CN115160065A - 一种用于水稻富硒降镉降砷叶面阻控剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农田土壤污染修复领域，具体涉及一种用于水稻富硒降镉降砷叶面阻控剂及其制备方法。本发明用于水稻富硒降镉降砷叶面阻控剂，以质量分数计，由以下组成制成：15%~20%植物有机硒提取物、15%~20%叶面铁肥、10%~20%叶面硅肥、5%~10%植物诱导剂和20%~50%蒸馏水；所述的植物有机硒提取物中植物有机硒含量占总硒元素含量的90%以上，所述植物有机硒提取物中有机硒的浓度为2000mg/L以上；所述叶面铁肥由硫酸亚铁、复合氨基酸和新高脂膜液组成；所述叶面硅肥由硅酸钠、复合氨基酸和新高脂膜液组成。本发明的叶面阻控剂能够在有效减少稻米对镉、砷的累积的同时增加稻米对硒的累积。同时该叶面阻控剂的制备和使用方法操作简单，且成本较低，适宜大面积推广。

Description

一种用于水稻富硒降镉降砷叶面阻控剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及农田土壤污染修复领域，具体涉及一种用于水稻富硒降镉降砷叶面阻控剂及其制备方法。

背景技术

硒是维持人体健康的必需微量元素，由于人体无法合成所需的有机硒，因此必需通过膳食摄入的途径来维持体内硒水平。硒缺乏会引起疾病，而补硒过量又会对人体产生毒害影响，且二者间阈值较窄。水稻作为我国一半以上居民的主食，是硒摄入的重要来源，因此，富硒大米作为一种补充硒摄入量的功能食品日益得到我国缺硒人群的认可。而镉、砷广泛存在于自然界，是两种致癌有毒物质，会对人体造成危害。因此降低稻米中镉、砷的含量，对人体的健康具有重要意义。

目前大部分的叶面阻控剂一般只具有富硒、降镉、降砷中间的两种效果，同时具备富硒、降镉和降砷效果的叶面阻控剂十分少见。同时市面上的叶面阻控剂一般采用亚硒酸盐作为原料制备叶面阻控剂，利用该种原料制备的叶面阻控剂存在一些缺陷，一是无机亚硒酸盐具有潜在的毒害风险；二是使用过程对植株本身有烧苗风险，施用计量过大会对作物造成伤害，施用安全性较差。

中国专利申请CN1608435A公开了一种通过由含硒无机化合物和磷酸盐组成的富硒剂培育富硒水稻的方法。

中国专利申请201911130938.4公开了一种增硒降镉复合剂，包括蛋白质、氨基酸、有机质、亚硒酸钠、硫酸锌、硫酸镁、速乐硼、磷酸二氢钾等组分，该复合剂能减少作物对镉离子的吸收，并显著提高产品中有机硒的含量。

中国专利申请CN113860956 A公开了一种降砷增硒调控剂，采用亚硒酸钠为原料，该调控剂能够有效增加水稻和辣椒可食部位硒含量，并降低对砷的吸收积累。

因此本发明拟解决的问题包括1、如何有效减少稻米对镉、砷的积累的同时增加稻米对硒的吸收和积累；2、如何在增加稻米硒含量的同时降低产品对水稻毒害的风险；3、如何增加水稻的光合作用增加促进叶面阻控剂在水稻体内的传导；4、如何增加水稻的抗逆性；5、如何在满足1-2条的基础上增加水稻产量。

发明内容

为解决上述问题，本发明旨在提供一种用于水稻增硒降镉降砷叶面阻控剂及其制备方法。本发明将性质更加温和的植物有机硒，由具有传导性质的复合氨基酸、能够提高作物光合强度的新高脂膜复合配置的叶面铁肥和硅肥和能够提高作物抗逆性的植物诱导剂通过科学复配，可有效解决在减少稻米对镉、砷的积累的同时增加稻米对硒的吸收和积累，并消除产品对水稻毒害的风险，增加水稻的抗逆性和产量。

为了实现上述目的，本发明采取的具体方案如下：

一种用于水稻富硒降镉降砷叶面阻控剂，以质量分数计，由以下组成制成：15％～20％植物有机硒提取物、15％～20％叶面铁肥、10％～20％叶面硅肥、5％～10％植物诱导剂、20％～50％蒸馏水。

优选的，一种用于水稻富硒降镉降砷叶面阻控剂，以质量分数计，由以下组成制成：20％植物有机硒提取物、20％叶面铁肥、20％叶面硅肥、10％植物诱导剂、30％蒸馏水。

本发明所述的植物有机硒提取物由富硒植物茎叶提取所得，所述植物有机硒提取物中植物有机硒元素含量占总硒元素含量的90％以上，所述植物有机硒提取物中的有机硒的浓度为2000mg/L以上。

进一步，所述富硒植物选自水稻、碎米芥、大豆、油菜、水芹菜中的至少一种。

优选的，按质量比为1：3取水稻与油菜的茎叶提取植物有机硒提取物。

本发明所述的叶面铁肥由硫酸亚铁、复合氨基酸和新高脂膜液组成，其中复合氨基酸选择18种氨基酸复合型或22种氨基酸复合型。

本发明所述的叶面硅肥由硅酸钠、复合氨基酸和新高脂膜液组成，其中复合氨基酸选择18种氨基酸复合型或22种氨基酸复合型。

进一步的，植物有机硒提取物的提取方法如下：

1)将富硒植物的茎叶粉碎过100目筛；

2)向粉碎后的富硒植物茎叶粉中加入30倍质量的蒸馏水，在70℃～90℃温度下提取4～6小时，接着设置600～800kHz的超声波辅助提取30～60分钟；

3)冷却至室温，过滤去掉滤渣后，取滤液向其中加入50v/v％～70v/v％的乙醇，其中所加的乙醇溶液的体积与滤液的体积比为1：2～4，醇沉24h；

4)取醇沉后溶液，蒸发浓缩得到植物有机硒提取物。

进一步的，在步骤2)中最适温度为80℃；

进一步的，在步骤2)中最适时间为6小时；

进一步的，在步骤2)中最适超声波频率为800kHz；

进一步的，在步骤2)中最适超声波辅助提取时间为60分钟；

进一步的，在步骤3)中最适加入乙醇的浓度为60v/v％。

本发明所述的叶面铁肥为40％的1～5g/L硫酸亚铁溶液+20％的15～20g/L复合氨基酸溶液+40％新高脂膜200倍液；所述的叶面硅肥为40％的8～15g/L硅酸钠溶液+20％的15～20g/L复合氨基酸溶液+40％新高脂膜200倍液，上述各百分数指各组分的质量百分比含量，各质量体积浓度均指各组分的原始浓度；其中：硫酸亚铁溶液、硅酸钠溶液、复合氨基酸溶液、新高脂膜200倍液均是以蒸馏水作溶剂；所述的植物诱导剂为氨基寡糖素、褐藻寡糖中的一种或两种。

本发明所述的富硒降镉降砷叶面阻控剂的制备方法是本领域所公知的，例如将各组分混合并搅拌均匀即可，各组分的添加顺序并无特别要求，例如可以先向蒸馏水中添加植物有机硒提取物，然后添加叶面铁肥、叶面硅肥以及植物诱导剂组分，通过超声波辅助混合均匀即得本发明所述的富硒降镉降砷叶面阻控剂。

本发明的富硒降镉降砷叶面阻控剂的使用方法为取富硒降镉降砷叶面阻控剂500ml兑水40kg后喷施于水稻叶面及叶背，分别在水稻分蘖盛期和孕穗期各施用一次。

本发明的原理主要是通过外援添加植物有机硒提取物、叶面铁肥和叶面硅肥，利用硒、硅和镉以及硒、铁和砷的拮抗作用，减少镉和砷向水稻糙米的迁移转运；外援输入叶面硅肥和植物诱导剂，增加水稻抗性和产量，同时在水稻关键生育期(分蘖盛期和孕穗期)对镉、砷和硒的吸收累积进行内在调控。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

(1)本发明能够在有效减少稻米对镉、砷的累积的同时增加稻米对硒的累积。

(2)本发明选用的外源硒为植物有机硒提取物，避免了过量使用无机硒产生的对水稻的毒害的风险。

(3)本发明所选用的植物有机硒提取物由废弃的富硒作物茎叶作为原材料，有效降低稻米镉、砷含量和增加稻米硒含量的同时促进了生物质的二次利用。

(4)本发明的使用能够保障水稻产量的增长、稻米的安全质量，同时还能提高稻米的价值。

(5)本发明的富硒降镉降砷叶面阻控剂的制备和使用方法操作简单，且成本较低，适宜大面积推广。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例中所用原料：

复合氨基酸：购自成都万象宏润生物科技有限公司(含甘氨酸、丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、胱氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸、苏氨酸、丝氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸、谷氨酸、天门冬氨酸等18种氨基酸)。

新高脂膜(标准型)：购自陕西省渭南高新区促花王科技有限公司。

氨基寡糖素：购自青岛博智汇力生物科技有限公司。

褐藻寡糖：购自河北仟盛生物科技有限公司。

实施例一：

一种用于水稻富硒降镉降砷叶面阻控剂，主要成分包括植物有机硒提取物、叶面铁肥、叶面硅肥、植物诱导剂和蒸馏水；上述各成分的质量占比分别为：植物有机硒提取物20％、叶面铁肥20％、叶面硅肥20％、植物诱导剂10％、蒸馏水30％。

制备上述用于水稻富硒降镉降砷叶面阻控剂的步骤如下：

1、各组分的准备

S1.植物有机硒提取物的提取方法：

1)将富硒植物的干燥茎叶(水稻茎叶与油菜茎叶的混合物，其质量比为1：3)粉碎过100目筛；

2)向粉碎后的富硒植物茎叶粉中加入其30倍质量的蒸馏水，在80℃温度下提取6小时，接着设置800kHz的超声波辅助提取60分钟；

3)冷却至室温，过滤去掉滤渣后，取滤液向其中加入其1/2体积的60v/v％的乙醇，醇沉24h；

4)取醇沉后溶液，通过反复蒸发浓缩得到植物有机硒提取物。参照GB5009.93—2017和DBS42/010—2018测定植物有机硒提取物中总硒和无机硒的含量，有机硒含量为总硒含量减去无机硒含量。通过检测分析可知所述植物有机硒提取物中植物有机硒元素含量占总硒元素含量的90％以上，植物有机硒提取物中有机硒的浓度为2000mg/L。

S2.叶面铁肥：由5g/L硫酸亚铁水溶液、15g/L复合氨基酸水溶液和新高脂膜200倍液按质量百分比40％：20％：40％混合制得。其中：复合氨基酸水溶液是将复合氨基酸粉加入蒸馏水中配制所得；新高脂膜200倍液是将新高脂膜粉加入其200倍质量的蒸馏水中搅拌均匀所得。

S3.叶面硅肥：由10g/L硅酸钠水溶液、20g/L复合氨基酸水溶液和新高脂膜200倍液按质量百分比40％：20％：40％混合制得。其中：复合氨基酸水溶液是将复合氨基酸粉加入蒸馏水中配制所得；新高脂膜200倍液是将新高脂膜粉加入其200倍质量的蒸馏水中搅拌均匀所得。

S4.植物诱导剂：由氨基寡糖素和褐藻寡糖按质量比1：1混合组成。

2、富硒降镉降砷叶面阻控剂的制备方法

按质量占比分别取：植物有机硒提取物20％、叶面铁肥20％、叶面硅肥20％、植物诱导剂10％和蒸馏水30％，再将植物有机硒提取物、叶面铁肥、叶面硅肥和植物诱导剂分别加入蒸馏水中，搅拌均匀即得富硒降镉降砷叶面阻控剂。

同时为验证各个组分的效果，制备以下4种产品作为对比：

产品一：植物有机硒提取物20％+蒸馏水80％；

产品二：叶面铁肥20％+蒸馏水80％；

产品三：叶面硅肥20％+蒸馏水80％；

产品四：植物诱导剂10％+蒸馏水90％。

上述4种产品的制备均是按对应质量占比取对应组分与蒸馏水混合，搅拌均匀制得。

效果例一：

在贵州省贞丰县某乡镇选取地势平坦、面积1亩左右的田块用于富硒降镉降砷叶面阻控剂及各个组分效果验证试验。试验设置6个处理，每个处理3次重复，共18个小区，随机区组排列。

处理1：空白(CK)，常规施肥，喷施清水500ml/亩；

处理2：常规施肥+上述制得的产品一500ml/亩；

处理3：常规施肥+上述制得的产品二500ml/亩；

处理4：常规施肥+上述制得的产品三500ml/亩；

处理5：常规施肥+上述制得的产品四500ml/亩；

处理6：常规施肥+喷洒上述实施例一制得的富硒降镉降砷叶面阻控剂500ml/亩；

统一种植内香优1号水稻品种，田间水分管理和施肥情况与当地管理的情况保持一致。

试验开始前，在整个试验田块采取5-6个样点的混合样作为试验基础土样，送往浙江浙农检测认证技术有限公司测定土壤pH、有机质、阳离子交换量、质地、镉、砷全量和硒全量等理化性质，检测结果如表1所示。

富硒降镉降砷叶面阻控剂的使用方法，包括以下步骤：

(1)于水稻分蘖盛期，取富硒降镉降砷叶面阻控剂250ml兑水20kg后，喷施于水稻叶面及叶背；

(2)于水稻孕穗期，取富硒降镉降砷叶面阻控剂250ml兑水20kg后，喷施于水稻叶面及叶背。

水稻收获时分小区单收、单晒、单独称重计算产量，并在各小区内按照随机、多样方、等量的原则采集农产品样品1kg左右，检测农产品中镉、砷、硒含量。采集的稻米样品，送往浙江浙农检测认证技术有限公司检测。

表1试验地土壤基本理化性质

主要结果与分析：

1不同处理对水稻产量的影响

不同处理对水稻产量的影响见表2。试验结果表明，处理4、处理5和处理6的产量分别为543.9、536.7和562.8kg/亩，比处理1(CK)分别增产17.8、10.6和36.7kg/亩，增产率分别为3.4％、2.0％和7.0％。这说明，本发明制备的增硒降镉降砷叶面阻控剂能够有效增加水稻产量。

表2不同处理对水稻产量的影响

2不同处理对糙米镉含量的影响

不同处理对糙米镉含量的影响见表3。处理1(CK)糙米镉含量为0.24mg/kg，处理2、处理4和处理6糙米镉含量分别为0.17、0.18和0.10mg/kg，较处理1(CK)分别降低了0.07、0.06和0.14mg/kg，降低幅度分别为29.2％、25.0％和58.3％。这表明，施用本发明所制备的富硒降镉降砷叶面阻控剂可以显著降低糙米镉含量，并达到国家食品污染物限量标准中糙米镉含量的限值。

表3不同处理对糙米镉含量的影响

3不同处理对糙米砷含量的影响

不同处理对糙米镉含量的影响见表4。处理1(CK)糙米砷含量为0.57mg/kg，处理2、处理3和处理6糙米砷含量分别为0.42、0.39和0.19mg/kg，较处理1(CK)分别降低了0.15、0.18和0.38mg/kg，降低幅度分别为26.3％、31.6％和66.7％。这表明，施用本发明所制备的富硒降镉降砷叶面阻控剂可以显著降低糙米砷含量，并达到国家食品污染物限量标准中糙米砷含量的限值。

表4不同处理对糙米砷含量的影响

4不同处理对糙米硒含量的影响

不同处理对糙米硒含量的影响见表5。处理1(CK)糙米硒含量为0.008mg/kg，处理2和处理6糙米硒含量分别为0.126和0.142mg/kg，较处理1(CK)分别增加了0.118和0.134mg/kg。这表明，施用本发明所制备的富硒降镉降砷叶面阻控剂可以显著增加糙米硒含量，并达到国家规定的富硒大米标准值。

表5不同处理对糙米硒含量的影响

本发明通过上述实施例和效果例确定了富硒降镉降砷叶面阻控剂各组分的作用，在后续推广过程中可根据土壤污染的实际情况对组分进行相应的调整；且本发明的富硒降镉降砷叶面阻控剂对水稻增产、糙米降镉、降砷和富硒等方面均实现了各作用组分“1+1>2”的效果。

Claims (8)

1.一种用于水稻富硒降镉降砷叶面阻控剂，其特征在于，以质量分数计，由以下组成制成：15%~20%植物有机硒提取物、15%~20%叶面铁肥、10%~20%叶面硅肥、5%~10%植物诱导剂和20%~50%蒸馏水；

所述的植物有机硒提取物由富硒植物茎叶提取所得，所述植物有机硒提取物中植物有机硒元素含量占总硒元素含量的90%以上，所述植物有机硒提取物中有机硒的浓度为2000mg/L以上；

所述叶面铁肥由硫酸亚铁、复合氨基酸和新高脂膜液组成；

所述叶面硅肥由硅酸钠、复合氨基酸和新高脂膜液组成。

2.根据权利要求1所述的用于水稻富硒降镉降砷叶面阻控剂，其特征在于，所述富硒植物选自水稻、碎米芥、大豆、油菜、水芹菜中的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述的用于水稻富硒降镉降砷叶面阻控剂，其特征在于，所述植物有机硒提取物的提取方法如下：

1）将富硒植物的茎叶粉碎过100目筛；

2）向粉碎后的富硒植物茎叶粉中加入30倍质量的蒸馏水，在70℃~90℃温度下提取4~6小时，接着设置600~800kHz的超声波辅助提取30~60分钟；

3）冷却至室温，过滤去掉滤渣后，取滤液向其中加入50v/v%~70v/v%的乙醇，其中所加的乙醇溶液的体积与滤液的体积比为1：2~4，醇沉24h；

4）取醇沉后溶液，蒸发浓缩得到植物有机硒提取物。

4.根据权利要求3所述的用于水稻富硒降镉降砷叶面阻控剂，其特征在于，以质量百分含量计，所述的叶面铁肥为40%的1~5g/L硫酸亚铁溶液+20%的15~20g/L复合氨基酸溶液+40%新高脂膜200倍液；所述的叶面硅肥为40%的8~15g/L硅酸钠溶液+20%的15~20g/L复合氨基酸溶液+40%新高脂膜200倍液；其中：硫酸亚铁溶液、硅酸钠溶液、复合氨基酸溶液、新高脂膜200倍液均是以蒸馏水作溶剂。

5.根据权利要求4所述的用于水稻富硒降镉降砷叶面阻控剂，其特征在于，所述的植物诱导剂为氨基寡糖素、褐藻寡糖中的一种或两种。

6.根据权利要求3所述的用于水稻富硒降镉降砷叶面阻控剂，其特征在于，步骤2）中，向粉碎后的富硒植物茎叶粉中加入30倍质量的蒸馏水，在80℃温度下提取6小时，接着设置800kHz的超声波辅助提取60分钟。

7.根据权利要求3所述的用于水稻富硒降镉降砷叶面阻控剂，其特征在于，步骤3）中，乙醇的浓度为60v/v%，其中所加的乙醇溶液的体积与滤液的体积比为1：2。

8.根据权利要求3所述的用于水稻富硒降镉降砷叶面阻控剂，其特征在于，以质量分数计，所述富硒降镉降砷叶面阻控剂由以下组成制成：20%植物有机硒提取物、20%叶面铁肥、20%叶面硅肥、10%植物诱导剂和30%蒸馏水。