CN114044713B - 一种减缓茶树吸收镉的土壤阻隔剂及施用方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种减缓茶树吸收镉的土壤阻隔剂及施用方法，土壤阻隔剂由以下重量份的组分组成：铁锌复合制剂13‑18份、竹炭生物炭35‑60份、农用矿源黄腐酸钾5‑10份、粘合剂5‑7份。本发明主要利用生物炭的多孔吸附特性及铁锌等两价离子对镉的吸收竞争机理，通过合理的配方形成能钝化茶园土壤溶液中有效态镉以减少茶树可吸收态镉含量，同时利用两价铁与锌离子对镉离子的竞争来降低茶树对镉的吸收机会双重作用机制来减缓茶树对镉的吸收，从而确保茶叶的质量安全，使种植在存在轻微镉污染的土壤上的茶树，其生长的茶叶新梢中的镉含量仍能低于国家相关标准，符合食品质量安全要求。

Description

一种减缓茶树吸收镉的土壤阻隔剂及施用方法

技术领域

本发明属于土壤改良技术领域，具体涉及一种减缓茶树吸收镉的土壤阻隔剂及施用方法。

背景技术

作为世界三大饮料之一的茶叶，源起于我国，并作为健康饮品为世人所接受。同时由于茶产业具有十分广泛的可延伸性，可以与休闲旅游业、康养业、运动等产业有机结合，从而使其成了当前我国在扶贫等领域一个十分重要的富民、强民的产业，受到了我国产茶区各级政府的重视并得到了不同程度的发展。然而伴随着茶产业的快速发展，茶产品质量安全问题时有发生，制约着茶产业向绿色可持续的高层次发展，引起了国内外茶叶界的重点关注。在众多安全问题中，茶园的重金属污染尤为突出。我国茶园重金属含量总体而言处于安全范围，但仍有一定比例的茶园土壤重金属污染情况较为严重，如一些科研工作者通过调查研究发现，我国主要产茶省份如福建、云南、湖北、四川、贵州等地区均有茶园受到不同程度的重金属污染。

福建省是我国茶树原产地的“演化区域”，拥有悠久的茶叶发展历史和类型多样的名优茶叶，茶产业是福建省的支柱产业和优势产业。有文献报道，武夷山茶园铅、镉污染较为严重，均出现显著的富集现象，其中镉平均含量超过福建省土壤背景值的3.89倍，存在较高的生态风险。安溪县茶园多种金属含量超过福建省土壤背景值，污染程度排名为镉＞铅＞锌＞锰＞钴，其中镉超过土壤背景值5.2倍，属于偏中度污染。福鼎地区的茶园土壤中铜、镉含量较高，分别为12.33mg/kg和0.10mg/kg。福建茶园总体受镉和铅污染较为严重，其中铅污染涉及的茶园最多，包括武夷山、安溪、宁德、南平、漳平、武夷山、福鼎、福安、安溪、厦门、平和、龙岩等地区。

云南省优越的地域和环境条件为茶树生长提供了适宜的物质基础，目前拥有最丰富的茶树种质资源和品种最多的古茶区。云南古茶园的汞、镉、铅、铬的单因子污染指数均小于0.7，总体含量达到国家土壤环境质量的一级标准。景洪市重金属镉、汞、铅、砷、铬的单因子污染指数均低于0.6，符合国家土壤环境的二级标准。普洱、保山、大理、西双版纳的重金属综合污染指数均低于1.5，符合土壤重金属的一级评价标准。茶园土壤质量总体情况良好，重金属污染程度低，适合有机茶园和无公害茶园的发展和建设

湖北省位于长江中游地区，属于亚热带季风气候，水光热条件适宜茶树生长，具有明显的产业优势。调查表明，湖北省76.04％的茶园未受到重金属污染，处于清洁尚清洁等级，轻度污染的土壤占比为18.75％，中度和重度污染占比仅为5.21％。茶园土壤重金属含量总体较低，可达到国家土壤质量二级标准，个别茶园存在镉、汞含量超标。四川省是我国茶园原产地之一，茶叶产业发展呈现出数量多、品种多、品质优、分布广的优点。川东北茶区和川西茶区总体重金属污染程度较轻，茶园土壤环境状况较轻，部分茶园存在个别重金属超标现象，且超标率较大，应该引起重视。

贵州省作为中国茶树最适宜种植区之一，是国内唯一一个兼具纬度低、海拔高和日光足三项优点的茶叶种植区。黔南州茶园中铅和汞存在普遍超标现象，部分茶园存在铅、砷、铬污染。黔东山区总体土壤质量状况，但汞、砷、镉、铅均存在小数量的超标。云雾、都匀、湄潭茶园存在镉、汞污染，土壤重金属含量较高。贵州省较多茶园存在重金属污染问题，其中镉、汞、铅污染较为突出，存在较大的安全隐患。

因此，整体来看，从我国各茶区来看，茶园镉污染所占比例相对较高。镉是一种重金属化学元素，长期摄入含镉食品会导致肾脏慢性中毒，损害肾小管与肾小球，从而导致蛋白尿、糖尿等病症；而且，由于镉离子可取代骨骼中的钙离子，因此会妨碍钙在骨质上的正常沉积，妨碍骨胶原的正常熟化，从而形成软骨病。茶叶作为一种健康饮品，如土壤中的镉污染日趋严重的话，会影响到茶叶产品的质量安全。显然，对于轻微镉污染的茶园，对其弃用或不管不顾显然都是不是适宜的处理方法。因此，通过科技的方法来降低镉污染茶园中的有效态镉(茶树易吸收的形态)或降低茶树对镉的吸收能力是行之有效的方法。

目前茶园中的镉污染问题尚没有引起人们的警觉，虽然有科学工作者在进行这方面的研究，茶叶界对于茶园土壤污染治理有着两种主流观点，一种认为当前茶园面积已较多，已处于供过于求的状态，所以一旦发现茶园土壤中镉等重金属处于污染状态，将其弃用是最节本有效的方法；另一种则认为需要对其进行治理，但目前尚没有有效的治理方法，目前使用最多的是通过改变茶园土壤的酸度(pH值)来减少茶园土壤中有效态镉等重金属元素含量，从而减少茶园土壤中茶树可吸收态的重金属元素含量，从而降低茶树对镉等重金属元素的吸收来达到治理目的。

上述两种现有技术方案都存在着一定的问题，如第一种观点提到的弃用措施，势必会导致茶树以自然生长状态继续生长，从而茶树仍是持续地从茶园土壤中吸收镉等重金属元素，由于处于野生状态，没有监管，所以茶树新梢中的镉等重金属元素含量是否超标往往不清楚。而现在比较流行的是开采野茶，所以容易这种受重金属污染的茶园在弃用后仍有很大的可能被后人所采摘并制成成品茶被销售而被人们所饮用，从而增加了食品安全风险。而第二种观点是通过提高茶园土壤酸度来降低土壤溶液中可吸收态镉等重金属元素含量的方法在短期内可能会有点效果，但由于土壤是个极大的缓冲体，通常在生石灰等酸度改良剂施入茶园土壤后一周内有一定的酸度改良效果，但之后又会恢复到原来的酸度范围，这需要一个十分漫长的改良过程，而且需要花费较大的人力及物力成本。

发明内容

针对现有技术中存在问题，本发明设计的目的在于提供一种减缓茶树吸收镉的土壤阻隔剂及施用方法，该阻隔剂拟从降低茶园土壤中镉活性，即钝化茶园土壤中茶树可吸收态的镉，减少土壤溶液中可吸收态有效镉含量，同时结合亚铁离子与锌离子来减少茶树本身对镉吸收的机会两种技术原理着手。

本发明通过以下技术方案加以实现：

所述的一种减缓茶树吸收镉的土壤阻隔剂，其特征在于，该阻隔剂由以下重量份的组分组成：

铁锌复合制剂13-18份、竹炭生物炭35-60份、农用矿源黄腐酸钾5-10份、粘合剂5-7份。

进一步地，铁锌复合制剂中含有5-8份的硫酸亚铁和8-10份的硫酸锌。

进一步地，竹炭生物炭为过100目筛的粉末。

进一步地，农用矿源黄腐酸钾中以干基计，有机质含量≥60％，黄腐酸钾≥30％，以K₂0干基计钾含量≥10％，水份<10％，不溶物≤5％，pH值8-10。

进一步地，粘结剂为凹凸棒粉土粉，过200目筛。

所述的一种减缓茶树吸收镉的土壤阻隔剂的施用方法，其特征在于该施用方法为：秋冬季，沿茶树树冠外沿垂直位置，开施肥沟，把茶园基肥与土壤阻隔剂混合后一次性施入施肥沟，施用后覆土即可。进一步地，施肥沟深为10-15cm。

进一步地，土壤阻隔剂的施用量为每亩80-100公斤。

本发明主要利用生物炭的多孔吸附特性及铁锌等两价离子对镉的吸收竞争机理，通过合理的配方形成能钝化茶园土壤溶液中有效态镉以减少茶树可吸收态镉含量，同时利用两价铁与锌离子对镉离子的竞争来降低茶树对镉的吸收机会双重作用机制来减缓茶树对镉的吸收，从而确保茶叶的质量安全，使种植在存在轻微镉污染的土壤上的茶树，其生长的茶叶新梢中的镉含量仍能低于国家相关标准，符合食品质量安全要求。

具体实施方式

以下结合具体实施方式对本发明做进一步详细描述，以便更好地理解本技术方案。

本发明一种减缓茶树吸收镉的土壤阻镉剂能够减少茶树对镉元素的吸收与累积，保障茶叶产品质量安全，提高茶叶产量与品质，该阻隔剂主要成分是以竹制生物炭粉剂为基料，具体包括以下重量份的组分：

A.亚铁及锌复合制剂13份-18份，其中，硫酸亚铁5-8份+硫酸锌8-10份；

B.竹炭生物炭35-60份，该竹炭生物炭为过100目筛的粉末；

C.农用矿源黄腐酸钾5-10份，其中，有机质含量(以干基计)≥60％；黄腐酸钾(以干基计)≥30％，钾含量(K₂0干基计)≥10％，水份<10％，不溶物≤5％，pH值8-10；

D.粘合剂5-7份，该粘合剂选用过200目筛的凹凸棒粉土粉；

上述各原料经充分混合后采用现有技术中的设备造粒，形成球形产品。

其施用方法为：该产品施用于茶树根系特别是吸收根分布密集区域，效果更佳，通常建议施用于茶树树冠外沿垂直位置，开沟施用，沟深10-15cm，施用后覆土即可；施用时间建议于秋冬季与茶园基肥一起施用，施用量以每亩80-100公斤为宜。

实施例：本发明阻隔剂中不同组分及不同组合后，对土壤中镉的吸附效果比较

在镉含量为0.55mg/kg(介于农用地土壤污染风险筛选值与风险管制值之间)的低镉污染茶园土壤开展盆栽试验，比较了亚铁与锌复合制剂A、竹炭生物炭B、农用矿源黄腐酸钾C三种不同降镉制剂及其组合对茶树体不同部位镉元素的吸收累积影响。试验始于2019年6月3日，试验茶树为2年生龙井43，每盆4株，大小均匀，基本一致，试验土壤为红壤土，容重为0.86g/cm³,每盆盛装20公斤供试土壤，土壤含镉量为0.55mg/kg，处理A为1.05克硫酸亚铁+1.57克硫酸锌混合制剂，处理B为8.71克竹生物炭(过100目筛的粉末)，处理C为1.39克黄腐酸钾，复合处理数量与上述处理一致。充分混匀后种植茶苗，每个处理均设四次重复。试验各处理均按每周浇一次蒸馏水，每次均为250ml，确保没有多余的水从盆底漏出，茶苗于7月份确认全部成活。期间对每一盆均加施了2克尿素，以确保营养供应。试验期间对每盆按一芽一叶新梢标准采样并最后混合成一个样品，试验于9月26日全部破坏性取样，分成新梢、成熟叶、茎、根分别用蒸馏水清洗后，用干净的吸水纸吸干，分别称鲜重。新梢称完鲜重后用微波炉快速固定，最后所有样品均在80度烘箱中烘至足干，粉碎后待测。镉含量的测定采用大型设备高分辨ICPMS(ELEMENTⅡ,美国热电科技有限公司，德国制造)分析，该设备测定镉的最低检出限为0.1ppt。

具体试验结果见表1。

表1

由表1可知，从三种降隔制剂单独使用效果看，在镉轻度污染的土壤中施入不同镉抑制剂均能在一定程度上提高茶叶产量，其中亚铁、锌复合制剂的增产效果最小，仅6.0％，而农用矿源黄腐酸钾的增产效果最好，达到28.6％。

施入两种不同镉抑制剂组合后对茶叶的增产效果有显著提升，增产率由增加至15.5％-41.5％，其中以竹炭生物炭与腐殖质酸钾制剂混合效果最佳。而将三种镉抑制剂混在一起施用后，共增产效果更佳，增产率可达到47.2％。

从三种降镉制剂对茶树镉吸收累积效果看，单独施用对新梢中的镉含量均有一定的降低效果，效果最好的为竹生物炭，镉抑制率可达49.1％，亚铁、锌复合制剂效果相对较弱，但也达到了36.4％的抑制率。两种抑制剂混合施用后，镉抑制率表现出一定的增加效应，但没有显著性差异。但三种混合后，与不施用抑制剂的对照相比，三种镉抑制剂混合施用后，新梢中的镉含量可降低61.4％，成熟叶及茎中的镉含量也表现出较大的降低效果，但根中的镉含量却表现出了一定的累积，根中镉的含量较对照增加了21.4％。

Claims (5)

1.一种土壤阻镉剂在减缓茶树吸收镉上用途，所述阻镉剂由以下重量份的组分组成：

铁锌复合制剂13-18份、竹炭生物炭35-60份、农用矿源黄腐酸钾5-10份、粘合剂5-7份；所述铁锌复合制剂中含有5-8份的硫酸亚铁和8-10份的硫酸锌；

所述土壤阻镉剂的施用方法为：秋冬季，沿茶树树冠外沿垂直位置，开施肥沟，施肥沟深为10-15cm，把茶园基肥与土壤阻镉剂混合后一次性施入施肥沟，施用后覆土即可。

2.如权利要求1所述的用途，其特征在于所述竹炭生物炭为过100目筛的竹炭生物炭粉末。

3.如权利要求1所述的用途，其特征在于所述农用矿源黄腐酸钾中以干基计，有机质含量≥60%，黄腐酸钾≥30%，以K₂0干基计钾含量≥10%，水份<10%，不溶物≤5%，pH值8-10。

4.如权利要求1所述的用途，其特征在于所述粘合剂为凹凸棒粉土粉，过200目筛。

5.如权利要求1所述的用途，其特征在于土壤阻镉剂的施用量为每亩80-100公斤。