CN116444310A - 一种有机硒重金属叶面阻控剂及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有机硒重金属叶面阻控剂，含有：硒氰类有机硒和硫氰酸盐。本发明公开的基于硒氰类有机硒的叶面阻控剂较无机硒毒性低，植物耐受量大，植物可以吸收利用更高含量的硒元素，重金属拮抗效果更佳；同时‑2价的硒元素被植物吸收后，直接参与植物生理活动，有利于植物硒蛋白转化，提高硒元素利用率。本发明采用硫氰酸盐作为促进剂，能够大幅提高硒氰类有机硒对农作物中重金属的拮抗作用效果。

Description

一种有机硒重金属叶面阻控剂及其应用

技术领域

本发明属于肥料技术领域，具体涉及一种有机硒重金属叶面阻控剂及其应用。

背景技术

硒是人与动物必需的微量元素和植物有益的营养元素，在人体中构成含硒蛋白与含硒酶成分，是谷胱甘肽过氧化物酶的组成部分；硒也是一种具有抗氧化、抗衰老、抗肿瘤、保护和修复细胞、提高人体免疫力、解除重金属毒害等多功能的生命营养素。研究表明，硒能促进农作物抗氧化物质的形成，增加其对重金属等有害物质的抗逆性，减少对重金属的吸收，减少植株体内重金属的累积。硒也可能促使重金属从农作物代谢活跃的细胞点位上移除或通过改变细胞膜对重金属的通透性影响重金属在其体内的转运。

利用农作物叶面生理阻隔剂阻控农作物体内重金属积累是近年来农田重金属污染防治研究的一个新方向，主要通过在农作物细胞壁上沉淀或螯合重金属以及提高农作物对重金属抗逆性等手段来减少甚至完全阻断重金属向食物链转移。由于这一技术具有成本低、环境友好、操作方便等优势而倍受国内研究者的青睐。目前，以硒作为植物营养剂和重金属阻控剂的研究中，大都是以亚硒酸钠、硒酸钠、硒酸钾等硒的无机化合物作为硒源。无机硒本身具有较强的毒副作用，亚硒酸钠等无机硒化合物属于危险化学品，生产和使用都存在安全隐患。随着研究的深入和人们在实际使用过程中发现，农作物对无机硒化合物的耐受能力有限，使用浓度过大会导致作物出现中毒现象，比如出现叶片发黄、坐果期果实掉落，粮食减产等，同时农产品中存在无机硒残留过大的风险。综上，现有技术采用的无机硒化合物，因其本身存在较高的生物毒性，植物耐受能力有限，限制了植物吸收高含量的硒元素，从而导致拮抗重金属的能力受到限制。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种毒性低、水溶性好的以有机硒氰基化合物为硒源的重金属叶面阻控剂，以提高植物对硒的耐受能力，增强硒对作物重金属的拮抗能力，同时避免无机硒在农作物中的残留以及使用过程中的人身安全问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种有机硒重金属叶面阻控剂，含有：硒氰类有机硒和硫氰酸盐。

优选的，所述硒氰类有机硒为硒氰基有机酸盐、硒氰基酸酯、多硒氰基有机硒化合物中的一种或多种的组合。

优选的，所述硒氰类有机硒为硒氰基乙酸钾、硒氰基乙酸钠、苯甲硒氰、苯二甲硒氰中的一种或多种的组合。

优选的，所述硫氰酸盐为硫氰酸钾、硫氰酸铵、硫氰酸钠中的一种或多种的组合。

优选的，所述有机硒重金属叶面阻控剂还含有表面活性剂。

本发明还提供上述有机硒重金属叶面阻控剂在降低农作物重金属含量中的应用，所述农作物为籽实类作物、鳞茎类作物或块根类作物。

优选的，所述有机硒重金属叶面阻控剂的施用方式为用水稀释后叶面喷施。

优选的，所述有机硒重金属叶面阻控剂的喷施时期为农作物的花期、结果期、灌浆期、膨大期中的至少一期，喷施次数为叶面喷施2～3次。

本发明还提供硫氰酸盐在提高硒氰类有机硒对农作物中重金属的拮抗作用中的应用。

优选的，在所述应用中，所述硫氰酸盐与硒氰类有机硒的硫硒摩尔比为1:0.5～1.5。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明提供的基于硒氰类有机硒的叶面阻控剂较无机硒毒性低，植物耐受量大，植物可以吸收利用更高含量的硒元素，重金属拮抗效果更佳；同时-2价的硒元素被植物吸收后，直接参与植物生理活动，有利于植物硒蛋白转化，提高硒元素利用率。

(2)本发明采用硫氰酸盐作为促进剂，能够大幅提高硒氰类有机硒对农作物中重金属的拮抗作用效果。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明，以使本领域的技术人员更加清楚地理解本发明。所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。在本发明实施例中，若无特殊说明，所有原料组分均为本领域技术人员熟知的市售产品；若未具体指明，所用的技术手段均为本领域技术人员所熟知的常规手段。

本发明实施例提供一种有机硒重金属叶面阻控剂，含有：硒氰类有机硒和硫氰酸盐。

硒氰类有机硒是指含有硒氰基官能团(-SeCN)的一类有机硒化合物。硒化合物包含-2价、0价、+2价、+4价、+6价等多种化合价态。硒化合物经植物的根或叶吸收进入植物体内后，与各种酶进行反应，高价态的硒最终被还原为-2价态，参与植物生命活动，部分转化为硒代氨基酸或含硒蛋白，留存与植物体内，少量转化为硒醚类物质，通过植物呼吸作用、蒸腾作用散失于空气或土壤中。硒元素在植物体内由高价态还原为低价态是一个较困难的过程，部分无法完成还原的硒元素，会被转运蛋白转运返回至土壤中。从而导致0、+2、+4等价态硒元素在植物体内转化率不高，所施用的含这类无机硒的叶面阻控剂利用率低。而硒氰类有机硒中硒元素化合价表现为-2价，被植物吸收后能够直接参与植物生理活动，有利于植物硒蛋白转化，提高硒元素利用率。

在一些较佳的实施方式中，硒氰类有机硒为硒氰基有机酸盐、硒氰基酸酯、多硒氰基有机硒化合物中的一种或多种的组合。

在一些较佳的实施方式中，硒氰类有机硒为硒氰基乙酸钾、硒氰基乙酸钠、苯甲硒氰、苯二甲硒氰中的一种或多种的组合。

在一些较佳的实施方式中，硫氰酸盐为硫氰酸钾、硫氰酸铵、硫氰酸钠中的一种或多种的组合。

在一些较佳的实施方式中，还含有表面活性剂，如十二烷基磺酸钠。

在一些较佳的实施方式中，硒氰类有机硒的浓度为10～25g/L，硫氰酸盐的浓度为5～10g/L，表面活性剂的浓度为2～5g/L。

本发明实施例还提供了上述有机硒重金属叶面阻控剂在降低农作物重金属含量中的应用，所述农作物为籽实类作物、鳞茎类作物或块根类作物，如水稻、麦子、大豆、玉米、土豆、西红柿、大蒜等。

在一些较佳的实施方式中，有机硒重金属叶面阻控剂的施用方式为用水稀释后叶面喷施，1份有机硒重金属叶面阻控剂兑水250～500份。

在一些较佳的实施方式中，有机硒重金属叶面阻控剂的喷施时期为农作物的花期、结果期、灌浆期、膨大期中的至少一期，喷施次数为叶面喷施2～3次。

本发明实施例还提供了硫氰酸盐在提高硒氰类有机硒对农作物中重金属的拮抗作用中的应用。

在一些较佳的实施方式中，硫氰酸盐与硒氰类有机硒的硫硒摩尔比为1:0.5～1.5。

实施例1

本实施例采集湖北某地重金属污染土壤，采用盆栽大蒜进行实验，实验土壤pH＝5.33，超标元素含量：镉1.412mg/kg，砷113.6mg/kg。

具体实验设计：将采集的重金属污染土壤自然风干，破碎，过2mm筛，混匀。取30*50cm的托盘若干，每盆装土10kg。每盘种植大蒜20株，按照常规种植进行水肥管理，分别在蒜薹伸长期和鳞茎膨大期喷施重金属叶面阻控剂各一次，将1份重金属叶面阻控剂兑水400份，搅拌均匀后，采用喷雾器均匀的喷施于大蒜植株叶面。待大蒜成熟后，取大蒜蒜头检测分析，测定其中的重金属元素含量。实验检测结果如表1所示，S1-1～S1-4为实验组，D1-1～D1-8为对照组，其中D1-8为空白对照组。

实验组有机硒叶面阻控剂的配制：取1000份重量的纯水，加热至50℃，依次加入20份重量的有机硒氰类化合物，8份重量的硫氰酸盐，4份重量的十二烷基磺酸钠，搅拌溶解，保温2小时，获得有机硒叶面阻控剂。

对照组有机硒叶面阻控剂的配制：取1000份重量的纯水，加热至50℃，依次加入20份重量的有机硒氰类化合物，4份重量的十二烷基磺酸钠，搅拌溶解，保温2小时，获得有机硒叶面阻控剂。

对照组无机硒叶面阻控剂的配制：取1000份重量的纯水，加热至50℃，依次加入20份重量的无机硒化合物，8份或0份重量的硫氰酸盐，4份重量的十二烷基磺酸钠，搅拌溶解，保温2小时，获得无机硒叶面阻控剂。

表1

实验编号	叶面阻控剂成分	镉含量(mg/kg)	砷含量(mg/kg)
				S1-1	硒氰基乙酸钠+硫氰酸钾	0.371	0.476
S1-2	苯甲硒氰+硫氰酸钾	0.355	0.416
				S1-3	硒氰基乙酸钾+硫氰酸钾	0.343	0.388
S1-4	硒氰基乙酸钾+硫氰酸铵	0.331	0.412
				D1-1	硒氰基乙酸钠	0.457	0.543
D1-2	苯甲硒氰	0.448	0.529
				D1-3	硒氰基乙酸钾	0.427	0.541
D1-4	硒酸钠+硫氰酸钾	0.477	0.606
				D1-5	硒酸钠	0.484	0.591
D1-6	亚硒酸钠+硫氰酸钾	0.463	0.629
				D1-7	亚硒酸钠	0.455	0.642
D1-8	-	0.524	0.712

从表1中可以看出，仅采用有机硒氰类化合物作为硒源的重金属叶面阻控剂对作物重金属的拮抗效果相对无机硒化合物的提升不太明显。以硫氰酸盐作为促进剂，对无机硒叶面阻控剂没有明显效果，但是大大提高了有机硒氰类化合物对作物重金属的拮抗效果，其中对镉的拮抗作用提升了18.8％～22.5％，对砷的拮抗作用提升了12.3％～28.3％。

实施例2

本实施例采集湖北某地重金属污染土壤，采用大豆进行实验，实验土壤pH＝5.33，超标元素含量：镉1.412mg/kg，砷113.6mg/kg。

具体实验设计：将采集的重金属污染土壤自然风干，破碎，过2mm筛，混匀。取30*50cm的托盘若干，每盆装土10kg。每盘种植大豆5株，按照常规种植进行水肥管理，分别在大豆结荚期和膨大期喷施重金属叶面阻控剂各一次，将1份重金属叶面阻控剂兑水400份，搅拌均匀后，采用喷雾器均匀的喷施于大豆植株叶面。待大豆成熟后，取大豆检测分析，测定其中的重金属元素含量。实验检测结果如表2所示，S2-1～S2-4为实验组，D2-1～D2-8为对照组，其中D2-8为空白对照组。

实验组有机硒叶面阻控剂的配制：取1000份重量的纯水，加热至50℃，依次加入25份重量的有机硒氰类化合物，10份重量的硫氰酸盐，5份重量的十二烷基磺酸钠，搅拌溶解，保温2小时，获得有机硒叶面阻控剂。

对照组有机硒叶面阻控剂的配制：取1000份重量的纯水，加热至50℃，依次加入25份重量的有机硒氰类化合物，5份重量的十二烷基磺酸钠，搅拌溶解，保温2小时，获得有机硒叶面阻控剂。

对照组无机硒叶面阻控剂的配制：取1000份重量的纯水，加热至50℃，依次加入25份重量的无机硒化合物，10份或0份重量的硫氰酸盐，5份重量的十二烷基磺酸钠，搅拌溶解，保温2小时，获得无机硒叶面阻控剂。

表2

实验编号	叶面阻控剂成分	镉含量(mg/kg)	砷含量(mg/kg)
				S2-1	硒氰基乙酸钠+硫氰酸钾	0.389	0.504
S2-2	苯甲硒氰+硫氰酸钾	0.468	0.521
				S2-3	硒氰基乙酸钾+硫氰酸钾	0.446	0.475
S2-4	硒氰基乙酸钾+硫氰酸铵	0.427	0.494
				D2-1	硒氰基乙酸钠	0.606	0.782
D2-2	苯甲硒氰	0.589	0.741
				D2-3	硒氰基乙酸钾	0.644	0.713
D2-4	硒酸钠+硫氰酸钾	0.655	0.778
				D2-5	硒酸钠	0.651	0.793
D2-6	亚硒酸钠+硫氰酸钾	0.618	0.811
				D2-7	亚硒酸钠	0.637	0.827
D2-8	-	0.702	1.211

从表2中可以看出，仅采用有机硒氰类化合物作为硒源的重金属叶面阻控剂对作物重金属的拮抗效果相对无机硒化合物的提升不太明显。以硫氰酸盐作为促进剂，对无机硒叶面阻控剂没有明显效果，但是大大提高了有机硒氰类化合物对作物重金属的拮抗效果，其中对镉的拮抗作用提升了20.5％～35.8％，对砷的拮抗作用提升了29.6％～35.5％。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种有机硒重金属叶面阻控剂，其特征在于，含有：硒氰类有机硒和硫氰酸盐。

2.根据权利要求1所述的有机硒重金属叶面阻控剂，其特征在于，所述硒氰类有机硒为硒氰基有机酸盐、硒氰基酸酯、多硒氰基有机硒化合物中的一种或多种的组合。

3.根据权利要求2所述的有机硒重金属叶面阻控剂，其特征在于，所述硒氰类有机硒为硒氰基乙酸钾、硒氰基乙酸钠、苯甲硒氰、苯二甲硒氰中的一种或多种的组合。

4.根据权利要求1所述的有机硒重金属叶面阻控剂，其特征在于，所述硫氰酸盐为硫氰酸钾、硫氰酸铵、硫氰酸钠中的一种或多种的组合。

5.根据权利要求1任一项所述的有机硒重金属叶面阻控剂，其特征在于，还含有表面活性剂。

6.权利要求1～5任一项所述的有机硒重金属叶面阻控剂在降低农作物重金属含量中的应用，其特征在于，所述农作物为籽实类作物、鳞茎类作物或块根类作物。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述有机硒重金属叶面阻控剂的施用方式为用水稀释后叶面喷施。

8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述有机硒重金属叶面阻控剂的喷施时期为农作物的花期、结果期、灌浆期、膨大期中的至少一期，喷施次数为叶面喷施2～3次。

9.硫氰酸盐在提高硒氰类有机硒对农作物中重金属的拮抗作用中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述硫氰酸盐与硒氰类有机硒的硫硒摩尔比为1:0.5～1.5。