CN103787771B - 水稻专用锌肥及其制备和用于生产富锌大米的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水稻专用锌肥及其制备和用于生产富锌大米的方法。该富锌营养剂由如下重量份数的组分构成：锌源，以锌的重量计4~200；调酸剂50~100；干细土500~1000；生物质填充材料50~200。在水稻种植过程中，施加上述富锌营养剂。利用本发明的锌肥和方法栽培出的大米，其锌含量最高可达60？mg/kg以上，是普通大米锌含量的6倍以上，通过这种方式培育的大米是一种天然富锌大米，这种生物锌的人体吸收利用率高。
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锌肥及其制备和用于生产富锌大米的方法。
背景技术
锌是人体必需的微量元素之一，在人体生长发育过程中起着极其重要的作用，常被人们誉为“生命之花”和“智力之源”。科学家研究表明，锌参与了人体内80多种酶的代谢过程，尤其DNA和RNA聚合酶，它直接参与核酸蛋白质的合成，细胞的分化和增殖以及许多代谢，人体内还有一些酶需要锌的激活，而发挥其活性作用，因此，锌是人体生长发育、生殖遗传、免疫内分泌、神经、体液等重要生理过程中必不可少的物质，缺锌会对人体的各系统产生不利影响。
成人每人每日锌的推荐摄入量为10～15mg，孕期及哺乳期妇女增加5mg，儿童每人每日5～10mg。全球范围内，由于锌摄入量不足导致的锌缺乏现象普遍存在，目前，全球约有40%人口面临微量元素缺乏，尤其是发展中国家贫困地区的妇女和儿童。
以往解决锌营养不良问题的3种主要策略是：药剂补充（如市场上销售的葡萄糖酸锌口服液等）、强化食品（如专利CN102106509A所述的方法，即将锌元素以添加剂的形式加入到成熟大米中，即将含锌的溶液或粉剂按照一定的比例和大米混合，再进行一些加工而成）以及饮食多样化（减少植物性食品，增加肉制品、海产品等食物）。药剂补充对迅速提高营养缺乏个体的营养状况是很有用的，但花费较大，人们对其可接受性差，另一方面，其副作用也不得不引起人们的重视；强化食品通常也要增加投入，而且会使食品的观感及风味改变，也不易被接受，同样，营养强化食品的安全性也不容忽视；饮食多样化是克服营养不良的最理想途径，但在发展中国家由于经济或社会等原因也难以实现，即使在发达国家，由于个人饮食嗜好等原因，饮食多样化也不是对所有人都可行。因此，直到今天世界范围内人类摄人营养不良状况仍未有得到有效的控制。
近年来，一种新的策略已引起科学家的普遍关注，即通过提高主食中微量营养元素锌的丰度来满足人们对微量营养的需求。通过育种和栽培途径，提高作物可食用部分的锌含量，在不改变传统饮食的情况下，可以长期稳定地通过主食来提供人们所需的微量营养。这样可以经济、有效、根本性地解决依赖主食生存的发展中国家人口的营养不良问题。
大米是我国居民的主粮之一，普通大米的锌含量一般在10mg/kg左右，由此可见，大米中的锌含量总体偏低，不能满足人体每日所需量，其锌含量的略微增加，对于解决以小麦为主食的居民锌营养不足问题具有广谱性。富锌大米的锌含量相比普通大米有数倍的提高，食用富含锌的大米成为了科学补锌的重要手段之一。
对于通过育种途径提高水稻可食用部分的锌含量，国际的HarvestPlus计划以及其姊妹项目HarvestPlus-China已把提高微量元素锌的含量作为作物育种的主要目标之一，以消除“隐性饥饿”。通过遗传育种改良、培育富锌水稻品种，对改善大米锌营养价值是个一劳永逸的事业，也是一个长久性的工作，有着广阔的发展前景；但它是一项长期的系统工程，而且水稻品种都有一定的地区适应性，就目前研究进展来看，距推广应用还早，不能最大范围地解决锌营养缺乏问题；不过假以时日，随着研究的深入，特异基因的发现，利用常规育种技术培育富锌营养功能水稻将变为现实。通过转基因技术培育富锌水稻目前已经取得了重大进展，但转基因食品的安全性争论似乎永无定论，转基因水稻的推广应用还有着诸多障碍。
而对于通过水稻富锌栽培技术改善大米锌营养状况，利用现有推广的普通水稻品种，在其生长与发育过程中，改善营养环境，提高水稻锌营养利用率，增加大米锌含量，这个课题的研究目前见诸报道不多，目前主要研究内容多为施锌对水稻产量的影响或是防止水稻缺锌的研究，同时也有部分通过叶面喷施锌肥提高作物锌含量的研究，水稻锌的强化研究很少能够找到，不过从少有的几个研究中发现，水稻的这一富锌途径还是可行的，但水稻锌含量提高幅度还偏低，一般不会超过25mg/kg，而且一般给水稻补充锌肥的途径主要通过撒施方式，这种方式下的锌肥的利用效率也比较低下，对环境也会造成一定的污染，也需花费较多的人工。
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锌肥及其制备和用于生产富锌大米的方法。
本发明提供的水稻专用锌肥，由如下重量份数的组分构成：
优选地，所述锌源为含锌元素的矿物材料、含锌化合物、含锌肥料中的一种或其两种以上任意混合物。进一步优选地，所述含锌元素的矿物材料为闪锌矿粉；所述含锌化合物为硫酸锌、氯化锌、硝酸锌、碳酸锌、氧化锌、葡萄糖酸锌、甘氨酸锌、乳酸锌、柠檬酸锌或乙酸锌中的一种或其组合；所述含锌肥料为缓释锌肥或控释锌肥中的一种或其组合。更优选，闪锌矿粉、硫酸锌、氧化锌、柠檬酸锌、乙酸锌、缓释锌肥、控释锌肥中的一种或其两种以上任意混合物。
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，所述调酸剂为氨基磺酸。
本发明提供上述的水稻专用锌肥的制备方法，包含以下步骤：
1）将生物质填充材料粉碎；将干细土、锌源、调酸剂分别粉碎为粉末状，然后将锌源粉末、干细土粉末、调酸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锌肥，其中，薄片地毯状的水稻专用锌肥中加入的锌源的量为以锌的重量计24.6～1231.5g/m2（4～200g/0.1624m2）。
本发明提供上述的水稻专用锌肥用于生产富锌大米的方法，水稻插秧时，将水稻专用锌肥同步施加在秧苗根部。
优选地，上述的方法为：水稻专用锌肥为厚度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锌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锌肥上方，进行机械插秧，薄片地毯状水稻专用锌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锌肥中加入的锌源的量为以锌的重量计24.6～1231.5g/m2（4～200g/0.1624m2）。
进一步优选地，每块薄片地毯状的水稻专用锌肥中加入的锌源的量为以锌的重量计为197～788.2g/m2（32-128g/0.1624m2）。
本发明提供的水稻专用锌肥及其制备和用于生产富锌大米的方法，利用这种锌肥方法栽培出的大米，其锌含量最高可达60mg/kg以上，是普通大米锌含量的6倍以上，通过这种方式培育的大米是一种天然富锌大米，这种生物锌的人体吸收利用率高，它克服了锌营养强化大米中的锌形态安全性的不足，以及叶面喷施的锌肥在籽粒中的残留问题，比撒施锌肥具有更高的利用率，而又避开了转基因水稻的生物安全性问题争论，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锌大米这一新型功能大米将有着非常广阔的应用前景，栽培出的富锌大米使得人们通过日常饮食方式来补充微量元素锌成为可能，对于解决人群的缺锌问题具有重要意义。
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锌肥）的对照组，其余加本发明的水稻专用锌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，测定大米的锌含量，测得对照组大米的锌含量为11.5mg/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、芦苇等生物质填充材料粉碎为小段，同时加入碎木屑、稻壳等生物质材料。将干细土（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）、锌源、调酸剂（氨基磺酸）分别粉碎为粉状，然后将锌源粉末、调酸剂粉末、干细土粉末和粉碎后的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40-60%，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锌肥料等分成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的水稻专用锌肥，平均每块地毯状锌肥中加入的锌源的量为以锌的重量计为80g（492.6g/m2）。装袋，封口并贴上成分标签，备用。
机插秧时，将制得的地毯状锌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所述锌肥上方，调节好插秧机参数进行机械插秧，锌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，测定大米的锌含量，汇总入下表中。
实施例14-23
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、芦苇等生物质填充材料粉碎为小段，同时加入碎木屑、稻壳等生物质材料。将干细土、锌源、调酸剂（氨基磺酸）分别粉碎为粉状，然后分别将锌源粉末（以锌计0.04～2kg，每组分别按照下表中的量称取）、调酸剂粉末（0.5kg）、干细土粉末（7.5kg）和粉碎后的生物质填充材料（1kg）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锌肥料装入模具中，推平并压实，然后晾干或者烘干，得到水稻专用锌肥，然后将制得的肥料切割为580mm×280mm的小块状，共切割得到10块地毯状锌肥，平均每块地毯状锌肥中加入的锌源的量为以锌的重量计为4-200g（24.6～1231.5g/m2）。装袋，封口并贴上成分标签，备用。
机插秧时，将制得的地毯状锌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所述锌肥上方，调节好插秧机参数进行机械插秧，锌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，测定大米的锌含量，汇总入下表中。
| 实施例及编号 | 硫酸锌用量（以锌计kg） | 大米锌含量（mg/kg） |
| 实施例14 | 0.04 | 13.4 |
| 实施例15 | 0.08 | 15.2 |
| 实施例16 | 0.16 | 15.0 |
| 实施例17 | 0.32 | 25.5 |
| 实施例18 | 0.64 | 28.1 |
| 实施例19 | 0.96 | 42.8 |
| 实施例20 | 1.28 | 38.7 |
| 实施例21 | 1.6 | 48.2 |
| 实施例22 | 1.92 | 61.5 |
| 实施例23 | 2 | 59.6 |
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，其锌含量最高可达60mg/kg以上，是普通大米锌含量的6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锌大米，这种生物锌的人体吸收利用率高，它克服了营养强化大米的不足，而又避开了转基因大米的生物安全性问题争论，肥料中锌的利用率也比撒施锌肥的利用率高得多，因而通过这一途径来开发富锌大米这一新型功能大米将有着非常广阔的应用前景，并对改善人民的锌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 (9)
1.一种水稻专用锌肥，其特征在于，由如下重量份数的组分构成：
锌源，以锌的重量计4~200；
调酸剂50~100；
干细土500~1000；
生物质填充材料50~200；
其中，所述水稻专用锌肥的制备方法，包含以下步骤：
1）将生物质填充材料粉碎；将干细土、锌源、调酸剂分别粉碎为粉末状，然后将锌源粉末、干细土粉末、调酸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锌肥，其中，薄片地毯状的水稻专用锌肥中加入的锌源的量为以锌的重量计24.6~1231.5g/m2。
2.根据权利要求1所述的水稻专用锌肥，其特征在于，所述锌源为含锌元素的矿物材料、含锌化合物、含锌肥料中的一种或其两种以上任意混合物。
3.根据权利要求2所述的水稻专用锌肥，其特征在于，所述含锌元素的矿物材料为闪锌矿粉；所述含锌化合物为硫酸锌、氯化锌、硝酸锌、碳酸锌、氧化锌、葡萄糖酸锌、甘氨酸锌、乳酸锌、柠檬酸锌或乙酸锌中的一种或其组合；所述含锌肥料为缓释锌肥或控释锌肥中的一种或其组合。
4.根据权利要求1所述的水稻专用锌肥，其特征在于，所述生物质填充材料为生物质纤维中的一种或其组合。
5.根据权利要求4所述的水稻专用锌肥，其特征在于，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。
6.根据权利要求1所述的水稻专用锌肥，其特征在于，所述调酸剂为氨基磺酸。
7.权利要求1~6任一项所述的水稻专用锌肥用于生产富锌大米的方法，其特征在于，水稻插秧时，将水稻专用锌肥同步施加在秧苗根部。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，水稻专用锌肥为厚度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锌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锌肥上方，进行机械插秧，薄片地毯状水稻专用锌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锌肥中加入的锌源的量为以锌的重量计24.6~1231.5g/m2。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，每块薄片地毯状的水稻专用锌肥中加入的锌源的量为以锌的重量计为197~788.2g/m2。
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