CN110283015A - 一种降低水稻富集镉的包膜锰肥及其使用方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种降低水稻富集镉的包膜锰肥及其使用方法和应用，属于中轻度污染农田安全生产技术领域，所述包膜锰肥包括肥芯和包膜，所述肥芯包括锰肥，所述包膜包括包衣聚合物.在本发明中，通过包衣聚合物将锰肥制作成包膜肥料，使锰元素在土壤中缓慢释放，施用包膜锰肥后土壤有效锰在水稻生长的最前期较低，后面(第10～110天)一直保持在相对较高的水平，既不会影响水稻正常生产，又能提高锰肥对水稻糙米降镉效率，达到了降低水稻富集镉的目的。

Description

一种降低水稻富集镉的包膜锰肥及其使用方法和应用
技术领域
本发明属于中轻度污染农田安全生产技术领域，尤其涉及一种降低水稻富集镉的包膜锰肥及其使用方法和应用。
背景技术
据2014年4月17日全国土壤污染状况调查公报显示，我国耕地土壤重金属点位超标率为19.4％，主要为中轻度污染(超标率为18.3％)。无论是西南、中南地区，还是长三角、珠三角以及辽宁和西北地区，镉都是农田首要控制污染物(全国超标率占7.0％)。农田镉污染直接威胁到我国农产品质量安全和农业可持续发展，如广东湖南等地的镉大米事件。针对我国农田镉污染程度低、面积大和农田农用等特点，亟需研发高效、经济、快速、简便、可复制易推广的农田安全利用技术。
目前关于镉污染土壤治理与安全利用的研究有很多，包括镉低积累品种选育、钝化剂研制与应用、种植制度调整与农艺技术等。镉低积累品种往往难以同时兼顾产量和品质，实际大面积推广应用并不多见；钝化剂研制较多，包括石灰、有机肥、生物炭、海泡石、羟基磷灰石等，其主要通过提高土壤PH、改变镉的形态、降低土壤中有效镉含量，能够一定程度降低水稻对镉的吸收，但大多数成本较高，且长期施用易对土壤理化性质造成不利的影响，如长期施用石灰易造成土壤板结，导致肥力降低影响作物产量。农艺技术相对比较简单易行，通过田间水分调控和施用一些微量元素肥料也能达到较好的降镉效果。由于在相同转运蛋白(Nramp5)的作用下进入水稻根系，土壤中锰和镉之间存在一定的竞争关系。因此，施用锰肥在的在抑制水稻富集镉方面具有较好的应用前景。
尽管我国南方酸性土壤中锰的有效性较高，但由于长期淹水，水稻土耕作层(0-20cm)中的活性锰会向下层淋溶，并在心土层(40-75cm)积聚，这导致很多地区水稻土的耕作层仍存在活性锰较低的问题；另外，由于南方部分地区土壤酸性较强，长期施用石灰治酸后也会导致土壤中活性锰降低，而耕作层活性锰降低将加剧水稻富集镉。有人研究了施用不同形态的锰肥的降镉效果，比如硫酸锰、螯合锰、碳酸锰，但分别施用7kg/亩左右的上述锰肥对糙米镉的降低率仅有3.7％-12.7％，说明改变锰肥形态对提高锰肥降镉率的效果不明显。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种降低水稻富集镉的包膜锰肥及其使用方法和应用，采用本发明提供的包膜锰肥降低了水稻富集镉。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供了一种降低水稻富集镉的包膜锰肥，所述包膜锰肥包括肥芯和包膜，所述肥芯包括锰肥，所述包膜包括包衣聚合物。
优选的，所述锰肥与包衣聚合物的质量比为4∶1。
优选的，所述锰肥的粒径为2～4mm。
优选的，所述锰肥包括一水合硫酸锰、氯化锰和有机螯合锰中的一种或几种。
优选的，所述包衣聚合物包括水基聚丙烯酸酯乳液。
本发明还提供了上述技术方案所述的包膜锰肥的使用方法，包括：在水稻移栽前，将所述包膜锰肥撒施稻田。
优选的，所述包膜锰肥的撒施量为5～7kg/亩。
优选的，所述稻田中水的高度为2～5cm。
优选的，所述包膜锰肥在水稻移栽前1～2d撒施。
本发明还提供了上述技术方案所述的包膜锰肥在降低水稻富集镉中的应用。
本发明提供了一种降低水稻富集镉的包膜锰肥及其使用方法和应用，所述包膜锰肥包括肥芯和包膜，所述肥芯包括锰肥，所述包膜包括包衣聚合物。在本发明中，通过包衣聚合物将锰肥制作成包膜肥料，使锰元素在土壤中缓慢释放，施用包膜锰肥后土壤有效锰在水稻生长的最前期较低，后面(第10～110天)一直保持在相对较高的水平，既不会影响水稻正常生产，又能提高锰肥对水稻糙米降镉效率，达到了降低水稻富集镉的目的。
附图说明
图1为土壤溶液中锰浓度随时间的变化特征。
具体实施方式
本发明提供了一种降低水稻富集镉的包膜锰肥，所述包膜锰肥包括肥芯和包膜，所述肥芯包括锰肥，所述包膜包括包衣聚合物。
在本发明中，所述锰肥与包衣聚合物的质量比为4∶1。在该量比下Mn的释放速率会更慢一些。
在本发明中，所述锰肥包括一水合硫酸锰、氯化锰和有机螯合锰中的一种或几种，所述几种具体为两种或三种，当所述锰肥包括两种或三种时，各组分等质量混合。本发明对所述锰肥的来源没有特殊限定，采用常规市售产品即可。在本发明具体实施例中，所述锰肥优选为工业级的锰肥，所述锰肥的粒径优选为2～4mm。
本发明对所述包衣聚合物的种类没有特殊限定，采用具有能够使锰元素缓慢释放的即可。在本发明中，所述包衣聚合物优选包括水基聚丙烯酸酯乳液。在本发明中，所述水基聚丙烯酸酯乳液优选为水基聚丙烯酸酯微乳液，本发明对所述水基聚丙烯酸酯微乳液的来源没有特殊限定，采用市售产品或参考(申亚珍.基于水基反应成膜技术的聚合物包膜肥料的研制[D].北京：中国科学院大学，2012.)中制备水基聚丙烯酸酯乳液的方法制备得到。在本发明中，所述包衣聚合物具有使锰素缓慢释放的特性。
本发明对所述包膜锰肥的制备方法没有特殊限定，采用常规制备包膜肥料的方法即可，或者参考(申亚珍.基于水基反应成膜技术的聚合物包膜肥料的研制[D].北京：中国科学院大学，2012.)中制备包膜肥料的方法制备得到。
本发明还提供了上述技术方案所述的包膜锰肥的使用方法，包括：在水稻移栽前，将所述包膜锰肥撒施稻田。
在本发明中，所述包膜锰肥的撒施量优选为5～7kg/亩，更优选为6kg/亩。在本发明中，所述包膜锰肥在水稻移栽前，优选与其它基肥一起撒施或单独撒施。
在本发明中，所述稻田中水的高度优选为2～5cm。
在本发明中，所述包膜锰肥优选在水稻移栽前1～2d撒施。
本发明还提供了上述技术方案所述的包膜锰肥在降低水稻富集镉中的应用。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
在pH值4.9、全镉0.75mg/kg的江西贵溪稻田，种植品种为美香新占(江西兴安种业有限公司)；在pH值5.6、全镉0.62mg/kg的安徽铜陵稻田，种植品种为晶两优534(袁隆平农业高科技股份有限公司)。在水稻移栽前2天，田间淹水状况下，基施6kg/亩包膜锰肥，田间保持淹水至乳熟期，待水稻成熟后收获，试验结果如表1。
包膜锰肥的肥芯为一水合硫酸锰，工业级，粒径为2～4mm，包衣聚合物为水基聚丙烯酸酯微乳液，包膜锰肥的制备和水基聚丙烯酸酯微乳液参照(申亚珍.基于水基反应成膜技术的聚合物包膜肥料的研制[D].北京：中国科学院大学，2012.)；一水合硫酸锰与水基聚丙烯酸酯微乳液的质量比为4∶1。
空白对照为不撒施锰肥。基施锰肥为在水稻移栽前2d基施6kg/亩一水合硫酸锰。
表1水稻产量和水稻中的镉含量
注：表中各组除处理方式不同外，其他常规栽培均一致。
在以上2种中轻度镉超标酸性水稻土中，对照处理水稻糙米镉浓度超过国家食品安全限量标准(0.2mg/kg)，食用此类大米存在一定的安全风险。基施普通锰肥降镉率较低，仅为11.1％～14.3％，糙米镉浓度仍超过国家食品安全限量标准，并且水稻产量降低了6.4％～9.2％。而基施本发明提供的包膜锰肥可显著降低糙米镉浓度达47.2％～53.6％，也就是说，普通锰肥包膜后，其降镉效率可提高将近45个百分点，且不影响水稻产量；基施包膜锰肥后糙米镉浓度为0.13～0.19mg/kg，符合国家食品安全限量标准，可供安全食用。
土壤中锰和镉通过相同的转运蛋白进入水稻根系，施用锰肥具有降低水稻富集镉的潜力。如图1所示，在土壤淹水条件下施加普通锰肥(一水合硫酸锰)后，锰素快速释放，而后土壤溶液中的锰会呈现出先快速下降、最终趋于平稳的趋势，即在锰肥施用后1周内水溶态锰会保持在较高的水平，在20天左右快速下降到较低的水平，此后一直保持在较低的水平。这使锰肥在降低水稻富集镉方面存在两点不足：一方面，施适量锰肥可能会由于前期锰有效性过高对水稻根系产生一定的毒害，导致水稻减产；另一方面，由于水稻富集镉是一个持续的过程，特别是在水稻生长中期镉吸收较快，基施锰肥可能仅在水稻生长前期有减少水稻植株对镉的吸收作用，然而这限制了锰肥的整体降镉效果。而通过包衣聚合物将锰肥制作成包膜肥料，使锰素在土壤中缓慢释放，施用适量的包膜锰肥后土壤有效锰在水稻生长的最前期较低，后面(第10-110天)一直保持在相对较高的水平，既不会影响水稻正常生产，又能提高锰肥对水稻糙米降镉效率。
上述实例表明，采用本发明提供的包膜锰肥，既不影响水稻产量，又可大幅度提高锰肥的降镉效率，说明本发明中的包膜锰肥可应用于中轻度镉超标酸性稻田安全生产。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种降低水稻富集镉的包膜锰肥，其特征在于，所述包膜锰肥包括肥芯和包膜，所述肥芯包括锰肥，所述包膜包括包衣聚合物。
2.根据权利要求1所述的包膜锰肥，其特征在于，所述锰肥与包衣聚合物的质量比为4∶1。
3.根据权利要求1所述的包膜锰肥，其特征在于，所述锰肥的粒径为2～4mm。
4.根据权利要求1或2所述的包膜锰肥，其特征在于，所述锰肥包括一水合硫酸锰、氯化锰和有机螯合锰中的一种或几种。
5.根据权利要求1或2所述的包膜锰肥，其特征在于，所述包衣聚合物包括水基聚丙烯酸酯乳液。
6.权利要求1～5任一项所述的包膜锰肥的使用方法，其特征在于，包括：在水稻移栽前，将所述包膜锰肥撒施稻田。
7.根据权利要求6所述的使用方法，其特征在于，所述包膜锰肥的撒施量为5～7kg/亩。
8.根据权利要求6所述的使用方法，其特征在于，所述稻田中水的高度为2～5cm。
9.根据权利要求6所述的使用方法，其特征在于，所述包膜锰肥在水稻移栽前1～2d撒施。
10.权利要求1～5任一项所述的包膜锰肥在降低水稻富集镉中的应用。
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