CN113121286B - 富硒液肥和富硒大米的种植方法 - Google Patents
富硒液肥和富硒大米的种植方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及农业种植技术领域，具体公开了一种富硒液肥和富硒大米的种植方法。该富硒液肥中包含硒代葡萄糖、硒碳和附着剂。本发明的富硒液肥以硒代葡萄糖为硒肥，硒碳为硒吸收促进剂，佐以附着剂如面粉、马铃薯淀粉、纤维素、硅胶G、γ‑氧化铝、活性炭等，可以明显提高肥效，在施加同等量硒肥的情况下，产品中硒含量可以提高36％以上。
Description
技术领域
本发明涉及农业种植技术领域，具体地，涉及一种富硒液肥。此外，本发明还涉及一种富硒大米的种植方法。
背景技术
硒是人体必需的微量元素，缺硒会导致一系列疾病。然而，我国70％以上国土都是缺硒地区，包括东北、华北、沿海以及四川等人口稠密地区。通过补硒增强营养有利于这些地区的人体健康，而食补是人民群众喜闻乐见的进补方法。大米是我国人民的主食，通过食用富硒大米，可以有效地补充每日所缺硒元素。传统以含硒褐煤施肥的方法以及硒矿堆肥法，容易破坏土壤品质，正逐渐被淘汰，而以无机小分子硒化合物为硒肥，则存在者毒性较高，不安全，破坏生态环境等缺点。有机硒较安全，但合成成本较高，从而制约了它们应用于农肥。
最近，有人提出了以糖为载体，通过硒元素转移反应，开发含硒材料的新思路。所合成的硒代糖有着原料廉价易得、生物兼容等优点。其中，硒代葡萄糖已实现公斤级生产和销售(Ind.Eng.Chem.Res.2020,59,10763)。与其它无机硒化合物相比，硒代葡萄糖更加安全，例如，硒代葡萄糖对大鼠口服半数致死量(LD50)为246mg/kg(Chin.Chem.Lett.2020,31,3276)，远比硒酸钠(LD50＝1.6mg/kg)安全。
鉴于目前大米富硒种植存在的问题以及硒代葡萄糖的优势，可以将硒代葡萄糖用于富硒种植。
发明内容
为了解决富硒种植的难题，本发明提供了一种富硒液肥，该富硒液肥成本低且更加安全。
此外，本发明还公开了一种富硒大米的种植方法，该种植方法使用上述的富硒液肥，以提升大米中硒含量。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种富硒液肥，所述液肥中包含硒代葡萄糖、附着剂和硒碳。
具体地，所述液肥中的硒代葡萄糖硒含量为5～15mg/L，所述附着剂的含量为30～80g/L，所述硒碳含量为2～8g/L。
优选地，所述附着剂为面粉、马铃薯淀粉、纤维素、水稻秸秆粉、硅胶G、γ-氧化铝和活性炭中的一种或多种。
进一步优选地，所述附着剂为质量比为(1～5)：1的面粉和纤维素，或者
所述附着剂为质量比为(1～5)：1的面粉和水稻秸秆粉。
优选地，所述附着剂的粒径为200～300目。
优选地，所述硒碳由硒代碳水化合物煅烧制得。
优选地，所述硒代碳水化合物为硒代葡萄糖、硒代果糖、硒代淀粉、硒代纤维素或硒代壳聚糖。
本发明另一方面提供一种富硒大米的种植方法，该种植方法为在水稻抽穗扬花期按照10～30升/亩的量喷施一次富硒液肥，
其中，所述富硒液肥为上述的富硒液肥。
通过上述技术方案，本发明实现了以下有益效果：
1、本发明的富硒肥以硒代葡萄糖为硒肥，硒碳为硒吸收促进剂，佐以附着剂如面粉、马铃薯淀粉、纤维素、硅胶G、γ-氧化铝、活性炭等，可以明显提高肥效，在施加同等量硒肥的情况下，产品中硒含量可以提高36％以上。
2、本发明采用在水稻抽穗扬花期施肥的方案，硒肥水溶液喷施量为10～30升/亩，硒利用率最佳。
3、本发明方法广泛适用于各种水稻种植，如南粳46、南粳9108、紫稻、苏1785等品种的种植。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明所用硒代葡萄糖的具体制备方法如下：
首先，往一个20L不锈钢釜中加入99.17g硒粉(1.256mol)，再注入12kg无水乙醇，并冷却到-25℃。将反应釜转移到手套箱中，用氮气置换箱内的空气保护，并向反应体系中加入57.04g硼氢化钠(1.507mol)。反应开始时温度保持为0℃，反应体系pH保持为8～9。激烈反应后，体系温度逐渐上升至15～17℃，再补充加入16.00g硼氢化钠(0.423mol)。反应体系内硒粉消耗殆尽后，可得到浅色透明液体。反应所产生的氢气要即时排空到室外，或用燃烧法除去。往反应体系中加入2262.7g葡萄糖，搅拌12小时后，蒸发回收乙醇溶剂，获得的残渣固体在60～75℃下干燥80小时后磨碎，即得白色的硒代葡萄糖固体约2.1kg。电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)分析其中含硒量为0.59％(质量含量)。
本发明所用硒吸收促进剂硒碳的具体制备方法如下：
采用硒代葡萄糖制备硒碳：将上述制备的硒代葡萄糖送入管式炉中，在氮气流保护下，500℃煅烧5小时，即可获得相应的硒碳。电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)分析其中硒含量为1.96％(质量含量)。
使用与上述制备硒代葡萄糖类似的方法制备硒代壳聚糖、硒代果糖、硒代淀粉、硒代纤维素(除了将加入的葡萄糖替换为同等重量的壳聚糖、果糖、淀粉、纤维素，其它步骤完全相同)。将制备的硒代壳聚糖、硒代果糖、硒代淀粉、硒代纤维素分别送入管式炉中，在氮气流保护下，500℃煅烧5小时。即可获得相应的硒碳。电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)分析硒代壳聚糖中硒含量为1.88％(质量含量)、硒代果糖中硒含量为1.72％(质量含量)、硒代淀粉中硒含量为1.94％(质量含量)、硒代纤维素中硒含量为1.94％(质量含量)。
此外，下文中，壳聚糖煅烧制备碳材料的方法为：将壳聚糖送入管式炉中，在氮气流保护下，500℃煅烧5小时，即可获得相应的碳材料。
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
配置浓度为10毫克硒/升的硒代葡萄糖水溶液，同时按照50克/升的量往硒代葡萄糖水溶液中加入附着剂(3年陈化面粉/水稻秸秆粉质量比5:1，其中水稻秸秆粉需烘干，粒径为200～300目)，按照5g/L加入硒吸收促进剂硒碳(由硒代壳聚糖煅烧制备)，搅拌悬浮后，在水稻(南粳46)抽穗扬花期按照20升/亩的量喷施一次。收获后检测大米中的硒含量为152.1μg/kg(十次平均值，检测方法参照GB/T 22499-2008)，在国家富硒大米国家标准GB/T22499-2008的硒含量要求的范围内远超最低标准40μg/kg的要求。
实施例2：
其它条件同实施例1，研究使用不同硒浓度硒代葡萄糖溶液喷施后的效果，结果如表1所示。
表1不同硒浓度硒代葡萄糖溶液喷施效果对比表
| 编号 | 硒代葡萄糖溶液中硒浓度(毫克硒/升) | 大米中硒含量(μg/kg) |
| 1 | 0 | 24.1 |
| 2 | 5 | 70.6 |
| 3 | 10(实施例1) | 152.1 |
| 4 | 15 | 188.2 |
| 5 | 20 | 206.2 |
从表1可以看出，使用硒含量为10毫克硒/升溶液喷施，可以使得产出大米中硒含量提高到152.1μg/kg，而进一步增加硒浓度，产品硒含量提高趋势减缓。
实施例3：
其它条件同实施例1，研究使用不同附着剂的效果，结果如表2所示。
表2不同附着剂效果检验对比表
从表2可以看出，使用陈化后的面粉，效果比新鲜面粉更好一些，而且陈化面粉不能食用，更便宜，可作为本发明的一个优选实施方案。虽然纤维素效果较差，但使用面粉与纤维素复配，二者质量比例达到5:1时，效果反而比纯使用面粉要高。用水稻秸秆粉代替纤维素也有类似现象。由于面粉是粮食，而秸秆是农业废料，这一发现可以用秸秆代替部分面粉做附着剂，从而更加经济。
实施例4：
其它条件同实施例1，研究附着剂浓度的影响，结果如表3所示。
表3不同附着剂浓度效果检验对比表
| 编号 | 附着剂用量(g/L) | 大米中硒含量(μg/kg) |
| 1 | 0 | 106.0 |
| 2 | 30 | 144.1 |
| 3 | 40 | 147.3 |
| 4 | 50(实施例1) | 152.1 |
| 5 | 60 | 152.8 |
| 6 | 70 | 153.3 |
| 7 | 80 | 153.5 |
从表3可以看出，使用附着剂可以显著提升产品中硒含量至少36％。
实施例5：
其它条件同实施例1，研究使用不同硒吸收促进剂的效果，结果如表4所示。
表4不同硒吸收促进剂效果检验对比表
| 编号 | 硒吸收促进剂 | 大米中硒含量(μg/kg) |
| 1 | 无 | 61.2 |
| 2 | 硒代壳聚糖煅烧制备的硒碳 | 152.1(实施例1) |
| 3 | 硒代葡萄糖煅烧制备的硒碳 | 126.5 |
| 4 | 硒代果糖煅烧制备的硒碳 | 118.1 |
| 5 | 硒代淀粉煅烧制备的硒碳 | 130.1 |
| 6 | 硒代纤维素煅烧制备的硒碳 | 136.3 |
| 7 | 壳聚糖煅烧制备的碳材料 | 93.5 |
由上表可知，使用硒吸收促进剂和不使用硒吸收促进剂最终大米中硒含量相差较大，这是因为硒吸收促进剂中含有硒元素，在光照下可以产生自由基，从而进一步促进硒肥中硒代葡萄糖中的硒键断裂成小分子物种，更有利于植物吸收。用壳聚糖煅烧制备的碳材料做促进剂，有一定的效果，但与实施例1相比相差甚远，说明，促进剂里的硒是必须的。
此外，上述硒吸收促进剂中使用硒代壳聚糖煅烧制备的硒碳的效果最佳，这是因为壳聚糖中含有的氮在煅烧后掺杂到材料中，促进了材料的光吸收性能。
实施例6：
其它条件同实施例1，研究不同硒吸收促进剂硒碳含量的硒肥效果，结果如表5所示。
表5不同硒吸收促进剂硒碳含量的硒肥效果对比表
如上述所示，不加硒吸收促进剂，硒肥效果较差。添加硒吸收促进剂硒碳后，大米中硒含量急剧上升。但当促进剂含量超过5g/L后，上升趋势平稳。从经济角度考虑，使用5g/L含量最佳。
实施例7：
其它条件同实施例1，喷施不含硒代葡萄糖，仅有附着剂和硒吸收促进剂硒碳的肥料，收获的大米中硒含量仅26.2μg/kg。这说明虽然硒碳中也含硒，但这种形式的硒很难被植物吸收。
实施例8：
其它条件同实施例1，研究喷施不同量硒肥水溶液的效果，结果如表6所示。
表6不同硒肥水溶液用量效果对比表
| 编号 | 硒肥水溶液用量(升/亩) | 大米中硒含量(μg/kg) |
| 1 | 0 | 22.1 |
| 2 | 10 | 80.2 |
| 3 | 15 | 116.6 |
| 4 | 20(实施例1) | 152.1 |
| 5 | 25 | 175.3 |
| 6 | 30 | 188.1 |
从表6可以看出，采取实施例1的方案，每亩喷施20升硒肥水溶液，可以明显提高产品中硒含量，增加硒肥水溶液用量，产品硒含量提升趋势减缓。不使用硒肥，大米中含有22.1μg/kg硒，达不到国家标准。
实施例9：
其它条件同实施例1，研究不同品种水稻种植效果，结果如表7所示。
表7不同品种水稻种植效果对比表
| 编号 | 水稻品种 | 大米中硒含量(μg/kg) |
| 1 | 南粳46(实施例1) | 152.1 |
| 2 | 南粳9108 | 156.7 |
| 3 | 紫稻 | 66.2 |
| 4 | 苏1785 | 200.2 |
上述结果说明，本方法应用范围广阔，可使得各种水稻种植达到国家富硒米标准以上水平。
以上结合实施例详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (4)
1.一种富硒液肥，其特征在于，所述液肥中包含硒代葡萄糖、附着剂和硒碳，所述硒代葡萄糖中的硒在所述液肥中的含量为5~15mg/L，所述附着剂在所述液肥中的含量为30~80g/L，所述硒碳在所述液肥中的含量为2~8g/L，所述附着剂为面粉、马铃薯淀粉、纤维素、水稻秸秆粉、硅胶G、γ-氧化铝和活性炭中的一种或多种，所述硒碳由硒代碳水化合物煅烧制得，所述硒代碳水化合物为硒代葡萄糖、硒代果糖、硒代淀粉、硒代纤维素或硒代壳聚糖。
2.根据权利要求1所述的富硒液肥，其特征在于，所述附着剂为质量比为（1~5）：1的面粉和纤维素，或者
所述附着剂为质量比为（1~5）：1的面粉和水稻秸秆粉。
3.根据权利要求1所述的富硒液肥，其特征在于，所述附着剂的粒径为200~300目。
4.一种富硒大米的种植方法，其特征在于，在水稻抽穗扬花期按照10~30升/亩的量喷施一次富硒液肥，
其中，所述富硒液肥为根据权利要求1至3中任一项所述的富硒液肥。
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