保障鉛中輕度污染土壤種植的稻谷安全輸出法及所用制劑的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種保障鉛中輕度污染土壤種植的稻谷安全的制劑，其制備方法包括：于反應(yīng)釜中加入1L水，調(diào)節(jié)水溫至50-60℃；然后依次分別加入L-甲硫氨酸20-30g、L-半胱氨酸120-180g、L-硒代蛋氨酸30-45g、焦磷酸鉀100-120g、硫酸銨100-120g及復(fù)硝酚鈉12-14g進(jìn)行混合，所得物冷卻至室溫后，過(guò)濾、滅菌、灌裝即為成品。本發(fā)明還同時(shí)提供了利用上述制劑所進(jìn)行的保障鉛中輕度污染土壤種植的稻谷安全輸出法。采用本發(fā)明的方法能實(shí)現(xiàn)中輕度鉛污染地區(qū)的水稻籽粒鉛含量低于我國(guó)食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB2762-2012)限定大米中鉛的限定值(即，總鉛不得超過(guò)0.2mg/kg)。
【專利說(shuō)明】保障鉛中輕度污染土壤種植的稻谷安全輸出法及所用制劑
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)中重金屬污染土壤治理和農(nóng)產(chǎn)品安全領(lǐng)域，具體涉及一種保 障鉛中輕度污染土壤上種植的水稻谷粒安全輸出的制劑及其用法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)土壤重金屬污染形勢(shì)嚴(yán)峻，已嚴(yán)重影響農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和食品安全。環(huán)境保護(hù)部 和國(guó)土資源部2014年4月17日聯(lián)合發(fā)布的《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》顯示全國(guó)土壤 總點(diǎn)位超標(biāo)率為16. 1%，耕地土壤點(diǎn)位超標(biāo)率更高達(dá)19. 4%，其中鉛污染是重要的貢獻(xiàn)者 之一。鉛是已知的毒性較強(qiáng)的重金屬元素之一，其可被植物吸收并轉(zhuǎn)移至地上部分，從而導(dǎo) 致植物品質(zhì)下降，并能通過(guò)食物鏈威脅人類健康，同時(shí)鉛超過(guò)一定限度時(shí)還可對(duì)作物生長(zhǎng) 發(fā)育造成傷害，導(dǎo)致植物產(chǎn)量下降。人類長(zhǎng)期攝入被鉛嚴(yán)重污染的農(nóng)產(chǎn)品，包括稻米、蔬菜 等，易造成鉛在體內(nèi)蓄積，人體攝入過(guò)量的鉛，會(huì)引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷，出現(xiàn)疲憊、頭痛、 痙攣、精神障礙等。過(guò)量鉛可損傷骨髓造血系統(tǒng)，引起貧血，同時(shí)作用于心血管系統(tǒng)時(shí)引起 動(dòng)脈硬化、心肌損傷。
[0003] 鉛（Pb)已成為當(dāng)前土壤最為普遍的重金屬污染物之一，這主要?dú)w功于人類的劇 烈工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)，如采礦、冶煉、焚燒、使用含鉛汽油、顏料以及化肥和殺蟲(chóng)劑等。目前一 些工業(yè)城市郊區(qū)農(nóng)田土壤鉛含量高于背景值100多倍，生產(chǎn)的稻米鉛含量高于非污染區(qū)數(shù) 十倍，這將嚴(yán)重影響食品安全和人們的身體安全。水稻是中國(guó)最主要的糧食作物65%的 中國(guó)人的主食是稻米，因此，水稻的食品質(zhì)量關(guān)系到我國(guó)大多數(shù)老百姓的身體健康，可見(jiàn)稻 米的安全輸出的重要意義。我國(guó)食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB2762-2012)對(duì)稻米中鉛的限量標(biāo)準(zhǔn)為 0. 2mg/kg，但是我國(guó)土壤中的重金屬Pb含量有明顯的逐年增加趨勢(shì)，導(dǎo)致市場(chǎng)稻米鉛超標(biāo) 現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。此外由于我國(guó)糧食耕種和土地使用的粗放特點(diǎn)，導(dǎo)致難以防范和杜絕土壤 鉛污染。
[0004] 目前，有關(guān)鉛污染土壤修復(fù)方法包括客土法、淋溶法和固化法等，這些方法成本昂 貴，需要特殊的裝置和專業(yè)人員，且不能從根本上解決問(wèn)題。最新發(fā)展的植物修復(fù)技術(shù)雖然 經(jīng)濟(jì)環(huán)保，但其周期漫長(zhǎng)并不適合我國(guó)人多耕地少的國(guó)情。因此，通過(guò)采用適宜的土壤調(diào)節(jié) 劑和農(nóng)藝措施等控制水稻鉛的吸收與積累，是保障稻米安全的主要經(jīng)濟(jì)可行的途徑。
[0005] 雖然201110247132. 0發(fā)明公開(kāi)了采用錳肥和硒肥相結(jié)合在水稻孕穗期和齊穗期 進(jìn)行葉面噴的方法，實(shí)現(xiàn)降低水稻中的重金屬含量，利用的是葉面噴施錳和硒元素對(duì)鉛等 重金屬元素的拮抗作用。其缺點(diǎn)在于，對(duì)于水稻而言，錳和硒在一定濃度范圍內(nèi)，其是微量 元素，有利于水稻生長(zhǎng)，但超出一定濃度后，就變成了有害元素，抑制水稻生長(zhǎng)，影響水稻產(chǎn) 量，這對(duì)于農(nóng)戶而言，難于把握，增加操作難度。此外，相對(duì)于根部施肥來(lái)說(shuō)，葉面液面噴施 而言，其吸收和利用率較小，進(jìn)而相對(duì)影響了其對(duì)鉛等重金屬在水稻體的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)效率。 因此需尋找對(duì)水稻生長(zhǎng)而言，既是環(huán)境友好型，同時(shí)又可幫助水稻降低鉛等重金屬在其體 內(nèi)的運(yùn)輸與累積，實(shí)現(xiàn)安全農(nóng)產(chǎn)品輸出的材料或制劑顯得更有現(xiàn)實(shí)意義。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種既是環(huán)境友好型，同時(shí)又可幫助水稻降低鉛 等重金屬在其體內(nèi)的運(yùn)輸與累積，實(shí)現(xiàn)安全農(nóng)產(chǎn)品輸出的制劑和使用方法。
[0007] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種保障鉛中輕度污染土壤（即鉛含量 < 750mg/kg的土壤）種植的稻谷安全的制劑，該制劑的主原料由以下重量的組分組成： L-甲硫氨酸20-30g、L-半胱氨酸120-180g、L-硒代蛋氨酸30-45g、焦磷酸鉀100-120g、硫 酸銨100-120g及復(fù)硝酚鈉12-14g。
[0008] 本發(fā)明還同時(shí)提供了上述保障鉛中輕度污染土壤種植的稻谷安全的制劑的制備 方法，包括以下步驟：
[0009] 1)、于反應(yīng)釜中加入IL水，調(diào)節(jié)水溫至50-60°C ;
[0010] 2)、然后依次分別加入L-甲硫氨酸20-30g、L-半胱氨酸120-180g(較佳為 130-180g)、L-硒代蛋氨酸30-45g(較佳為35-45g)、焦磷酸鉀100-120g、硫酸銨100-120g 及復(fù)硝酚鈉12_14g，每一組分加入后于50-60°C恒溫反應(yīng)25-35min (較佳為30min)后再加 入下一組分，直至作為最后一個(gè)組分的復(fù)硝酚鈉加入后于50-60°C恒溫反應(yīng)25-35min(較 佳為 30min);
[0011] 3)、將步驟2)所得物冷卻至室溫后，過(guò)濾、滅菌、灌裝即為成品一保障鉛中輕度污 染土壤種植的稻谷安全的制劑（即降低水稻籽粒中鉛含量的制劑）。
[0012] 備注說(shuō)明：室溫一般是指10?30°C，過(guò)濾一般是指過(guò)2500目的濾網(wǎng)，滅菌一般是 指于121°C加熱20分鐘。
[0013] 作為本發(fā)明的制劑的制備方法的改進(jìn)：
[0014] 步驟2)為：依次分批加入L-甲硫氨酸30g、L_半胱氨酸180g、L_硒代蛋氨酸45g、 焦磷酸鉀120g、硫酸銨120g及復(fù)硝酚鈉14g。
[0015] 本發(fā)明還同時(shí)提供了利用上述制劑所進(jìn)行的保障鉛中輕度污染土壤種植的稻谷 安全輸出法：
[0016] 在以下5個(gè)時(shí)期分別施用（噴施）上述制劑：
[0017] 時(shí)期①：水稻移栽前整地時(shí)，
[0018] 時(shí)期②：移栽后一個(gè)月（基本接近或處于分蘗期），所述移栽在整地施用制劑一周 后進(jìn)行，
[0019] 時(shí)期③：水稻拔節(jié)期第1?7天，
[0020] 時(shí)期④：水稻揚(yáng)花期第1?5天，
[0021] 時(shí)期⑤：水稻揚(yáng)花期后第7?21天，
[0022] 時(shí)期①?時(shí)期②：每個(gè)時(shí)期施用一次，每次制劑的用量為2. 5-3. 5L/畝，施用時(shí)稀 釋200-300倍（體積倍）；
[0023] 時(shí)期③?時(shí)期⑤：每個(gè)時(shí)期施用一次（早晨9點(diǎn)以前），每次上述制劑用量 L 4-3. OL/畝，施用時(shí)稀釋500-700倍（體積倍）。
[0024] 備注說(shuō)明：時(shí)期①?時(shí)期②直接對(duì)著該土壤噴施制劑，在時(shí)期③?時(shí)期⑤對(duì)水稻 根部和葉面噴施制劑。
[0025] 作為本發(fā)明的保障鉛中輕度污染土壤種植的稻谷安全輸出法的改進(jìn)：
[0026] 時(shí)期①?時(shí)期②：每次制劑的用量為3. 0-3. 5L/畝，稀釋250倍；
[0027] 時(shí)期③為：水稻拔節(jié)期第5?7天，
[0028] 時(shí)期④為：水稻揚(yáng)花期第1?3天，
[0029] 時(shí)期⑤為：水稻揚(yáng)花期后第14?16天，
[0030] 時(shí)期③?時(shí)期⑤：每次制劑的用量為I. 4-1. 6L/畝，稀釋600倍。
[0031] 本發(fā)明的有益效果是：
[0032] 本發(fā)明制劑具有配制簡(jiǎn)單、使用方便的特點(diǎn)。本發(fā)明的成分為特定氨基酸、磷和硫 等養(yǎng)分及生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑復(fù)硝酚鈉，在實(shí)現(xiàn)控制鉛在水稻籽粒中遷移、富集之外，還促進(jìn)水稻生 長(zhǎng)，無(wú)毒副作用，屬于環(huán)境友好型的有效降低鉛在水稻籽粒中累積，實(shí)現(xiàn)安全農(nóng)產(chǎn)品輸出的 制劑。使用時(shí)以噴施的方式進(jìn)行，與農(nóng)藥噴灑類似，簡(jiǎn)單易操作，且在水稻生產(chǎn)中，整地、育 苗、移栽、田間管理均采用農(nóng)業(yè)常規(guī)方法。
[0033] 本發(fā)明技術(shù)主要原理是通過(guò)對(duì)鉛暴露水稻采用含巰基的氨基酸（L-甲硫氨酸， L-半胱氨酸），L-硒代蛋氨酸、硫酸銨和焦磷酸鉀等養(yǎng)分與鉛離子發(fā)生鍵合進(jìn)行調(diào)控鉛在 水稻中吸收、遷移與積累，最后實(shí)現(xiàn)在中輕度鉛污染地區(qū)水稻籽粒安全輸出。一方面通過(guò)土 壤施用，使其與鉛發(fā)生較強(qiáng)的鍵合作用，使其沉淀于土壤，阻滯水稻對(duì)鉛的吸收，另一方面 水稻生長(zhǎng)過(guò)程中通過(guò)吸收土壤與葉面噴施的上述特定氨基酸與無(wú)機(jī)養(yǎng)分物質(zhì)，一方面促進(jìn) 含相應(yīng)物質(zhì)的蛋白合成，這類蛋白與鉛發(fā)生較強(qiáng)的鍵合作用，另一方面吸收的養(yǎng)分如硫酸 根、磷酸根等也與鉛發(fā)生較強(qiáng)的鍵合作用，這些作用改變了水稻中鉛的化學(xué)存在形態(tài)，這類 鍵合的鉛沉積于水稻莖葉中，不發(fā)生轉(zhuǎn)運(yùn)，從而降低鉛暴露稻田水稻籽粒中總鉛含量，實(shí)現(xiàn) 籽粒安全輸出。本發(fā)明為在中輕度鉛污染地區(qū)水稻籽粒鉛污染提供了良好的解決途徑。 [0034] 綜上所述，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)中輕度鉛污染地區(qū)種植的水稻籽粒鉛含量低于我國(guó)食品衛(wèi) 生標(biāo)準(zhǔn)（GB2762-2012)限定大米中鉛的限定值（即，總鉛不得超過(guò)0.2mg/kg);且本發(fā)明易 于配制，同時(shí)操作簡(jiǎn)便，成本低廉，非常適用于農(nóng)業(yè)大田生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 實(shí)施例1、
[0036] 保障鉛中輕度污染土壤種植的稻谷安全的制劑（降低水稻籽粒中鉛含量的制劑） 的制備方法，依次進(jìn)行以下步驟：
[0037] 于反應(yīng)荃中加入IL水,調(diào)節(jié)水溫至50_60°C,然后依次分批加入L-甲硫氨酸30g, L-半胱氨酸180g，L-硒代蛋氨酸45g，焦磷酸鉀120g，硫酸銨120g及復(fù)硝酚鈉14g，每一組 分加入后于50-60°C恒溫反應(yīng)30min后再加入下一組分，直至作為最后一個(gè)組分的復(fù)硝酚 鈉加入后于50-60°C恒溫反應(yīng)30min。將反應(yīng)產(chǎn)物冷卻至室溫、過(guò)濾（過(guò)2500目的濾網(wǎng)）、 滅菌（于121°C加熱20分鐘）、灌裝即為成品一保障鉛中輕度污染土壤種植的稻谷安全 的制劑（降低水稻籽粒中鉛含量的制劑）。
[0038] 采用上述制劑開(kāi)展小區(qū)試驗(yàn)，污染土壤試驗(yàn)盆栽[陶制容器，容積，直徑0. 4m，高 0. 4m]，所用土壤采自浙江上虞，土壤鉛含量為560mg/kg。盆栽種植水稻，采用兩個(gè)水稻品 種，一個(gè)為"嘉33"，一個(gè)為"華兩優(yōu)164"，對(duì)兩水稻品種分別設(shè)置制劑處理與不處理（對(duì) 照）。水稻移栽前整地時(shí)及插秧（移栽）后一個(gè)月（備注說(shuō)明：所述移栽在整地施用制劑 一周后進(jìn)行），分別向土壤中施用上述制劑，每次上述制劑用量3. 5L/畝，稀釋250倍；移栽 后至成熟前，根據(jù)水稻生長(zhǎng)發(fā)育特性，確定施用時(shí)間，于拔節(jié)期第5天、揚(yáng)花期第2天和揚(yáng)花 期后第14天，各施用1次上述制劑（早晨9點(diǎn)以前，對(duì)水稻根部和葉面噴施制劑），每次施 用量為1.6L/畝，稀釋600倍。插秧（移栽）后約120天，水稻成熟，收獲水稻，測(cè)定水稻米 粒中鉛含量。不同處理水稻米粒總鉛含量見(jiàn)表1。
[0039] 備注說(shuō)明：
[0040] 稀釋250倍，即為：在1體積倍的制劑中加入249體積倍的水進(jìn)行稀釋。其余以此 類推。
[0041] 鉛含量的檢測(cè)按GB 5009. 12規(guī)定的方法測(cè)定。
[0042] 表1不同處理下水稻米?？傘U含量（mg/kg)
【權(quán)利要求】
1. 保障鉛中輕度污染土壤種植的稻谷安全的制劑，其特征是：該制劑的主原料由以下 重量的組分組成： L-甲硫氨酸20-30g、L-半胱氨酸120-180g、L-硒代蛋氨酸30-45g、焦磷酸鉀 100-120g、硫酸銨100-120g及復(fù)硝酚鈉12-14g。
2. 保障鉛中輕度污染土壤種植的稻谷安全的制劑的制備方法，其特征是包括以下步 驟： 1) 、于反應(yīng)釜中加入1L水，調(diào)節(jié)水溫至50-60°C ; 2) 、然后依次分別加入L-甲硫氨酸20-30g、L-半胱氨酸120-180g、L-硒代蛋氨 酸30-45g、焦磷酸鉀100-120g、硫酸銨100-120g及復(fù)硝酚鈉12-14g，每一組分加入后于 50-60°C恒溫反應(yīng)25-35min后再加入下一組分，直至作為最后一個(gè)組分的復(fù)硝酚鈉加入后 于 50-60°C恒溫反應(yīng) 25-35min ; 3) 、將步驟2)所得物冷卻至室溫后，過(guò)濾、滅菌、灌裝即為成品一保障鉛中輕度污染土 壤種植的稻谷安全的制劑。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制劑的制備方法，其特征是： 所述步驟2)為：依次分批加入L-甲硫氨酸30g、L-半胱氨酸180g、L-硒代蛋氨酸45g、 焦磷酸鉀120g、硫酸銨120g及復(fù)硝酚鈉14g。
4. 利用權(quán)利要求2或3所述方法制備而得的制劑所進(jìn)行的保障鉛中輕度污染土壤種植 的稻谷安全輸出法，其特征是： 在以下5個(gè)時(shí)期分別施用上述制劑： 時(shí)期①：水稻移栽前整地時(shí)， 時(shí)期②：移栽后一個(gè)月，所述移栽在整地施用制劑一周后進(jìn)行， 時(shí)期③：水稻拔節(jié)期第1?7天， 時(shí)期④：水稻揚(yáng)花期第1?5天， 時(shí)期⑤：水稻揚(yáng)花期后第7?21天， 時(shí)期①?時(shí)期②：每個(gè)時(shí)期施用一次，每次制劑的用量為2. 5-3. 5L/畝，施用時(shí)稀釋 200-300 倍； 時(shí)期③?時(shí)期⑤：每個(gè)時(shí)期施用一次，每次上述制劑用量1.4-3. 0L/畝，施用時(shí)稀釋 500-700 倍。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的保障鉛中輕度污染土壤種植的稻谷安全輸出法，其特征是： 時(shí)期①?時(shí)期②：每次制劑的用量為3. 0-3. 5L/畝，稀釋250倍； 時(shí)期③為：水稻拔節(jié)期第5?7天， 時(shí)期④為：水稻揚(yáng)花期第1?3天， 時(shí)期⑤為：水稻揚(yáng)花期后第14?16天， 時(shí)期③?時(shí)期⑤：每次制劑的用量為1. 4-1. 6L/畝，稀釋600倍。
【文檔編號(hào)】C05G3/00GK104496632SQ201410653159
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年11月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月17日
【發(fā)明者】謝曉梅, 廖敏, 張楠, 黃宇, 葉照金 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)