技术领域
[0001] 本
发明属于污染土壤治理领域，具体地说是一种长效土壤镉钝化剂、制备方法及应用。
背景技术
[0002] 在中轻度镉污染土壤治理中，利用钝化剂降低镉
生物有效性，从而降低植株体及可食部分镉累积量，在生产实践中可操作性强因而具有推广应用前景。
[0003] 国内文献报道的土壤镉钝化剂作用机理，主要通过钝化剂自身
吸附、螯合、固定功能，如
生物炭、沸石等，或通过调节土壤酸
碱环境，如石灰、磷矿粉等，从而降低土壤中镉生物有效性。
[0004] 目前土壤镉钝化剂实际应用中主要存在钝化效果不理想，并且主要作用于当季，后效差等问题，难以保证在中轻度镉污染土壤中实现安全生产的目的，从而限制了钝化剂在镉污染土壤治理中的推广应用。
发明内容
[0005] 本发明所要解决的技术问题是克服上述
现有技术存在的
缺陷，提供一种长效土壤镉钝化剂，将钝化剂应用于土壤中，在提高当季钝化效果同时保持良好的后续钝化效果。
[0006] 为此，本发明采用如下的技术方案：一种长效土壤镉钝化剂，其包含方解石矿粉、腐植酸和粘结剂，所述腐植酸的
质量分数为1-5％，粘结剂的质量分数为3-6％。
[0007] 本发明的方解石矿粉在土壤中逐渐分解，用于提高土壤pH值，提高当季钝化效果。本发明通过添加粘结剂来达到合适的粘结强度，通过添加腐植酸在保证当季钝化效果的
基础上，同时保持良好的后续钝化效果。
[0008] 优选的，所述方解石矿粉的
碳酸
钙含量在90％以上。
[0009] 优选的，所述方解石矿粉的粒径为10-30目，腐植酸的质量分数为2-4％。粒径的大小决定了施入土壤后的分解速率，进而决定对土壤中镉的钝化效果的强弱。粒径越粗，分解速率越慢，钝化作用的持续效果越长，但当季钝化效果较低。相反，粒径越细当季钝化效果好但持续时间短。本发明选择10-30目加工粒径的矿粉，并配比3％腐植酸，既在一定程度上提高当季分解速率，同时保持很好的后续效果。
[0010] 最优选的，所述方解石矿粉的粒径为20目，腐植酸的质量分数为3％。本发明选择20目加工粒径的矿粉，并配比3％腐植酸，既在一定程度上提高当季分解速率，同时保持最佳的后续效果。
[0011] 优选的，所述的粘结剂为玉米
淀粉，粒径为50-150目，其质量分数为5％。颗粒剂施入土壤后在耕耙时如果不能迅速分散，也会因矿粉移动性小而形成以颗粒为中心的递度差异，从而产生钝化效果的空间差异。本发明通过添加玉米淀粉来改变上述状况。
[0012] 最优选的，所述粘结剂的粒径为100目，其质量分数为5％。本发明的钝化剂以100目玉米淀粉为粘结剂，
造粒过程中添加5％即可达到一定的粘结强度，而遇
水湿润后3-5分钟即分散，在机械撒施、机械耕耙的条件下保证钝化剂与土壤均匀混合。
[0013] 本发明采用的另一个技术方案：上述长效土壤镉钝化剂的制备方法，其将方解石矿粉置于圆盘造粒机内；腐植酸和粘结剂混合后加水形成水溶液(水的加入量只要溶解粘结剂且能用于喷雾即可)，采用多
角度喷雾进入圆盘造粒机，通过造粒使物料团聚成颗粒。采用水溶液进行喷雾，可以灵活调节组分配比以达到颗粒成型的目的。
[0014] 进一步的，所述圆盘造粒机的底部材质采用玻璃
钢，可以有效减少造粒时产生的内壁粘连，防止造粒不规则，同时大大减少返料量。
[0015] 进一步的，所述圆盘造粒机的内部设有多个隔网，在造粒时自动筛分颗粒大小，使成型颗粒大小相近。
[0016] 本发明采用的再一个技术方案：上述长效土壤镉钝化剂在土壤的应用，在田间应用时为保证钝化剂与土壤均匀混合，不同质地土壤应选择不同的施用时间：质地轻的砂性或砂壤土，灌水前后施用再耕耙皆可；而质地重的粘土或粘壤土，须灌水前土壤干燥条件下耕耙，打碎大小土
块后施用钝化剂，最后耕耙均匀；因为质地重的土壤灌水后土块不易被机械打碎，影响均匀度。
[0017] 钝化剂施入后耕耙深度，以达到
犁底层为准，
耕作层厚的要进行一次深翻，确保根系生长范围内土壤与钝化剂均匀混合。
[0018] 本发明具有的有益效果如下：本发明的长效土壤镉钝化剂中，选择方解石矿粉配合腐植酸，既提高了当季钝化效果，又能保持良好的后续钝化效果。本发明长效土壤镉钝化剂的制备方法，得到的钝化剂颗粒规则、遇水后分散速度快。
附图说明
[0019] 图1为本发明
实施例3所述钝化剂在长沙晚稻中的试验结果图；
[0020] 图2为本发明实施例3所述钝化剂在衢江单季稻中的试验结果图；
[0021] 图3为本发明实施例3所述钝化剂在韶关翁源县单季稻中的试验结果图；
[0022] 图4为本发明施用不同粒径矿粉1年后
土壤酸碱度变化图。
具体实施方式
[0023] 下面结合
说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
[0024] 实施例1
[0025] 本实施例提供一种长效土壤镉钝化剂，其由方解石矿粉、腐植酸和玉米淀粉组成，腐植酸的质量分数为1％，玉米淀粉的质量分数为3％，其余为方解石矿粉。方解石矿粉的碳酸钙含量在86％，粒径为10目。玉米淀粉的粒径为50目。
[0026] 实施例2
[0027] 本实施例提供一种长效土壤镉钝化剂，其由方解石矿粉、腐植酸和玉米淀粉组成，腐植酸的质量分数为5％，玉米淀粉的质量分数为6％，其余为方解石矿粉。方解石矿粉的碳酸钙含量在90％，粒径为30目。玉米淀粉的粒径为150目。
[0028] 实施例3
[0029] 本实施例提供一种长效土壤镉钝化剂，其由方解石矿粉、腐植酸和玉米淀粉组成，腐植酸的质量分数为3％，玉米淀粉的质量分数为5％，其余为方解石矿粉。方解石矿粉的碳酸钙含量在94％，粒径为20目。玉米淀粉的粒径为100目。
[0030] 实施例4
[0031] 本实施例提供实施例1-3所述长效土壤镉钝化剂的制备方法，其将方解石矿粉置于圆盘造粒机内；腐植酸和粘结剂混合后加水形成水溶液，采用多角度喷雾进入圆盘造粒机，通过造粒使物料团聚成颗粒，最后烘干。所述圆盘造粒机的底部材质采用玻璃钢。所述圆盘造粒机的内部设有多个隔网，在造粒时自动筛分颗粒大小，使成型颗粒大小相近。
[0032] 下面用实施例3所述的钝化剂进行如下试验。
[0033] 1.钝化剂对降低稻米镉含量的田间试验效果。在不同污染地田间小区试验结果如图1-3所示。
[0034] 图1中，湖南长沙县北山镇晚稻试验，对照稻谷镉含量0.711mg/kg，钝化剂处理中含量最低为0.128mg/kg，最大降幅82.0％。
[0035] 图2中，衢江区莲花镇单季稻试验，对照稻谷镉含量0.220mg/kg，钝化剂处理中含量最低为0.041mg/kg，最大降幅81.4％。
[0036] 图3中，韶关市翁源县新江镇单季水稻，在同一块稻田和同一水稻品种同时开展了不同水分条件下钝化剂应用小区试验。在旱作条件下，对照稻米镉含量0.761mg/kg，钝化剂处理中含量为0.203mg/kg，最大降幅73.3％。在全生育期淹水条件下，对照和钝化剂处理稻米镉含量分别为0.073mg/kg和0.071mg/kg。在稻米镉累积量很低的情况下，钝化剂的效果不明显。
[0037] 2.钝化剂的持续效果。
[0038] 表1.钝化剂应用效果
定位试验结果 稻米镉含量：mg/kg[0039]
[0040] 定位试验前四年结果表明，钝化剂施入土壤后呈现缓慢释放的过程，钝化效果在当季并非最为显著，到次年早稻钝化效果最为显著，随后呈现缓慢下降的趋势。
[0041] 3.不同镉污染程度土壤钝化剂应用效果。
[0042] 表2.不同土壤镉含量下应用钝化剂后稻米镉含量(mg/kg)
[0043]
[0044] 在不同土壤镉含量下，应用钝化剂后当季稻米镉含量都有显著下降，但按照国家
食品安全标准要求，只有在中轻度镉污染土壤，应用钝化剂能达到稻米食用安全限量值要求。
[0045] 4.大田应用效果。
[0046] 2019年在湖南长沙县北山镇进行了早稻田钝化剂应用示范，用量15t/hm2，面积3.6亩。未施用钝化剂的稻米镉含量为0.713mg/kg，施用钝化剂后稻米镉含量0.097mg/kg，降低86.4％。
[0047] 本发明实施例3的长效土壤镉钝化剂的配比选用过程如下：
[0048] 1.当季效果与持续效果间的平衡
[0049] 本发明选用的主要材料是有效成份碳酸钙含量90％以上的方解石矿粉，矿粉在土壤中逐渐分解从而提高土壤pH值。粒径的大小决定了施入土壤后的分解速率，进而决定对土壤中镉的钝化效果的强弱。粒径越粗，分解速率越慢，钝化作用的持续效果越长，但当季效果较低。相反，粒径越细当季效果好但持续时间短。
[0050] 图4表示在15t/hm2用量下，不同粒径矿粉直接施用和配比3％腐植酸后施用，3个月后土壤pH值变化。直接施用3个月后，20目处理与200目处理之间土壤pH差值为0.86，配比3％腐植酸后施用，其差值0.35，缩小0.51。
[0051] 因此，选择20目加工粒径的矿粉，并配比3％腐植酸，既在一定程度上提高当季分解速率，同时保持最佳的后续效果。田间定位试验结果表明钝化效果当季达到80％，并持续四年以上。
[0052] 2.颗粒剂产品制造中粘结剂选择与配比
[0053] 田间应用中粉状物难以用于机械施用，人工施用费时且不均匀，而矿粉进入土壤后移动性小，施用不均匀会产生钝化效果在水平空间上的差异。
[0054] 颗粒剂施入土壤后在耕耙时如果不能迅速分散，也会因矿粉移动性小而形成以颗粒为中心的递度差异，从而产生钝化效果的空间差异。
[0055] 本发明以100目玉米淀粉为粘结剂，造粒过程中添加5％即可达到一定的粘结强度，而遇水湿 后3～5分钟即分散，在机械撒施、机械耕耙的条件下保证钝化剂与土壤均匀混合。
