一種抑制水稻吸收土壤中鉛、鎘、砷的方法及其應用與流程

2023-06-01 18:39:26 2

本發明涉及農業肥料
技術領域：
，更具體地，涉及一種抑制水稻吸收土壤中鉛、鎘、砷的方法。
背景技術：
：20世紀以來，世界人口增長迅猛，生產力水平快速提高，有相當一部分汙染物直接或隨廢水排放進入到土壤中，在這些汙染物中，重金屬具有來源廣、毒性大、潛伏期長的特點，巖石風化和火山噴發等地質活動，是重金屬汙染土壤的自然來源，但人為原因是引起重金屬汙染的主要原因，包括冶金化工、煤炭燃燒、尾氣排放、礦產開發等領域，均導致了大量重金屬進入土壤中，據統計，在我國已有24個省(市)出現了不同程度的重金屬汙染區域，有近五分之一的耕地受到了鎘、鋅、汞、鉛等重金屬汙染，沿海地區由於存在汙水灌溉農田的狀況，重金屬對水稻的汙染尤為明顯。水稻是我國大面積栽培的糧食作物，重金屬汙染會對水稻的生長產生嚴重的負面影響，重金屬對人類有潛在性的危害作用，在生物體內可以富集，並把它轉化為毒性更大的金屬化合物，從而對人類造成更大的危害。過量的重金屬在水稻的根、莖、葉以及籽粒中大量積累，不僅影響水稻產量、品質及整個農田生態系統，並可通過食物鏈危及動物和人類的健康。我國目前約有1/5耕地亦即2000萬平方公頃農田遭受重金屬汙染，它的直接惡果便是每年約有1000萬噸糧食重金屬含量超標，而且每年減產糧食1000萬噸，以上兩項經濟損失合計200多億元。此外，我國尚有大量工礦區和城市土地等非耕地存在重金屬汙染問題。這些汙染不僅影響農產品的品質，而且還會影響地下水、地表水、大氣等環境質量。我國土地重金屬汙染已威脅環境質量、食物安全和人體健康，清除土地重金屬汙染，抑制水稻對重金屬的吸收顯得十分緊迫。目前針對土壤重金屬汙染的治理方法主要有固定化/穩定化、淋洗法、洗土法、電動力學修復法、化學還原法、植物修復、微生物修復，總體存在修復效率低、處理成本高等問題，化學鈍化劑通過絡合、沉澱和離子交換作用，降低重金屬活性，但化學鈍化劑本身往往對環境存在汙染，存在二次汙染風險。微生物修復機理的研究尚不足，不可控，易破壞生態平衡，仍需進一步探索和完善。傳統的修複方法如填埋、淋洗、電化學等工程量大，成本高、而且常常導致土壤結構破壞和某些營養元素丟失，效果單一，往往只能有效固化一種重金屬元素因此，開發一種低成本、簡單、高效、環境友好的水稻修復藥劑具有重要意義。技術實現要素：針對現有技術的不足，提供一種抑制水稻吸收土壤中鉛、鎘、砷的方法，通過複合鈍化劑與葉面阻控劑協同調控的方法抑制水稻吸收土壤鉛、鎘、砷的同時鎖住多餘養料，提高肥料利用率。本發明另一目的在於抑制水稻吸收土壤中鉛、鎘、砷方法的應用。本發明通過以下方法實現，具體包括以下步驟：s1.將複合鈍化劑各組分按質量比混合：羥基磷灰石：生物炭＝0.5～10：1～25，將葉面阻控劑各組分按質量比混合：二氧化矽：磷酸氫鹽：胺類化合物：有機增效劑＝1～10:1～10:1～10:10，溶劑稀釋400～700倍；s2.土壤翻耕時將複合鈍化劑施撒於土壤表面，多次翻耕充分混合，2～5天後施加基肥；s3.在水稻拔節期和分櫱期各將稀釋的葉面控阻劑噴施在水稻上。葉面阻控劑中的矽不但能激發磷在土壤中的活性，促進羥基磷灰石對cd的吸附固定，還能增強生物炭表面官能團的活性吸附，誘導生物炭巨大的比表面積以及高度發達的縫隙吸附更多種類的重金屬元素。生物炭的碎料孔洞易聚集營養物和有益微生物，保存水分。複合鈍化劑與葉面矽肥的協同調控作用有效固化了土壤中有效態的重金屬和類金屬，抑制水稻對土壤中鉛、鎘、砷的吸收，增強水稻對鉛、鎘、砷汙染的抵禦能力。複合鈍化劑各組分質量比為：羥基磷灰石：生物炭＝1～5：3～15。進一步地，步驟s1所述葉面阻控劑為水溶性葉面矽肥，所述溶劑為水、三乙醇胺、丙三醇、蔗糖、山梨醇、己內醯胺中的一種，優選溶劑為水。進一步地步驟s1所述磷酸鹽為磷酸氫二鉀和磷酸氫二鈉、磷酸鉀、磷酸銨中的一種或幾種，所述有機增效劑為尿素、甲醯胺、乙醯胺、丙醯胺中一種或幾種，類羥基化合物為三乙醇胺、丙三醇、蔗糖、山梨醇、己內醯胺中的一種或幾種。優選地，步驟s1所述溶劑稀釋500～600倍。優選地，步驟s2所述複合鈍化劑的用量為150～250kg/畝。進一步地，步驟s2中所述基肥為廄肥、堆肥、磷肥、鉀肥、氮肥中的一種或幾種。優選地，步驟s2中複合鈍化劑的用量為190～210kg/畝，翻耕混合3天後施加基肥。優選地，步驟s3中水稻生長的拔節期、分櫱期噴施的稀釋後的葉面控阻劑的量均為160～420l/畝。優選地，步驟s3中水稻生長的拔節期、分櫱期噴施的稀釋後的葉面控阻劑的量均為200～240l/畝。噴施葉面矽肥能阻止cd由根系向地上部運輸，緩解重金屬對水稻的毒害，減少重金屬在水稻體內的累積，提高水稻對重金屬的抵抗能力，從而降低水稻中cd含量。本發明所述一種抑制水稻吸收土壤中鉛、鎘、砷的方法在修復土壤重金屬汙染和抑制水稻吸收重金屬中的應用。具有以下有益效果：1.本發明創造性地將複合鈍化劑與葉面矽肥結合，協同調控水稻中重金屬鉛、鎘和類金屬砷含量，在顯著降低水稻中鉛、鎘、砷的同時固化土壤中鉛、鎘、砷有效態含量，增強水稻對重金屬汙染的抵禦能力即高效抑制水稻對土壤中鉛、鎘、砷的吸收。2.葉面矽肥協同複合鈍化劑進行調控，能有效阻斷鉛、鎘、砷由根系向地上部運輸，雙重防禦水稻吸收土壤中鉛、鎘、砷。3.本發明環保，節能，能減少no2、ch3等溫室氣體的排放。4.本發明使用的阻控劑成分簡單、綠色安全，修復重金屬土壤的同時，也能增加土壤的養分。是在不破壞土壤結構和土壤成分的基礎上抑制水稻對有效態鉛、鎘、砷的吸收。5.本發明所述的抑制水稻吸收土壤中鉛、鎘、砷的方法製作簡單，高效，成本低廉，能有效增加水稻產量，肥沃土壤，有利於其廣泛推廣。具體實施方式下面結合具體實施例進一步詳細說明本發明，但實施例並不限制本發明的範圍。本發明實施例使用的各種原料均可以通過常規市購得到，或根據本領域的常規方法製備得到，所用設備為實驗常用設備。除非另有定義或說明，本文中所使用的所有專業與科學用語與本領域技術熟練人員所熟悉的意義相同。本發明提供一種複合鈍化劑結合葉面阻控劑協同治理土壤鉛、鎘、砷汙染，抑制水稻吸收土壤中鉛、鎘、砷的方法。以下通過實施例對本發明做進一步描述。實施例1s1.將複合鈍化劑各組分按配比混合：羥基磷灰石：生物炭＝0.5：1，將葉面阻控劑各組分按比例混合：二氧化矽：磷酸氫鹽：胺類化合物：有機增效劑＝1:1:1:10，用水稀釋400倍；s2.土壤翻耕時將複合鈍化劑施撒於土壤表面，複合鈍化劑的用量為150kg/畝，多次翻耕充分混合，3天後施加基肥；s3.在水稻拔節期和分櫱期各將稀釋的葉面控阻劑噴施在水稻上，稀釋後的葉面控阻劑的量均為160l/畝。實施例2s1.將複合鈍化劑各組分按配比混合：羥基磷灰石：生物炭＝1：3，將葉面阻控劑各組分按比例混合：二氧化矽：磷酸氫鹽：胺類化合物：有機增效劑＝5:5:5:10，水稀釋500倍；s2.土壤翻耕時將複合鈍化劑施撒於土壤表面，複合鈍化劑的用量為210kg/畝，多次翻耕充分混合，3天後施加基肥；s3.在水稻拔節期和分櫱期各將稀釋的葉面控阻劑噴施在水稻上，稀釋後的葉面控阻劑的量均為250l/畝。實施例3s1.將複合鈍化劑各組分按配比混合：羥基磷灰石：生物炭＝5：15，將葉面阻控劑各組分按比例混合：二氧化矽：磷酸氫鹽：胺類化合物：有機增效劑＝1:1:1:1，用水稀釋600倍；s2.土壤翻耕時將複合鈍化劑施撒於土壤表面，複合鈍化劑的用量為190kg/畝，多次翻耕充分混合，3天後施加基肥；s3.在水稻拔節期和分櫱期各將稀釋的葉面控阻劑噴施在水稻上，稀釋後的葉面控阻劑的量均為240l/畝。實施例4s1.將複合鈍化劑各組分按配比混合：羥基磷灰石：生物炭＝10：25，將葉面阻控劑各組分按比例混合：二氧化矽：磷酸氫鹽：胺類化合物：有機增效劑＝1:1:1:1，水稀釋700倍；s2.土壤翻耕時將複合鈍化劑施撒於土壤表面，複合鈍化劑的用量為250kg/畝，多次翻耕充分混合，3天後施加基肥；s3.在水稻拔節期和分櫱期各將稀釋的葉面控阻劑噴施在水稻上，稀釋後的葉面控阻劑的量均為420l/畝。對比例1與實施例2各步驟相同，但不同之處在於不加葉面阻控劑。對比例2與實施例2各步驟相同，但不同之處在於不加複合鈍化劑。對比例3在土壤翻耕時不加複合鈍化劑，水稻拔節期和分櫱期不噴施阻控劑，其他條件與實施例相同。為進一步對本發明進行說明，選用的供試土壤選自同一市區同一農田，其ph值為5.73，cec為20.50cmol·kg-1，cd為2.62mg·kg-1，pb為310.00mg·kg-1，as為40.50mg·kg-1.以上實施例中的基肥選自同一組分的化肥，每公斤土壤添加基肥含k2co3320mg，(nh4)3po4220mg，尿素1200mg。對以上實施例以及對比例4個月後(即水稻成熟後)的土壤情況和水稻成長情況進行檢測，結果如下表：表1實驗4個月後水稻及土壤中各性能檢測結果實施例1實施例2實施例3實施例4對比例1對比例2對比例3植株均高(cm)55605856525046土壤有效態cd(mg·kg-1)0.7610.6520.6600.7231.1541.2321.831土壤有效態pb(mg·kg-1)16.21114.82014.84215.18119.06021.63022.120土壤有效態as(mg·kg-1)0.0080.0060.0070.0080.0090.0120.015水稻糙米cd(mg·kg-1)0.1820.1200.1510.1350.2340.2970.655水稻糙米pb(mg·kg-1)0.1090.0880.0890.0920.1110.1250.250水稻糙米as(mg·kg-1)0.1610.1500.1850.1870.2060.2340.288以上結果表明加了複合鈍化劑和葉面阻控劑的土壤以及相應土壤種植的水稻中有效態鉛、鎘、砷含量遠低於不加複合鈍化劑和葉面阻控劑或者只加其中一種的土壤中有效態鉛、鎘、砷的含量。實施例中水稻鉛、鎘、砷含量均低於食品安全國家標準中《食品中汙染物限量》(gb2762-2012)(鉛、鎘、砷含量均小於0.2mg/kg)，對比例1～3水稻中鉛、鎘、砷含量均超過食品安全國家標準中《食品中汙染物限量》(gb2762-2012)。實施例相比空白組對比例3水稻中鎘降低了約80％，砷降低了約50％，鉛降低了約70％，同時土壤中鉛、鎘、砷的有效態含量也均降低了50％以上。實施例相比對比例1～2水稻中鎘降低了約40％，砷降低了約30％，鉛降低了約25％，同時土壤中鉛、鎘、砷的有效態含量也均降低了25％以上，實施例對抑制水稻吸收土壤中鉛、鎘、砷的效果明顯優於對比例，因此複合鈍化劑和葉面阻控劑對抑制水稻吸收有效態重金屬元素具有顯著協同作用，能高效抑制水稻對鉛、鎘、砷的吸收，因此可廣泛推廣應用於稻田土壤重金屬汙染修復治理。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的包含範圍之內。當前第1頁12