CN111732481A - 一种用于水稻重金属防控的叶面肥及制备方法、使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于水稻重金属防控的叶面肥及制备方法、使用方法，其中该叶面肥是由主控成分、增效成分、表面活性剂、渗透剂、吸附剂、营养成分组成。本发明通过合理的原料进行搭配以保证叶面的吸收率前提下达到更好的降低重金属含量效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种叶面肥，具体涉及一种用于水稻重金属防控的叶面肥及制备方法、使用方法，属于叶面肥、重金属治理技术领域。
背景技术
重金属在大气、水体、土壤、生物体中广泛分布。水稻是我国第一大粮食作物，同时也是富集重金属镉最强的大宗谷类作物。我国受镉等重金属污染的农田面积逐年增大。2002-2003年我国农业部对全国各地产稻米质量安全普查结果显示，10%的稻米镉含量超标，部分镉污染地区稻米含镉量高达0.4-1.0 mg/Kg，水稻镉污染正在威胁着人类健康，其治理迫在眉睫。
目前，我国治理大面积土壤镉污染的方法主要有植物修复法和化学钝化法。其中植物修复法虽然经济、环保，但其治理周期漫长，稻田会暂时丧失生产能力，不适合我国人多地少的国情，无法得到大面积推广；而通过化学钝化法，如通过往污染的土壤中施用石灰等方法来调节土壤pH或氧化还原（EH）等途径来降低土壤镉的生物有效性，从而达到控制稻米镉积累，其虽然见效快、效果明显，但石灰等化学物用量相对较大、成本相对较高，而且可能会对稻田土壤环境产生负面影响，已成为限制其发展的瓶颈。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种用于水稻重金属防控的叶面肥及制备方法、使用方法，以保证叶面的吸收率前提下达到更好的降低重金属含量效果。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案之一是：一种用于水稻重金属防控的叶面肥，该叶面肥由主控成分、增效成分、表面活性剂、渗透剂、吸附剂、营养成分组成，以重量份计，
其中主控成分：依地酸二钠3-8份、N-对羟甲苯甲基-D-葡糖二硫代氨基甲酸钠 2-5份、N-苯甲基-D-葡糖二硫代氨基甲酸钠2-5份；
增效成分：聚谷氨酸8-15份、甘氨酸5-10份；
表面活性剂：吐温-80 0.1-0.3份；
渗透剂：有机硅粉2-3份；
吸附剂：糊精2-3份；
营养成分：纳米硅肥8-15份。
进一步，上述用于水稻重金属防控的叶面肥中，各原料使用量优选为，以重量份计，依地酸二钠5份、N-对羟甲苯甲基-D-葡糖二硫代氨基甲酸钠 3份、N-苯甲基-D-葡糖二硫代氨基甲酸钠3份、聚谷氨酸5份、甘氨酸10份、吐温-80 0.1份、有机硅粉2份、糊精2份、纳米硅肥9.9份。
进一步，所述聚谷氨酸的分子量200万以上。该条件下的聚谷氨酸水溶性好，可生物降解，不含毒性，对人体和环境无毒。
进一步，所述甘氨酸中C2H5NO2 不得少于98.0%。
进一步，所述吐温-80，易溶于水，5%水溶液，pH 6-8。
进一步，所述有机硅粉中有机硅含量达50%以上。
进一步，所述糊精密度在0.5g/cm3以下，遇水易分散溶解。
进一步，所述纳米硅肥中硅含量≥90%、pH6-7呈中性，平均粒径15-20nm。
本发明采用的技术方案之二是：上述用于水稻重金属防控的的叶面肥的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步，按配方用量，用糊精将依地酸二钠、N-对羟甲苯甲基-D-葡糖二硫代氨基甲酸钠、N-苯甲基-D-葡糖二硫代氨基甲酸钠进行吸附均匀混合成为A剂；
第二步，按配方用量，将聚谷氨酸、甘氨酸、有机硅粉、吐温-80均匀混合成B剂；
第三步，将A剂、B剂、纳米硅肥，投入锥形混合机中，充分混合均匀，再用超微粉碎机粉碎至300目以上，最后按照生产标准定量包装。
本发明采用的技术方案之三是：上述用于水稻重金属防控的叶面肥的使用方法，是在水稻抽穗期至灌浆期进行喷施，喷施前以1:400，加水稀释，充分搅拌均匀，每亩使用量为15-20公斤的稀释液；其中轻度污染的农田喷施1-2次，重度污染的农田喷施2次以上，相邻两次喷施间隔时间为7-10天，具体喷施时间在晴天上午8-10点或下午3-5点。
与现有技术相比，本发明具备的有益效果是：
（1）本发明合理的原料搭配，增强了重金属离子的成键能力和交换量。一个重金属离子能与多少个配体发生配位反应，与重金属离子的电荷、半径、配位齿数有关，镉、汞、铅、铬等重金属离子电荷、半径、电子构型各不相同，本发明把具有协同作用的配位单体和功能单体的几种原料进行有机重组，增强了金属离子成键能力和交换量，在重金属离子与配体之间的配位键相互作用下，重金属离子利用能量相近的“空轨道”进行“杂化”，来接收更多配体原子的孤电子对，达到定向捕捉和锁住重金属离子，降低重金属可迁移性；
（2）本发明掌握了水稻重金属污染治理的最佳时期。经试验发现，镉、汞、铅、铬等重金属离子向水稻籽粒中迁移的关键时间是水稻灌浆期，从生物学角度，水稻灌浆期是受精卵发育形成胚、受精极核发育成胚乳的过程，从生产角度看，此时是最终形成产量的关键时期。水稻灌浆期是水稻需要充足的光合面积和通畅的物质运输渠道的关键保障，本发明在水稻抽穗期至灌浆期这个关键节点，叶面喷施1-2次本发明的叶面肥，能够及时、准确锁住重金属离子，防止重金属离子向水稻籽粒中迁移；
（3）本发明掌握了最佳的控制重金属离子的浓度，当本发明叶面肥按要求稀释的浓度（配位体浓度），匹配金属离子浓度，达到络合金属离子的最大值时，能够最大限度的控制更多的重金属离子的迁移；
（4）本发明克服了大面积治理重金属污染和修复过程中存在的不足，为快速降低水稻籽粒中重金属含量提供了一条捷径；
（5）本发明配方原料来源广泛，成本较低、生产过程简单，田间操作方便，适合大面积推广。
具体实施方式
现结合具体实施例，来对本发明作进一步的阐述。以下仅为本发明的优选实施例，并非用于限制本发明的保护范围。任何在不脱离本发明的构思前提下的等同或相似替换，均应落在本发明的保护范围内。以下未详述部分，均按本领域现有技术进行。
实施例一
本实施例的用于水稻重金属防控的叶面肥中各原料使用量，以重量份计，依地酸二钠5份、N-对羟甲苯甲基-D-葡糖二硫代氨基甲酸钠3份、N-苯甲基-D-葡糖二硫代氨基甲酸钠3份、聚谷氨酸10份、甘氨酸5份、吐温-80 0.1份、有机硅粉2份、糊精2份、纳米硅肥9.9份。
上述聚谷氨酸的分子量分200万以上，该条件下的聚谷氨酸水溶性好，可生物降解，不含毒性，对人体和环境无毒。甘氨酸中C2H5NO2 不得少于99.0%。吐温-80易溶于水，5%水溶液，pH 6-8。有机硅粉中有机硅含量达50%以上。糊精密度在0.5g/cm3以下，遇水易分散溶解。纳米硅肥中硅含量≥90%、纳米硅肥的pH 6-7呈中性，平均粒径15-20nm。
本发明叶面肥的制备方法：（1）先用糊精将依地酸二钠、N-对羟甲苯甲基-D-葡糖二硫代氨基甲酸钠、N-苯甲基-D-葡糖二硫代氨基甲酸钠进行吸附为A剂；（2）将聚谷氨酸、甘氨酸、有机硅粉、吐温-80均匀混合成B剂；（3）最后将A剂、B剂、纳米硅肥，投入锥形混合机中，充分混合均匀，再用超微粉碎机粉碎至300目以上，最后按照生产标准定量包装。
本发明叶面肥的使用方法，是在水稻抽穗期至灌浆期进行喷施，喷施前以1：400加水稀释，充分搅拌均匀，每亩使用量为15-20公斤的稀释液；其中轻度污染的农田喷施1-2次，重度污染的农田喷施2次以上，相邻两次喷施间隔时间为7-10天，具体喷施时间在晴天上午8-10点或下午3-5点。
实施例二
除以下不同外，其余同实施例一：
本实施例的用于水稻重金属防控的叶面肥中各原料使用量，以重量份计，依地酸二钠8份、N-对羟甲苯甲基-D-葡糖二硫代氨基甲酸钠2份、N-苯甲基-D-葡糖二硫代氨基甲酸钠2份、聚谷氨酸15份、甘氨酸4份、吐温-80 0.2份、有机硅粉3份、糊精3份、纳米硅肥15份。
实施例三
除以下不同外，其余同实施例一：
本实施例的用于水稻重金属防控的叶面肥中各原料使用量，以重量份计，依地酸二钠3份、N-对羟甲苯甲基-D-葡糖二硫代氨基甲酸钠5份、N-苯甲基-D-葡糖二硫代氨基甲酸钠5份、聚谷氨酸8份、甘氨酸9份、吐温-80 0.3份、有机硅粉2份、糊精2份、纳米硅肥8份。
为探索本发明的技术方案及技术效果，发明人做了以下几个试验：
（一）试验一
选择土壤和稻米Cd、Pb、As、Hg含量超标的早稻品种和晚稻品种稻田进行大田试验，稻田的基本理化性质为pH 6.35，有机质35.22g/kg，全氮0.161%、全磷0.032%、全钾1.3%、速效钾84.78mg/kg、速效磷17.2mg/kg，土壤Cd含量 0.236 mg/kg、土壤Pb含量0.045 mg/kg、土壤As含量0.058 mg/kg、土壤Hg含量0.034 mg/kg。试验共设置4个对照组和1个处理组，其中：
对照组1：依地酸二钠+ N-对羟甲苯甲基-D-葡糖二硫代氨基甲酸钠+N-苯甲基-D-葡糖二硫代氨基甲酸钠+聚谷氨酸+甘氨酸+吐温-80+有机硅粉+糊精（各原料用量比同本实施例一，喷施前以1：400加水稀释）；
对照组2：依地酸二钠+ N-对羟甲苯甲基-D-葡糖二硫代氨基甲酸钠+N-苯甲基-D-葡糖二硫代氨基甲酸钠+吐温-80+有机硅粉+糊精（各原料用量比同本实施例一，喷施前以1：400加水稀释）；
对照组3：依地酸二钠 +聚谷氨酸+甘氨酸+吐温-80+有机硅粉+糊精+纳米硅肥（各原料用量比同本实施例一，喷施前以1：400加水稀释）；
对照组4：喷施灌溉水；
处理组：按照实施例1原料配制得到的叶面肥，称为处理组。
试验方法：上述对照组的各原料要求、制备方法及使用方法均与处理组一致。
试验结果：在水稻成熟收割以后，利用原子荧光光谱法对水稻籽粒中重金属含量进行检测，其结果如下表一：
▼表一 不同组分配比在抽穗灌浆期与本发明（实施例一）喷施效果对比
从表一看出：在抽穗灌浆期，喷施不同的配方，喷施一次，不重复喷施，对照组1、对照组2、对照组3都对重金属元素含量降低有一定的效果，处理组防控效果最好。其中：
对照组1：降镉效果31.78%； 降铅效果17.78%； 降砷效果12.07%；降汞效果2.94%。对照组1与处理组相比，说明纳米硅肥有一定的降低重金属元素含量的作用；
对照组2：降镉效果10.17%； 降铅效果15.56%； 降砷效果25.87%；降汞效果8.82%。对照组2与对照组1相比，说明增效成分：聚谷氨酸+甘氨酸具有明显的降低重金属元素含量作用；
对照组3：降镉效果18.22%； 降铅效果8.89%； 降砷效果5.17%；降汞效果14.71%。对照组3与处理组相比，说明主控成分中N-对羟甲苯甲基-D-葡糖二硫代氨基甲酸钠+N-苯甲基-D-葡糖二硫代氨基甲酸钠具有明显的降低重金属元素含量的作用；
对照组4：降镉效果0.00%； 降铅效果0.00%； 降砷效果0.00%；降汞效果0.00%；
处理组：降镉效果89.41%； 降铅效果91.11%； 降砷效果72.41%；降汞效果82.35%。处理组与对照组2相比，说明增效成分聚谷氨酸+甘氨酸，以及纳米硅肥，进行复配后对降低重金属元素含量有显著效果。
（二）试验二
选择土壤和稻米Cd、Pb、As、Hg含量超标的早稻品种和晚稻品种稻田进行大田试验，稻田的基本理化性质为pH 6.59，有机质34.67g/kg，全氮0.166%、全磷0.027%、全钾1.4%、速效钾85.95mg/kg、速效磷17.3mg/kg，土壤Cd含量0.241 mg/kg、土壤Pb含量0.056 mg/kg、土壤As含量0.035 mg/kg、土壤Hg含量0.017 mg/kg。本试验设置有3个处理组，3个处理组分别是：处理组1：实施例一的配方，在抽穗灌浆期，喷施时稀释600倍；处理组2：实施例一的配方，在抽穗灌浆期，喷施时稀释500倍；处理组3：实施例一的配方，在抽穗灌浆期，喷施时稀释400倍。在水稻成熟收割以后，利用原子荧光光谱法对水稻籽粒中重金属含量进行检测，其结果如下表二：
▼表二 本发明（实施例一）在抽穗灌浆期稀释不同浓度喷施效果对比
从表二中看出，本发明（实施例一）稀释不同倍数浓度，在水稻抽穗灌浆期喷施一次，不重复喷施，本发明（实施例一）稀释400倍的效果更好。其中：
处理组1：降镉效果14.52%； 降铅效果26.79%； 降砷效果45.71%；降汞效果17.65%；
处理组2：降镉效果52.28%； 降铅效果62.50%； 降砷效果57.14%；降汞效果41.18%；
处理组3：降镉效果89.63%； 降铅效果94.64%；降砷效果85.71%；降汞效果94.12%。
（三）试验三
选择土壤和稻米Cd、Pb、As、Hg含量超标的早稻品种和晚稻品种稻田进行大田试验，稻田的基本理化性质为pH 6.53，有机质34.46g/kg，全氮0.167%、全磷0.025%、全钾1.3%、速效钾85.73mg/kg、速效磷16.9mg/kg，土壤Cd含量0.261 mg/kg、土壤Pb含量0.042 mg/kg、土壤As含量0.023 mg/kg、土壤Hg含量0.016 mg/kg。本试验设置有3个处理组，3个处理组分别是：处理组1：实施例一的叶面肥，只在苗期喷施稀释400倍液；处理组2：实施例一的叶面肥，只在分蘖期喷施，喷施时稀释400倍；处理组3：实施例一的叶面肥，只在抽穗灌浆期喷施，喷施时稀释400倍。在水稻成熟收割以后，利用原子荧光光谱法对水稻籽粒中重金属含量进行检测，其结果如下表三：
▼表三 本发明（实施例一）稀释400倍液在水稻不同时期喷施效果对比
从上表三中看出，在水稻不同时期喷施一次，不重复喷施，其中抽穗灌浆期喷施的防控效果最好，其中：
处理组1（苗期）：降镉效果 3.44 %；降铅效果 2.38 %；降砷效果4.35 %；降汞效果6.25%；
处理组2（分蘖期）：降镉效果 20.30 %；降铅效果 19.05 %；降砷效果26.09 %；降汞效果18.75 %；
处理组3（抽穗灌浆期）：降镉效果 91.19 %；降铅效果 97.62 %；降砷效果73.91 %；降汞效果87.50 %。
Claims (7)
1.一种用于水稻重金属防控的叶面肥，该叶面肥由主控成分、增效成分、表面活性剂、渗透剂、吸附剂、营养成分组成，以重量份计，
其中主控成分：依地酸二钠3-8份、N-对羟甲苯甲基-D-葡糖二硫代氨基甲酸钠 2-5份、N-苯甲基-D-葡糖二硫代氨基甲酸钠2-5份；
增效成分：聚谷氨酸8-15份、甘氨酸5-10份；
表面活性剂：吐温-80 0.1-0.3份；
渗透剂：有机硅粉2-3份；
吸附剂：糊精2-3份；
营养成分：纳米硅肥8-15份。
2.根据权利要求1所述的用于水稻重金属防控的叶面肥，其特征在于，各原料使用量，以重量份计，依地酸二钠5份、N-对羟甲苯甲基-D-葡糖二硫代氨基甲酸钠 3份、N-苯甲基-D-葡糖二硫代氨基甲酸钠3份、聚谷氨酸5份、甘氨酸10份、吐温-80 0.1份、有机硅粉2份、糊精2份、纳米硅肥9.9份。
3.根据权利要求1所述的用于水稻重金属防控的叶面肥，其特征在于，所述聚谷氨酸的分子量200万以上。
4.根据权利要求1所述的用于水稻重金属防控的叶面肥，其特征在于，糊精密度在0.5g/cm3以下。
5.根据权利要求1所述的用于水稻重金属防控的叶面肥，其特征在于，所述纳米硅肥中硅含量≥90%、pH6-7呈中性，平均粒径15-20nm。
6.根据上述任意一条权利要求所述的用于水稻重金属防控的叶面肥的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步，按配方用量，用糊精将依地酸二钠、N-对羟甲苯甲基-D-葡糖二硫代氨基甲酸钠、N-苯甲基-D-葡糖二硫代氨基甲酸钠进行吸附均匀混合成为A剂；
第二步，按配方用量，将聚谷氨酸、甘氨酸、有机硅粉、吐温-80均匀混合成B剂；
第三步，将A剂、B剂、纳米硅肥，投入锥形混合机中，充分混合均匀，再用超微粉碎机粉碎至300目以上，最后按照生产标准定量包装。
7.根据权利要求1或2或3或4或5所述的用于水稻重金属防控的叶面肥的使用方法，其特征在于，是在水稻抽穗期至灌浆期进行喷施，喷施前以1:400，加水稀释，充分搅拌均匀，每亩使用量为15-20公斤的稀释液；其中轻度污染的农田喷施1-2次，重度污染的农田喷施2次以上，相邻两次喷施间隔时间为7-10天，具体喷施时间在晴天上午8-10点或下午3-5点。
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