本發明屬于農產品重金屬污染防治領域，涉及一種降低農產品中鎘含量的肥料，具體涉及一種降低水稻大米中鎘含量的酸性土壤改良降鎘肥。
背景技術：
鎘元素(Cd)是有毒有害的重金屬元素，長期被人體吸收后可導致骨痛病，也能產生一系列的慢性損害，如高血壓、睪丸損害、致癌作用、致畸作用、貧血、骨質疏松等等，是我國農產品質量安全的強制控制指標之一。
大米由水稻稻谷加工而得，是我國居民最主要的糧食產品之一，關乎國計民生。近年來媒體報道了湖南、廣東等地大米中鎘含量嚴重超標的問題，致使大量土地停耕，給我國大米產品的質量安全敲響了警鐘，嚴重影響大米生產發展。
研究表明，酸性土壤中鎘離子的活性較強，有效性高達70％以上，而我國南方土壤普遍為酸性，是導致南方水稻大米中的鎘含量偏高或超標現象發生的主要原因之一。大米中的鎘元素來自水稻作物對土壤中鎘離子的吸收，通過調節土壤pH值可降低鎘離子的活性(鎘鈍化)，減少水稻對鎘離子的吸收量。然而，單純的調節土壤pH值，可能導致水稻產量減少，而將調節土壤pH值與施肥管理分別操作，又存在勞動力成本增加和影響土壤pH值調節效果的問題。
提高土壤pH值，可以降低農作物產品中鎘的含量。目前，生產上大多使用固體土壤改良劑，如石灰、過磷酸鈣、草木灰、海泡石等來調節土壤酸堿性，但此方法存在幾方面不足：
(1)使用不方便：傳統的土壤改良方法，是在種植前的平整耕地時一次性施用固體土壤改良劑，但此法不易測算施用量和均勻施用。
(2)石灰、過磷酸鈣、草木灰、海泡石等固體顆粒物質為難溶化合物，遇 水便大量沉淀，同時，在與土壤顆粒混合時，受大量土壤顆粒的包裹與阻隔，堿性物質與根系接觸的幾率大大受限，pH值調節效果不理想，通常需要大量加入，此舉可導致土壤鈣化板結和增加材料、用工等生產成本的問題。
(3)作物的生長過程需要不斷的追肥，隨著施用化肥量的增加，土壤pH值也隨時改變，傳統固體土壤改良劑難于實時調節土壤的pH值。
(4)傳統固體土壤改良劑成分和功能單一，只是有限調節土壤pH值，沒有肥效。
(5)傳統固體土壤改良劑中含有大量的鈣鹽，可與施用的化學肥料發生化學反應，形成大量的難溶化合物，使土壤板結，影響肥效。
因此調節土壤pH值和施肥一體化研究與開發已成為具有確保產量和有效降低大米中鎘含量雙重功效的研究方向，開展降低水稻大米中鎘含量的土壤改良降鎘肥的研發具有重要意義。
技術實現要素：
本發明的目的是提供了一種使用十分方便、安全，施用均勻，可以降低水稻大米中鎘含量、降鎘效果穩定，且確保水稻大米生產產量的酸性土壤改良降鎘肥。
為了實現上述目的，本發明的技術方案為：提供一種降低水稻大米中鎘含量的酸性土壤改良降鎘肥，由以下重量百分比的原料經充分攪拌均勻配制而成：魚蛋白液8～10％、腐植酸鈉10～12％、硫化鈉2～5％、氫氧化鉀5～8％、磷酸二氫鉀10～15％、碳酸銨10～15％、尿素20～25％、蔗糖發酵液10～35％；
所述魚蛋白液是將鮮魚的邊角料裝入密閉發酵池中，進行厭氧發酵獲得；
所述蔗糖發酵液是將糖廠廢水池中的廢液，加入到密閉發酵池中進行厭氧發酵獲得。
本發明降低水稻大米中鎘含量的酸性土壤改良降鎘肥的制備方法，包括以下步驟：
(1)將鮮魚的邊角料裝入密閉發酵池中，進行厭氧發酵3～4個月，抽取和過濾出發酵液，密封備用，獲得魚蛋白液；
(2)抽取糖廠二級以上廢水池中的廢液，加入到密閉發酵池中，進行厭氧發酵1～2個月，密封備用，獲得蔗糖發酵液；
(3)按照配比，將魚蛋白液、腐植酸鈉、硫化鈉、氫氧化鉀、磷酸二氫鉀、碳酸銨、尿素于攪拌容器中，加蔗糖發酵液，充分攪拌均勻，配制成棕色膏狀肥料。
該棕色膏狀肥料使用時稀釋500～1500倍沖灌或澆灌施用。為提高生產效率，本發明將土壤改良降鎘肥制作成膏狀肥料，配制的濃度較高，比重大，產品包裝體積小，運輸成本低。
酸性土壤中鎘離子活性較強，容易被作物所吸收，提高土壤PH后，土壤中氫氧根離子與鎘離子結合，形成難溶的氫氧化鎘化合物沉淀((Cd(OH)2↓)，不能被水稻作物所吸收。同時本發明中魚蛋白液分解后所釋放的硫離子和硫化鈉物質中的硫離子可與鎘離子結合形成硫化鎘沉淀(CdS↓)，碳酸銨釋放的碳酸根離子與鎘離子形成碳酸鎘沉淀(CdCO3↓)。在氫氧根離子、硫離子和碳酸根離子的共同作用下，形成不溶的鎘化物沉淀，大大降低了土壤中鎘離子的活性，減少水稻對鎘離子的吸收量，顯著降低水稻大米中鎘的含量。
本發明加入了高濃度營養元素和活性物質，使本發明酸性土壤改良降鎘肥在調節土壤pH值的同時，提供水稻作物生長所需的養分，提高了土壤的肥力。
為有效調控土壤pH值的范圍，避免因調節過度造成土壤的鹽堿化，將本發明酸性土壤改良降鎘肥配制成緩沖溶液體系，使土壤pH值始終保持在6.5～8.0的范圍。
本發明降低水稻大米中鎘含量的酸性土壤改良降鎘肥具有以下的有益效果：
(1)本發明酸性土壤改良降鎘肥為全溶性的強堿性(pH≥12)肥料，稀釋后，在種植前或作物生長過程中，隨時可以對土壤進行沖灌和澆灌，調節土壤PH值，使用非常方便。
(2)本發明酸性土壤改良降鎘肥具有緩沖功能，使土壤pH始終保持在6.5～8.0的范圍內，長期施用土壤不會鹽堿化，使用安全。
(3)本發明酸性土壤改良降鎘肥中除了含有大量的氫氧根離子外，還通過魚蛋白液和硫化鈉等物質釋放出硫離子，通過碳酸銨釋放碳酸根離子。氫氧根離子與鎘離子形成氫氧化鎘沉淀((Cd(OH)2↓)，硫離子與鎘離子形成硫化鎘沉淀(CdS↓)，碳酸根離子與鎘離子形成碳酸鎘沉淀(CdCO3↓)，三者共同作用，大大增強了降鎘的效果。
(4)本發明酸性土壤改良降鎘肥中富含作物生長所需的氮、磷、鉀營養素和高濃度的氨基酸、腐植酸等活性物質，調節土壤pH的同時，對作物進行了施肥，提高土壤的肥力，實現土壤pH值調節與施肥一體化的目標，而且采用沖灌和澆灌的方法施肥，大大降低了勞動成本。
(5)本發明酸性土壤改良降鎘肥為棕色膏狀肥料，配制的濃度較高，比重大，可稀釋500～1500倍使用，產品包裝體積小，運輸成本低。
(6)本發明酸性土壤改良降鎘肥充分利用了糖廠廢水和魚加工廢料生產，變廢為保。
(7)本發明酸性土壤改良降鎘肥生產工藝簡單，產品質量穩定。
(8)本發明酸性土壤改良降鎘肥能夠在有效調節土壤pH的同時，對作物進行施肥，提高土壤的肥力。實現了省工省時的調節土壤pH值與施肥一體化操作的目標，具有確保產量前提下大大降低水稻大米中鎘含量的雙重功效。
(9)我國沿海地區有較多的魚產品加工廠，每年使用大量的鮮魚加工成各種魚產品，在加工過程中產生大量的鮮魚邊角料(魚頭、含肉的魚刺和魚尾等)。本發明的魚蛋白液就是將這些鮮魚邊角料裝入特制的密閉發酵池中，進行厭氧發酵處理，即為魚蛋白液。
我國南方有許多甘蔗糖廠，在甘蔗制糖生產過程中產生大量的高濃度有機“廢水”，這些“廢水”都是無毒性的廢水，發酵處理后，其中含有大量的對農作物生長有益的腐殖酸活性成分，可促進作物根系的生長。抽取糖廠二級以上“廢水”池中的廢液，加入到特制的密閉發酵池中，進行厭氧發酵處理，密封備用，即為蔗糖發酵液。
本發明的魚蛋白液和蔗糖發酵液產品原料來源方便，同時把魚產品加工和甘 蔗制糖產生的“廢物”變成“寶”，有利于保護環境節約資源，實現資源的循環利用。
具體實施方式
實施例1
本發明降低水稻大米中鎘含量的酸性土壤改良降鎘肥的制備方法，包括以下步驟：
(1)將鮮魚的邊角料(魚頭、含肉的魚刺和魚尾等)裝入密閉發酵池中，進行厭氧發酵3個月，抽取和過濾出發酵液，密封備用，獲得魚蛋白液；
(2)抽取糖廠二級以上廢水池中的廢液，加入到密閉發酵池中，進行厭氧發酵1個月，密封備用，獲得蔗糖發酵液；
(3)按重量百分比，將魚蛋白液8％、腐植酸鈉10％、硫化鈉2％、氫氧化鉀5％、磷酸二氫鉀10％、碳酸銨10％、尿素20％置于攪拌容器中，加蔗糖發酵液35％，充分攪拌均勻，配制成棕色膏狀肥料。
該棕色膏狀肥料使用時稀釋500倍沖灌或澆灌施用。
實施例2
本發明降低水稻大米中鎘含量的酸性土壤改良降鎘肥的制備方法，包括以下步驟：
(1)將鮮魚的邊角料(魚頭、含肉的魚刺和魚尾等)裝入密閉發酵池中，進行厭氧發酵4個月，抽取和過濾出發酵液，密封備用，獲得魚蛋白液；
(2)抽取糖廠二級以上廢水池中的廢液，加入到密閉發酵池中，進行厭氧發酵2個月，密封備用，獲得蔗糖發酵液；
(3)按重量百分比，將魚蛋白液9％、腐植酸鈉12％、硫化鈉4％、氫氧化鉀6％、磷酸二氫鉀13％、碳酸銨14％、尿素23％置于攪拌容器中，加蔗糖發酵液19％，充分攪拌均勻，配制成棕色膏狀肥料。
該棕色膏狀肥料使用時稀釋1000倍沖灌或澆灌施用。
實施例3
本發明降低水稻大米中鎘含量的酸性土壤改良降鎘肥的制備方法，包括以 下步驟：
(1)將鮮魚的邊角料(魚頭、含肉的魚刺和魚尾等)裝入密閉發酵池中，進行厭氧發酵3個月，抽取和過濾出發酵液，密封備用，獲得魚蛋白液；
(2)抽取糖廠二級以上廢水池中的廢液，加入到密閉發酵池中，進行厭氧發酵2個月，密封備用，獲得蔗糖發酵液；
(3)按重量百分比，將魚蛋白液10％、腐植酸鈉12％、硫化鈉5％、氫氧化鉀8％、磷酸二氫鉀15％、碳酸銨15％、尿素25％置于攪拌容器中，加蔗糖發酵液10％，充分攪拌均勻，配制成棕色膏狀肥料。
該棕色膏狀肥料使用時稀釋1500倍沖灌或澆灌施用。
試驗結果與分析
1、pH值的測試
按實施例1配方的最低配制比例(魚蛋白液8％、腐植酸鈉10％、硫化鈉2％、氫氧化鉀5％、磷酸二氫鉀10％、碳酸銨10％、尿素20％、蔗糖發酵液35％)配制成品。
經過分析測試，測得原液和稀釋液的PH值見表1，其中稀釋300倍以上的溶液PH值為8～9之間，其中稀釋倍數500～1500倍數溶液的緩沖作用更明顯，耕地使用安全。
表1不同稀釋倍數的PH值
2、水稻大米降鎘效果試驗
按實施例1、實施例2和實施例3的配方及方法配制成品。在海南五指山市布置田間試驗，在相同的田間管理基礎上，在同一塊田地上分隔設置試驗區(施 用本發明產品)和對照區(不用本發明酸性土壤改良降鎘肥)進行比較，每組試驗和對照均設3個重復。水稻收割時按抽樣規程分別抽取和測定試驗區和對照區水稻大米產品中鎘的含量，結果表明(見表2)：試驗區與對照相比所產大米中鎘的含量分別降低了79％、76％、79％，降鎘效果顯著。
表2試驗區和對照區水稻大米中鎘的測定結果(mg·kg-1)
3、水稻降鎘對水稻大米產量的影響試驗
在上述水稻大米降鎘效果試驗過程中，在相同的田地、秧苗和田間管理的條件下，每個試驗區和對照區均劃出100m2面積測定水稻大米的產量，結果表明(見表3)：降鎘試驗區水稻大米生產的產量與對照區相當。表明本發明酸性土壤改良降鎘肥在顯著降低水稻大米中鎘含量的同時能夠確保水稻大米生產的產量。
表3試驗區和對照區水稻大米產量的測定結果(kg/100m2)
以上所揭露的僅為本發明的較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發明之權利范圍，因此依本發明權利要求所作的等同變化，仍屬于本發明所涵蓋的范圍。