一种钝化镉汞复合污染、提高稻米营养品质的土壤调理剂及其应用制造技术

本发明专利技术涉及水稻种植技术领域，公开了一种钝化镉汞复合污染、提高稻米营养品质的土壤调理剂及其应用。该土壤调理剂包括以下组分：pH调节剂，海泡石，磷酸盐，硫酸盐，铁基拮抗剂，锌基拮抗剂。本发明专利技术的土壤调理剂能够有效钝化土壤中的镉、汞复合污染，减少水稻对镉、汞的吸收，同时提高稻米的营养品质，且效果稳定，能够在大田中大面积推广应用。在大田中大面积推广应用。在大田中大面积推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种钝化镉汞复合污染、提高稻米营养品质的土壤调理剂及其应用


[0001]本专利技术涉及水稻种植
，尤其涉及一种钝化镉汞复合污染、提高稻米营养品质的土壤调理剂及其应用。

技术介绍

[0002]随着我国工业化和城镇化的快速发展，土壤重金属污染现象逐步体现。我国耕地土壤各类污染物的点位超标率高达19.4％，主要污染物为镉(Cd)、汞(Hg)、砷(As)、铜(Cu)和铅(Pb)。以Cd为例，每年生产Cd含量超标的农作物达14.6万吨，情况不容乐观。土壤重金属污染具有无法降解性、持续时间长等特点，如何有效地对土壤重金属进行修复治理和安全利用是如今的一个热点和难点。
[0003]目前土壤重金属的修复治理主要基于两种机制。一种是通过植物修复、土壤清洗等技术从根源上去除土壤中的重金属，另一种是通过稳定化或固化重金属的方法降低重金属在土壤中的有效性。虽然前者能从根源上彻底消除土壤中重金属，但这些方法都存在耗时长，修复效率低，成本过高等问题，不适宜大面积应用。
[0004]土壤调理剂大多以天然矿物质为主要原料制成，对改善土壤理化性质、改变土壤结构及修复土壤污染有显著的作用，具有高效低廉和环境友好的优点。目前，土壤调理剂针对单一污染的研究较多，如生物炭、钾长石、海泡石、磷矿粉和石灰等对土壤中的Cd都有较好的钝化效果。但往往农田土壤是多种重金属复合污染，并且复合污染比单一污染对土壤环境具有更大危害性，修复难度也更高。镉(Cd)和汞(Hg)是土壤中常见的两种毒性元素，其复合污染在农田中经常发生，然而针对镉
‑r/>汞复合污染的钝化剂研究很少，既促进植物生长，又增加植物对重金属吸收与转运的研究还较少。
[0005]目前仅有一种修复镉
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汞复合污染的土壤调理剂及应用方法(CN109810711A)和一种钝化农田重金属镉、汞复合污染土壤的调理剂及其制备方法(CN106753383A)两个专利涉及，但主要是探讨模拟土壤状态下(盆栽试验)的应用，存在效果不稳定，难以大面积推广应用等问题——由于调理剂固化重金属的效果受土壤本身的性质和周围环境条件的影响，且大田试验与盆栽实验的环境并不完全相同，大田环境更易受到自然和人为因素的影响，因此盆栽试验的田间应用效果会被大大缩减(王艳红等，2018)。

技术实现思路

[0006]为了解决现有的用于钝化镉、汞复合污染的土壤调理剂效果不稳定、难以大面积推广应用的技术问题，本专利技术提供了一种钝化镉汞复合污染、提高稻米营养品质的土壤调理剂及其应用。该土壤调理剂能够在确保钝化土壤镉、汞复合污染效果，减少水稻对镉、汞的吸收的同时，提高稻米营养品质，且效果稳定，能够在大田中大面积推广应用。
[0007]本专利技术的具体技术方案为：第一方面，本专利技术提供了一种钝化镉汞复合污染、提高稻米营养品质的土壤调理
剂，包括以下组分：pH调节剂，海泡石，磷酸盐，硫酸盐，铁基拮抗剂，锌基拮抗剂。
[0008]在本专利技术的土壤调理剂配方中，pH调节剂能够改善土壤的pH环境；海泡石能够吸附固定土壤中的重金属离子，同时其含有的Si离子可通过共沉淀等途径阻碍重金属离子向地上部转运；磷酸盐能够固定重金属；硫酸盐还能促进硫酸盐还原菌生长繁殖，硫酸盐还原菌在还原条件下可将SO
42
‑
还原为S2‑
并与Cd和Hg反应生成CdS、HgS沉淀，从而降低土壤中重金属的有效性并最终减少作物对镉、汞的吸收、积累及危害；铁基拮抗剂和锌基拮抗剂可与Cd
2+
、Hg
2+
竞争转运蛋白(如OsIRTs)，因而能够在提高土壤调理剂减少水稻吸收镉汞的效果的同时，提高稻米中铁、锌含量从而提高稻米营养品质，为人体提供必须的微量元素。并且，多次重复大田试验表明，本专利技术的土壤调理剂能够适应大田环境，在大面积推广应用时，具有稳定的钝化土壤镉、汞复合污染，减少水稻吸收镉、汞以及提高稻米营养品质的效果，适合大面积农田污染土壤的修复，实现水稻安全生产。
[0009]此外，本专利技术采用的各种物质原料均为常用普通物质，资源丰富，价廉易得，制备方法简单(简单共混即可)，可单独使用，也可常规基肥一并施用并减少基肥用量，不增加额外用工，具有广泛的应用前景。
[0010]作为优选，所述pH调节剂包括生石灰或控释型生石灰微球；所述控释型生石灰微球由氨基化生石灰核层和包覆在所述氨基化生石灰核层外的羧基化聚乳酸壳层构成。
[0011]生石灰能够提高酸性土壤的pH值，促进土壤重金属离子水解，并增强土壤胶体对重金属离子的吸附、络合作用或形成沉淀，进而降低土壤中重金属离子的有效性。此外，硫酸盐还原菌在pH＜5的土壤中难以生长，利用生石灰提高酸性土壤的pH值，有利于为硫酸盐还原菌的生长繁殖创造更加适宜的条件，有利于其将硫酸盐还原后将有效态的Cd和Hg转化为不能被水稻吸收的CdS和HgS沉淀。
[0012]不过，土壤pH过低和过高均不利于水稻的生长发育；并且，由于硫酸盐还原菌在将Cd和Hg转化为CdS和HgS的同时，还会将Hg转化成毒性更高的甲基汞，因而需要将土壤的pH控制在适宜范围内，防止硫酸盐还原菌过度繁殖而造成大量甲基汞的产生，从而使其与土壤调理剂中的其他成分配合，实现较好的钝化镉、汞复合污染的效果。因此，当采用生石灰作为pH调节剂时，为了将土壤pH控制在合适范围内，需要在使用前根据土壤pH值确定土壤调理剂中生石灰的用量，使用较为不便。
[0013]为此，本专利技术设计了具有特定结构的控释型生石灰微球，能够根据土壤pH可逆地调节OH
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的释放速度：当pH较低时，羧基化聚乳酸中的羧基质子化，与氨基之间的静电作用减弱，核壳之间的结合变得疏松，有利于水进入核层与氧化钙反应，并加快OH
‑
的释放；当pH较高时，羧基化聚乳酸中的羧基去质子化，与氨基之间的静电作用增强，核壳之间紧密结合，能减缓水与核层接触并释放出OH
‑
。因此，相较于生石灰而言，控释型生石灰微球在固定添加量下能够适应更宽的土壤pH范围，在土壤调理剂施用初期将土壤pH调节至适宜的范围，有利于土壤中镉、汞复合污染的快速钝化，且在种植水稻后有利于水稻的生长发育。此外，本专利技术中使用的聚乳酸基壳层材料能够在土壤中自然降解，且具有合适的降解周期，不会过快降解而导致氧化钙突释，继而造成土壤pH大幅升高，影响水稻生长发育。
[0014]作为优选，所述土壤调理剂包括以下重量份的组分：10
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30份生石灰或10
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50份控释型生石灰微球，10
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30份海泡石，10
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30份磷酸盐，5
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10份硫酸盐，3
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8份铁基拮抗剂，2
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5份锌基拮抗剂。
[0015]作为优选，所述磷酸盐包括钙镁磷肥；所述硫酸盐包括硫酸钾；所述铁基拮抗剂包括硫酸铁；所述锌基拮抗剂包括硫酸锌。
[0016]作为优选，所述控释型生石灰微球的制备方法包括以下步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钝化镉汞复合污染、提高稻米营养品质的土壤调理剂，其特征在于，包括以下组分：pH调节剂，海泡石，磷酸盐，硫酸盐，铁基拮抗剂，锌基拮抗剂。2.如权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于，所述pH调节剂包括生石灰或控释型生石灰微球；所述控释型生石灰微球由氨基化生石灰核层和包覆在所述氨基化生石灰核层外的羧基化聚乳酸壳层构成。3.如权利要求2所述的土壤调理剂，其特征在于，包括以下重量份的组分：10
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30份生石灰或10
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50份控释型生石灰微球，10
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30份海泡石，10
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30份磷酸盐，5
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10份硫酸盐，3
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8份铁基拮抗剂，2
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5份锌基拮抗剂。4.如权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于，所述磷酸盐包括钙镁磷肥；所述硫酸盐包括硫酸钾；所述铁基拮抗剂包括硫酸铁；所述锌基拮抗剂包括硫酸锌。5.如权利要求2或3所述的土壤调理剂，其特征在于，所述控释型生石灰微球的制备方法包括以下步骤：（1）将氨基硅烷偶联剂与无水溶剂制成混合溶液后，向其中加...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍少福，叶雪珠，石其伟，陈德，詹丽钏，平岳华，顾昊男，赵钰杰，吴英杰，王樑，李根生，
申请(专利权)人：浙江省农业科学院，
类型：发明
国别省市：