农艺性状、稻米品质优于或与对照品种相似的水稻基因型品种；（5）验证与鉴定：连续三年将所筛选出的水稻基因型品种统一通过大田常规湿润育秧，选生长一致的秧苗分别移栽种植于一般大田土壤和水泥池中人工添加重金属Cd、As、Pb污染的土壤中，重复步骤（2）和（3），通过测定的实际数据与按照农业部“无公害食品——大米”规定的Cd、As、Pb含量限量标准相对照，验证和鉴定所筛选出的水稻基因型品种是否可在轻中度污染农田上持续生产；所述对所筛选出的水稻基因品种结合施加经过筛选硅肥主要由以下步骤构成：（1）选料和施肥：选取30种成熟期较接近的水稻基因型品种，包括所筛选出的水稻基因型品种，进行裂区试验，主区为三种施肥方式，对照田：一般常规施肥方法，总用肥量，N 202.5 kg/hm²，P₂O₅ 31.5 kg/hm²，K₂O 187.5 kg/hm²，N∶P₂O₅∶K₂O为1.00∶0.16∶0.93，氮肥分基肥∶蘖肥∶长粗肥∶穗肥为40%∶20%∶20%∶20%的比例施用，基肥施用碳铵，追肥施用尿素；磷肥施用过磷酸钙，作基肥用，钾肥施用氯化钾，分基肥和穗肥各50%施用；猪粪田：施入猪粪制成的有机肥7500 kg/hm²，减少N、P、K肥各20%；鸡粪田：施入养鸡场已干燥的鸡粪制成的有机肥6240 kg/hm²，减少N、P、K肥各20%；其中猪粪田和鸡粪田中的有机肥作基肥一次性于移栽前15天施入并浅翻耕，化肥施用方法同对照田；裂区为两种施肥方式：硅肥：硅肥含有效SiO₂达53.18%，以90 kg/hm²在水稻基因型品种移栽后30天内，拌细土均匀施入；对照田：不施硅肥；再裂区30个，即30个水稻基因型品种进行种植，统一育秧，25天秧龄后移栽；（2）取样和预处理：水稻成熟收割后取样，每一品种，随机选取5丛水稻，收集谷粒样品，每份样品包含30‑40个稻穗，同时，收集茎杆样品，土壤上部8‑12cm，稻穗脱粒，风干，然后使用自动脱糙机将稻穗脱粒的籽粒分成稻壳和糙米两部分，用精米机将糙米磨成精米，用粉碎机粉碎成精米粉，茎杆样品在65℃下烘干至恒重，经磨粉机粉碎，常温下保存；（3）样品重金属测定：选取0.2g左右精米粉精确称量后放入50ml聚丙烯消化管，加入2ml浓硝酸，过夜，然后采用三段温度微波消解，55℃消解10min，然后在75℃下消解10min，最后95℃消解30min，微波消解后的精米粉采用消化炉在100℃下消解1h，然后再在120℃下消解1h，最后140℃下消解至颜色变澄清，精米粉经消解后，冷却至室温，用滤纸过滤，随后用超纯水将滤液稀释定容至50ml，最后采用ICP‑MS对溶液的重金属浓度进行测定；（4）分析和结论：对步骤（3）中所取得的实际数据采用DPS数据处理系统分析处理，猪粪、鸡粪有机肥增加土壤重金属积累的结果是增加重金属在稻米中的积累，而硅肥显著缓解长期施用猪粪、鸡粪有机肥的稻米重金属积累，增加产量，筛选出的水稻基因型品种在移栽后结合增施硅肥，可以在土壤重金属轻中度污染农田上持续安全生产。