CN103787769B - 水稻专用钙肥及其制备和用于生产富钙大米的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水稻专用钙肥及其制备和用于生产富钙大米的方法。该水稻专用钙肥，含有如下重量份数的组分：钙源，以钙的重量计40~280；干细土500~1000；活化剂4~40；生物质填充材料50~200。其用于生产富钙大米的方法为，水稻插秧时，将水稻专用钙肥同步施加在秧苗根部。利用本发明的水稻用钙肥及其方法栽培出的大米，其钙含量可达230mg/kg，是普通大米钙含量的2倍以上。
Description
技术领域
本发明属于农作物种植领域，具体涉及一种水稻专用钙肥及其制备和用于生产富钙大米的方法。
背景技术
钙作为植物生长发育所必需的营养元素，在植物体内发挥着极其重要的作用。它是细胞壁胶层形成不可缺少的元素，为植物发育所必需，同时可以维护细胞膜的完整性、防止细胞衰老，它还可以促进光合产物转运、防止金属离子和草酸对植物体的毒害。在细胞水平，它是植物细胞刺激-反应信号转导机制中的关键信号分子，参与调解生殖生长和各种胁迫性防御反应等。钙元素是人体必须的大量元素，是人体中含量排第五位的元素，约占体重的1.7%，不仅参与骨骼、牙齿的形成，还是细胞信号传导重要的第二信使。此外，钙在细胞程序性死亡中的重要作用已被认识并受到重视。2012年中国营养学会给中国人推荐的钙摄入量为800mg/d，青少年的需求量可能达到1000mg/d以上。然而中国人主食的粮食作物（小麦、水稻、玉米）及蔬菜中钙含量都不足以供给人一天的需求，中国人膳食钙含量仅达到推荐值的一半！
一般的植物钙强化方法为直接将大米浸泡钙盐，通过该方法虽能提高大米中的钙含量，但增加的是不易被人体吸收的离子型钙，其吸收性与安全性都不能得到保障。
在中国专利申请号为CN102106509的名为《一种富锌大米的生产方法》专利中提到的钙营养强化的技术是将小麦或者米粒浸泡在钙盐中，强制籽粒吸收钙盐，然后晾干籽粒，经过检测确实达到了富钙的目的，但是这种强化方法不是在小麦或者水稻的生长过程中由植物体富集的，强化的钙为无机态钙，不利于人体吸收，其安全性和可控性也备受质疑。
在中国专利申请号为201110320591.7的名为《高钙富硒保健大米的生产方法》的专利申请书中提到的高钙大米的生产方法是在土壤中直接施加基肥400~500kg/hm2，其技术方案并不能达到钙的强化效果，其利用率也偏低，而且其对最终水稻籽粒中的钙含量与钙形态提升效果也并没有进一步说明。
此外，在现今的农业措施中，许多报到均描述了向土壤中施加钙肥（如氧化钙）的措施，然而这些措施主要是用来调节酸性土壤的pH值，而且这些施钙措施并不能显著提高籽粒中的钙含量，这些报道并不能解决籽粒钙强化的难题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种水稻专用钙肥及其制备和用于生产富钙大米的方法。
本发明提供的水稻专用钙肥，含有如下重量份数的组分：
钙源，以钙的重量计40~280；
干细土500~1000；
活化剂4~40；
生物质填充材料50~200。
（干细土为本领域公认的干燥的细颗粒的土，是符合育秧标准的细土）。
其中，所述钙源为含钙的矿物材料或含钙的化合物（如：钙盐、氧化钙或氢氧化钙）中的一种或其混合物。
优选地，所述钙源为贝壳粉、珍珠粉、珊瑚粉、动物骨灰、方解石粉、硝酸钙、硫酸钙、磷酸二氢钙、磷酸钙、氯化钙、氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙或柠檬酸钙的一种或者任意组合。
优选地，所述生物质填充材料为生物质纤维中的一种或其组合。进一步优选地，所述生物质纤维为水稻秸秆、水稻稻壳、小麦秸秆、玉米秸秆、玉米芯、芦苇或木头中的一种或其两种以上任意混合物。
优选地，所述活化剂为硫或腐殖酸的一种或其混合物。
本发明提供上述的水稻专用钙肥的制备方法，包含以下步骤：
1）将生物质填充材料粉碎；将干细土、钙源、活化剂分别粉碎为粉末状，然后将钙源粉末、干细土粉末、活化剂粉末和粉碎后的生物质填充材料按所述比例搅拌混合，搅拌过程中，不停喷洒水使其湿润，水的用量为干细土重量的40-60%；
2）将步骤1）得到的糊状混合物装入的托盘式模具中，推平并压实，干燥，得到厚度为3-8mm的薄片地毯状的水稻专用钙肥，其中，薄片地毯状的水稻专用钙肥中加入的钙源的量为以钙的重量计246~1724g/m2，优选为739~1232g/m2。
作为优选技术方案，钙源粉末、干细土粉末和活化剂粉末的粒径小于48μm，其中纳米级别所占的比例为5~15%。
本发明提供上述的水稻专用钙肥用于生产富钙大米的方法：水稻插秧时，将水稻专用钙肥同步施加在秧苗根部。
作为优选技术方案，上述水稻专用钙肥用于生产富钙大米的方法为：水稻专用钙肥为厚度3-8mm的薄片地毯状，调整其长度以及宽度与标准水稻育秧盘的大小一样（标准水稻育秧盘长580mm，宽280mm），插秧时，将薄片地毯状水稻专用钙肥放置在插秧机秧箱上，然后将水稻育秧盘中的秧苗放置在薄片地毯状水稻专用钙肥上方，进行机械插秧，薄片地毯状水稻专用钙肥与秧苗一起被插入秧田后位于秧苗的根部位置，其中，每块薄片地毯状的水稻专用钙肥中加入的钙源的量为以钙的重量计40~280g（246~1724g/m2）。优选为120~200g（739~1232g/m2）。
本发明提供了一种水稻用钙肥及其制备和用于生产富钙大米的方法，利用本发明的水稻用钙肥及其方法栽培出的大米，其钙含量可达230mg/kg，是普通大米钙含量的2倍以上，可以说通过这种方式培育的大米它就是一种天然富钙大米，这种生物钙的人体吸收利用率高，它克服了钙营养强化大米中的钙形态安全性的不足，比撒施钙肥具有更高的利用率，其操作方式也很简单，能够节省很多人工，因而通过这一途径来开发富钙大米这一新型功能大米将有着非常广阔的应用前景，栽培出的富钙大米使得人们通过日常饮食方式来补充矿物质元素钙成为可能，对于解决人群的缺钙问题具有重要意义。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例1
选择江苏省如皋市丁堰镇水稻田作为肥料效果试验田，水稻栽培品种为长江下游平原区域广为种植的淮稻-7号，每一小试验组设置为7×19=133平方米（0.2亩）的小区，每一小区周边筑宽0.5米的垄并保留1米的隔离距离，每一小区设有单独排灌水水渠。选择其中一个小区作为常规水稻栽培（不加本发明的水稻专用钙肥）的对照组，其余加本发明的水稻专用钙肥的组采用与对照组相同的栽培技术，在收获时，采集水稻稻穗进行脱粒、碾米，测定大米的钙含量，测得对照组大米的钙含量为105.1mg/kg。
实施例2-13
首先，制作与标准育秧盘规格一样的托盘式模具，所述托盘式模具的尺寸为：长为580mm，宽为280mm，深度为10mm；将生物质填充材料：水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆和芦苇粉碎为小段，同时加入碎木屑和稻壳混合；将干细土、钙源、活化剂（硫与腐殖酸1:1的混合物）分别粉碎为粉状，其粒径小于48μm，其中纳米级别所占的比例为5~15%，然后将钙源粉末、干细土粉末、活化剂粉末和生物质填充材料按下表比例进行粗混后加入搅拌机中充分混合均匀，搅拌过程中不停喷洒水使其湿润，所述水的用量占干细土用量的60%，具体见下表；在托盘式模具内垫一张托盘底面一样大的纸，然后将所制得的糊状含钙肥料等分成10份，分别装入10个不同模具中，推平并压实，然后晾干或者烘干，得到厚度为3-8mm薄片地毯状的水稻专用钙肥，平均每块地毯状钙肥中加入的钙源的量为以钙的重量计为180g（1108g/m2）。装袋，封口并贴上成分标签，备用。
机插秧时，将制得的薄片地毯状的水稻专用钙肥放置在插秧机秧箱上，然后将水稻育秧盘中的秧苗放置在薄片地毯状的水稻专用钙肥上方，调节好插秧机参数进行机械插秧，钙肥与秧苗一起被插入秧田后位于秧苗的根部位置，每亩用秧盘数量为25盘（每实验组5盘）。
在水稻收获时，采集水稻稻穗进行脱粒、碾米，测定大米的钙含量，汇总入下表中：
实施例14-20
首先，制作与标准育秧盘规格一样的托盘式模具，所述托盘式模具的尺寸为：长为580mm，宽为280mm，深度为10mm；将生物质填充材料：水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆和芦苇粉碎为小段，同时加入碎木屑和稻壳混合；将干细土、钙源、活化剂（硫与腐殖酸1:1的混合物）分别粉碎为粉状，其粒径小于48μm，其中纳米级别所占的比例为5~15%，然后分别将钙源粉末（以钙计0.4~2.4kg，每组分别按照下表中的量称取）、干细土粉末（7.5kg）、小段生物质填充材料（1kg）、活化剂粉末（0.25kg）进行粗混后加入搅拌机中充分混合均匀，搅拌过程中不停喷洒水使其湿润，所述水的用量占干细土用量的40%；在托盘式模具内垫一张托盘底面一样大的纸，然后将所制得的糊状含钙肥料等分成10份，分别装入10个不同模具中，推平并压实，然后晾干或者烘干，厚度为3-8mm薄片地毯状的水稻专用钙肥，平均每块地毯状钙肥中加入的钙源的量为以钙的重量计为40~280g（246~1724g/m2）。装袋，封口并贴上成分标签，备用。
机插秧时，将制得的薄片地毯状的水稻专用钙肥放置在插秧机秧箱上，然后将水稻育秧盘中的秧苗放置在薄片地毯状的水稻专用钙肥上方，调节好插秧机参数进行机械插秧，钙肥与秧苗一起被插入秧田后位于秧苗的根部位置，每亩用秧盘数量为25盘（每实验组5盘）。
在水稻收获时，采集水稻稻穗进行脱粒、碾米，测定大米的钙含量，汇总入下表中。
| 实施例及编号 | 氧化钙用量（以钙计 kg） | 大米钙含量（mg/kg） |
| 实施例14 | 0.4 | 117.7 |
| 实施例15 | 0.8 | 146.1 |
| 实施例16 | 1.2 | 180.7 |
| 实施例17 | 1.6 | 179.3 |
| 实施例18 | 2 | 228.2 |
| 实施例19 | 2.4 | 212.4 |
| 实施例20 | 2.8 | 231.5 |
实施例21
首先，制作与标准育秧盘规格一样的托盘式模具，所述托盘式模具的尺寸为：长为580mm，宽为280mm，深度为10mm；将生物质填充材料：水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆和芦苇粉碎为小段，同时加入碎木屑和稻壳混合；将干细土、钙源、活化剂（硫）分别粉碎为粉状，其粒径小于48μm，其中纳米级别所占的比例为5~15%，然后分别将钙源粉末（以钙计2kg）、干细土粉末（7.5kg）、小段生物质填充材料（1kg）、活化剂（硫）粉末（0.25kg）进行粗混后加入搅拌机中充分混合均匀，搅拌过程中不停喷洒水使其湿润，所述水的用量占干细土用量的50%；在托盘式模具内垫一张托盘底面一样大的纸，然后将所制得的糊状含钙肥料等分成10份，分别装入10个不同模具中，推平并压实，然后晾干或者烘干，厚度为3-8mm薄片地毯状的水稻专用钙肥，平均每块地毯状钙肥中加入的钙源的量为以钙的重量计为200g（1232g/m2）。装袋，封口并贴上成分标签，备用。
机插秧时，将制得的薄片地毯状的水稻专用钙肥放置在插秧机秧箱上，然后将水稻育秧盘中的秧苗放置在薄片地毯状的水稻专用钙肥上方，调节好插秧机参数进行机械插秧，钙肥与秧苗一起被插入秧田后位于秧苗的根部位置，每亩用秧盘数量为25盘（每实验组5盘）。
在水稻收获时，采集水稻稻穗进行脱粒、碾米，测定大米的钙含量，为217.3mg/kg。
实施例22
首先，制作托盘式模具，所述托盘式模具的尺寸为：长为580mm，宽为2800mm，深度为10mm；将生物质填充材料：水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆和芦苇粉碎为小段，同时加入碎木屑和稻壳混合；将干细土、钙源、活化剂（腐殖酸）分别粉碎为粉状，其粒径小于48μm，其中纳米级别所占的比例为5~15%，然后分别将钙源粉末（以钙计2kg）、干细土粉末（7.5kg）、小段生物质填充材料（1kg）、活化剂（腐殖酸）粉末（0.25kg）进行粗混后加入搅拌机中充分混合均匀，搅拌过程中不停喷洒水使其湿润，所述水的用量占干细土用量的50%；在托盘式模具内垫一张托盘底面一样大的纸，然后将所制得的糊状含钙肥料装入模具中，推平并压实，然后晾干或者烘干，厚度为3-8mm薄片地毯状的水稻专用钙肥，然后将制得的肥料切割为580mm×280mm的小块状，共切割得到10块地毯状钙肥，平均每块地毯状钙肥中加入的钙源的量为以钙的重量计为200g（1232g/m2）。装袋，封口并贴上成分标签，备用。
机插秧时，将制得的薄片地毯状的水稻专用钙肥放置在插秧机秧箱上，然后将水稻育秧盘中的秧苗放置在薄片地毯状的水稻专用钙肥上方，调节好插秧机参数进行机械插秧，钙肥与秧苗一起被插入秧田后位于秧苗的根部位置，每亩用秧盘数量为25盘（每实验组5盘）。
在水稻收获时，采集水稻稻穗进行脱粒、碾米，测定大米的钙含量，为225.4mg/kg。
从以上实施例可以看出：利用本发明提供的方法生产出的大米，其钙含量可达约230mg/kg以上，是普通大米钙含量的2倍以上，可以说通过这种方式培育的大米它就是一种天然富钙大米，这种生物钙的人体吸收利用率高，它克服了营养强化大米的不足，肥料中钙的利用率也比撒施钙肥的利用率高得多，因而通过这一途径来开发富钙大米这一新型功能大米将有着非常广阔的应用前景，并对改善人民的钙营养不足有着现实的意义。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (6)
1.一种水稻专用钙肥，其特征在于，由如下重量份数的组分构成：
钙源，以钙的重量计40~280；
干细土500~1000；
活化剂4~40；
生物质填充材料50~200；
其中，所述活化剂为硫或腐殖酸的一种或其混合物；
所述生物质填充材料为生物质纤维中的一种或其组合，所述生物质纤维为水稻秸秆、水稻稻壳、小麦秸秆、玉米秸秆、玉米芯、芦苇或木头中的一种或其两种以上任意混合物；
上述的水稻专用钙肥的制备方法，包含以下步骤：
1）将生物质填充材料粉碎；将干细土、钙源、活化剂分别粉碎为粉末状，然后将钙源粉末、干细土粉末、活化剂粉末和粉碎后的生物质填充材料按所述比例搅拌混合，搅拌过程中，不停喷洒水使其湿润，水的用量为干细土重量的40-60%；
2）将步骤1）得到的糊状混合物装入的托盘式模具中，推平并压实，干燥，得到厚度为3-8mm的薄片地毯状的水稻专用钙肥，其中，薄片地毯状的水稻专用钙肥中加入的钙源的量为以钙的重量计246~1724g/m2。
2.根据权利要求1所述的水稻专用钙肥，其特征在于，所述钙源为含钙的矿物材料或含钙的化合物中的一种或其混合物。
3.根据权利要求2所述的水稻专用钙肥，其特征在于，所述钙源为贝壳粉、珍珠粉、珊瑚粉、动物骨灰、方解石粉、硝酸钙、硫酸钙、磷酸二氢钙、磷酸钙、氯化钙、氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙或柠檬酸钙的一种或者任意组合。
4.根据权利要求1所述的水稻专用钙肥，其特征在于，钙源粉末、干细土粉末和活化剂粉末的粒径小于48μm，其中纳米级别所占的比例为5~15%。
5.权利要求1~4任一项所述的水稻专用钙肥用于生产富钙大米的方法，其特征在于，水稻插秧时，将水稻专用钙肥同步施加在秧苗根部。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，水稻专用钙肥为厚度3-8mm的薄片地毯状，调整其长度以及宽度与水稻育秧盘的大小一样，插秧时，将薄片地毯状水稻专用钙肥放置在插秧机秧箱上，然后将水稻育秧盘中的秧苗放置在薄片地毯状水稻专用钙肥上方，进行机械插秧，薄片地毯状水稻专用钙肥与秧苗一起被插入秧田后位于秧苗的根部位置，其中，薄片地毯状的水稻专用钙肥中加入的钙源的量为以钙的重量计246~1724g/m2。
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Denomination of invention: Special calcium fertilizer for paddy, preparation of special calcium fertilizer and method for producing calcium-rich rice Effective date of registration: 20161128 Granted publication date: 20160309 Pledgee: China Coal Group Shanxi Huayu Energy Co.,Ltd. Pledgor: WEIGANG BIOTECHNOLOGY JIANGSU Co.,Ltd. Registration number: 2016990001025 |
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