CN103086800B

CN103086800B - 一种控制作物镉积累的肥料及其制备方法

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Publication number: CN103086800B
Application number: CN201310045114.3A
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: 2013-02-05
Filing date: 2013-02-05
Publication date: 2014-12-03
Anticipated expiration: 2033-02-05
Also published as: CN103086800A

Abstract

一种控制作物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：不饱和脂肪酸或地沟油100份、硫磺25～200份、按含水量10%计的有机物料20～600份和水0～200份。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，而且适用于所有作物。

Description

一种控制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。

所述的一种控制作物镉积累的肥料，其特征在于由以下重量份的原料制成：

不饱和脂肪酸或地沟油100份

硫磺25～200份

按含水量10%计的有机物料20～600份

水0～200份。

不饱和脂肪酸或地沟油100份

硫磺50～150份

按含水量10%计的有机物料100～500份

水50～150份。

不饱和脂肪酸或地沟油100份

硫磺75～125份

按含水量10%计的有机物料200～400份

水75～125份。

所述的一种控制作物镉积累的肥料，其特征在于所述的不饱和脂肪酸为菜籽油、红花籽油、花生油、大豆油或色拉油。

所述的一种控制作物镉积累的肥料，其特征在于所述的有机物料为菜籽饼、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、废纸或水葫芦中的一种或一种以上混合物。

所述的一种控制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）将所述重量份的不饱和脂肪酸或地沟油煮沸至100～400℃；

2）将所述重量份的硫磺加入步骤1）得到的沸油中，并煮沸0.5～5小时；

3）冷却至50～100℃后，将所述重量份的有机物料加入步骤2）得到的混合油中，搅拌均匀，加入所述重量份的水，并继续煮沸1～3小时后，冷却至固体状；

4）将固体状混合油粉置于60℃～100℃或至于阳光下暴晒至含水量不高于20%；

5）将步骤4）得到的固体状混合油粉碎至60～150目，即得到控制作物镉积累的肥料。

1）将所述重量份的不饱和脂肪酸或地沟油煮沸至100～400℃；

3）冷却至常温，将所述重量份的有机物料加入步骤2）得到的混合油中，用粉碎机粉碎，搅拌均匀，至60～150目粉状物料；

4）将粉状物料加入所述重量水混匀，并在100℃以上蒸汽浴中蒸煮2～5小时后，晾干，得控制作物镉积累的肥料。

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，该肥料利用硫磺在常压和一定高温下对不饱和脂肪酸（包括地沟油）的碳碳双键进行加硫反应和过硫化反应，形成高硫含量的大分子物质，然后利用各种有机物料本身所具有的各种还原性物质，在煮沸情况下，打断大分子物质的碳硫键、硫硫键，进而生产出高纯度、高硫含量硫醇（有机硫），进而作为肥料施入农田以螯合农田中的镉，使之不能为根系所吸收。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，而且肥料的制作完全可以因地制宜，不饱和脂肪酸，甚至地沟油在任何地区、地域都可轻易获取，而且还能利用当地的各种作物的秸秆作为还原性有机物料，能解决秸秆焚烧的恶果，甚至还能利用地沟油作物原料，可解决地沟油的食物污染问题。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，而且适用于所有作物。

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）将不饱和脂肪酸或地沟油100份煮沸至200℃；

2）将硫磺150份加入步骤1）得到的沸油中，并煮沸2小时；

3）冷却至100℃后，将所述按含水量10%计的有机物料400份加入步骤2）得到的混合油中，搅拌均匀，加入水100份，并继续煮沸2小时后，冷却至固体状；

4）将固体状混合油粉置于100℃或至于阳光下暴晒至含水量不高于20%；

5）将步骤4）得到的固体状混合油粉碎至100目，即得到控制作物镉积累的肥料。

上述的不饱和脂肪酸可以采用菜籽油、红花籽油、花生油、大豆油或色拉油，上述的有机物料可以采用菜籽饼、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、废纸或水葫芦中的一种或一种以上混合物。

实施例2

1）将不饱和脂肪酸或地沟油100份煮沸至150℃；

2）将硫磺200份加入步骤1）得到的沸油中，并煮沸5小时；

3）冷却至50℃后，将所述按含水量10%计的有机物料600份加入步骤2）得到的混合油中，搅拌均匀，加入水200份，并继续煮沸3小时后，冷却至固体状；

4）将固体状混合油粉置于60℃或至于阳光下暴晒至含水量不高于20%；

5）将步骤4）得到的固体状混合油粉碎至150目，即得到控制作物镉积累的肥料。

实施例3

1）将不饱和脂肪酸或地沟油100份煮沸至250℃；

2）将硫磺25份加入步骤1）得到的沸油中，并煮沸0.5小时；

3）冷却至75℃后，将所述按含水量10%计的有机物料20份加入步骤2）得到的混合油中，搅拌均匀，并继续煮沸1小时后，冷却至固体状；

5）将步骤4）得到的固体状混合油粉碎至60目，即得到控制作物镉积累的肥料。

实施例4

1）将不饱和脂肪酸或地沟油100份煮沸至120℃；

2）将硫磺80份加入步骤1）得到的沸油中，并煮沸3小时；

3）冷却至常温，将含水量10%计的有机物料200份加入步骤2）得到的混合油中，用粉碎机粉碎，搅拌均匀，至60目粉状物料；

4）将粉状物料加入水150份混匀，并在100℃以上蒸汽浴中蒸煮3小时后，晾干，得控制作物镉积累的肥料。

实施例5

1）将不饱和脂肪酸或地沟油100份煮沸至180℃；

2）将硫磺120份加入步骤1）得到的沸油中，并煮沸4小时；

3）冷却至常温，将含水量10%计的有机物料250份加入步骤2）得到的混合油中，用粉碎机粉碎，搅拌均匀，至150目粉状物料；

4）将粉状物料加入水50份混匀，并在100℃以上蒸汽浴中蒸煮5小时后，晾干，得控制作物镉积累的肥料。

试验例6

实验处理与方法：

实验设计：在浙江省富阳市环山镇，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75%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、5中得到的肥料分别标记为肥1、肥2、肥3、肥4、肥5）

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。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。

试验例7

土壤盆栽苗期实验：配置15 mg/kg 镉污染土壤，采用盆栽实验，实验例1制作的肥料为试验肥，施用量为每公斤土田间0.5克肥料，设置CK（不施肥）。种植4叶1心的水稻小苗（密阳46）。2周以后观察苗情，并取样测定镉、铁、锌、锰和铜等元素。结果显示，CK植株新叶发白，表现出缺素症状（主要是铁、锌、锰和铜等），地上部镉含量高达473.0 mg/kg；而施用肥料（施用量0.5 g/kg）时，水稻生长完全正常，地上部镉含量仅为71.8 mg/kg。

肥料的镉吸附实验：以试验例1制作的肥料为试验肥，以500 ml 5 mg/kg的镉溶液为处理液，设置空白、添加菜籽饼和添加硫为三个对照，以添加等量肥料（0.5 g）为处理，在处理2小时以后测定溶液镉浓度，分别为5.0、4.2、5.0和1.3 mg/kg，肥料对溶液镉浓度具有极强的控制作用。

对实施例2-5得到的肥料进行与试验例7相同条件的试验，其最后也能达到与试验例7相同的技术效果，肥料对溶液镉浓度具有极强的控制作用。

Claims

1.一种控制作物镉积累的肥料，其特征在于由以下重量份的原料制成：

不饱和脂肪酸100份

硫磺25～200份

按含水量10%计的有机物料20～600份

水0～200份；

其按照以下工艺步骤制成：

1）将所述重量份的不饱和脂肪酸煮沸至100～400℃；

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

不饱和脂肪酸100份

硫磺50～150份

按含水量10%计的有机物料100～500份

水50～150份。

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

不饱和脂肪酸100份

硫磺75～125份

按含水量10%计的有机物料200～400份

水75～125份。

4.如权利要求1或2或3所述的一种控制作物镉积累的肥料，其特征在于所述的不饱和脂肪酸为菜籽油、红花籽油、花生油、大豆油或色拉油。

5.如权利要求1或2或3所述的一种控制作物镉积累的肥料，其特征在于所述的有机物料为菜籽饼、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、废纸或水葫芦中的一种以上物质。