CN104531159A - 土壤修复剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及土壤修复剂及其制备方法，属于农业领域。本发明要解决的技术问题是提供一种土壤修复剂及其制备方法。本发明土壤修复剂，由以下重量份组分组成：三巯基均三嗪5～20份，磷酸盐10～30份，碳酸盐15～30份，海泡石45～60份，粘接剂2～5份。其中，所述磷酸盐优选为钙镁磷肥和/或磷矿粉，所述碳酸盐优选为碳酸钙和/或碳酸镁；所述粘结剂优选为羧甲基淀粉、糊精或硅藻土。进一步的，本法还公开了所述土壤修复剂的制备方法。本发明土壤修复剂对土壤重金属镉污染修复效果良好，尤其可以大幅降低土壤中重金属如铅、镉等的含量，且各组分对人体和环境均无害，绿色环保。

Description

土壤修复剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及土壤修复剂及其制备方法，属于农业领域。
背景技术
在自然界的循环过程中，环境中的污染物很大一部分都会进入或者经过土壤。因为土壤中的重金属元素可能会通过食物链在生物体中聚集，从而造成人体内长期积蓄对人体造成危害。土壤中重金属的来源是多种途径的，除了大气干湿沉降的来源之外，农业生产、污水农用灌溉、等也可能会造成重金属对大气、土壤和水体的环境污染。
目前，常见的方法是通过化学药剂和方法对土壤进行修复，主要基于重金属螯合剂，如壳聚糖，来使得土壤中的可交换态的重金属转变为稳定态的重金属，降低农作物对重金属的吸收量，从而起到治理土壤重金属污染的效果。
例如，申请号为20031010891.0的中国专利申请，其公开了土壤污染的化学调控剂，其主要成分为低分子量壳聚糖，但是由于其对金属锌有很强的络合能力，而且主要是作为淋洗剂来使用。
申请号为20111041314.5的中国专利申请，其公开了利用耐镉的烟草品种、壳聚糖溶液和活化土壤中重金属的微生物来共同作用，但是由于其是基于与作物品种的配合，因而使用作物范围较宅，同时重复性较低。
申请号为20121023142.2的中国专利申请，其公开了重金属吸附絮凝剂，是壳聚糖和槐糖脂的酸性水溶液，但是其本质是将所述重金属吸附絮凝剂用于吸附水体中的重金属，并未从根源上解决土壤重金属污染的问题。
因此，寻找一种对土壤重金属污染修复力强，且适用范围较广的土壤修复剂，显得尤为重要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种土壤修复剂。
本发明土壤修复剂，由以下重量份组分组成：三巯基均三嗪5～20份，磷酸盐10～30份，碳酸盐15～30份，海泡石45～60份，粘接剂2～5份。
进一步的，作为优选方案，本发明土壤修复剂由以下重量份组分组成：三巯基均三嗪10～15份，磷酸盐10～20份，碳酸盐15～20份，海泡石50～60份，粘接剂2～4份。
进一步的，作为更优选方案，本发明土壤修复剂由以下重量份组分组成：三巯基均三嗪10份，磷酸盐15份，碳酸盐20份，海泡石52份，粘接剂3份。
其中，所述磷酸盐优选为钙镁磷肥和/或磷矿粉，所述碳酸盐优选为碳酸钙和/或碳酸镁；所述粘结剂优选为羧甲基淀粉、糊精或硅藻土。
进一步的，作为最优方案，本发明土壤修复剂由以下重量份组分组成：三巯基均三嗪10份，钙镁磷肥15份，碳酸钙20份，海泡石52份，糊精3份。
本发明还公开了上述土壤修复剂的制备方法，包括如下步骤：
a、将三巯基均三嗪与磷酸盐混合，得混合料A；
b、在混合料A中加入粘结剂，混合，得混合料B；
c、在混合料B中加入碳酸盐，混合，得混合料C；
d、在混合料C中加入海泡石，混合，得混合料D；
e、将混合料D造粒、干燥，即得本发明土壤修复剂。
其中，所述e步骤中的干燥采用流化床蒸汽干燥。
本发明土壤修复剂可以有效的降低土壤中重金属如铅、镉的含量，施用方法为每个季节在土壤中撒施1～2次，总施用量为15～20kg/亩，撒施后再灌水保证修复剂与土壤充分接触。在作物种植期间施用，可以使土壤中重金属离子向无效态转化，从而减少作物对于重金属的吸收。
进一步的，作为优选方案，本发明土壤修复剂通常选择在作物的苗期施用，以及在其抽穗期前一周施用，同时，在作物生长期保持土壤湿润，有助于提高本发明土壤修复剂的修复效果，进一步降低土壤中重金属含量。
本发明有益效果：
1、本发明土壤修复剂对土壤修复效果良好，尤其可以大幅降低土壤中重金属如铅、镉等的含量。
2、在作物生长期施用本发明土壤修复剂，可以有效降低作物中重金属含量。
3、本发明土壤修复剂各组分对人体和环境均无害，绿色环保。
具体实施方式
本发明土壤修复剂由以下重量份组分组成：三巯基均三嗪5～20份，磷酸盐10～30份，碳酸盐15～30份，海泡石45～60份，粘接剂2～5份。
进一步的，为了提高本发明土壤修复剂对土壤的修复作用，降低土壤中重金属铅、镉的活性，本发明土壤修复剂优选由以下重量份组分组成：三巯基均三嗪10～15份，磷酸盐10～20份，碳酸盐15～20份，海泡石50～60份，粘接剂2～4份；更优选为三巯基均三嗪10份，磷酸盐15份，碳酸盐20份，海泡石52份，粘接剂3份。
其中，所述磷酸盐可以采用农业上常用的种类，如钙镁磷肥、磷矿粉等；所述碳酸盐也可采用农业上常用的种类，如碳酸钙、碳酸镁等。
本发明土壤修复剂中粘结剂主要起粘接作用，因此，为了提高本发明土壤修复剂的性能，因此，常用粘结剂均适用于本发明，优选为羧甲基淀粉、糊精或硅藻土。
进一步的，作为最优方案，本发明土壤修复剂由以下重量份组分组成：三巯基均三嗪10份，钙镁磷肥15份，碳酸钙20份，海泡石52份，糊精3份。
本发明要解决的第二个技术问题是提供上述土壤修复剂的制备方法。
本发明土壤修复剂的制备方法，包括如下步骤：
a、将三巯基均三嗪与磷酸盐混合，得混合料A；
b、在混合料A中加入粘结剂，混合，得混合料B；
c、在混合料B中加入碳酸盐，混合，得混合料C；
d、在混合料C中加入海泡石，混合，得混合料D；
e、将混合料D造粒、干燥，即得本发明土壤修复剂。
进一步的，为了提高本发明土壤修复剂性能，作为优选方案，所述e步骤中干燥采用流化床蒸汽干燥。
本发明土壤修复剂可以有效的降低土壤中重金属如铅、镉的含量，施用方法为每个季节在土壤中撒施1～2次，总施用量为15～20kg/亩，撒施后再灌水保证修复剂与土壤充分接触。在作物种植期间施用，可以使土壤中重金属离子向无效态转化，从而减少作物对于重金属的吸收。
进一步的，作为优选方案，本发明土壤修复剂通常选择在作物的苗期施用，以及在其抽穗期前一周施用，同时，在作物生长期保持土壤湿润，有助于提高本发明土壤修复剂的修复效果，进一步降低土壤中重金属含量。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1本发明土壤修复剂的制备
按照表1中配比称取各组分，并按照下述步骤制备，得到本发明土壤修复剂XF1～XF3。
a、将三巯基均三嗪与磷酸盐混合，得混合料A；
b、在混合料A中加入粘结剂，混合，得混合料B；
c、在混合料B中加入碳酸盐，混合，得混合料C；
d、在混合料C中加入海泡石，混合，得混合料D；
e、将混合料D造粒、干燥，即得本发明土壤修复剂。
表1
试验例1本发明土壤修复剂性能试验
1.材料与方法
1.1供试土壤
试验田块位于四川省彭州市致和镇，土壤属于沙壤土，土壤有机质含量偏低，重金属镉含量处于二级污染水平，属于中度污染。试验地土壤基本养分情况如下表：
表2 试验土壤基本理化性状
1.2供试修复剂
土壤修复剂：XF1～XF3；CK为空白对照。
1.3供试作物
水稻，杂交品种。
1.4试验方法
试验田块经翻耕、整地后，按照每个小区20平米(4m×5m)规划出试验小区，同时做田埂并在田埂上覆盖塑料薄膜防止小区间肥料相互影响。本试验设置6个处理，每个处理3次重复，取平均值计，同时配合水分管理，保证抽穗前期至灌浆期田块中都有水。具体试验设计见下表：
表3 试验设计及处理
处理编号 修复剂编号 修复剂用量(kg/亩) 施用时期
CK 清水 / /
XF1-1 XF1 20 种植前
XF1-2 XF1 15 抽穗前期
XF2-1 XF2 20 种植前
XF2-2 XF2 15 抽穗前期
续表3
XF3-1 XF3 20 种植前
XF3-2 XF3 15 抽穗前期
2、结果与分析
2.1不同处理对水稻产量的影响
通过试验发现，修复剂施用后水稻产量有明显的提高，处理之间差异显著；与对照比较，效果最好的为XF3-1、XF3-2，施用过的XF3-1、XF3-2小区亩产量分别增加了16.00kg和18.26kg，提高幅度分别为3.18％和3.63％。
表4 不同处理水稻产量
试验原始数据、反差分析及显著性分析结果见表5～7：
表5 不同土壤修复剂处理水稻产量
表6 不同土壤修复剂处理水稻产量方差分析
变异来源 SS df MS F值 F显著差异
处理间 715.799 6 119.2998 12.27** F0.05＝2.85
处理内 136.1135 14 9.7224 F0.01＝4.46
总变异 851.9125 20
统计结果表明，处理间差异极显著，对不同处理进行多重检验比较，具体分析结果如下表：
表7 不同土壤修复剂处理水稻产量多重比较(SSR法)
通过对表6、表7中数据分析发现，与空白对照比较，所有重金属钝化处理水稻产量都显著增加；除XF1-1处理外，其余处理水稻产量极显著高于空白对照，其中XF3-2处理产量增加幅度最大，达到了3.63％。
2.2不同处理对糙米重金属镉含量的影响
对经过上述处理后得到的糙米中镉含量进行了测定，结果见下表：
表8 不同处理糙米重金属镉含量
续表8
XF3-1 0.194 22.06
XF3-2 0.168 32.62
通过对表8中数据分析发现，施用本发明土壤修复剂后糙米中重金属镉含量明显降低，与对照比较，试验组能够有效降低糙米中重金属镉含量，XF3-1、XF3-2组处理糙米镉含量分别下降了22.06％和32.62％，两个处理组的糙米镉含量都低于国家食品限量标准(Cd≤0.2mg/kg)，属于安全健康食品。
试验原始数据、反差分析及显著性分析结果见表9～11：
表9 不同土壤修复剂处理糙米镉含量
表10 不同土壤修复剂处理糙米镉含量方差分析
变异来源 SS df MS F值 F显著差异
处理间 0.0109 6 0.0018 16.45** F0.05＝2.85
处理内 0.0015 14 0.0001 F0.01＝4.46
总变异 0.0124 20
统计结果表明，处理间差异极显著，对不同处理进行多重检验比较，具体分析结果如下表：
表11 不同土壤修复剂处理糙米镉含量多重比较(SSR法)
续表11
XF2-1 0.211 bc B
XF2-2 0.200 bc B
XF3-1 0.194 c B
XF3-2 0.168 d C
从表10和表11中可以看出，与空白对照比较，所有处理糙米中重金属镉含量显著降低，降幅最大达到32.62％，差异极显著；处理XF1和XF2处理之间比较，无明显差异，降幅水平明显低于XF3处理。
2.3不同处理对土壤镉含量的影响
对试验小区的土壤中镉含量进行了测定，结果见下表：
表12 不同处理土壤镉含量
试验原始数据、反差分析及显著性分析结果见表13～16：
表13 不同土壤修复剂处理土壤镉含量
表14 不同土壤修复剂处理土壤有效镉含量方差分析
变异来源 SS df MS F值 F显著差异
处理间 0.0069 6 0.0011 20.18** F0.05＝2.85
处理内 0.0008 14 0.0001 F0.01＝4.46
总变异 0.0077 20
统计结果表明，处理间差异极显著，对不同处理进行多重检验比较，具体分析结果如下表：
表15 不同土壤修复剂处理土壤有效镉含量多重比较(SSR法)
表16 不同土壤修复剂处理土壤全镉含量方差分析
变异来源 SS df MS F值 F显著差异
处理间 0.0000 6 0.0000 0.017 F0.05＝2.85
处理内 0.0033 14 0.0002 F0.01＝4.46
总变异 0.0033 20
从表13～16中可以看出，重金属钝化剂处理土壤中有效镉含量明显降低，与空白对照比较差异极显著，其中XF3处理降幅最大，与其余钝化剂处理比较，重金属修复效果最显著，XF3-1和XF3-2处理之间也有明显的差异，XF3-2处理效果最佳。与空白对照比较，所有钝化处理土壤中全镉含量无明显变化，处理之间无明显差异。
3、结论
通过试验发现，土壤修复剂不同施用方式对水稻糙米镉吸收差异显著。与对照比较，施用本发明土壤修复剂后，水稻亩产量都有所增加，处理之间差异显著；水稻孕穗前期施用与在水稻种植前期施用比较，糙米中重金属镉含量和土壤中有效态镉含量都有显著的降低，在施用了本发明土壤修复剂后，水稻糙米中重金属镉含量都达到了食品安全标准。

Claims (8)

1.土壤修复剂，其特征在于，由以下重量份组分组成：三巯基均三嗪5～20份，磷酸盐10～30份，碳酸盐15～30份，海泡石45～60份，粘接剂2～5份。
2.根据权利要求1所述的土壤修复剂，其特征在于，由以下重量份组分组成：三巯基均三嗪10～15份，磷酸盐10～20份，碳酸盐15～20份，海泡石50～60份，粘接剂2～4份。
3.根据权利要求2所述的土壤修复剂，其特征在于，由以下重量份组分组成：三巯基均三嗪10份，磷酸盐15份，碳酸盐20份，海泡石52份，粘接剂3份。
4.根据权利要求1～3任一项所述的土壤修复剂，其特征在于：所述磷酸盐为钙镁磷肥和/或磷矿粉，所述碳酸盐为碳酸钙和/或碳酸镁。
5.根据权利要求1～4任一项所述的土壤修复剂，其特征在于：所述粘结剂为羧甲基淀粉、糊精或硅藻土。
6.根据权利要求5所述的土壤修复剂，其特征在于，由以下重量份组分组成：三巯基均三嗪10份，钙镁磷肥15份，碳酸钙20份，海泡石52份，糊精3份。
7.权利要求1～6中任一项所述土壤修复剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、将三巯基均三嗪与磷酸盐混合，得混合料A；
b、在混合料A中加入粘结剂，混合，得混合料B；
c、在混合料B中加入碳酸盐，混合，得混合料C；
d、在混合料C中加入海泡石，混合，得混合料D；
e、将混合料D造粒、干燥，即得本发明土壤修复剂。
8.根据权利要求7所述的土壤修复剂的制备方法，其特征在于：所述e步骤中的干燥采用流化床蒸汽干燥。
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