CN103012017B - 一种控制旱地作物镉积累的肥料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种控制旱地作物镉积累的肥料及其制备方法，属于肥料技术领域。该肥料由以下重量份的原料制成：按含水量10%计的油菜籽100份、硫磺5～60份、催化剂0.1～60份、水0～100份；所述的催化剂为氢氧化钠和氧化锌中的一种或两种。与现有技术相比，本发明经济有效，适用性极广，能与传统上的硫肥施用技术想结合，更能为广大农民所接受，操作步骤更为简单。

Description

一种控制旱地作物镉积累的肥料及其制备方法

技术领域

本发明属于肥料技术领域，具体涉及一种控制旱地作物镉积累的肥料及其制备方法。

背景技术

镉作为一种有毒重金属，其对农作物的污染日益严重，农田污染面积日益扩大，在社会上已经引起了广泛关注。近年来，由于工业" 三废" 、污灌以及大量施用农药、肥料等原因，农田重金属污染加剧，稻米重金属安全问题日益突出。根据农业部稻米及制品质量监督检验测试中心2002 年和2003年对我国各地稻米质量安全普查的结果，稻米的质量安全问题之一是镉、铅等重金属超标，超标率均超过10%， 一些污染地区的稻米含镉量高达0.4-l.0 mg/kg，远超过我国谷物中镉的最高许可含量0.2 mg/kg ，己威胁到食物安全和人体健康，控制和降低稻米镉污染亟待解决。通过选用镉低积累品种和通过农艺技术措施降低土壤中有效态镉水平是目前控制水稻镉积累的两条重要途径。

针对当前稻田土壤以及稻米重金属镉污染日益严重的现状，国内外开展了大量有关水稻镉低积累品种筛选手口农艺栽培技术研究。水稻(稻米，下同)镉积累存在极显著的品种问差异是水稻镉低积累品种筛选的本质与基础。然水稻镉积累的品种间差异并非稳定的持久的差异，这种差异与水稻利用矿质元素的代谢途径密切相关， 甚至是这些代谢途径决定了这种差异，如水稻对铁元素的利用途径就在很大程度上决定了水稻镉的积累。当前对镉低积累水稻品种的筛选并没有把上述因素考虑在内，因此筛选出来的镉低积累品种往往存在明显的地域差异，甚至年度之间也存在显著差异。在当前生产上，国内外还没有任何一个水稻品种可用于镉低积累稻米生产。

土壤中能够被植物所吸收的镉(有效态镉)是影响水稻镉吸收与积累的重要因素。因此，通过农艺栽培技术措施降低稻田土壤有效态镉含量来降低稻米镉积累是有其理论基础的。故当前有关通过稻田肥水调控、士壤pH 调控、土壤氧化还原电位调控等途径降低稻米镉积累的研究己在国内外广泛开展。肥水调控就是通过合理的施肥和水分灌溉技术来降低稻田有效态镉含量，其中长期淹水灌溉是比较有效的一条途径，然长期淹水灌溉耗费大量灌溉水，这对于水资源日益严重的我国北方地域以及一些南方干旱地域是不现实的，也不利于水稻生长，其利用价值十分有限。施用石灰提高土壤pH，降低稻田土壤有效态镉含量也是一条比较有效的技术路径，但是该技术存在极大的弊端。在土壤pH 值提高的同时，土壤中有效态铁、锌、锰、铜、镍等金属矿质营养元素含量大幅下降，严重损害水稻生长和影响稻米产量。鉴于土壤镉主要通过铁、锰、铜、锌等矿质营养元素的吸收途径而被根系所吸收与利用，通过调控土壤中的有效态铁等元素含量，已是控制水稻重金属镉积累重要途径。公开号为CN101133710A 的中国专利已经公开了利用土壤镉可通过水稻根系的铁吸收代谢途径进入植株体内这一途径，发明了通过土施整合态亚铁肥控制稻米镉积累农艺技术措施；而公开号为CN101507400A的中国专利则公开利用土壤镉可通过锰吸收途径被水稻根系吸收进入植株体内和通过锰转运途径进入地上部和籽粒的过程，发明了利用土施螯合态锰（二价）和喷施锰控制水稻镉积累的农艺技术措施。然而，利用螯合态二价金属使用量相对偏大，而且价格较高，导致成本偏高。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于设计提供一种控制旱地作物镉积累的肥料及其制备方法的技术方案。

 所述的一种控制旱地作物镉积累的肥料，其特征在于由以下重量份的原料制成：

按含水量10%计的油菜籽100份

硫磺5～60份

催化剂0.1～60份

水0～100份；

所述的催化剂为氢氧化钠和氧化锌中的一种或两种。

所述的一种控制旱地作物镉积累的肥料，其特征在于由以下重量份的原料制成：

按含水量10%计的油菜籽100份

硫磺10～40份

催化剂0.5～30份

水5～30份。

所述的一种控制旱地作物镉积累的肥料，其特征在于由以下重量份的原料制成：

按含水量10%计的油菜籽100份

硫磺20～30份

催化剂1～10份

水10～15份。

所述的一种控制旱地作物镉积累的肥料的制备方法，其特征在于包括以下工艺步骤：

1）按照所述重量份称取按含水量10%计的油菜籽、硫磺、催化剂和水；

2）将油菜籽粉碎至100～300目，硫磺粉碎至60～400目；

3）将所述重量份的油菜籽、硫磺、催化剂和水混合，并在温度为150～400℃、压强为0.15～22MPa的密闭容器中反应2～24小时，即得到控制旱地作物镉积累的肥料。

所述的一种控制旱地作物镉积累的肥料的制备方法，其特征在于所述的步骤1）中按以下重量份称取各原料：

油菜籽100份

硫磺10～40份

催化剂0.5～30份

水5～30份。

所述的一种控制旱地作物镉积累的肥料的制备方法，其特征在于所述的步骤1）中按以下重量份称取各原料：

油菜籽100份

硫磺20～30份

催化剂1～10份

水10～15份。

所述的一种控制旱地作物镉积累的肥料的制备方法，其特征在于所述的步骤2）中将油菜籽粉碎至120～280目，硫磺粉碎至100～300目。

所述的一种控制旱地作物镉积累的肥料的制备方法，其特征在于所述的步骤2）中将油菜籽粉碎至150～250目，硫磺粉碎至150～250目。

所述的一种控制旱地作物镉积累的肥料的制备方法，其特征在于所述的步骤3）中各原料在温度为200～300℃、压强为0.5～10MPa的密闭容器中反应4～16小时。

所述的一种控制旱地作物镉积累的肥料的制备方法，其特征在于所述的步骤3）中各原料在温度为230～270℃、压强为1.0～5MPa的密闭容器中反应6～10小时。

上述的一种控制旱地作物镉积累的肥料，设计合理，制作简单，该肥料利用油菜籽或菜籽油中不饱和脂肪酸含量高，可获得高含量的有机硫，能与土壤镉形成稳定的有机螯合镉，大幅降低土壤中的有效态镉的原理来控制旱地作物镉积累。该肥料能保证作物硫需求，而且该肥料不会对土壤造成任何不了作用，甚至还能对控制土壤铅、汞污染具有极为明显的效果；另外，在施用过程中，该肥料操作简便，使用量低，价格低廉，使用成本低，普遍适用于我国重、中、轻度镉污染的旱地，而且适用于所有旱地作物，应用于稻田时，能显著降低稻米中的镉含量，并提高水稻对镉毒害的耐性。

与现有技术相比，本发明经济有效，适用性极广，能与传统上的硫肥施用技术想结合，更能为广大农民所接受，操作步骤更为简单。

本发明肥料的适宜于旱作物种植前整体时施入作为基肥施用，与土壤充分混匀为佳；每亩施用量推荐为土壤镉含量的10倍量施用（摩尔比），即1 mg/kg 镉含量的土壤，宜施入3.3 mg/kg硫量的本肥料，每亩旱地大致施用量为4.5 kg本发明的肥料，第二年之后可减半施用。

具体实施方式

以下结合实施例来进一步说明本发明。

实施例1

1）按照以下重量份称取各原料：按含水量10%计的油菜籽100kg、硫磺30kg、氢氧化钠30kg和水10kg；

2）将干油菜籽粉碎至200目，硫磺粉碎至200目；

3）将所述重量份的油菜籽、硫磺、氢氧化钠和水混合，并在温度为200℃、压强为2MPa的密闭容器中反应8小时，即得到控制旱地作物镉积累的肥料。

实施例2

1）按照以下重量份称取各原料：按含水量10%计的油菜籽100kg、硫磺15kg、氢氧化钠10kg、氧化锌10kg和水5kg；

2）将干油菜籽粉碎至100目，硫磺粉碎至60目；

3）将所述重量份的油菜籽、硫磺、氢氧化钠、氧化锌和水混合，并在温度为160℃、压强为0.5MPa的密闭容器中反应20小时，即得到控制旱地作物镉积累的肥料。

实施例3

1）按照以下重量份称取各原料：按含水量10%计的油菜籽100kg、硫磺60kg、氧化锌0.1kg和水20kg；

2）将干油菜籽粉碎至300目，硫磺粉碎至400目；

3）将所述重量份的油菜籽、硫磺、氧化锌和水混合，并在温度为340℃、压强为15MPa的密闭容器中反应2小时，即得到控制旱地作物镉积累的肥料。

实施例4

1）按照以下重量份称取各原料：按含水量10%计的油菜籽100kg、硫磺5kg和氧化锌60kg；

2）将干油菜籽粉碎至280目，硫磺粉碎至250目；

3）将所述重量份的油菜籽、硫磺和氧化锌混合，并在温度为270℃、压强为5 MPa的密闭容器中反应6小时，即得到控制旱地作物镉积累的肥料。

实施例5

实验处理与方法：

实验设计：在富阳市环山镇，采用水稻旱作模拟旱地作物开展试验。稻田土壤总镉含量经测定为1.093 mg/kg。试验品种为珍汕97B和密阳46。稻田土壤先施入肥料4.5 kg/亩，后经开沟机、碎土机挖掘粉碎，肥料与土壤充分混匀。土壤含水量在大田持水量的90%左右。稻谷种子经浸种、催芽过程后，将露白谷种穴直播于大田，并覆盖薄层细土。大区对比，每品种面积为20平米，施用肥料为上述四种条件下获得的肥料（实施例1、2、3、4中得到的肥料分别标记为肥1、肥2、肥3、肥4）

取样与分析：

于6叶期，计算每穴分蘖数。

同期取植株地上部，用于元素分析。

实验结果与分析：

植株地上部镉含量

表1施用肥料（硫肥）对水稻地上部镉积累控制作用

表1显示，在施用本发明的肥料以后，珍汕97B和密阳46地上部的镉积累含量均极显著的低于对照。而且，尽管在CK中，密阳46地上部镉含量远高于珍汕97B，但在施用本发明的肥料以后，密阳46镉含量下降更为显著。同时可以看出肥3和肥4效果要远好于肥1和肥2，是由于次两种肥料是在更高的压力和温度下获得的，油菜籽中不饱和脂肪酸更好的硫化成有机硫，对土壤镉的固化作用更优。鉴于地上部镉含量与籽粒中的镉含量呈现显著正相关，可知，施用硫肥通常能显著控制稻米中的镉含量。

Claims (7)

1.一种控制旱地作物镉积累的肥料，其特征在于由以下重量份的原料制成：

按含水量10%计的油菜籽100份

硫磺5～60份

催化剂0.1～60份

水0～100份；

所述的催化剂为氢氧化钠和氧化锌中的一种或两种；

该肥料通过以下步骤制得：

1）按照所述重量份称取油菜籽、硫磺、催化剂和水；

2）将油菜籽粉碎至100～300目，硫磺粉碎至60～400目；

3）将所述重量份的油菜籽、硫磺、催化剂和水混合，并在温度为150～400℃、压强为0.15～22MPa的密闭容器中反应2～24小时，即得到控制旱地作物镉积累的肥料。

2.如权利要求1所述的一种控制旱地作物镉积累的肥料，其特征在于由以下重量份的原料制成：

按含水量10%计的油菜籽100份

硫磺10～40份

催化剂0.5～30份

水5～30份。

3.如权利要求1所述的一种控制旱地作物镉积累的肥料，其特征在于由以下重量份的原料制成：

按含水量10%计的油菜籽100份

硫磺20～30份

催化剂1～10份

水10～15份。

4.如权利要求1所述的一种控制旱地作物镉积累的肥料，其特征在于所述的步骤2）中将油菜籽粉碎至120～280目，硫磺粉碎至100～300目。

5.如权利要求1所述的一种控制旱地作物镉积累的肥料，其特征在于所述的步骤2）中将油菜籽粉碎至150～250目，硫磺粉碎至150～250目。

6.如权利要求1所述的一种控制旱地作物镉积累的肥料，其特征在于所述的步骤3）中各原料在温度为200～300℃、压强为0.5～10MPa的密闭容器中反应4～16小时。

7.如权利要求1所述的一种控制旱地作物镉积累的肥料，其特征在于所述的步骤3）中各原料在温度为230～270℃、压强为1.0～5MPa的密闭容器中反应6～10小时。