一種適用于水稻田間試驗的土壤鎘處理方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及土壤重金屬處理領域，具體地說是一種適用于水稻田間試驗的土壤鎘處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]水稻是我國第一大糧食作物，我國大約有65%的人口以稻米為主食，稻米的品質(zhì)與人們的健康密切相關。近年來，我國一些地區(qū)頻繁出現(xiàn)大米重金屬超標事件(如鎘米事件)，原因與產(chǎn)地稻田土壤重金屬元素超標有關。由于重金屬具有非生物降解性和持久性，不僅危及水稻的正常生長，更重要的是在長期食用受重金屬污染的稻米后，重金屬在人體中慢慢積累，引起各種病變，直接危害到人類的健康與生存。因此，系統(tǒng)研究土壤重金屬與稻米重金屬含量之間的相關關系，明確稻田土壤重金屬含量的安全閾值，已成為我國環(huán)境污染研究的熱點問題之一。
[0003]當前，相關研究主要以室內(nèi)盆栽試驗為主，通過外源添加的方式人為控制土壤重金屬梯度，土壤處理過程一般是將含有一定濃度的重金屬溶液噴施于供試土壤中。但這種處理方式具有一定的局限性，如在噴施過程中，溶液與細顆粒的干土易結(jié)成小土球，之后攪拌也很難再將其分散開，易造成局部土壤重金屬濃度不均的現(xiàn)象，從而影響試驗結(jié)果。
[0004]此外，室內(nèi)開展盆栽試驗由于人為控制因素較多，灌水、施肥、防蟲等措施與田間實際情況存在一定的差異，很難客觀全面地反映產(chǎn)地土壤環(huán)境質(zhì)量與稻米重金屬含量之間的定量關系，甚至不能滿足指導實際田間生產(chǎn)的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種適用于水稻田間試驗的土壤鎘處理方法，以確保試驗環(huán)境與大田環(huán)境一致，能夠客觀全面地反映產(chǎn)地土壤環(huán)境質(zhì)量與稻米重金屬含量之間的定量關系。
[0006]為此，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:一種適用于水稻田間試驗的土壤鎘處理方法，其步驟如下:
[0007]I)制備母土:采集田間試驗耕層土壤，陰干，磨碎，過篩;稱取適量土壤并浸沒于高濃度Cd鹽溶液中(濃度一般選2000-4000mg/kg)，40°C下烘干，磨碎，過篩，作為高濃度Cd污染母土，母土的Cd濃度=溶液中Cd的質(zhì)量/ 土壤質(zhì)量，該比例根據(jù)具體試驗要求進行調(diào)整，母土須靜置6個月以上(一般為6-18個月)，使重金屬活性在土壤固相中達到平衡穩(wěn)定；
[0008]2)制作試驗用框:用PVC板材制作方形試驗框，該試驗框的上、下開口，四面的下部呈模形；
[0009]3)計算試驗框內(nèi)土壤質(zhì)量:當水稻田面平整完畢，土壤成松軟泥漿狀態(tài)時，將試驗框切入到犁底層中，并使試驗框頂部與土壤表層保持3-4cm高度，以便于母土處理;測量試驗田土壤表層到犁底層距離，土壤含水量和土壤容重，計算試驗框內(nèi)土壤質(zhì)量；
[0010]4) 土壤重金屬處理:根據(jù)試驗要求、母土 Cd濃度與試驗框內(nèi)土壤質(zhì)量，計算需要稱取母土的質(zhì)量；
[0011]將稱取好的母土與試驗框內(nèi)泥漿狀的土壤充分攪勻，再進一步將試驗框切入犁底層中，使試驗框的頂部與土壤表層持平；
[0012]5)水稻種植:采用移栽或直播的方式在試驗框內(nèi)種植水稻，相應的農(nóng)事操作、管理措施與水稻大田種植保持一致(水稻播種至水稻收獲，即為本發(fā)明的一個施用周期)；
[0013]6)后續(xù)處理:水稻收獲后，收集框內(nèi)耕層和犁底層土壤，依照相關規(guī)定對該污染土壤進行處置。
[0014]水稻在種植過程中，耕作層的土壤黏粒隨水壓向下迀移并沉積，經(jīng)過長年的耕種，最終發(fā)育為堅實、不透水的犁底層，因此確保了稻田可長期保持淹水狀態(tài)。該土層離地表12-18厘米，厚約5-7厘米。本發(fā)明正是利用水稻土犁底層這一特殊性狀，形成了上述適用于水稻田間試驗的土壤鎘處理方法。
[0015]進一步，試驗框內(nèi)土壤質(zhì)量的計算公式為:W2 = MXHXp/(l-C%)/1000，其中，W2表示試驗框內(nèi)土壤質(zhì)量，單位為kg; M表示試驗框底面積，單位為cm2; H表示土壤表層到犁底層的距離，單位為cm ； P表示土壤容重，單位為g/cm3 ； C %表示土壤含水量。
[0016]進一步，在步驟4)土壤重金屬處理中，需要稱取母土質(zhì)量的計算公式為:Wl = (C2+C3) XW2/C1,
[0017]其中，W1為母土質(zhì)量，單位為g;W2為試驗框內(nèi)土壤質(zhì)量，單位為g;Cl為母土Cd濃度，單位為mg/kg ； C2為試驗所設試驗框內(nèi)土壤Cd濃度，單位為mg/kg ； C3為土壤Cd本底值濃度，單位為mg/kg。
[0018]本發(fā)明確保了試驗環(huán)境與大田環(huán)境相一致，有效避免了室內(nèi)盆栽試驗因人為控制因素如灌水、施肥、防蟲害等所造成的試驗差異，能夠客觀全面地反映產(chǎn)地土壤環(huán)境質(zhì)量與稻米重金屬含量之間的定量關系，可為稻田土壤Cd含量的安全閾值研究提供可行、有效的研究方法。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明可提取態(tài)Cd含量隨時間變化的趨勢圖。
[0020]圖2為本發(fā)明不同土層深度Cd濃度變化圖。
[0021 ]圖3為本發(fā)明水稻籽粒Cd含量與土壤Cd濃度的關系圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合說明書附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步地詳細說明。
[0023]一種適用于水稻田間試驗的土壤鎘處理方法，其步驟如下:
[0024]I)制備母土:采集田間試驗耕層土壤，陰干，磨碎，過篩;稱取適量土壤并浸沒于高濃度Cd鹽溶液中，40 °C下烘干，磨碎，過篩，作為高濃度Cd污染母土，母土的Cd濃度=溶液中Cd的質(zhì)量/土壤質(zhì)量，該比例根據(jù)具體試驗要求進行調(diào)整，母土須靜置6個月以上，使重金屬活性在土壤固相中達到平衡穩(wěn)定。
[0025]2)制作試驗用框:用0.5cm厚的PVC板材制作方形試驗框(30 X 20 X 20cm)，該試驗框的上、下開口，四面的下部呈楔形。
[0026]3)計算試驗框內(nèi)土壤質(zhì)量:當水稻田面平整完畢，土壤成松軟泥漿狀態(tài)時，將試驗框切入到犁底層中，并使試驗框頂部與土壤表層保持3-4cm高度，以便于母土處理;測量試驗田土壤表層到犁底層距離，土壤含水量和土壤容重，計算試驗框內(nèi)土壤質(zhì)量，計算公式為:W2=MXHXp/(1-C%)/1000，其中，W2表示試驗框內(nèi)土壤質(zhì)量，單位為kg;M表示試驗框底面積，單位為cm2; H表示土壤表層到犁底層的距離，單位為cm; P表示土壤容重，單位為g/cm3；C%表示土壤含水量。
[0027]4) 土壤重金屬處理:根據(jù)試驗要求、母土 Cd濃度與試驗框內(nèi)土壤質(zhì)量，計算需要稱取母土的質(zhì)量，計算公式為:11 = (02+03)\胃2/(:1，其中，￥1為母土質(zhì)量，單位為8;￥2為試驗框內(nèi)土壤質(zhì)量，單位為g; Cl為母土 Cd濃度，單位為mg/kg ； C2為試驗所設試驗框