CN104488430A - 适合镉污染农田种植蔬菜作物的氮肥施用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适合镉污染农田种植蔬菜作物的氮肥施用方法，在镉污染农田中使用缓释型氮肥，缓释型氮肥的总施氮量以纯N计为120～240kg/hm²。所述缓释型氮肥为直接通过市购的方式获得的缓释型氮肥，或者按照以下方法制备而得：将缓释包衣树脂与速效氮肥按照6～12:1000的重量比搅拌混合后而得。本发明提出在镉污染农田种植蔬菜作物时，将市面常售的速效氮肥(如铵态氮肥、硝态氮肥、硝铵复合肥和尿素)制作成相应的缓释形态后再应用或直接使用缓释型氮肥，能显著减缓镉毒的危害，并降低作物体内的镉含量。

Description

适合镉污染农田种植蔬菜作物的氮肥施用方法

技术领域

本发明涉及一种适合镉污染农田种植蔬菜作物的氮肥施用方法，即，对镉污染农田蔬菜作物生产改变常规的氮肥使用方法。

背景技术

土壤重金属污染是全球普遍关注的环境污染热点问题之一。其中，镉(Cd)是最具毒性的重金属之一。据报道，中国已有多于1.3×10⁵公顷的农业土地受Cd污染。农田中的Cd易被农作物根系吸收且易在体内积累，直接影响作物的生长和发育，造成农作物减产及品质的下降。Cd在植物中的大量积累也会通过食物链危及人类健康。同时，镉污染也影响了农产品在国际市场上的竞争力。近年来，我国部分城市已经发展成为蔬菜出口的主要城市，但由于环境的恶化，国外绿色壁垒的增多及人们对蔬菜绿色生产要求的提高，使我国蔬菜产业的持续发展面临着巨大的挑战。因此，开发减少蔬菜作物镉积累的技术或方法具有重要的社会意义和经济价值。

目前，降低在镉污染土壤上种植的蔬菜作物中镉含量的方法主要为：1、工程措施，如客土、换土、翻土、去表土等方法。该方法虽然可以使土壤表层镉污染大幅降低，蔬菜镉残留量下降，但该方法投资大，易导致土壤肥力下降，甚至产生二次污染。2、化学措施，如施用一些改良剂或抑制剂来降低土壤镉的有效性。最为常见的有石灰、膨润土、沸石等无机或有机改良剂。然而，该方法易改变土壤原有的理化性质，无机改良剂成本相对较高，有机改良剂随着自身矿化分解也可能导致被吸附镉的重新释放。3、生物修复，如利用一些超积累植物在镉污染农田上种植，以去除土壤中的镉。该方法虽然无二次污染，但见效慢，周期长。

在农业生产过程中，以增产为目的，氮肥的施用是必然的。然而，在镉污染土壤上普见施用大量的氮肥(如使用率极高的复合肥)，作物的产量仍然较低，并且作物各部位镉的含量也较高。

目前，缓释氮肥因其较高的氮肥利用效率，在市场上很受欢迎。

2013103963923的发明《降低水稻籽粒镉含量的稻田氮肥施用方法》告知了一种降低水稻籽粒镉含量的稻田氮肥施用方法：在Cd污染稻田中，总施氮量以纯N计为225kg/hm²，分2次施用，既保证水稻产量不会明显下降，又能大幅度降低植物对Cd的吸收。但是该专利还告知了如果分3次施肥，虽然水稻产量会增高，但籽粒Cd含量也会增高，容易超过国家卫生标准，因此不推荐使用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种适合镉污染农田种植蔬菜作物的氮肥施用方法，采用本发明的方法能降低蔬菜作物体内的镉含量。

本发明提出在镉污染农田种植蔬菜作物时，将市面常售的速效氮肥(如铵态氮肥、硝态氮肥、硝铵复合肥和尿素)制作成相应的缓释形态后再应用或直接使用缓释型氮肥，能显著减缓镉毒的危害，并降低作物体内的镉含量。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种适合镉污染农田种植蔬菜作物的氮肥施用方法：在镉污染农田中使用缓释型氮肥。

作为本发明的适合镉污染农田种植蔬菜作物的氮肥施用方法的改进：缓释型氮肥的总施氮量以纯N计为120～240kg/hm²，即，同目前常规的速效氮肥的用量。

备注说明：

对于镉轻度污染土壤(即，我国土壤环境质量二级标准，镉含量为0.20～0.60mg/kg)、镉中度污染土壤(即，我国土壤环境质量三级标准，镉含量为0.60～1.0mg/kg)、对于镉重度污染土壤(即，超过我国土壤环境质量三级标准，镉含量>1.0mg/kg)，缓释型氮肥均适用上述用量。

作为本发明的适合镉污染农田种植蔬菜作物的氮肥施用方法的进一步改进：所述缓释型氮肥为直接通过市购的方式获得的缓释型氮肥，或者按照以下方法制备而得：将缓释包衣树脂与速效氮肥按照6～12:1000的重量比搅拌混合后而得。备注说明：上述搅拌混合，无需专业设备，混匀后10分钟后树脂固化完毕即可。上述缓释包衣树脂例如可选用郑州染料助剂一厂生产的620型的缓释包衣树脂。

作为本发明的适合镉污染农田种植蔬菜作物的氮肥施用方法的进一步改进：速效氮肥为铵态氮肥、硝态氮肥、硝铵复合肥或尿素。

备注说明：

铵态氮肥例如为硫酸铵、碳酸铵、氯化铵等；

硝铵复合肥例如为硝酸铵、硫酸铵与硝酸钠复合肥(按N量计算，为1:1)、氯化铵和硝酸钾复合肥(按N量计算，为1:1)；

硝态氮肥例如为硝酸钠、硝酸钾；

上述内容均属于常规技术。

本发明的具体效果如下：

1)、当氮肥为铵态氮肥(速效)时，制作成缓释形态后，可使镉污染农田的蔬菜作物的产量增50-320％，镉含量降低40-60％，镉耐受系数提高50-230％；

2)、当氮肥为硝铵复合肥(速效)时，制作成缓释形态后，可使镉污染农田的蔬菜作物的产量增加40-110％，镉含量降低50-60％，镉耐受系数提高35-70％；

3)、当氮肥为硝态氮肥(速效)时，制作成缓释形态后，可使镉污染农田的蔬菜作物的产量增加5-20％，镉含量降低20-60％，镉耐受系数提高5-20％。

4)、当氮肥为尿素(速效)时，制作成缓释形态后，可使镉污染农田的蔬菜作物的产量增加50-230％，镉含量降低50-60％，镉耐受系数提高50-240％。

发明人在大量实验的基础上研究发现：将市面上常售的速效氮肥(如铵态氮肥、硝态氮肥、硝铵复合肥和尿素)制作成缓释形态后再施用，能有效减少作物对镉的吸收、提高作物抗镉毒产生的氧化胁迫能力，缓解土壤镉污染对作物的毒害，提高镉污染农田蔬菜作物的产量，并减少作物体内镉的积累。

且，发明人发现缓释形态氮肥对于镉污染农田作物生产的促进效应并不全归因于氮肥损失的减少，而是缓释形态可以改变速效氮肥在镉污染农田使用的弊端为更主要的原因。如铵态氮肥和尿素易降低土壤pH，加剧作物镉胁迫的发生；又如硝态氮进入土壤后虽然不易引起土壤酸化，但硝态氮能促进与镉共运进入植物体内，增加土壤镉的毒性。因此，将常规施用的速效肥改成缓释形态施用后，可很大程度上避免铵和尿素类氮肥引起的土壤酸化及硝态氮肥促进的镉共运等问题。本发明提出的氮肥施用方法，有望为今后镉污染农田的氮肥管理提供新的技术指导。

综上所述，本发明将目前市面上常售的速效氮肥(如铵态氮肥、硝态氮肥、硝铵复合肥和尿素)改成缓释形态后再施用，可很大程度上避免铵和尿素类氮肥引起的土壤酸化及硝态氮肥促进的镉共运等问题，从而有效减缓土壤镉对作物的毒害，提高蔬菜产量，并且降低作物体内镉的含量，阻控镉进入食物链。采用本发明的方法可使镉污染农田的蔬菜作物(如小白菜)产量显著增加，镉含量明显降低，镉耐受系数显著提高。

具体实施方式

以下实施例中：铵态氮肥选用硫酸铵；硝铵复合肥为硫酸铵与硝酸钠复合肥(按N量计算，为1:1)；硝态氮肥为硝酸钠。

实施例1、

在市售的速效氮肥(铵态氮肥、硝铵复合肥、硝态氮肥或尿素)中加入市售缓释包衣树脂，按缓释包衣树脂：氮肥为12:1000的重量比搅拌混合，无需专业设备，混匀后10min后树脂固化完毕即可；从而获得缓释形态的氮素基肥。

在含镉5mg/kg的土壤中进行实验，每个试验区为1m²，各自混入一种速效态或缓释形态的氮素基肥，用量为每公顷240kg N(氮)的氮肥，即1m²面积时氮肥的用量为含有24g N(氮)的氮肥。每个试验设置3个重复，因此共设定24个试验区；

每个试验区均分别进行如下操作：按照常规方式将肥料与土壤充分混匀(即，进行施肥)；浇水至田间持水量的60-70％，移栽3-4片真叶的小白菜幼苗9株于土壤中，每隔3d补水一次(即，补水至田间持水量的60-70％)。于敞棚温室内种植2个月(气温为0-15℃，种植2个月)后收获，测定鲜重，并分析小白菜体内的镉含量(原子吸收法测定)。Cd耐受指数(TI_Cd)按Gill(2011)的方法计算：TI_Cd(％)＝5mg kg^-1Cd污染土壤中植物组织平均干重/0mg kg^-1Cd土壤中植物组织平均干重×100。

备注：Gill S S,Khan N A,Tuteja N.Differential cadmium stress tolerance in five Indianmustard(Brassica juncea L.)cultivars:an evaluation of the role of antioxidant machinery[J].PlantSignaling and Behavior,2011,6(2):293-300。

地上部鲜重、叶片镉含量、Cd耐受指数(TI_Cd)的结果见以下表格：

表1、当施用铵态氮肥时

铵态氮肥	速效态	缓释态	增加百分比
				鲜重g	0.52	2.11	320％
镉含量mg/kg	130	56	-57％
				镉耐受系数TICd	30	99	230％

表2、当施用硝铵(1:1)复合氮肥时

硝铵(1:1)复合肥	速效态	缓释态	增加百分比
				鲜重g	2.81	5.80	107％
镉含量mg/kg	52	23	-56％
				镉耐受系数TICd	59	99	68％

表3、当施用硝态氮肥时

硝态氮肥	速效态	缓释态	增加百分比
				鲜重g	3.88	4.57	18％
镉含量mg/kg	45	35	-22％

镉耐受系数TICd

77

89

16％

表4、当施用尿素氮肥时

尿素	速效态	缓释态	增加百分比
				鲜重g	0.75	2.45	227％
镉含量mg/kg	79	35	-56％
				镉耐受系数TICd	30	101	236％

实施例2、改成在含镉1.0mg/kg的土壤上进行试验，相应的将氮肥用量改为每公顷180kgN(氮)的氮肥，即1m²面积时氮肥的用量为含有18g N(氮)的氮肥。其余等同于实施例1。

表5、当施用铵态氮肥时

铵态氮肥	速效态	缓释态	增加百分比
				鲜重g	1.08	1.90	76％
镉含量mg/kg	70	36	-49％
				镉耐受系数TICd	57	99	74％

表6、当施用硝铵(1:1)复合氮肥时

硝铵(1:1)复合肥	速效态	缓释态	增加百分比
				鲜重g	3.93	5.60	43％
镉含量mg/kg	35	17	-51％
				镉耐受系数TICd	70	99	41％

表7、当施用硝态氮肥时

硝态氮肥	速效态	缓释态	增加百分比
				鲜重g	3.16	3.67	16％
镉含量mg/kg	35	15	-57％
				镉耐受系数TICd	86	99	15％

表8、当施用尿素氮肥时

尿素

速效态

缓释态

增加百分比

鲜重g	1.19	1.99	67％
				镉含量mg/kg	58	25	-57％
镉耐受系数TICd	60	100	82％

实施例3、改成在含镉0.5mg/kg的土壤上进行试验，相应的将氮肥用量改为每公顷120kgN(氮)的氮肥，即1m²面积时氮肥的用量为含有12g N(氮)的氮肥。其余等同于实施例1。

表9、当施用铵态氮肥时

铵态氮肥	速效态	缓释态	增加百分比
				鲜重g	1.09	1.73	59％
镉含量mg/kg	51	32	-37％
				镉耐受系数TICd	63	100	59％

表10、当施用硝铵(1:1)复合氮肥时

硝铵(1:1)复合肥	速效态	缓释态	增加百分比
				鲜重g	3.62	4.89	56％
镉含量mg/kg	30	13	-57％
				镉耐受系数TICd	74	100	35％

表11、当施用硝态氮肥时

硝态氮肥	速效态	缓释态	增加百分比
				鲜重g	2.88	3.07	7％
镉含量mg/kg	29	13	-55％
				镉耐受系数TICd	94	99	5％

表12、当施用尿素氮肥时

尿素	速效态	缓释态	增加百分比
				鲜重g	1.29	1.98	53％
镉含量mg/kg	47	23	-51％
				镉耐受系数TICd	65	100	54％

                              对比例1、选择在同实施例1的镉污染程度(含镉5.0mg/kg的土壤)的土地上进行试验，分2次施肥，具体为：移栽前施肥一次，移栽后第30天再施肥一次。施肥总量同上述相应的实施例1。即，1m²面积时氮肥的用量为含有24g N(氮)的氮肥。其余等同于实施例1。

对比例2、选择在同实施例1的镉污染程度(含镉5.0mg/kg的土壤)的土地上进行试验，分3次施肥，具体为：移栽前施肥一次，移栽后第20天、第40天再施肥一次。施肥总量同上述相应的实施例1。即，1m²面积时氮肥的用量为含有24g N(氮)的氮肥。其余等同于实施例1。

对比例1和对比例2的所得结果如表13～16所示。

表13、当施用铵态氮肥时

表14、当施用硝铵(1:1)复合氮肥时

表15、当施用硝态氮肥时

表16、当施用尿素氮肥时

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (4)

1.适合镉污染农田种植蔬菜作物的氮肥施用方法，其特征是：在镉污染农田中使用缓释型氮肥。

2.根据权利要求1所述的适合镉污染农田种植蔬菜作物的氮肥施用方法，其特征是：缓释型氮肥的总施氮量以纯N计为120～240kg/hm²。

3.根据权利要求1或2所述的适合镉污染农田种植蔬菜作物的氮肥施用方法，其特征是：所述缓释型氮肥为直接通过市购的方式获得的缓释型氮肥，或者按照以下方法制备而得：将缓释包衣树脂与速效氮肥按照6～12:1000的重量比搅拌混合后而得。

4.根据权利要求3所述的适合镉污染农田种植蔬菜作物的氮肥施用方法，其特征是：所述速效氮肥为铵态氮肥、硝态氮肥、硝铵复合肥或尿素。