CN114847034B - 用于降低稻米中镉累积的钝化剂、施用方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及土壤改良技术领域，具体公开了一种用于降低稻米中镉累积的钝化剂、施用方法及设备，按重量份计包括以下组份，腐植酸20～30份，石灰10～20份，白云石粉30～40份，粘土矿物10～20份。包括以下步骤，(S1)选用适量的钝化剂和复合肥，将钝化剂置于造粒机中造粒，使得造粒后的钝化剂颗粒粒径与复合肥颗粒粒径相对一致；(S2)将钝化剂颗粒和复合肥颗粒混匀；(S3)在水稻插秧的同时，将步骤(S2)中的混合物通过施加设备施加在水稻苗侧下方的泥土中。本发明具有投入量较少、降镉效果较好和简单易行的特点。

Description

用于降低稻米中镉累积的钝化剂、施用方法及设备
技术领域
本发明涉及土壤改良技术领域，特别涉及一种用于降低稻米中镉累积的钝化剂、施用方法及设备。
背景技术
土壤重金属化学原位修复技术即通过添加外源修复剂，与重金属发生吸附、沉淀、离子交换和氧化还原等一系列反应，改变重金属在土壤中的赋存形态，降低其在土壤中的移动性和生物有效性，从而减少重金属对土壤生物的毒害和在农产品中的积累。随着土壤重金属污染的加剧，重金属化学原位钝化技术引起越来越广泛的研究和应用，重金属原位钝化剂技术的研究主要关注点在于新材料的研发上，常用的重金属镉钝化修复剂主要包括石灰类物质、含硅材料、含磷材料、黏土矿物、金属氧化物、有机物料和生物炭等，土壤重金属钝化剂大多为工农业废弃物及城市生活垃圾等，由于来源不同，钝化剂的组成和结构差异较大，某些钝化剂本身可能就含有一定量的重金属元素，因此，钝化剂选用前必需经过重金属风险性监测和评估，避免带来二次污染源。
目前，重金属钝化剂施用方法的研究较少，主要为在作物播种前表层撒施，然后利用机械或人工与表层土壤充分混匀，使其与土壤中的目标重金属元素发生吸附、沉淀、络合和氧化还原等反应，以降低重金属元素的生物有效性，为保证修复效果，钝化剂的用量一般远高于其它农业投入品，如化肥等，钝化剂的过量施加存在诸多问题；首先，钝化剂的大量投入增加了劳动力投入成本，同时对土壤理化及生物性状影响较大，如土壤中加入过量可溶性磷，会加剧磷素的地表或地下迁移，可能引起水体富营养化，化学钝化剂长期大量施用对土壤的物理性状(土壤质地、团聚体等)、化学性状(pH、EC、CEC、养分活性等)、生物特性(呼吸强度、酶活、微生物群落结构等)、地下水化学特性等方面的影响存在较多的不确定性，有待进一步监测评估；其次，由于部分钝化剂产品本身存在环境风险，如钝化剂本身可能含有定量的重金属元素，该类钝化剂产品的大量投入具有引起二次污染的风险；再次，其修复效果的长期稳定性较差，土壤生态系统存在较强的缓冲性能，钝化剂施用引起的土壤pH变化，可能随着时间的推移而消失，而短期内钝化的金属可能会重新活化和释放。因此，在通过利用钝化剂技术实现受污染耕地安全利用方面，迫切需要一种高效和生态友好的钝化剂产品，也需要一种钝化剂精准施用技术。
水稻是我国主要栽培的粮食作物，同时是一种具有镉累积趋向的植物，因此，在水稻上开展钝化剂精准施用研究，通过仅改变作物根区微环境方法来调控作物对重金属的吸收具有重要意义。
发明内容
本发明为了解决现有对土壤中重金属镉的修复所存在的上述技术问题，提供了一种用于降低稻米中镉累积的钝化剂、施用方法及设备，它具有投入量较少、降镉效果较好和简单易行的特点。
本发明的第一种技术方案：用于降低稻米中镉累积的钝化剂，按重量份计包括以下组份，
腐植酸20～30份，石灰10～20份，白云石粉30～40份，粘土矿物10～20份。
本发明中选用的石灰、白云石粉和粘土矿物，可有效降低土壤中镉的生物有效性，且生产成本较低，是重金属镉原位钝化的最佳选择材料；选用的腐植酸溶于碱，但不溶于水和酸，能与水中的金属离子离合，有利于营养元素向作物传送，并能改良土壤结构，有利于农作物的生长；同时腐植酸与金属离子有交换、吸附、络合和螯合等作用，在分散体系中作为聚电解质，有凝聚、胶溶和分散等作用；并且腐植酸分子上还有一定数量的自由基，具有生理活性；而且腐植酸的添加有助于调节材料pH，缓解其它碱性材料对植株的损害，也有助于促进镉的固定，从而可以更好、更高效的发挥重金属钝化功效。
作为优选，按重量份计，还包括微肥1～5份。更优选，按重量份计，还包括微肥2～4份。通过添加微肥，可以促进根系向钝化剂方向生长。微肥可以选用硫酸锌、硫酸亚铁、磷酸铵锌或磷酸铵锰。
作为优选，按重量份计，还包括生物菌剂1～5份。更优选，按重量份计，还包括生物菌剂2～4份。通过添加生物菌剂，可以促进根系向钝化剂方向生长，以及提高与钝化剂接近区域根系的活力，从而实现钝化剂产品对根区环境的调控，进而降低植株对镉的吸收。
作为优选，按重量份计包括以下组份，
腐植酸23～28份，石灰12～18份，白云石粉33～37份，粘土矿物12～17份；微肥2～4份；生物菌剂2～4份。
作为优选，按重量份计包括以下组份，
腐植酸25份，石灰15份，白云石粉35份，粘土矿物15份；微肥3份；生物菌剂3份。
本发明的第二种技术方案：用于降低稻米中镉累积的钝化剂施用方法，包括以下步骤，
(S1)选用适量的钝化剂和复合肥，将钝化剂置于造粒机中造粒，使得造粒后的钝化剂颗粒粒径与复合肥颗粒粒径相对一致；
(S2)将钝化剂颗粒和复合肥颗粒混匀；
(S3)在水稻插秧的同时，将步骤(S2)中的混合物通过施加设备施加在水稻苗侧下方的泥土中。
本发明以钝化剂和复合肥为基础，先将钝化剂放置在造粒机中造粒，将粒径大小研磨成同肥料粒径大小一致，在施用前将钝化剂与肥料充分混匀，在钝化剂与肥料混合机械化同步侧深施肥在水稻插秧时，将钝化剂和肥料按照农艺要求通过施加装置一次性定量、定位、均匀和可靠地施在水稻苗侧下方泥土中，利用根系向肥生长特性，实现钝化剂对水稻根区微环境的调控，在受污染耕地安全利用方面具有良好的效果。
作为优选，所述复合肥为有机-无机复混肥II型有机缓释水稻专用肥。
作为优选，所述复合肥中的有机质含量不小于20％。为缓解钝化剂与肥料混合时导致的相关混合材料快速潮解，避免堵塞肥料施用工具，发明人经过长期探索，对比了复合肥、缓控释肥和有机无机复混缓释肥等多种材料，通过采用有机-无机复混肥II型有机缓释水稻专用肥15-4-6，在与钝化剂混合时，氨挥发和潮解速率明显低于其它肥料产品。
本发明的第三种技术方案：用于降低稻米中镉累积的钝化剂施加设备，包括储料框，所述储料框的外端安装有抽动施料机构，所述抽动施料机构上设有挤压喷散机构，所述储料框与抽动施料机构之间设有搅动打散机构；所述抽动施料机构包括与储料框固定连接的导料管，所述导料管与储料框的内部相连通，所述导料管的外端安装有抽料机，所述抽料机与储料框之间固定连接有两个连接杆，所述导料管的下端固定连接有出料管，且出料管与其内部相连通，所述出料管的内壁固定连接有运动型喷射瓶嘴。本发明在插秧机插秧的同时，驱动抽料机进行工作，抽动施料机构借助抽料机抽取钝化剂进入到导料管内，接着再经过出料管和运动型喷射瓶嘴释放出来，实现一边插种水稻秧苗的同时，一边施加钝化剂至其附近，使其安全生产，保证稻米的品质安全；本发明中挤压喷散机构对聚集的钝化剂进行吹散，使其分散开来，使施加更加全面，增强施加效果；本发明中的搅动打散机构能够良好的打散钝化剂，避免其聚集一起，不易发生堵塞，提高铺撒效率。
作为优选，所述挤压喷散机构包括与连接杆固定连接的震动锤，所述震动锤的下端设有挤压球囊，且挤压球囊与其相接触，所述导料管的外端固定连接有两个前后对称的导气管，所述挤压球囊与两个导气管固定连接，且导气管与其内部相连通，所述导气管的下端固定连接有喷气斜弧环，所述喷气斜弧环靠近出料管的一端开凿有多个均匀分布的释放口。挤压喷散机构借助抽料机工作时的振动，带动震动锤振动，使其来回振击挤压挤压球囊，挤压球囊被挤压后，其内部的空气流动到导气管内，再经喷气斜弧环喷出，对出料管处释放的钝化剂进行吹散，使其分散到各处，使钝化剂的铺撒更加全面，增强施加效果。
作为优选，所述释放口的内壁固定连接有防尘网，所述防尘网采用不锈钢材料制成，所述防尘网的表面设有防锈涂层。通过防尘网的设置，并设有防锈涂层，能够阻挡灰尘经过释放口进入到喷气斜弧环内，同时防锈涂层使其在长期使用过程中不易被锈蚀，延长其使用寿命。
作为优选，所述导气管的内壁固定连接有橡胶封片，所述橡胶封片的初始状态为闭合状态。通过橡胶封片的设置，在初始的闭合状态下能够阻挡气体的流通，而在受到挤压后处于打开状态，实现气体的流通。
作为优选，所述储料框的外端开凿有注料口，所述注料口内部设有密封塞，所述储料框的内壁固定连接有两个导料块，所述导料块的外端为倾斜设置，所述导料块的表面设有抛光层。通过注料口和密封塞的设置，方便工作人员添加钝化剂，而导料块的设置，方便钝化剂进入到导料管内。
作为优选，所述搅动打散机构包括与储料框固定连接的导热斗，所述导热斗的外端固定连接有导热管，所述导热斗和导热管的内壁均设有金刚石粉末层，所述储料框的外端固定连接有吹气筒，且吹气筒与其内部相连通，所述吹气筒与导热管固定连接，且导热管与其内部相连通，所述吹气筒的内壁固定连接有隔温囊体，所述隔温囊体的内部设有不锈钢冰块，所述隔温囊体的外端固定连接有拉动板，且拉动板与吹气筒滑动连接，所述拉动板的外端固定连接有形变记忆弹簧，所述吹气筒的内壁安装有吹动扇叶，所述吹动扇叶与形变记忆弹簧固定连接，所述吹气筒的内壁固定连接有透气板，所述储料框的内部设有搅散杆，所述搅散杆与吹动扇叶固定连接，所述搅散杆与透气板转动连接。抽料机在工作过程中释放热量，搅动打散机构通过导热斗和导热管传导到吹气筒内，使其内部温度升高，促使形变记忆弹簧受热收缩，带动拉动板运动，使其拉动隔温囊体进行拉伸，促使弹性织网被拉伸，间歇变大，不锈钢冰块上的冷气更加快速的散发出来，降低吹气筒内的温度，带动形变记忆弹簧复位，从而实现带动形变记忆弹簧在冷热交替环境下进行来回伸缩，带动空气流动，使吹动扇叶随着空气流动转动起来，带动搅散杆转动，打散钝化剂，避免其聚集一起，使导料管不易发生堵塞，提高铺撒效率。
作为优选，所述隔温囊体的内部设有隔温涂层，所述隔温囊体的外端开凿有两个通口，且通口的内壁之间固定连接有弹性织网，所述拉动板的外端开凿有两个球形槽，所述球形槽内转动连接有滚珠，所述滚珠的外端与吹气筒内壁相接触。通过设有隔温涂层配合初始密闭的弹性织网，能够使隔温囊体达到隔温的效果，使不锈钢冰块上的冷气不易快速散发出气，而在受到拉伸后，弹性织网之间的间歇变大，冷气溢出的更快，且滚珠的设置，使拉动板的运动更加顺畅便捷。
作为优选，所述形变记忆弹簧采用形状记忆合金材料制成，所述形变记忆弹簧的初始状态为延伸状态，所述搅散杆的表面设有抛光层。通过使用形状记忆合金材料制成的形变记忆弹簧具有记忆功能，在温度升高后，发生形变进行收缩，而在温度降低后，其又恢复至初始的延伸状态，而搅散杆的表面设有抛光层，使钝化剂不易残留在其表面。
本发明具有如下有益效果：
(1)选用的石灰、白云石粉和粘土矿物，可有效降低土壤中镉的生物有效性，且生产成本较低，是重金属镉原位钝化的最佳选择材料；选用的腐植酸溶于碱，但不溶于水和酸，能与水中的金属离子离合，有利于营养元素向作物传送，并能改良土壤结构，有利于农作物的生长；同时腐植酸与金属离子有交换、吸附、络合和螯合等作用，在分散体系中作为聚电解质，有凝聚、胶溶和分散等作用；并且腐植酸分子上还有一定数量的自由基，具有生理活性；而且腐植酸的添加有助于调节材料pH，缓解其它碱性材料对植株的损害，也有助于促进镉的固定，从而可以更好更高效的发挥重金属钝化功效；
(2)以钝化剂和复合肥为基础，先将钝化剂放置造粒机中造粒，将粒径大小研磨成同肥料粒径大小一致，在施用前将钝化剂与肥料充分混匀，而钝化剂与肥料混合机械化同步侧深施肥在水稻插秧时，将钝化剂和肥料按照农艺要求通过施加装置一次性定量、定位、均匀和可靠地施在水稻苗侧下方泥土中，利用根系向肥生长特性，实现钝化剂对水稻根区微环境的调控，从而在受污染耕地安全利用方面具有良好的效果；
(3)插秧机在插秧的同时驱动抽料机进行工作，抽动施料机构借助抽料机抽取钝化剂进入到导料管内，接着再经过出料管和运动型喷射瓶嘴释放出来，实现一边插种水稻秧苗的同时，一边施加钝化剂至其附近，使其安全生产，保证稻米的品质安全；
(4)挤压喷散机构对聚集的钝化剂进行吹散，使其分散开来，使施加更加全面，增强施加效果；
(5)搅动打散机构能够良好的打散钝化剂，避免其聚集一起，不易发生堵塞，提高铺撒效率。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明中抽动施料机构的剖面结构示意图；
图3为本发明中挤压喷散机构的剖面结构示意图；
图4为本发明中喷气斜弧环的立体结构示意图；
图5为本发明中搅动打散机构的剖面结构示意图；
图6为图5中A处放大的结构示意图；
图7为图5中B处放大的结构示意图；
图8为本发明中吹气筒的立体结构示意图；
图9为本发明应用例1中的结果对照图；
图10为本发明应用例2中的结果对照图。
附图中的标记为：100-插秧机；200-储料框；201-密封塞；202-导料块；300-抽动施料机构；301-导料管；302-抽料机；303-出料管；304-运动型喷射瓶嘴；305-连接杆；400-挤压喷散机构；401-震动锤；402-挤压球囊；403-导气管；404-喷气斜弧环；405-橡胶封片；406-防尘网；500-搅动打散机构；501-导热斗；502-导热管；503-吹气筒；504-隔温囊体；5041-弹性织网；505-不锈钢冰块；506-拉动板；5061-滚珠；507-形变记忆弹簧；508-吹动扇叶；509-透气板；5010-搅散杆。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
用于降低稻米中镉累积的钝化剂，按重量份计包括以下组份，
腐植酸20～30份，石灰10～20份，白云石粉30～40份，粘土矿物10～20份。
按重量份计，还包括微肥1～5份。
按重量份计，还包括生物菌剂1～5份。
用于降低稻米中镉累积的钝化剂，按重量份计包括以下组份，
腐植酸23～28份，石灰12～18份，白云石粉33～37份，粘土矿物12～17份；微肥2～4份；生物菌剂2～4份。
用于降低稻米中镉累积的钝化剂，按重量份计包括以下组份，
腐植酸25份，石灰15份，白云石粉35份，粘土矿物15份；微肥3份；生物菌剂3份。
用于降低稻米中镉累积的钝化剂施用方法，包括以下步骤，
(S1)选用适量的钝化剂和复合肥，将钝化剂置于造粒机中造粒，使得造粒后的钝化剂颗粒粒径与复合肥颗粒粒径相对一致；
(S2)将钝化剂颗粒和复合肥颗粒混匀；
(S3)在水稻插秧的同时，将步骤(S2)中的混合物通过施加设备施加在水稻苗侧下方的泥土中。
所述复合肥为有机-无机复混肥II型有机缓释水稻专用肥；
所述复合肥中的有机质含量不小于20％。其中造粒机选用昆明润洋重型机械制造有限公司生产的型号为ZL36的圆盘造粒机。
如图1所示的用于降低稻米中镉累积的钝化剂施加设备，包括插秧机100，插秧机100的外端固定连接有如图5所示的储料框200，储料框200的外端安装有抽动施料机构300，抽动施料机构300上设有挤压喷散机构400，储料框200与抽动施料机构300之间设有搅动打散机构500；抽动施料机构300包括与储料框200固定连接的如图2所示的导料管301，导料管301与储料框200的内部相连通，导料管301的外端安装有抽料机302，抽料机302与储料框200之间固定连接有两个连接杆305，导料管301的下端固定连接有出料管303，且出料管303与其内部相连通，出料管303的内壁固定连接有运动型喷射瓶嘴304。储料框200的外端开凿有注料口，注料口内部设有密封塞201，储料框200的内壁固定连接有两个导料块202，导料块202的外端为倾斜设置，导料块202的表面设有抛光层。
挤压喷散机构400包括与连接杆305固定连接的震动锤401，震动锤401的下端设有挤压球囊402，且挤压球囊402与其相接触，导料管301的外端固定连接有两个前后对称的导气管403，挤压球囊402与两个导气管403固定连接，且导气管403与其内部相连通，导气管403的下端固定连接有如图3所示的喷气斜弧环404，喷气斜弧环404靠近出料管303的一端开凿有多个均匀分布的释放口。释放口的内壁固定连接有如图4所示的防尘网406，防尘网406采用不锈钢材料制成，防尘网406的表面设有防锈涂层。导气管403的内壁固定连接有橡胶封片405，橡胶封片405的初始状态为闭合状态。
搅动打散机构500包括与储料框200固定连接的导热斗501，导热斗501的外端固定连接有导热管502，导热斗501和导热管502的内壁均设有金刚石粉末层，储料框200的外端固定连接有如图8所示的吹气筒503，且吹气筒503与其内部相连通，吹气筒503与导热管502固定连接，且导热管502与其内部相连通，吹气筒503的内壁固定连接有隔温囊体504，隔温囊体504的内部设有不锈钢冰块505，隔温囊体504的外端固定连接有如图7所示的拉动板506，且拉动板506与吹气筒503滑动连接，拉动板506的外端固定连接有形变记忆弹簧507，吹气筒503的内壁安装有吹动扇叶508，吹动扇叶508与形变记忆弹簧507固定连接，吹气筒503的内壁固定连接有透气板509，储料框200的内部设有搅散杆5010，搅散杆5010与吹动扇叶508固定连接，搅散杆5010与透气板509转动连接。隔温囊体504的内部设有隔温涂层，隔温囊体504的外端开凿有两个通口，且通口的内壁之间固定连接有如图6所示的弹性织网5041，拉动板506的外端开凿有两个球形槽，球形槽内转动连接有滚珠5061，滚珠5061的外端与吹气筒503内壁相接触。形变记忆弹簧507采用形状记忆合金材料制成，形变记忆弹簧507的初始状态为延伸状态，搅散杆5010的表面设有抛光层。
实施例1：
用于降低稻米中镉累积的钝化剂，按重量份计包括以下组份，
腐植酸20份，石灰10份，白云石粉30份，粘土矿物10份。
实施例2：
用于降低稻米中镉累积的钝化剂，按重量份计包括以下组份，
腐植酸30份，石灰20份，白云石粉40份，粘土矿物20份。
实施例3：
用于降低稻米中镉累积的钝化剂，按重量份计包括以下组份，
腐植酸23份，石灰12份，白云石粉33份，粘土矿物12份。
实施例4：
用于降低稻米中镉累积的钝化剂，按重量份计包括以下组份，
腐植酸28份，石灰18份，白云石粉37份，粘土矿物17份。
实施例5：
用于降低稻米中镉累积的钝化剂，按重量份计包括以下组份，
腐植酸25份，石灰15份，白云石粉35份，粘土矿物15份。
实施例6：
用于降低稻米中镉累积的钝化剂，按重量份计包括以下组份，
腐植酸20份，石灰10份，白云石粉30份，粘土矿物10份，微肥1份。
实施例7：
用于降低稻米中镉累积的钝化剂，按重量份计包括以下组份，
腐植酸30份，石灰20份，白云石粉40份，粘土矿物20份，微肥5份。
实施例8：
用于降低稻米中镉累积的钝化剂，按重量份计包括以下组份，
腐植酸23份，石灰12份，白云石粉33份，粘土矿物12份，微肥2份。
实施例9：
用于降低稻米中镉累积的钝化剂，按重量份计包括以下组份，
腐植酸28份，石灰18份，白云石粉37份，粘土矿物17份，微肥4份。
实施例10：
用于降低稻米中镉累积的钝化剂，按重量份计包括以下组份，
腐植酸25份，石灰15份，白云石粉35份，粘土矿物15份，微肥3份。
实施例11：
用于降低稻米中镉累积的钝化剂，按重量份计包括以下组份，
腐植酸20份，石灰10份，白云石粉30份，粘土矿物10份，微肥1份，生物菌剂1份。
实施例12：
用于降低稻米中镉累积的钝化剂，按重量份计包括以下组份，
腐植酸30份，石灰20份，白云石粉40份，粘土矿物20份，微肥5份，生物菌剂5份。
实施例13：
用于降低稻米中镉累积的钝化剂，按重量份计包括以下组份，
腐植酸23份，石灰12份，白云石粉33份，粘土矿物12份，微肥2份，生物菌剂2份。
实施例14：
用于降低稻米中镉累积的钝化剂，按重量份计包括以下组份，
腐植酸28份，石灰18份，白云石粉37份，粘土矿物17份，微肥4份，生物菌剂4份。
实施例15：
用于降低稻米中镉累积的钝化剂，按重量份计包括以下组份，
腐植酸25份，石灰15份，白云石粉35份，粘土矿物15份，微肥3份，生物菌剂3份。
应用例1：
处理1：空白对照，复合肥45kg/亩，侧深施；
处理2：复合肥40kg/亩+钝化剂20kg/亩，侧深施；
处理3：复合肥20kg/亩+钝化剂40kg/亩，侧深施；
处理4：钝化剂60kg/亩，侧深施；
处理5：复合肥45kg/亩+钝化剂250kg/亩，复合肥侧深施，钝化剂表层铺施。
鉴于侧深施肥机械最大肥料施用量为60kg/亩，本团队前期研究表明，一次侧深施复合肥45kg/亩可维持作物高产。本研究中个别处理肥料一次施用量不足的，在后期追肥施用。
如图9所示，空白对照处理稻米中镉含量为0.184mg/kg，与空白对照相比，处理2、处理3、处理4和处理5稻米中镉含量依次为0.142mg/kg、0.117mg/kg、0.173mg/kg和0.135mg/kg，与空白对照相比分别降低了22.8％、36.4％、5.9％和26.6％。
其中处理2、处理3和处理5稻米镉含量显著低于空白对照，处理5同处理2和处理3稻米镉含量没有显著差异，处理2和处理3钝化剂施用量分别占处理施用量的8％和16％。
不同处理下水稻产量为，处理3>处理1>处理2>处理5>处理4，与空白对照相比(处理1)，处理2和处理3对水稻产量影响不大，处理4和处理5略有减产。
综上所述，钝化剂侧深施可以显著降低稻米中镉的累积，稳定水稻产量的情况下，可明显减少钝化剂的投入量，缓解因钝化剂大量投入所引起的次生环境问题。
应用例2：
空白对照：肥料侧深施
优选1，复合肥20kg/亩+钝化剂40kg/亩，侧深施；
优选2，复合肥20kg/亩+钝化剂40kg/亩+生物菌剂，侧深施；
结果如图10所示，结果表明，与空白对照相比，优选1处理和优选2处理所生产稻米镉含量分别降低了39.7％和58.3％，产量表现为优化2>优化1>空白对照。
用于降低稻米中镉累积的钝化剂施加设备，包括插秧机100，插秧机100的外端固定连接有储料框200，储料框200的外端安装有抽动施料机构300，抽动施料机构300上设有挤压喷散机构400，储料框200与抽动施料机构300之间设有搅动打散机构500，本方案实现在插秧机100插秧的同时，驱动抽动施料机构300内的抽料机302，使其抽取钝化剂向水稻苗插种附近铺撒出去，实现水稻苗插种的同时施加钝化剂，保证稻米的品质安全，且挤压喷散机构400借助抽料机302的震动来通过震动锤401来回挤压挤压球囊402，使其内部的空气经过喷气斜弧环404释放出来，对聚集的钝化剂进行吹散，使其分散开来，使施加更加全面，增强施加效果，并且随着抽料机302长时间工作，释放热量，搅动打散机构500通过导热斗501和导热管502将热量传导到吹气筒503内，使形变记忆弹簧507在冷热交替环境下来回形变，带动空气流动，使吹动扇叶508随着空气流动转动起来，带动搅散杆5010转动，打散钝化剂，避免其聚集一起，使导料管301不易发生堵塞，提高施加效率。插秧机选用济宁雨成机械设备有限公司生产的型号为YC-3110的全自动水稻插秧机。
储料框200的外端开凿有注料口，注料口内部设有密封塞201，储料框200的内壁固定连接有两个导料块202，导料块202的外端为倾斜设置，导料块202的表面设有抛光层，通过注料口和密封塞201的设置，方便工作人员添加钝化剂，而导料块202的设置，方便钝化剂进入到导料管301内。
抽动施料机构300包括与储料框200固定连接的导料管301，导料管301与储料框200的内部相连通，导料管301的外端安装有抽料机302，抽料机302与储料框200之间固定连接有两个连接杆305，导料管301的下端固定连接有出料管303，且出料管303与其内部相连通，出料管303的内壁固定连接有运动型喷射瓶嘴304，插秧机100在插秧的同时驱动抽料机302进行工作，抽动施料机构300借助抽料机302抽取钝化剂进入到导料管301内，接着再经过出料管303和运动型喷射瓶嘴304释放出来，实现一边插种水稻秧苗的同时，一边施加钝化剂至其附近，使其安全生产，保证稻米的品质安全。
挤压喷散机构400包括与连接杆305固定连接的震动锤401，震动锤401的下端设有挤压球囊402，且挤压球囊402与其相接触，导料管301的外端固定连接有两个前后对称的导气管403，挤压球囊402与两个导气管403固定连接，且导气管403与其内部相连通，导气管403的下端固定连接有喷气斜弧环404，喷气斜弧环404靠近出料管303的一端开凿有多个均匀分布的释放口，挤压喷散机构400借助抽料机302工作时的振动，带动震动锤401振动，使其来回振击挤压挤压球囊402，挤压球囊402被挤压后，其内部的空气流动到导气管403内，再经喷气斜弧环404喷出，对出料管303处释放的钝化剂进行吹散，使其分散到各处，使钝化剂的铺撒更加全面，增强铺撒效果。
释放口的内壁固定连接有防尘网406，防尘网406采用不锈钢材料制成，防尘网406的表面设有防锈涂层，通过防尘网406的设置，并设有防锈涂层，能够阻挡灰尘经过释放口进入到喷气斜弧环404内，同时防锈涂层使其在长期使用过程中不易被锈蚀，延长其使用寿命，导气管403的内壁固定连接有橡胶封片405，橡胶封片405的初始状态为闭合状态，通过橡胶封片405的设置，在初始的闭合状态下能够阻挡气体的流通，而在受到挤压后处于打开状态，实现气体的流通。
搅动打散机构500包括与储料框200固定连接的导热斗501，导热斗501的外端固定连接有导热管502，导热斗501和导热管502的内壁均设有金刚石粉末层，储料框200的外端固定连接有吹气筒503，且吹气筒503与其内部相连通，吹气筒503与导热管502固定连接，且导热管502与其内部相连通，吹气筒503的内壁固定连接有隔温囊体504，隔温囊体504的内部设有不锈钢冰块505，隔温囊体504的外端固定连接有拉动板506，且拉动板506与吹气筒503滑动连接，拉动板506的外端固定连接有形变记忆弹簧507，吹气筒503的内壁安装有吹动扇叶508，吹动扇叶508与形变记忆弹簧507固定连接，吹气筒503的内壁固定连接有透气板509，储料框200的内部设有搅散杆5010，搅散杆5010与吹动扇叶508固定连接，搅散杆5010与透气板509转动连接，抽料机302在工作过程中释放热量，搅动打散机构500通过导热斗501和导热管502传导到吹气筒503内，使其内部温度升高，促使形变记忆弹簧507受热收缩，带动拉动板506运动，使其拉动隔温囊体504进行拉伸，促使弹性织网5041被拉伸，间歇变大，不锈钢冰块505上的冷气更加快速的散发出来，降低吹气筒503内的温度，带动形变记忆弹簧507复位，从而实现带动形变记忆弹簧507在冷热交替环境下进行来回伸缩，带动空气流动，使吹动扇叶508随着空气流动转动起来，带动搅散杆5010转动，打散钝化剂，避免其聚集一起，使导料管301不易发生堵塞，提高铺撒效率。
隔温囊体504的内部设有隔温涂层，隔温囊体504的外端开凿有两个通口，且通口的内壁之间固定连接有弹性织网5041，拉动板506的外端开凿有两个球形槽，球形槽内转动连接有滚珠5061，滚珠5061的外端与吹气筒503内壁相接触，通过设有隔温涂层配合初始密闭的弹性织网5041，能够使隔温囊体504达到隔温的效果，使不锈钢冰块505上的冷气不易快速散发出气，而在受到拉伸后，弹性织网5041之间的间歇变大，冷气溢出的更快，且滚珠5061的设置，使拉动板506的运动更加顺畅便捷，形变记忆弹簧507采用形状记忆合金材料制成，形变记忆弹簧507的初始状态为延伸状态，搅散杆5010的表面设有抛光层，通过使用形状记忆合金材料制成的形变记忆弹簧507具有记忆功能，在温度升高后，发生形变进行收缩，而在温度降低后，其又恢复至初始的延伸状态，而搅散杆5010的表面设有抛光层，使钝化剂不易残留在其表面。
本发明中，相关内的技术人员在使用时，首先插秧机100开始工作，将秧苗插入到土地中，同时抽料机302也被驱动，抽取储料框200内的钝化剂进入到导料管301内，接着再经过出料管303和运动型喷射瓶嘴304释放出来，实现一边插种水稻秧苗的同时，一边施加钝化剂至其附近，使其安全生产，保证稻米的品质安全，且抽料机302工作产生振动，带动震动锤401振动，使其来回振击挤压挤压球囊402，挤压球囊402被挤压后，其内部的空气流动到导气管403内，再经喷气斜弧环404喷出，对出料管303处释放的钝化剂进行吹散，使其分散到各处，使钝化剂的铺撒更加全面，而随着抽料机302长时间工作，释放大量热量，经过导热斗501和导热管502传导到吹气筒503内，使其内部温度升高，促使形变记忆弹簧507受热收缩，带动拉动板506运动，使其拉动隔温囊体504进行拉伸，促使弹性织网5041被拉伸，间歇变大，不锈钢冰块505上的冷气更加快速的散发出来，降低吹气筒503内的温度，带动形变记忆弹簧507复位，从而实现带动形变记忆弹簧507在冷热交替环境下进行来回伸缩，带动空气流动，使吹动扇叶508随着空气流动转动起来，带动搅散杆5010转动，打散钝化剂，避免其聚集一起，使导料管301不易发生堵塞，提高铺撒效率。
发明人经过长期探索性研究发现，石灰、白云石粉和粘土矿物等材料可有效降低土壤中镉的生物有效性，且生产成本较低，是重金属镉原位钝化的最佳选择材料，并且腐植酸溶于碱，但不溶于水和酸，腐植酸能与水中的金属离子离合，有利于营养元素向作物传送，并能改良土壤结构，有利于农作物的生长，同时与金属离子有交换、吸附、络合和螯合等作用；在分散体系中腐植酸作为聚电解质，有凝聚、胶溶和分散等作用，腐植酸分子上还有一定数量的自由基，具有生理活性，腐植酸的添加有助于调节材料pH，缓解其它碱性材料对植株的损害，同时有助于促进镉的固定，从而可以更好更高效的发挥重金属钝化功效，在上述钝化剂材料的基础上添加微肥，通过添加微肥，可以促进根系向钝化剂方向生长，在以上述钝化剂材料的基础上添加生物菌剂，通过添加生物菌剂，可以促进根系向钝化剂方向生长，以及与钝化剂接近区域根系的活力，从而实现钝化剂产品对根区环境的调控，从而降低植株对镉的吸收，复合肥肥料为有机-无机复混肥II型有机缓释水稻专用肥15-4-6，有机质含量≥20％，为缓解重金属钝化剂与肥料混合导致相关混合材料的快速潮解，堵塞肥料施用管理，发明人经过长期探索，对比了复合肥、缓控释肥和有机无机复混缓释肥等多种材料，通过采用有机-无机复混肥II型有机缓释水稻专用肥，在与重金属钝化剂混合时氨挥发和潮解速率明显低于其它肥料产品。
本发明简单易行，通过改变根际微生态环境，实现了钝化剂投入量大幅减少、降镉效率明显提高、水稻产量稳定等多重目标。
以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.用于降低稻米中镉累积的钝化剂施用方法，其特征是：包括以下步骤，
(S1)选用适量的钝化剂和复合肥，将钝化剂置于造粒机中造粒，使得造粒后的钝化剂颗粒粒径与复合肥颗粒粒径相对一致；
(S2)将钝化剂颗粒和复合肥颗粒混匀；
(S3)在水稻插秧的同时，将步骤(S2)中的混合物通过施加设备施加在水稻苗侧下方的泥土中；
所述施加设备包括储料框(200)，所述储料框(200)的外端安装有抽动施料机构(300)，所述抽动施料机构(300)上设有挤压喷散机构(400)，所述储料框(200)与抽动施料机构(300)之间设有搅动打散机构(500)；所述抽动施料机构(300)包括与储料框(200)固定连接的导料管(301)，所述导料管(301)与储料框(200)的内部相连通，所述导料管(301)的外端安装有抽料机(302)，所述抽料机(302)与储料框(200)之间固定连接有两个连接杆(305)，所述导料管(301)的下端固定连接有出料管(303)，且出料管(303)与其内部相连通，所述出料管(303)的内壁固定连接有运动型喷射瓶嘴(304)；
所述挤压喷散机构(400)包括与连接杆(305)固定连接的震动锤(401)，所述震动锤(401)的下端设有挤压球囊(402)，且挤压球囊(402)与其相接触，所述导料管(301)的外端固定连接有两个前后对称的导气管(403)，所述挤压球囊(402)与两个导气管(403)固定连接，且导气管(403)与其内部相连通，所述导气管(403)的下端固定连接有喷气斜弧环(404)，所述喷气斜弧环(404)靠近出料管(303)的一端开凿有多个均匀分布的释放口；所述释放口的内壁固定连接有防尘网(406)，所述防尘网(406)采用不锈钢材料制成，所述防尘网(406)的表面设有防锈涂层；所述导气管(403)的内壁固定连接有橡胶封片(405)，所述橡胶封片(405)的初始状态为闭合状态；
所述储料框(200)的外端开凿有注料口，所述注料口内部设有密封塞(201)，所述储料框(200)的内壁固定连接有两个导料块(202)，所述导料块(202)的外端为倾斜设置，所述导料块(202)的表面设有抛光层；
用于降低稻米中镉累积的钝化剂，按重量份计包括以下组份，
腐植酸20～30份，石灰10～20份，白云石粉30～40份，粘土矿物10～20份；
按重量份计，还包括微肥1～5份；
按重量份计，还包括生物菌剂1～5份。
2.根据权利要求1所述的用于降低稻米中镉累积的钝化剂施用方法，其特征在是：所述搅动打散机构(500)包括与储料框(200)固定连接的导热斗(501)，所述导热斗(501)的外端固定连接有导热管(502)，所述导热斗(501)和导热管(502)的内壁均设有金刚石粉末层，所述储料框(200)的外端固定连接有吹气筒(503)，且吹气筒(503)与储料框(200)的内部相连通，所述吹气筒(503)与导热管(502)固定连接，且导热管(502)与吹气筒(503)的内部相连通，所述吹气筒(503)的内壁固定连接有隔温囊体(504)，所述隔温囊体(504)的内部设有不锈钢冰块(505)，所述隔温囊体(504)的外端固定连接有拉动板(506)，且拉动板(506)与吹气筒(503)滑动连接，所述拉动板(506)的外端固定连接有形变记忆弹簧(507)，所述吹气筒(503)的内壁安装有吹动扇叶(508)，所述吹动扇叶(508)与形变记忆弹簧(507)固定连接，所述吹气筒(503)的内壁固定连接有透气板(509)，所述储料框(200)的内部设有搅散杆(5010)，所述搅散杆(5010)与吹动扇叶(508)固定连接，所述搅散杆(5010)与透气板(509)转动连接。
3.根据权利要求2所述的用于降低稻米中镉累积的钝化剂施用方法，其特征在是：所述隔温囊体(504)的内部设有隔温涂层，所述隔温囊体(504)的外端开凿有两个通口，且通口的内壁之间固定连接有弹性织网(5041)，所述拉动板(506)的外端开凿有两个球形槽，所述球形槽内转动连接有滚珠(5061)，所述滚珠(5061)的外端与吹气筒(503)内壁相接触；所述形变记忆弹簧(507)采用形状记忆合金材料制成，所述形变记忆弹簧(507)的初始状态为延伸状态，所述搅散杆(5010)的表面设有抛光层。
4.根据权利要求1所述的用于降低稻米中镉累积的钝化剂施用方法，其特征是：按重量份计包括以下组份，
腐植酸23～28份，石灰12～18份，白云石粉33～37份，粘土矿物12～17份；微肥2～4份；生物菌剂2～4份。
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