[發明專利]基于堿性中輕度砷污染土壤改良的可持續生產稻米的方法

有效

• 申請號: 202110973232.5
• 申請日: 2021-08-24
• 公開（公告）號: CN113751489B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 史高玲;高巖;李江葉;樊廣萍;劉麗珠;童非;陳未
• 申請（專利權）人: 江蘇省農業科學院
• 主分類號: B09C1/08
• 分類號: B09C1/08;B09C1/10
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 姜夢翔

本發明提供了一種基于堿性中輕度砷污染土壤改良的可持續生產稻米的方法，通過優化施肥、結合葉面噴施硅、硒肥和高效的水分管理措施，有效降低稻米對砷的積累，實現了中輕度堿性砷污染農田的安全性高、效率的安全可持續利用，并綜合考慮土壤質量、水稻產量和稻米砷含量的影響，綜合設計出一種適宜堿性砷污染土壤的安全生產技術模式。

技術領域

本發明涉及農作物栽培和受污染土地的安全利用領域，尤其涉及基于堿性中輕度砷污染土壤改良的可持續生產稻米的方法。

背景技術

對于砷污染土壤的修復，目前現有技術中主要分為三類，物理修復技術、化學修復技術和生物修復技術，物理修復技術主要包括土壤置換、土壤覆蓋、周轉和衰減以及電動修復，雖然物理技術見效快，但是處理成本高昂，不適合大面積土壤的修復；化學修復技術主要包括土壤清洗和土壤固定，其中土壤清洗無論是原位還是異位清洗都容易造成二次污染且會對土壤成分產生破壞，成本極高；土壤固定主要是采用As的固定劑，降低As在土壤中的遷移率，單獨使用固定劑是不穩定的，需要長期監控固定效率，且無法從根本上減少土壤中砷的總含量，在修復過程中還需要進一步考慮土壤的其他條件，包括酸堿性、氧化還原條件以及共存離子和有機物的變化情況。

生物修復技術主要包括微生物修復和植物修復，其中微生物修復主要也是通過降低砷在土壤中的遷移率從而降低其生物利用度；植物修復主要是利用蕨類植物從土壤中積累砷，但這種方式依賴于植物所需的生長條件，富含砷的生物質的安全處置成本依然較高，且無法實現土地的有效利用和生產，造成土壤資源的閑置。

對于砷污染農田的利用，目前已有文獻和專利公開了綜合利用上述修復技術進行砷污染土壤的修復方案，例如公開號為CN109122136?A的專利文本公開了一種中輕度重金屬污染土壤上稻米安全生產的方法，該方法為在水稻插秧前施用鈍化劑以降低土壤重金屬活性，然后在水稻分蘗盛期至孕穗期、以及水稻灌漿期噴施葉面阻隔劑；所述鈍化劑包括膨潤土、石膏粉、石灰、生物炭、鐵基生物炭、緩釋型鐵基生物炭、鐵硫硅復合生物炭、激活稻田土壤硫還原菌活性的重金屬鎘鈍化劑和鎘砷同步鈍化劑等；葉面阻隔劑為酸性硅溶膠、硒硅復合溶膠、鈰復合硅溶膠和亞鐵改性硒溶膠等。當土壤為砷污染，或砷與鎘、鉛復合污染時，所述的鈍化劑為鎘砷同步鈍化劑，所述的葉面阻隔劑為硒摻雜納米硅溶膠和亞鐵改性硒溶膠。

上述專利中，用于砷污染土壤安全利用的鈍化劑和葉面阻隔劑同樣適用于砷、鎘復合污染土壤上稻米的安全生產。然而，砷是非金屬元素，其在稻田土壤中的化學行徑與鎘通常相反，例如，通過水分管理、種植低積累品種和調節土壤pH等方式通常會在降低土壤中鎘生物有效性的同時會增加土壤中砷的生物有效性。因此，為了同時降低土壤中鎘和砷往稻米中的積累，所用的土壤鈍化劑和葉面阻隔劑需具備多種功能，土壤鈍化劑和葉面阻隔劑的生產、使用成本也隨之增加。我國存在很多砷單一元素的污染土壤，其中江蘇省蘇北區域存在大面積的堿性砷污染農田，針對砷單一元素污染土壤，應當優先采用一些低成本、高效的稻米安全生產方法。

此外，通常砷在堿性土壤中的有效性較高，因此，針對堿性砷污染土壤，需要適當降低土壤pH。而CN109122136?A的專利文本中所提及的鎘砷同步鈍化劑最內層為氫離子化學消耗劑，這樣會導致土壤pH進一步的上升。因此，CN109122136?A的專利文本中所提及的鈍化劑可能并不適用于堿性砷污染土壤的改良。

對于堿性土壤的修復，目前常用的修復手段包括采用酸性肥料進行改良，但是對于堿性砷污染土壤的綜合改良和利用，僅通過酸性肥料是無法實現稻米安全生產的，因此如何綜合利用物理修復技術、化學修復技術和生物修復技術，改良堿性砷污染土壤，并實現高效低成本的可持續利用是本發明首先需要解決的技術問題。

發明內容

本申請實施例提供了基于堿性中輕度砷污染土壤改良的可持續生產稻米的方法，通過優化施肥、結合葉面噴施硅、硒肥和高效的水分管理措施，有效降低稻米對砷的積累，實現了中輕度堿性砷污染農田的安全性高、效率的安全可持續利用，并綜合考慮土壤質量、水稻產量和稻米砷含量的影響，綜合設計出一種適宜堿性砷污染土壤的安全生產技術模式。