CN103030450A

CN103030450A - 一种控制水稻镉积累的肥料及其制备方法

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Publication number: CN103030450A
Application number: CN2012105688733A
Authority: CN
Inventors: 邵国胜; 沈希宏; 王静
Original assignee: China National Rice Research Institute
Current assignee: China National Rice Research Institute
Priority date: 2012-12-25
Filing date: 2012-12-25
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2032-12-25
Also published as: CN103030450B

Abstract

一种控制水稻镉积累的肥料及其制备方法，属于肥料技术领域。其由以下重量份的原料制成：按含水量10%计的有机物100份、按硫计的硫源1～50份、强碱0.1～20份及占有上述有机物、硫源和强碱总重量20～100%的水。与现有技术相比，本发明的肥料更为经济有效，而且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

一种控制水稻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，具体涉及一种控制水稻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水稻镉积累的肥料及其制备方法的技术方案。

所述的一种控制水稻镉积累的肥料，其特征在于由以下重量份的原料制成：

按含水量10%计的有机物100份、按硫计的硫源1～50份、强碱0.1～20份及占有上述有机物、硫源和强碱总重量20～100%的水；

所述的有机物为稻草秸秆、大小麦秸秆、油菜秸秆、玉米/高粱秸秆、木屑、杂草秸秆、紫云英秸秆、苜蓿秸秆、废纸和水葫芦中的一种或一种以上混合物。

所述的一种控制水稻镉积累的肥料，其特征在于含有：有机物100份、硫源10～30份、强碱0.5～10份。

所述的一种控制水稻镉积累的肥料，其特征在于含有：有机物100份、硫源15～25份、强碱0.8～8份。

所述的一种控制水稻镉积累的肥料，其特征在于所述的硫源为硫磺、硫化钠、硫氢化钠、硫化钾、硫化钙、黄铁矿、白铁矿、磁黄铁矿、石膏、硫酸铵、硫酸亚铁、硫酸铁、硫酸钾、硫酸钠、硫酸钙和硫酸镁中的一种或一种以上混合物。

所述的一种控制水稻镉积累的肥料，其特征在于所述的强碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氧化钙和氢氧化钙中的一种或一种以上混合物。

所述的一种控制水稻镉积累的肥料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1）将有机物切割成0.1～100mm的小段或研磨成20～300目的粉末状；

2）将硫源研磨成60～400目的粉末状；

3）按含水量10%计的有机物100份、按硫计的硫源1～50份、强碱0.1～20份及占有上述有机物、硫源和强碱总重量20～100%的水，在自然温度下发酵5天～3个月，或消煮1～5小时，得到控制水稻镉积累的肥料；

上述的有机物为稻草秸秆、大小麦秸秆、油菜秸秆、玉米/高粱秸秆、木屑、杂草秸秆、紫云英秸秆、苜蓿秸秆、废纸和水葫芦中的一种或一种以上混合物；

上述的硫源为硫磺、硫化钠、硫化钾、硫化钙、黄铁矿、白铁矿、磁黄铁矿、石膏、硫酸铵、硫酸亚铁、硫酸铁、硫酸钾、硫酸钠、硫酸钙和硫酸镁中的一种或一种以上混合物；

上述的强碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氧化钙和氢氧化钙中的一种或一种以上混合物。

所述的一种控制水稻镉积累的肥料的制备方法，其特征在于所述的步骤3）中按有机物100份、硫源16～24份和强碱1～5份混合均匀。

所述的一种控制水稻镉积累的肥料的制备方法，其特征在于所述的步骤3）中按有机物100份、硫源18～22份和强碱2～4份混合均匀。

本发明所研制的肥料宜作为基肥施入稻田，每亩稻田使用量宜在1kg-2kg（按纯硫计算）。本肥料不可与酸性肥料共存放，或混合施用。

本发明中的有机物按含水量10%计，硫源按硫含量计。

上述的一种控制水稻重金属镉积累的肥料制备方法，设计合理，制作简单，而且能充分利用稻草，甚至各种废弃有机物料，该肥料中含有各种形态的硫，既能保证稻田即时控制土壤中的有效态镉含量，而且还能较长时间维持较低水平的有效态镉，保证在整个水稻生育期降低水稻根系对土壤镉的吸收；在施用过程中，操作简便，使用量低，价格低廉，使用成本低，普遍适用于我国非硫酸盐土壤的重、中、轻度镉污染的稻田，能显著降低稻米中的镉含量，并提高水稻对镉毒害的耐性。同时，本发明还能作为水稻生长提供充足（但不过量）的硫营养，促进水稻生长和提高水稻产量。与现有技术相比，本发明更为经济有效，而且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。

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）用粉碎机将稻草秸秆粉碎至60目的粉末；

2）将硫磺研磨成200目的粉末状；

3）按稻草秸秆50千克、硫磺1千克和氢氧化钠1千克混合均匀，并加入水20千克，完全混匀，放置于水泥槽中，在常温下发酵15天，或在>100℃下消煮2小时，得到控制水稻镉积累的肥料；

上述步骤1）中稻草秸秆替换成大小麦秸秆、油菜秸秆、木屑、杂草秸秆、紫云英秸秆、苜蓿秸秆、废纸或水葫芦中的一种；步骤2）中硫磺替换成硫化钠、硫化钾、硫化钙、黄铁矿、白铁矿、磁黄铁矿、石膏、硫酸铵、硫酸亚铁、硫酸铁、硫酸钾、硫酸钠、硫酸钙和硫酸镁中的一种；步骤3）中氢氧化钠替换成氢氧化钾、氧化钙和氢氧化钙中的一种，其最后也能得到与实施例1相同的技术效果。

实施例2

1）用粉碎机将大小麦秸秆和废纸粉碎成300目的粉末状；

2）将磁黄铁矿和石膏研磨成60目的粉末状；

3）按大小麦秸秆和废纸30千克、磁黄铁矿和石膏5千克、氢氧化钙和氧化钙10千克混合均匀，并加入水22.5千克，在常温下发酵>15天，或在>100℃下消煮5小时，得到控制水稻镉积累的肥料；

上述步骤1）中也可将大小麦秸秆切割成0.1、20、80或100mm的小段；步骤2）中磁黄铁矿和石膏研磨成80、200或300目的粉末状；步骤3）中自然发酵1个月、2个月或3个月；其最后也能得到与实施例2相同的技术效果。

实施例3

1）用粉碎机将水葫芦粉碎成<60目的粉末状；

2）将白铁矿研磨成<60目的粉末状；

3）按水葫芦10千克、白铁矿5千克、氢氧化钾10千克混合均匀，并加入水10千克，在常温下发酵72小时，或在>100℃下消煮3小时，得到控制水稻镉积累的肥料；

实施例3中按水葫芦100千克、白铁矿25千克、氢氧化钾15千克、水70千克；或按水葫芦100千克、白铁矿50千克、氢氧化钾20千克、水170千克；或按水葫芦100千克、白铁矿1千克、氢氧化钾0.1千克、20千克，其最后也能得到与实施例3相同的技术效果。

实施例4

实验处理与方法：

以2004 年在中国水稻研究所富阳实验基地利用紫色水稻土培育、并经过两年水稻种植的镉污染土壤为本研究实验土壤。土壤主要理化性状：有机质含量36.9 g/kg、全氮 2.73 g/kg、全磷0.6 g/kg、全钾20.1 g/kg、碱解氮232 mg/kg、铵态氮9.7 mg/kg、速效磷25.2 mg/kg、速效钾65 mg/kg、pH 7.3. 总镉含量为5.70 mg/kg, DTPA 提取态镉含量为1.76 mg/kg. 镉污染土壤经晒干、粉碎后过60 目筛。镉污染土先按照每公斤土配置含0.2克硫磺的稻草制作的硫肥（通常农田镉污染水平一般在0.3 mg/kg，本实验土镉污染水平是其近20倍，故而硫肥使用量为通常的20倍），完全混匀以后，装于5升黑色塑料桶，每桶装4.5kg。以不施硫肥为对照（CK），重复3次，随机排列。灌水。

选用籼稻119和78130为实验材料。种子经浸种灵浸种48小时，并在35℃小催芽24小时后，将发芽种子播种于沙床。选用生长一致的秧苗移栽于盆中，每盆移栽4穴、每穴3本。

取样与分析

每日观察水稻生长特性。

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：

1.水稻生长特性

不施硫肥的两个水稻在幼苗期（3-6叶），新叶表现出淡淡白化，表现出明显的镉毒害症状。而施用硫肥的两水稻植株生长正常，叶色浓绿。同时在6叶时，CK处理时，119的每穴平均分蘖数为3.1（不计主茎），78130为3.3；而施用硫肥时119和78130的每穴平均分

蘖数分别为5.3和5.5，明显高于对照，结果显示，施用硫肥显著提高了两水稻对土壤镉的耐性。.

2.地上部镉含量

表1施用镉控制肥（硫肥）对水稻地上部镉积累控制作用

Figure 2012105688733100002DEST_PATH_IMAGE001

表1显示，在是用硫肥以后，119和78130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，78130地上部镉含量远高于119，但在施用硫肥以后，78130镉含量下降更为显著。鉴于地上部镉含量与籽粒中的镉含量呈现显著正相关，推测，施用硫肥通常能显著控制稻米中的镉含量。

对实施例1-3中得到的控制水稻镉积累的肥料进行实施例4相同的实验，其最后也能达到与实施例4一样的技术效果，能显著降低稻米中的镉含量，并提高水稻对镉毒害的耐性，同时还能促进水稻生长和提高水稻产量。

Claims

1.一种控制水稻镉积累的肥料，其特征在于由以下重量份的原料制成：

2.如权利要求1所述的一种控制水稻镉积累的肥料，其特征在于含有：有机物100份、硫源10～30份、强碱0.5～10份。

3.如权利要求1所述的一种控制水稻镉积累的肥料，其特征在于含有：有机物100份、硫源15～25份、强碱0.8～8份。

4.如权利要求1或2或3所述的一种控制水稻镉积累的肥料，其特征在于所述的硫源为硫磺、硫化钠、硫氢化钠、硫化钾、硫化钙、黄铁矿、白铁矿、磁黄铁矿、石膏、硫酸铵、硫酸亚铁、硫酸铁、硫酸钾、硫酸钠、硫酸钙和硫酸镁中的一种或一种以上混合物。

5.如权利要求1或2或3所述的一种控制水稻镉积累的肥料，其特征在于所述的强碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氧化钙和氢氧化钙中的一种或一种以上混合物。

6.一种控制水稻镉积累的肥料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

2）将硫源研磨成60～400目的粉末状；

7.如权利要求6所述的一种控制水稻镉积累的肥料的制备方法，其特征在于所述的步骤3）中按有机物100份、硫源16～24份和强碱1～5份混合均匀。

8.如权利要求6所述的一种控制水稻镉积累的肥料的制备方法，其特征在于所述的步骤3）中按有机物100份、硫源18～22份和强碱2～4份混合均匀。