CN116854541A - 一种酸性镉污染土壤控镉增硒有机肥及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种酸性镉污染土壤控镉增硒有机肥及其制备方法，涉及农业技术领域。本发明控镉增硒有机肥的原料包括以下质量组分：亚硒酸钠15‑18份、竹笋发酵物25‑35份、钙镁磷肥5‑8份、磷酸二铵5‑8份、氯化钾10‑15份、草木灰30‑35份、腐殖酸钠15‑20份、甲壳胺0.8‑1.2份和5′‑鸟苷酸二钠2.5‑3.5份。本发明中的有机肥营养丰富、制备工艺简单可控，具有显著的控镉增硒的效果，适宜大面积推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及农业技术领域，特别是涉及一种酸性镉污染土壤控镉增硒有机肥及其制备方法。
背景技术
镉是人体非必需元素，对人体和动植物均具有毒害作用。作物对土壤中的镉具有一定的富集作用，进而对粮食安全造成严重威胁，人类长期食用镉超标的食物会造成慢性中毒，严重危害人体健康。因此，对镉污染地区实现控镉，避免作物中镉含量超标对于保证食品安全意义重大。硒作为人体必需的微量元素，具有清除过氧化物、防止细胞损伤、防止心脑血管疾病等多种作用，其在人体内的含量缺乏会引起诸多疾病。目前，人体补充硒主要通过服用无机药剂，但这些药剂在人体内吸收率低，且存在一定的副作用。研究表明，进食生物硒为最安全有效的补硒途径。富硒农作物极具发展潜力、市场前景广阔，具有良好的经济效益。
天然富硒区的土壤中常常出现重金属镉的伴生现象，导致土壤中富硒的同时出现重金属镉严重超标，使得利用富硒土壤资源种植出的农产品中出现镉污染的现象，带来了显著的农产品食用安全风险，极大地限制了天然富硒土壤资源的开发利用。因此，如何高效并且安全地利用天然富硒土壤资源种植富硒农作物是一个亟待解决的现实问题。
通常在镉污染酸性土壤中，镉的活性比较高，而硒的活性低，致使农作物中镉含量超标，而硒含量低，不仅难以满足人们对硒的营养需求，同时还会对人体健康构成极大威胁。
基于上述技术现状，提供一种酸性镉污染土壤控镉增硒的有机肥对于农业食品安全具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种酸性镉污染土壤控镉增硒的有机肥及其制备方法，以解决上述现有技术存在的问题，实现镉污染土壤修复、高效控镉增硒。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明技术方案之一：提供一种酸性镉污染土壤控镉增硒有机肥，原料包括以下质量的组分：
亚硒酸钠15-18份、竹笋发酵物25-35份、钙镁磷肥5-8份、磷酸二铵5-8份、氯化钾10-15份、草木灰30-35份、腐殖酸钠15-20份、甲壳胺0.8-1.2份和5′-鸟苷酸二钠2.5-3.5份。
进一步地，所述竹笋发酵物的制备包括以下步骤：
利用嗜热脂肪芽孢杆菌和多粘类芽孢杆菌的复合菌剂对竹笋进行发酵，得到所述竹笋发酵物。
进一步地，所述嗜热脂肪芽孢杆菌和多粘类芽孢杆菌的质量比为1:3-4。
进一步地，所述复合菌剂与竹笋质量比为(1.5-2.5)：100。
进一步地，所述发酵过程包括两阶段发酵：第一阶段发酵温度为37-38.5℃，发酵时间为6-8h；第二阶段发酵温度为53-58℃，发酵时间为4-6h。
本发明中，所述第一阶段发酵和第二阶段发酵过程中，在发酵设备中通入空气。
进一步地，第二阶段发酵完成后，还包括在75-80℃下保温0.5-1h的步骤。
本发明中，所述竹笋发酵物的含水量为8-10％。竹笋优选为楠竹笋。
本发明技术方案之二：提供上述控镉增硒有机肥的制备方法，包括以下步骤：
将所述原料按照质量份配比混合，即得所述控镉增硒有机肥。
本发明技术方案之三：提供上述控镉增硒有机肥在农业领域控镉增硒中的应用。
本发明技术方案之四：提供上述控镉增硒有机肥在水稻控镉增硒中的应用。
本发明的有机肥料中添加了竹笋发酵物，该竹笋发酵物营养物质丰富，可以满足作物营养所需，并且其和亚硒酸钠对于镉的迁移及在作物中的富集能够发挥协同抑制作用。
现有研究表明，土壤中高含量的硒可以抑制水稻根部对镉的吸收，本发明有机肥料中添加的亚硒酸钠可以补充硒源，在用作水稻肥料时，可以进一步通过硒浓度的增加抑制水稻根部对镉的吸收。
5′-鸟苷酸二钠在工业中常用作饲料添加剂、呈味剂，本发明在有机肥基础上，将其与甲壳胺复配，发挥了显著的促进作物硒吸收的功效。
草木灰能够有效调节土壤的酸碱性，增加土壤通气性及保水性，其中含有的大量矿物质能够为作物生长提供所需营养物质。
本发明公开了以下技术效果：
本发明的有机肥营养物质丰富，可以满足作物生长营养所需。制备的竹笋发酵物可以提供丰富的营养物质，并且能够与亚硒酸钠协同抑制镉的迁移及在作物中的富集；亚硒酸钠作为硒源，为作物提供更多利于吸收的硒元素，同时，当将本发明有机肥用做水稻肥料时，土壤中硒含量的增加还可抑制水稻根部对镉的吸收。
本发明有机肥中添加有甲壳胺和5′-鸟苷酸二钠，能够促进作物对硒的吸收转化，增加作物中硒的含量。
本发明的有机肥营养丰富、制备工艺简单可控，具有显著的控镉增硒的效果，适宜大面积推广应用。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值，以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
本发明实施例中所用嗜热脂肪芽孢杆菌购自中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCC No：15559；
本发明实施例中所用多粘类芽孢杆菌购自中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCCNo.21319。
实施例1
一种酸性镉污染土壤控镉增硒有机肥，原料质量份配比如下：
亚硒酸钠16份、竹笋发酵物35份、钙镁磷肥5份、磷酸二铵6份、氯化钾12份、草木灰33份、腐殖酸钠18份、甲壳胺1.2份和5′-鸟苷酸二钠3份。
其中，竹笋发酵物的制备步骤如下：
(1)将新鲜楠竹笋冲洗干净，去除表面杂质，切片；
(2)将嗜热脂肪芽孢杆菌、多粘类芽孢杆菌按照质量比1:3.5混合均匀后制成复合菌剂；
(3)将复合菌剂与步骤(1)处理后的楠竹笋切片按照质量比100：1.8的比例混合，搅拌均匀，得到混合物；
(4)将混合物置于发酵罐中，加热，使混合物的温度达到38℃，进行第一阶段发酵，发酵时间6h；之后，将体系温度提升至55℃，进行第二阶段发酵，发酵5h；第一阶段和第二阶段发酵过程中，需向发酵罐内通入空气；
(5)第二阶段发酵完成后，不再通入空气，将反应体系温度提升至75℃，保温0.5h；
(6)收集产物，干燥至含水量为10％，得到竹笋发酵物。
控镉增硒有机肥的制备：
将上述原料按照质量份配比进行机械混合，即得控镉增硒有机肥。
实施例2
一种酸性镉污染土壤控镉增硒有机肥，原料质量份配比如下：
亚硒酸钠18份、竹笋发酵物33份、钙镁磷肥6份、磷酸二铵7份、氯化钾13份、草木灰32份、腐殖酸钠16份、甲壳胺1份和5′-鸟苷酸二钠3.2份。
其中，竹笋发酵物的制备步骤如下：
(1)将新鲜楠竹笋冲洗干净，去除表面杂质，切片；
(2)将嗜热脂肪芽孢杆菌、多粘类芽孢杆菌按照质量比1:3混合均匀后制成复合菌剂；
(3)将复合菌剂与步骤(1)处理后的楠竹笋切片按照质量比100：1.5的比例混合，搅拌均匀，得到混合物；
(4)将混合物置于发酵罐中，加热，使混合物的温度达到37℃，进行第一阶段发酵，发酵时间6h；之后，将体系温度提升至58℃，进行第二阶段发酵，发酵4h；第一阶段和第二阶段发酵过程中，需向发酵罐内通入空气；
(5)第二阶段发酵完成后，不再通入空气，将反应体系温度提升至80℃，保温0.5h；
(6)收集产物，干燥至含水量为8％，得到竹笋发酵物。
控镉增硒有机肥的制备：
将上述原料按照质量份配比进行机械混合，即得控镉增硒有机肥。
实施例3
一种酸性镉污染土壤控镉增硒有机肥，原料质量份配比如下：
亚硒酸钠15份、竹笋发酵物30份、钙镁磷肥7份、磷酸二铵7份、氯化钾12份、草木灰33份、腐殖酸钠19份、甲壳胺1份和5′-鸟苷酸二钠3.5份。
其中，竹笋发酵物的制备步骤如下：
(1)将新鲜楠竹笋冲洗干净，去除表面杂质，切片；
(2)将嗜热脂肪芽孢杆菌、多粘类芽孢杆菌按照质量比1:4混合均匀后制成复合菌剂；
(3)将复合菌剂与步骤(1)处理后的楠竹笋切片按照质量比100：2.5的比例混合，搅拌均匀，得到混合物；
(4)将混合物置于发酵罐中，加热，使混合物的温度达到38℃，进行第一阶段发酵，发酵时间8h；之后，将体系温度提升至55℃，进行第二阶段发酵，发酵6h；第一阶段和第二阶段发酵过程中，需向发酵罐内通入空气；
(5)第二阶段发酵完成后，不再通入空气，将反应体系温度提升至75℃，保温1h；
(6)收集产物，干燥至含水量为10％，得到竹笋发酵物。
控镉增硒有机肥的制备：
将上述原料按照质量份配比进行机械混合，即得控镉增硒有机肥。
实施例4
一种酸性镉污染土壤控镉增硒有机肥，原料质量份配比如下：
亚硒酸钠18份、竹笋发酵物25份、钙镁磷肥5份、磷酸二铵7份、氯化钾14份、草木灰30份、腐殖酸钠20份、甲壳胺0.8份和5′-鸟苷酸二钠3.5份。
其中，竹笋发酵物的制备步骤如下：
(1)将新鲜楠竹笋冲洗干净，去除表面杂质，切片；
(2)将嗜热脂肪芽孢杆菌、多粘类芽孢杆菌按照质量比1:3混合均匀后制成复合菌剂；
(3)将复合菌剂与步骤(1)处理后的楠竹笋切片按照质量比100：1.5的比例混合，搅拌均匀，得到混合物；
(4)将混合物置于发酵罐中，加热，使混合物的温度达到38.5℃，进行第一阶段发酵，发酵时间8h；之后，将体系温度提升至53℃，进行第二阶段发酵，发酵5h；第一阶段和第二阶段发酵过程中，需向发酵罐内通入空气；
(5)第二阶段发酵完成后，不再通入空气，将反应体系温度提升至80℃，保温0.5h；
(6)收集产物，干燥至含水量为8％，得到竹笋发酵物。
控镉增硒有机肥的制备：
将上述原料按照质量份配比进行机械混合，即得控镉增硒有机肥。
实施例5
一种酸性镉污染土壤控镉增硒有机肥，原料质量份配比如下：
亚硒酸钠17份、竹笋发酵物32份、钙镁磷肥8份、磷酸二铵6份、氯化钾13份、草木灰35份、腐殖酸钠16份、甲壳胺0.9份和5′-鸟苷酸二钠3份。
其中，竹笋发酵物的制备步骤如下：
(1)将新鲜楠竹笋冲洗干净，去除表面杂质，切片；
(2)将嗜热脂肪芽孢杆菌、多粘类芽孢杆菌按照质量比1:3混合均匀后制成复合菌剂；
(3)将复合菌剂与步骤(1)处理后的楠竹笋切片按照质量比100：2的比例混合，搅拌均匀，得到混合物；
(4)将混合物置于发酵罐中，加热，使混合物的温度达到38℃，进行第一阶段发酵，发酵时间7h；之后，将体系温度提升至55℃，进行第二阶段发酵，发酵6h；第一阶段和第二阶段发酵过程中，需向发酵罐内通入空气；
(5)第二阶段发酵完成后，不再通入空气，将反应体系温度提升至80℃，保温1h；
(6)收集产物，干燥至含水量为8％，得到竹笋发酵物。
控镉增硒有机肥的制备：
将上述原料按照质量份配比进行机械混合，即得控镉增硒有机肥。
对比例1
与实施例1不同之处仅在于，将竹笋发酵物替换为等质量的腐殖酸。
对比例2
与实施例1不同之处仅在于，采用单一嗜热脂肪芽孢杆菌进行发酵，菌剂总量不变。
对比例3
与实施例1不同之处仅在于，将5′-鸟苷酸二钠替换为等量的甲壳胺。
效果验证例
1.试验地块：土壤pH为5.0，镉含量为1.5mg/kg，硒含量为0.8mg/kg；
2.试验品种：水稻丰源优299；
3.试验小区划分：在试验地块划分9块等面积小区，进行有机肥效果的验证试验；
4.试验分组：
试验组：将本发明实施例1-5和对比例1-3制备的有机肥分别作为底肥施用于对应小区中，施用量为55kg/亩，分别记作实验组1-5、对比实验组1-3；
对照组：施用市售常规肥料。
水稻成熟后，统计产量数据，并利用ICP-MS法测定稻米中硒和镉的含量，结果见表1。
表1
可以看出，施用本发明有机肥的水稻镉含量能够达到“GB2762—2022食品安全国家标准食品中污染物限量”中对稻谷镉含量0.2mg/kg的限量标准；同时硒含量也显著增加。
本发明在实现控镉增硒的基础上，保证了作物的营养吸收，实现了增产增收。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种酸性镉污染土壤控镉增硒有机肥，其特征在于，原料包括以下质量的组分：
亚硒酸钠15-18份、竹笋发酵物25-35份、钙镁磷肥5-8份、磷酸二铵5-8份、氯化钾10-15份、草木灰30-35份、腐殖酸钠15-20份、甲壳胺0.8-1.2份和5′-鸟苷酸二钠2.5-3.5份。
2.根据权利要求1所述的控镉增硒有机肥，其特征在于，所述竹笋发酵物的制备包括以下步骤：
利用嗜热脂肪芽孢杆菌和多粘类芽孢杆菌的复合菌剂对竹笋进行发酵，得到所述竹笋发酵物。
3.根据权利要求2所述的控镉增硒有机肥，其特征在于，所述嗜热脂肪芽孢杆菌和多粘类芽孢杆菌的质量比为1:3-4。
4.根据权利要求2所述的控镉增硒有机肥，其特征在于，所述复合菌剂与竹笋质量比为(1.5-2.5)：100。
5.根据权利要求2所述的控镉增硒有机肥，其特征在于，所述发酵过程包括两阶段发酵：第一阶段发酵温度为37-38.5℃，发酵时间为6-8h；第二阶段发酵温度为53-58℃，发酵时间为4-6h。
6.根据权利要求5所述的控镉增硒有机肥，其特征在于，第二阶段发酵完成后，还包括在75-80℃下保温0.5-1h的步骤。
7.根据权利要求6所述的控镉增硒有机肥，其特征在于，所述竹笋发酵物的含水量为8-10％。
8.如权利要求1-7任一项所述控镉增硒有机肥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将所述原料按照质量份配比混合，即得所述控镉增硒有机肥。
9.如权利要求1-7任一项所述控镉增硒有机肥在农业领域控镉增硒中的应用。
10.如权利要求1-7任一项所述控镉增硒有机肥在水稻控镉增硒中的应用。
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