一种抑制水稻吸收土壤中铅、镉、砷的方法及其应用 |
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| 申请号 | CN201710376668.X | 申请日 | 2017-05-24 | 公开(公告)号 | CN107125071A | 公开(公告)日 | 2017-09-05 |
| 申请人 | 湖南新九方科技有限公司; | 发明人 | 王英杰; 成一知; 纪智慧; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种抑制 水 稻吸收 土壤 中铅、镉、砷的方法及其应用，包括配制复合 钝化 剂和叶面阻控剂，土壤翻耕时将复合钝化剂施撒于土壤表面，多次翻耕后施加基肥；在水稻拔节期和分蘖期各将叶面控阻剂喷施在水稻上。本发明所述复合钝化剂的配方简单，原料安全环保，实施方法简单易行，复合钝化剂与叶面阻控剂协同作用，调控土壤中铅、镉、砷有效态以及阻控铅、镉、砷等向水稻中迁移，同时还能保存水分和营养使土壤更肥沃，防止多余 肥料 的流失和挥发。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种抑制水稻吸收土壤中铅、镉、砷的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.将复合钝化剂各组分按质量比混合：羟基磷灰石：生物炭=0.5 10:1 25，将叶面阻控剂各组分按质~ ~ |
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| 说明书全文 | 一种抑制水稻吸收土壤中铅、镉、砷的方法及其应用技术领域背景技术[0002] 20世纪以来，世界人口增长迅猛，生产力水平快速提高，有相当一部分污染物直接或随废水排放进入到土壤中，在这些污染物中，重金属具有来源广、毒性大、潜伏期长的特点，岩石风化和火山喷发等地质活动，是重金属污染土壤的自然来源，但人为原因是引起重金属污染的主要原因，包括冶金化工、煤炭燃烧、尾气排放、矿产开发等领域，均导致了大量重金属进入土壤中，据统计，在我国已有24个省(市)出现了不同程度的重金属污染区域，有近五分之一的耕地受到了镉、锌、汞、铅等重金属污染，沿海地区由于存在污水灌溉农田的状况，重金属对水稻的污染尤为明显。 [0003] 水稻是我国大面积栽培的粮食作物，重金属污染会对水稻的生长产生严重的负面影响，重金属对人类有潜在性的危害作用，在生物体内可以富集，并把它转化为毒性更大的金属化合物，从而对人类造成更大的危害。过量的重金属在水稻的根、茎、叶以及籽粒中大量积累，不仅影响水稻产量、品质及整个农田生态系统，并可通过食物链危及动物和人类的健康。 [0004] 我国目前约有1/5耕地亦即2000万平方公顷农田遭受重金属污染，它的直接恶果便是每年约有1000万吨粮食重金属含量超标，而且每年减产粮食1000万吨，以上两项经济损失合计200多亿元。此外，我国尚有大量工矿区和城市土地等非耕地存在重金属污染问题。这些污染不仅影响农产品的品质，而且还会影响地下水、地表水、大气等环境质量。 [0005] 我国土地重金属污染已威胁环境质量、食物安全和人体健康，清除土地重金属污染，抑制水稻对重金属的吸收显得十分紧迫。目前针对土壤重金属污染的治理方法主要有固定化/稳定化、淋洗法、洗土法、电动力学修复法、化学还原法、植物修复、微生物修复，总体存在修复效率低、处理成本高等问题，化学钝化剂通过络合、沉淀和离子交换作用，降低重金属活性，但化学钝化剂本身往往对环境存在污染，存在二次污染风险。微生物修复机理的研究尚不足，不可控，易破坏生态平衡，仍需进一步探索和完善。传统的修复方法如填埋、淋洗、电化学等工程量大，成本高、而且常常导致土壤结构破坏和某些营养元素丢失，效果单一，往往只能有效固化一种重金属元素因此，开发一种低成本、简单、高效、环境友好的水稻修复药剂具有重要意义。 发明内容[0006] 针对现有技术的不足，提供一种抑制水稻吸收土壤中铅、镉、砷的方法，通过复合钝化剂与叶面阻控剂协同调控的方法抑制水稻吸收土壤铅、镉、砷的同时锁住多余养料，提高肥料利用率。本发明另一目的在于抑制水稻吸收土壤中铅、镉、砷方法的应用。本发明通过以下方法实现，具体包括以下步骤： [0007] S1.将复合钝化剂各组分按质量比混合：羟基磷灰石：生物炭＝0.5～10：1～25，将叶面阻控剂各组分按质量比混合：二氧化硅：磷酸氢盐：胺类化合物：有机增效剂＝1～10:1～10:1～10:10，溶剂稀释400～700倍； [0008] S2.土壤翻耕时将复合钝化剂施撒于土壤表面，多次翻耕充分混合，2～5天后施加基肥； [0009] S3.在水稻拔节期和分蘖期各将稀释的叶面控阻剂喷施在水稻上。 [0011] 生物炭的碎料孔洞易聚集营养物和有益微生物，保存水分。 [0012] 复合钝化剂与叶面硅肥的协同调控作用有效固化了土壤中有效态的重金属和类金属，抑制水稻对土壤中铅、镉、砷的吸收，增强水稻对铅、镉、砷污染的抵御能力。 [0013] 复合钝化剂各组分质量比为：羟基磷灰石：生物炭＝1～5：3～15。 [0015] 进一步地步骤S1所述磷酸盐为磷酸氢二钾和磷酸氢二钠、磷酸钾、磷酸铵中的一种或几种，所述有机增效剂为尿素、甲酰胺、乙酰胺、丙酰胺中一种或几种，类羟基化合物为三乙醇胺、丙三醇、蔗糖、山梨醇、己内酰胺中的一种或几种。 [0016] 优选地，步骤S1所述溶剂稀释500～600倍。 [0017] 优选地，步骤S2所述复合钝化剂的用量为150～250kg/亩。 [0018] 进一步地，步骤S2中所述基肥为厩肥、堆肥、磷肥、钾肥、氮肥中的一种或几种。 [0019] 优选地，步骤S2中复合钝化剂的用量为190～210kg/亩，翻耕混合3天后施加基肥。 [0020] 优选地，步骤S3中水稻生长的拔节期、分蘖期喷施的稀释后的叶面控阻剂的量均为160～420L/亩。 [0021] 优选地，步骤S3中水稻生长的拔节期、分蘖期喷施的稀释后的叶面控阻剂的量均为200～240L/亩。 [0022] 喷施叶面硅肥能阻止Cd由根系向地上部运输，缓解重金属对水稻的毒害，减少重金属在水稻体内的累积，提高水稻对重金属的抵抗能力，从而降低水稻中Cd含量。 [0023] 本发明所述一种抑制水稻吸收土壤中铅、镉、砷的方法在修复土壤重金属污染和抑制水稻吸收重金属中的应用。具有以下有益效果： [0024] 1.本发明创造性地将复合钝化剂与叶面硅肥结合，协同调控水稻中重金属铅、镉和类金属砷含量，在显著降低水稻中铅、镉、砷的同时固化土壤中铅、镉、砷有效态含量，增强水稻对重金属污染的抵御能力即高效抑制水稻对土壤中铅、镉、砷的吸收。 [0025] 2.叶面硅肥协同复合钝化剂进行调控，能有效阻断铅、镉、砷由根系向地上部运输，双重防御水稻吸收土壤中铅、镉、砷。 [0027] 4.本发明使用的阻控剂成分简单、绿色安全，修复重金属土壤的同时，也能增加土壤的养分。是在不破坏土壤结构和土壤成分的基础上抑制水稻对有效态铅、镉、砷的吸收。 [0028] 5.本发明所述的抑制水稻吸收土壤中铅、镉、砷的方法制作简单，高效，成本低廉，能有效增加水稻产量，肥沃土壤，有利于其广泛推广。 具体实施方式[0029] 下面结合具体实施例进一步详细说明本发明，但实施例并不限制本发明的范围。本发明实施例使用的各种原料均可以通过常规市购得到，或根据本领域的常规方法制备得到，所用设备为实验常用设备。除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。本发明提供一种复合钝化剂结合叶面阻控剂协同治理土壤铅、镉、砷污染，抑制水稻吸收土壤中铅、镉、砷的方法。 [0030] 以下通过实施例对本发明做进一步描述。 [0031] 实施例1 [0032] S1.将复合钝化剂各组分按配比混合：羟基磷灰石：生物炭＝0.5：1，将叶面阻控剂各组分按比例混合：二氧化硅：磷酸氢盐：胺类化合物：有机增效剂＝1:1:1:10，用水稀释400倍；S2.土壤翻耕时将复合钝化剂施撒于土壤表面，复合钝化剂的用量为150kg/亩，多次翻耕充分混合，3天后施加基肥；S3.在水稻拔节期和分蘖期各将稀释的叶面控阻剂喷施在水稻上，稀释后的叶面控阻剂的量均为160L/亩。 [0033] 实施例2 [0034] S1.将复合钝化剂各组分按配比混合：羟基磷灰石：生物炭＝1：3，将叶面阻控剂各组分按比例混合：二氧化硅：磷酸氢盐：胺类化合物：有机增效剂＝5:5:5:10，水稀释500倍；S2.土壤翻耕时将复合钝化剂施撒于土壤表面，复合钝化剂的用量为210kg/亩，多次翻耕充分混合，3天后施加基肥；S3.在水稻拔节期和分蘖期各将稀释的叶面控阻剂喷施在水稻上，稀释后的叶面控阻剂的量均为250L/亩。 [0035] 实施例3 [0036] S1.将复合钝化剂各组分按配比混合：羟基磷灰石：生物炭＝5：15，将叶面阻控剂各组分按比例混合：二氧化硅：磷酸氢盐：胺类化合物：有机增效剂＝1:1:1:1，用水稀释600倍；S2.土壤翻耕时将复合钝化剂施撒于土壤表面，复合钝化剂的用量为190kg/亩，多次翻耕充分混合，3天后施加基肥；S3.在水稻拔节期和分蘖期各将稀释的叶面控阻剂喷施在水稻上，稀释后的叶面控阻剂的量均为240L/亩。 [0037] 实施例4 [0038] S1.将复合钝化剂各组分按配比混合：羟基磷灰石：生物炭＝10：25，将叶面阻控剂各组分按比例混合：二氧化硅：磷酸氢盐：胺类化合物：有机增效剂＝1:1:1:1，水稀释700倍；S2.土壤翻耕时将复合钝化剂施撒于土壤表面，复合钝化剂的用量为250kg/亩，多次翻耕充分混合，3天后施加基肥；S3.在水稻拔节期和分蘖期各将稀释的叶面控阻剂喷施在水稻上，稀释后的叶面控阻剂的量均为420L/亩。 [0039] 对比例1与实施例2各步骤相同，但不同之处在于不加叶面阻控剂。 [0040] 对比例2与实施例2各步骤相同，但不同之处在于不加复合钝化剂。 [0041] 对比例3在土壤翻耕时不加复合钝化剂，水稻拔节期和分蘖期不喷施阻控剂，其他条件与实施例相同。 [0042] 为进一步对本发明进行说明，选用的供试土壤选自同一市区同一农田，其PH值为5.73，CEC为20.50cmol·kg-1，Cd为2.62mg·kg-1，Pb为310.00mg·kg-1，As为40.50mg·kg-1.以上实施例中的基肥选自同一组分的化肥，每公斤土壤添加基肥含K2CO3320mg，(NH4) 3PO4220mg，尿素1200mg。 [0043] 对以上实施例以及对比例4个月后(即水稻成熟后)的土壤情况和水稻成长情况进行检测，结果如下表： [0044] 表1实验4个月后水稻及土壤中各性能检测结果 [0045] 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例1 对比例2 对比例3 植株均高(cm) 55 60 58 56 52 50 46 土壤有效态Cd(mg·kg-1) 0.761 0.652 0.660 0.723 1.154 1.232 1.831 土壤有效态Pb(mg·kg-1) 16.211 14.820 14.842 15.181 19.060 21.630 22.120土壤有效态As(mg·kg-1) 0.008 0.006 0.007 0.008 0.009 0.012 0.015 水稻糙米Cd(mg·kg-1) 0.182 0.120 0.151 0.135 0.234 0.297 0.655 水稻糙米Pb(mg·kg-1) 0.109 0.088 0.089 0.092 0.111 0.125 0.250 水稻糙米As(mg·kg-1) 0.161 0.150 0.185 0.187 0.206 0.234 0.288 [0046] 以上结果表明加了复合钝化剂和叶面阻控剂的土壤以及相应土壤种植的水稻中有效态铅、镉、砷含量远低于不加复合钝化剂和叶面阻控剂或者只加其中一种的土壤中有效态铅、镉、砷的含量。实施例中水稻铅、镉、砷含量均低于食品安全国家标准中《食品中污染物限量》(GB 2762-2012)(铅、镉、砷含量均小于0.2mg/kg)，对比例1～3水稻中铅、镉、砷含量均超过食品安全国家标准中《食品中污染物限量》(GB 2762-2012)。实施例相比空白组对比例3水稻中镉降低了约80％，砷降低了约50％，铅降低了约70％，同时土壤中铅、镉、砷的有效态含量也均降低了50％以上。实施例相比对比例1～2水稻中镉降低了约40％，砷降低了约30％，铅降低了约25％，同时土壤中铅、镉、砷的有效态含量也均降低了25％以上，实施例对抑制水稻吸收土壤中铅、镉、砷的效果明显优于对比例，因此复合钝化剂和叶面阻控剂对抑制水稻吸收有效态重金属元素具有显著协同作用，能高效抑制水稻对铅、镉、砷的吸收，因此可广泛推广应用于稻田土壤重金属污染修复治理。 [0047] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的包含范围之内。 |
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