CN105272632A - 一种用于降低农作物镉污染的叶面阻控剂及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于降低农作物镉污染的叶面阻控剂及使用方法；所述叶面阻控剂包含以下原料：茶皂素、皂角苷、柠檬酸、腐植酸、氨基酸、黄腐酸等。本发明通过叶面喷施该阻控剂，该阻控剂有效成分被叶面吸收后，能有效抑制重金属镉向农作物可食用部位运输，降低农产品中的镉含量。

Description

一种用于降低农作物镉污染的叶面阻控剂及使用方法

技术领域

本发明涉及农产品质量安全领域，特别是涉及一种用于降低农作物重金属镉污染的叶面阻控剂及使用方法。

背景技术

20世纪初发现镉以来，镉的产量逐年增加。污染源主要是铅锌矿，以及有色金属冶炼、电镀和用镉化合物做原料或触媒的工厂，相当数量的镉通过废气、废水、废渣排入环境，造成污染。目前，全世界范围内镉污染现象已经普遍存在。进入人体的镉，除引起骨质疏松、骨骼萎缩、关节疼痛的“痛痛病”外，主要累积在肝、肾、胰腺、甲状腺和骨骼中。使肾脏器官等发生病变，并影响人的正常活动。造成贫血、高血压、神经痛、骨质松软、肾炎和分泌失调等病症。所以，农产品镉污染的修复受到越来越多的关注与重视。目前，镉污染的修复技术主要包括以下几种：

1、工程修复法：工程修复法主要有客土法、换土法和翻土法。客土法是向污染土壤内加入大量的干净土壤，覆盖在表层或混匀，使污染物浓度降低；换土法就是把污染土壤取走，换入新的干净土壤；翻土法是采用深耕的方式使狙击在表层的污染物分散到深层，达到稀释和自处理的目的。其中，客土法和换土法主要用于重度污染的土壤，而翻土法主要用于轻度污染的土壤。工程措施法治理重金属污染土壤具有彻底、稳定的特点，但其工程量大、投资费用高、破坏土体结构、引起土壤肥力下降。

2、物理化学修复法：物理化学修复法主要有土壤淋洗法、玻璃化法和电化学法等。土壤淋洗法利用淋洗剂淋洗污染土壤，使土壤固相中的重金属转移到液相中，降低污染物的毒性；玻璃化法是在现场使用电加热，将污染土壤熔化，冷却后形成化学惰性的、非扩散的坚硬玻璃体技术；电化学法是利用外加电场所产生的动电效应驱动土壤中的污染物沿电场方向定向迁移，富集的污染物可在电极区得到集中处理和分离。但这种方法存在的不足之处：修复成本高昂、能耗大、甚至存在二次污染。

3、植物修复法：植物修复法师利用种植某种植物来净化受镉污染的土壤和水体。植物修复法按其修复的机理和过程可分为植物萃取、植物固定、植物挥发、根系过滤、植物降解。其中，植物萃取是指利用植物根系吸收土壤污染物并运送至植物地上部分，通过收割地上部分物质而达到去除土壤中污染物的一种方法。不足之处在于：治理周期长，后期植物手机、处理工艺复杂，维护管理周期长。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，避开对土壤镉的处理，控制农作物对镉的吸收，降低农产品可食用部位中镉的含量。本发明提供一种取材天然、原料广泛、制备简单、操作使用方便、效率高、治理效果好的用于降低农作物镉污染的叶面阻控剂及使用方法。

本发明的用于降低农作物镉污染的叶面阻控剂包括：

5-45重量份，优选8-40重量份，更优选15-38重量份茶皂素；

1-10重量份柠檬酸，优选2-8重量份柠檬酸，更优选4-6重量份柠檬酸；

2-15重量份，优选5-10重量份，更优选5-8重量份皂角苷；

4-30重量份，优选10-25重量份，更优选15-25腐植酸，优选水溶性腐植酸；

1-15重量份，优选2-12重量份，更优选5-10重量份黄腐酸；

2-20重量份，优选3-15重量份，更优选5-10重量份氨基酸。

优选地，本发明的叶面阻控剂进一步包括：0.5-10重量份，优选0.5-1重量份烷基多苷和/或0.5-10重量份，优选0.5-1重量份葡萄糖醛酸和/或0.5-10重量份，优选0.5-1重量份葡萄糖酰胺，即本发明的叶面阻控剂可以包括上述重量份的上述物质的一种或多种。

进一步地，本发明的叶面阻控剂包括1-10重量份，优选1-5重量份海藻酸和/或1-10重量份，优选1-5重量份甲壳素和/或0.5-10重量份，优选0.5-5重量份当归酸和/或0.5-10重量份，优选0.5-2重量份肉桂酸，即，本发明的叶面阻控剂可以包括上述重量份的上述物质的一种或多种。

优选地，本发明的叶面阻控剂进一步包括水，上述活性组分的总重量与水的质量比1:0.1-10，优选1:0.2-0.8倍，更优选1:0.4-0.6，以制成水溶液。

本发明所使用的氨基酸可以是苏氨酸、天冬氨酸、丝氨酸、谷氨酸、脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸、胱氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、组氨酸、精氨酸、色氨酸中的一种或多种，优选为多种，更优选包括上述多种氨基酸，可以购买市售产品，例如含有天冬氨酸约4.00wt％，异亮氨酸约1.40wt％，苏氨酸约0.15wt％，亮氨酸约2.80wt％，丝氨酸约0.27wt％，酪氨酸约0.44wt％，谷氨酸约9.30wt％，苯丙氨酸约1.90wt％，甘氨酸约23.5wt％，赖氨酸约2.50wt％，丙氨酸约9.90wt％，组氨酸约0.53wt％，胱氨酸约1.63wt％，精氨酸约3.60wt％，缬氨酸约2.30wt％，脯氨酸约8.10wt％，蛋氨酸约0.78wt％，氨基酸总和73.1％。

柠檬酸、茶皂素、皂角苷、烷基多苷、葡萄糖醛酸、葡萄糖酰胺、腐植酸(水溶性的腐植酸)、黄腐酸、氨基酸、海藻酸、甲壳素、当归酸、肉桂酸均可以使用市购工业产品。

腐植酸可以使用市售的腐植酸钠或腐植酸钾。腐植酸(HumicAcid，简写HA)是动植物遗骸，主要是植物的遗骸，经过微生物的分解和转化，以及一系列复杂的地球化学反应过程和积累起来的一类有机物质。它是由芳香族及其多种官能团构成的高分子有机酸，具有良好的生理活性和吸收、络合、交换等功能。腐植酸的主要元素组成为碳、氢、氧、氮、硫，是一种多价酚型芳香族化合物与氮化合物的缩聚物。按照在溶剂中的溶解性和颜色分类，可分为三个组分：①溶于丙酮或乙醇的部分称为棕腐酸；②不溶于丙酮部分称为黑腐酸；③溶于水或稀酸的部分称为黄腐酸。腐植酸本身含有一定量的黄腐酸，但在本发明中，需要另外使用上述量的黄腐酸。

本发明的另外一个方面提供了用于降低农作物镉污染的叶面阻控剂的制备方法，包括将上述组分混合，混合物与水按照1:0.1-10，优选1:0.2-0.8倍，更优选1:0.4-0.6的重量比稀释。

使用时，将上述叶面阻控剂用水稀释200-500倍，将叶面阻控剂均匀地喷施在农作物植株表面。

本发明的又一个方面提供了使用上述叶面阻控剂或通过上述制备方法获得的叶面阻控剂用于降低作物可食用部位中镉含量的方法，该方法包括：

(A)检测待处理污染土壤上种植的农作物可食用部位镉含量，检测待处理土壤中镉含量；

(B)根据上述检测结果，按200-500倍用水稀释叶面阻控剂(稀释浓度根据处理作物镉含量高低而不同)，采用叶面喷施的方式，将叶面阻控剂均匀地喷施在农作物植株表面；

(C)在作物不同生育期连续喷施3-5次，每次间隔7-10天，让叶面阻控剂通过叶片吸收与作物体内不稳定的镉发生反应，以使不溶性盐通过农作物体内水循环沉淀稳定化。

针对不同土壤镉含量的不同和不同作物对镉吸收的不同，作物生育期每亩每次喷施共使用活性组分的重量之和计算为35-70g，优选40-65g，更优选45-60g；按二者的水溶液计算为42-126ml，优选48-117ml，更优选54-108ml。

本发明的优点

避开对土壤镉的处理，控制农作物对镉的吸收，降低农产品可食用部位中镉的含量，取材天然、原料广泛、制备简单、操作使用方便、效率高、治理效果好。

具体实施方式

以下通过具体实施例来进一步说明本发明。这些实施例仅用于示例的目的，不构成任何限制。

实施例中所使用的氨基酸为市售复合氨基酸粉，含有天冬氨酸约4.00wt％，异亮氨酸约1.40wt％，苏氨酸约0.15wt％，亮氨酸约2.80wt％，丝氨酸约0.27wt％，酪氨酸约0.44wt％，谷氨酸约9.30wt％，苯丙氨酸约1.90wt％，甘氨酸约23.5wt％，赖氨酸约2.50wt％，丙氨酸约9.90wt％，组氨酸约0.53wt％，胱氨酸约1.63wt％，精氨酸约3.60wt％，缬氨酸约2.30wt％，脯氨酸约8.10wt％，蛋氨酸约0.78wt％，氨基酸总和73.1％。腐植酸使用购自南宁市天元顺丰科技有限公司的腐植酸钠，1.外观：黑亮色，不定型固体颗粒，2.颗粒度：20---120目，3.水溶性腐植酸含量(干基)≥70％，4.水不溶物(干基)≤12％，5.水份含量≤15％，6.Fe含量≤0.45％，7.PH值8—9。黄腐酸使用购自南宁市天元顺丰科技有限公司的黄腐酸：生化黄腐酸40％、全氮3％、全磷0.5％、全钾11.5％、有机质50％、氨基酸3％、粗蛋白19％、水份1.5％并含有硫、钙、镁、锌、铁、钼、硼等中微量元素。其他组分使用市售工业产品。

实施例1

将原料柠檬酸、茶皂素、皂角苷、腐殖酸、黄腐酸、氨基酸和甲壳素按照质量百分比称重，质量比为柠檬酸：茶皂素：皂角苷：腐殖酸：黄腐酸：氨基酸：甲壳素＝5：38：5：25：10：10：4，将各物质混合均匀后，按原料：水＝1：0.3，溶于水中，制成溶液，即得到所述的叶面阻控剂。

试验地点：湖南长沙县某水稻种植区

(1)采用《食品安全国家标准食品中镉的测定》(GB5009.15-2014)中规定的镉检测方法测定了该地区未喷施叶面阻控剂的水稻中镉的含量为0.32mg/kg，采用《土壤环境质量标准》(GB15618—2008)中规定的重金属检测方法测定了土壤样品中的镉含量，其最大检测含量为2.55mg/kg。

(2)在水稻分蘖期、抽穗期和壮谷初期分3次将上述叶面阻控剂300倍液均匀喷施在水稻叶片上，每次共喷施50ml(按300倍稀释之前的溶液量计算)/亩，喷施时间为晴天傍晚；

(3)在稻谷成熟后，对稻谷和土壤采样检测：处理后栽种的稻谷镉最大含量为0.16mg/kg，低于《食品中污染物限量》(GB2762-2012)中对大米中镉含量的限量要求0.2mg/kg；土壤镉最大有效含量为1.83mg/kg。

实施例2

将原料柠檬酸、茶皂素、皂角苷、腐殖酸、黄腐酸、氨基酸和甲壳素按照质量百分比称重，质量比为柠檬酸：茶皂素：皂角苷：腐殖酸：黄腐酸：氨基酸：甲壳素＝8：32：8：20：12：12：5，将各物质混合均匀后，按原料：水＝1：0.3，溶于水中，制成溶液，即得到所述的叶面阻控剂。

试验地点：同实施例1的湖南长沙县某水稻种植区

(4)采用《食品安全国家标准食品中镉的测定》(GB5009.15-2014)中规定的镉检测方法测定了该地区未喷施叶面阻控剂的水稻中镉的含量为0.32mg/kg，采用《土壤环境质量标准》(GB15618—2008)中规定的重金属检测方法测定了土壤样品中的镉含量，其最大检测含量为2.55mg/kg。

(5)在水稻分蘖期、抽穗期和壮谷初期分3次将上述叶面阻控剂350倍液均匀喷施在水稻叶片上，每次共喷施50ml(按350倍稀释之前的溶液量计算)/亩，喷施时间为晴天傍晚；

(6)在稻谷成熟后，对稻谷和土壤采样检测：处理后栽种的稻谷镉最大含量为0.15mg/kg，低于《食品中污染物限量》(GB2762-2012)中对大米中镉含量的限量要求0.2mg/kg；土壤镉最大有效含量为1.83mg/kg。

实施例3

将原料柠檬酸、茶皂素、皂角苷、烷基多苷、腐殖酸、氨基酸、黄腐酸、肉桂酸和甲壳素按照质量百分比称重，比例为柠檬酸：茶皂素：皂角苷：烷基多苷：腐殖酸：黄腐酸：氨基酸：肉桂酸：甲壳素＝5：40：5：1：25：10：10：2：3，将各物质按比例混合均匀后，按原料：水＝1：0.4，溶于水中，制成溶液，即得到所述的叶面阻控剂。

试验地点：湖南望城区某蔬菜种植地

(1)采用《食品安全国家标准食品中镉的测定》(GB5009.15-2014)中规定的镉检测方法测定了该地区未使用叶面阻控剂的辣椒中镉的含量为0.26mg/kg，采用《土壤环境质量标准》(GB15618—2008)中规定的重金属检测方法测定了土壤样品中的镉含量，其最大检测含量为1.35mg/kg。

(2)在辣椒苗期、开花初期和挂果初期，以叶面喷施的方式，将该叶面阻控剂400倍液均匀喷洒在辣椒叶片，每次喷施50ml(按400倍稀释之前的溶液量计算)/亩，喷施时间为晴天傍晚；

(3)在辣椒果实成熟后，对辣椒果实和土壤采样检测：处理后栽种的辣椒镉最大含量为0.086mg/kg，远低于《食品中污染物限量》(GB2762-2012)中对新鲜蔬菜中镉含量的限量要求0.1mg/kg；土壤镉最大含量为1.16mg/kg。

实施例4

将原料柠檬酸、茶皂素、皂角苷、烷基多苷、腐殖酸、氨基酸、黄腐酸、肉桂酸和甲壳素按照质量百分比称重，比例为柠檬酸：茶皂素：皂角苷：腐殖酸：黄腐酸：氨基酸＝5：40：5：25：13：12，将各物质按比例混合均匀后，按原料：水＝1：0.4，溶于水中，制成溶液，即得到所述的叶面阻控剂。

试验地点：同实施例3的湖南望城区某蔬菜种植地

(1)采用《食品安全国家标准食品中镉的测定》(GB5009.15-2014)中规定的镉检测方法测定了该地区未使用叶面阻控剂的辣椒中镉的含量为0.26mg/kg，采用《土壤环境质量标准》(GB15618—2008)中规定的重金属检测方法测定了土壤样品中的镉含量，其最大检测含量为1.35mg/kg。

(2)在辣椒苗期、开花初期和挂果初期，以叶面喷施的方式，将该叶面阻控剂400倍液均匀喷洒在辣椒叶片，每次喷施50ml(按400倍稀释之前的溶液量计算)/亩，喷施时间为晴天傍晚；

(3)在辣椒果实成熟后，对辣椒果实和土壤采样检测：处理后栽种的辣椒镉最大含量为0.095mg/kg，低于《食品中污染物限量》(GB2762-2012)中对新鲜蔬菜中镉含量的限量要求0.1mg/kg；土壤镉最大含量为1.16mg/kg。

Claims (8)

1.一种用于降低农作物镉污染的叶面阻控剂，其包括如下活性组分：

5-45重量份，优选8-40重量份，更优选15-38重量份茶皂素；

1-10重量份柠檬酸，优选2-8重量份柠檬酸，更优选4-6重量份柠檬酸；

2-15重量份，优选5-10重量份，更优选5-8重量份皂角苷；

4-30重量份，优选10-25重量份，更优选15-25腐植酸，优选水溶性腐植酸；

1-15重量份，优选2-12重量份，更优选5-10重量份黄腐酸；

2-20重量份，优选3-15重量份，更优选5-10重量份氨基酸。

2.根据权利要求1所述的叶面阻控剂，其进一步包括如下活性组分：0.5-10重量份，优选0.5-1重量份烷基多苷和/或0.5-10重量份，优选0.5-1重量份葡萄糖醛酸和/或0.5-10重量份，优选0.5-1重量份葡萄糖酰胺。

3.根据权利要求1或2所述的叶面阻控剂，其进一步包括如下活性组分：1-10重量份，优选1-5重量份海藻酸和/或1-10重量份，优选1-5重量份甲壳素和/或0.5-10重量份，优选0.5-5重量份当归酸和/或0.5-10重量份，优选0.5-2重量份肉桂酸。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的叶面阻控剂，其进一步包括水，所述活性组分的总重量与水的质量比1:0.1-10，优选1:0.2-0.8倍，更优选1:0.4-0.6，以制成水溶液。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的叶面阻控剂，其中，所使用的氨基酸是苏氨酸、天冬氨酸、丝氨酸、谷氨酸、脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸、胱氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、组氨酸、精氨酸、色氨酸中的一种或多种。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的用于降低农作物镉污染的叶面阻控剂的制备方法，包括将所述活性组分混合，混合物与水按照1:0.1-10，优选1:0.2-0.8倍，更优选1:0.4-0.6的重量比稀释。

7.使用权利要求1-5中任一项所述的叶面阻控剂或通过权利要求6所述的制备方法获得的叶面阻控剂用于降低作物可食用部位中镉含量的方法，该方法包括：

(A)检测待处理污染土壤上种植的农作物可食用部位镉含量，检测待处理土壤中镉含量；

(B)根据上述检测结果，按200-500倍用水稀释叶面阻控剂，采用叶面喷施的方式，将叶面阻控剂均匀地喷施在农作物植株表面；

(C)在作物不同生育期连续喷施3-5次，每次间隔7-10天，让叶面阻控剂通过叶片吸收与作物体内不稳定的镉发生反应，以使不溶性盐通过农作物体内水循环沉淀稳定化。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，针对不同土壤镉含量的不同和不同作物对镉吸收的不同，作物生育期每亩每次喷施共使用活性组分的重量之和计算为35-70g，优选40-65g，更优选45-60g；按二者的水溶液计算为42-126ml，优选48-117ml，更优选54-108ml。