保障铅中轻度污染土壤种植的稻谷安全输出法及所用制剂的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种保障铅中轻度污染土壤种植的稻谷安全的制剂，其制备方法包括：于反应釜中加入1L水，调节水温至50-60℃；然后依次分别加入L-甲硫氨酸20-30g、L-半胱氨酸120-180g、L-硒代蛋氨酸30-45g、焦磷酸钾100-120g、硫酸铵100-120g及复硝酚钠12-14g进行混合，所得物冷却至室温后，过滤、灭菌、灌装即为成品。本发明还同时提供了利用上述制剂所进行的保障铅中轻度污染土壤种植的稻谷安全输出法。采用本发明的方法能实现中轻度铅污染地区的水稻籽粒铅含量低于我国食品卫生标准(GB2762-2012)限定大米中铅的限定值(即，总铅不得超过0.2mg/kg)。
【专利说明】保障铅中轻度污染土壤种植的稻谷安全输出法及所用制剂
【技术领域】
[0001] 本发明属于环境保护中重金属污染土壤治理和农产品安全领域，具体涉及一种保 障铅中轻度污染土壤上种植的水稻谷粒安全输出的制剂及其用法。
【背景技术】
[0002] 我国土壤重金属污染形势严峻，已严重影响农产品质量和食品安全。环境保护部 和国土资源部2014年4月17日联合发布的《全国土壤污染状况调查公报》显示全国土壤 总点位超标率为16. 1%，耕地土壤点位超标率更高达19. 4%，其中铅污染是重要的贡献者 之一。铅是已知的毒性较强的重金属元素之一，其可被植物吸收并转移至地上部分，从而导 致植物品质下降，并能通过食物链威胁人类健康，同时铅超过一定限度时还可对作物生长 发育造成伤害，导致植物产量下降。人类长期摄入被铅严重污染的农产品，包括稻米、蔬菜 等，易造成铅在体内蓄积，人体摄入过量的铅，会引起中枢神经系统损伤，出现疲惫、头痛、 痉挛、精神障碍等。过量铅可损伤骨髓造血系统，引起贫血，同时作用于心血管系统时引起 动脉硬化、心肌损伤。
[0003] 铅（Pb)已成为当前土壤最为普遍的重金属污染物之一，这主要归功于人类的剧 烈工农业生产活动，如采矿、冶炼、焚烧、使用含铅汽油、颜料以及化肥和杀虫剂等。目前一 些工业城市郊区农田土壤铅含量高于背景值100多倍，生产的稻米铅含量高于非污染区数 十倍，这将严重影响食品安全和人们的身体安全。水稻是中国最主要的粮食作物65%的 中国人的主食是稻米，因此，水稻的食品质量关系到我国大多数老百姓的身体健康，可见稻 米的安全输出的重要意义。我国食品卫生标准（GB2762-2012)对稻米中铅的限量标准为 0. 2mg/kg，但是我国土壤中的重金属Pb含量有明显的逐年增加趋势，导致市场稻米铅超标 现象时有发生。此外由于我国粮食耕种和土地使用的粗放特点，导致难以防范和杜绝土壤 铅污染。
[0004] 目前，有关铅污染土壤修复方法包括客土法、淋溶法和固化法等，这些方法成本昂 贵，需要特殊的装置和专业人员，且不能从根本上解决问题。最新发展的植物修复技术虽然 经济环保，但其周期漫长并不适合我国人多耕地少的国情。因此，通过采用适宜的土壤调节 剂和农艺措施等控制水稻铅的吸收与积累，是保障稻米安全的主要经济可行的途径。
[0005] 虽然201110247132. 0发明公开了采用锰肥和硒肥相结合在水稻孕穗期和齐穗期 进行叶面喷的方法，实现降低水稻中的重金属含量，利用的是叶面喷施锰和硒元素对铅等 重金属元素的拮抗作用。其缺点在于，对于水稻而言，锰和硒在一定浓度范围内，其是微量 元素，有利于水稻生长，但超出一定浓度后，就变成了有害元素，抑制水稻生长，影响水稻产 量，这对于农户而言，难于把握，增加操作难度。此外，相对于根部施肥来说，叶面液面喷施 而言，其吸收和利用率较小，进而相对影响了其对铅等重金属在水稻体的吸收和转运效率。 因此需寻找对水稻生长而言，既是环境友好型，同时又可帮助水稻降低铅等重金属在其体 内的运输与累积，实现安全农产品输出的材料或制剂显得更有现实意义。
【发明内容】
[0006] 本发明要解决的技术问题是提供一种既是环境友好型，同时又可帮助水稻降低铅 等重金属在其体内的运输与累积，实现安全农产品输出的制剂和使用方法。
[0007] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种保障铅中轻度污染土壤（即铅含量 < 750mg/kg的土壤）种植的稻谷安全的制剂，该制剂的主原料由以下重量的组分组成： L-甲硫氨酸20-30g、L-半胱氨酸120-180g、L-硒代蛋氨酸30-45g、焦磷酸钾100-120g、硫 酸铵100-120g及复硝酚钠12-14g。
[0008] 本发明还同时提供了上述保障铅中轻度污染土壤种植的稻谷安全的制剂的制备 方法，包括以下步骤：
[0009] 1)、于反应釜中加入IL水，调节水温至50-60°C ;
[0010] 2)、然后依次分别加入L-甲硫氨酸20-30g、L-半胱氨酸120-180g(较佳为 130-180g)、L-硒代蛋氨酸30-45g(较佳为35-45g)、焦磷酸钾100-120g、硫酸铵100-120g 及复硝酚钠12_14g，每一组分加入后于50-60°C恒温反应25-35min (较佳为30min)后再加 入下一组分，直至作为最后一个组分的复硝酚钠加入后于50-60°C恒温反应25-35min(较 佳为 30min);
[0011] 3)、将步骤2)所得物冷却至室温后，过滤、灭菌、灌装即为成品一保障铅中轻度污 染土壤种植的稻谷安全的制剂（即降低水稻籽粒中铅含量的制剂）。
[0012] 备注说明：室温一般是指10?30°C，过滤一般是指过2500目的滤网，灭菌一般是 指于121°C加热20分钟。
[0013] 作为本发明的制剂的制备方法的改进：
[0014] 步骤2)为：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、 焦磷酸钾120g、硫酸铵120g及复硝酚钠14g。
[0015] 本发明还同时提供了利用上述制剂所进行的保障铅中轻度污染土壤种植的稻谷 安全输出法：
[0016] 在以下5个时期分别施用（喷施）上述制剂：
[0017] 时期①：水稻移栽前整地时，
[0018] 时期②：移栽后一个月（基本接近或处于分蘖期），所述移栽在整地施用制剂一周 后进行，
[0019] 时期③：水稻拔节期第1?7天，
[0020] 时期④：水稻扬花期第1?5天，
[0021] 时期⑤：水稻扬花期后第7?21天，
[0022] 时期①?时期②：每个时期施用一次，每次制剂的用量为2. 5-3. 5L/亩，施用时稀 释200-300倍（体积倍）；
[0023] 时期③?时期⑤：每个时期施用一次（早晨9点以前），每次上述制剂用量 L 4-3. OL/亩，施用时稀释500-700倍（体积倍）。
[0024] 备注说明：时期①?时期②直接对着该土壤喷施制剂，在时期③?时期⑤对水稻 根部和叶面喷施制剂。
[0025] 作为本发明的保障铅中轻度污染土壤种植的稻谷安全输出法的改进：
[0026] 时期①?时期②：每次制剂的用量为3. 0-3. 5L/亩，稀释250倍；
[0027] 时期③为：水稻拔节期第5?7天，
[0028] 时期④为：水稻扬花期第1?3天，
[0029] 时期⑤为：水稻扬花期后第14?16天，
[0030] 时期③?时期⑤：每次制剂的用量为I. 4-1. 6L/亩，稀释600倍。
[0031] 本发明的有益效果是：
[0032] 本发明制剂具有配制简单、使用方便的特点。本发明的成分为特定氨基酸、磷和硫 等养分及生长调节剂复硝酚钠，在实现控制铅在水稻籽粒中迁移、富集之外，还促进水稻生 长，无毒副作用，属于环境友好型的有效降低铅在水稻籽粒中累积，实现安全农产品输出的 制剂。使用时以喷施的方式进行，与农药喷洒类似，简单易操作，且在水稻生产中，整地、育 苗、移栽、田间管理均采用农业常规方法。
[0033] 本发明技术主要原理是通过对铅暴露水稻采用含巯基的氨基酸（L-甲硫氨酸， L-半胱氨酸），L-硒代蛋氨酸、硫酸铵和焦磷酸钾等养分与铅离子发生键合进行调控铅在 水稻中吸收、迁移与积累，最后实现在中轻度铅污染地区水稻籽粒安全输出。一方面通过土 壤施用，使其与铅发生较强的键合作用，使其沉淀于土壤，阻滞水稻对铅的吸收，另一方面 水稻生长过程中通过吸收土壤与叶面喷施的上述特定氨基酸与无机养分物质，一方面促进 含相应物质的蛋白合成，这类蛋白与铅发生较强的键合作用，另一方面吸收的养分如硫酸 根、磷酸根等也与铅发生较强的键合作用，这些作用改变了水稻中铅的化学存在形态，这类 键合的铅沉积于水稻茎叶中，不发生转运，从而降低铅暴露稻田水稻籽粒中总铅含量，实现 籽粒安全输出。本发明为在中轻度铅污染地区水稻籽粒铅污染提供了良好的解决途径。 [0034] 综上所述，本发明实现中轻度铅污染地区种植的水稻籽粒铅含量低于我国食品卫 生标准（GB2762-2012)限定大米中铅的限定值（即，总铅不得超过0.2mg/kg);且本发明易 于配制，同时操作简便，成本低廉，非常适用于农业大田生产。
【具体实施方式】
[0035] 实施例1、
[0036] 保障铅中轻度污染土壤种植的稻谷安全的制剂（降低水稻籽粒中铅含量的制剂） 的制备方法，依次进行以下步骤：
[0037] 于反应荃中加入IL水,调节水温至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，焦磷酸钾120g，硫酸铵120g及复硝酚钠14g，每一组 分加入后于50-60°C恒温反应30min后再加入下一组分，直至作为最后一个组分的复硝酚 钠加入后于50-60°C恒温反应30min。将反应产物冷却至室温、过滤（过2500目的滤网）、 灭菌（于121°C加热20分钟）、灌装即为成品一保障铅中轻度污染土壤种植的稻谷安全 的制剂（降低水稻籽粒中铅含量的制剂）。
[0038] 采用上述制剂开展小区试验，污染土壤试验盆栽[陶制容器，容积，直径0. 4m，高 0. 4m]，所用土壤采自浙江上虞，土壤铅含量为560mg/kg。盆栽种植水稻，采用两个水稻品 种，一个为"嘉33"，一个为"华两优164"，对两水稻品种分别设置制剂处理与不处理（对 照）。水稻移栽前整地时及插秧（移栽）后一个月（备注说明：所述移栽在整地施用制剂 一周后进行），分别向土壤中施用上述制剂，每次上述制剂用量3. 5L/亩，稀释250倍；移栽 后至成熟前，根据水稻生长发育特性，确定施用时间，于拔节期第5天、扬花期第2天和扬花 期后第14天，各施用1次上述制剂（早晨9点以前，对水稻根部和叶面喷施制剂），每次施 用量为1.6L/亩，稀释600倍。插秧（移栽）后约120天，水稻成熟，收获水稻，测定水稻米 粒中铅含量。不同处理水稻米粒总铅含量见表1。
[0039] 备注说明：
[0040] 稀释250倍，即为：在1体积倍的制剂中加入249体积倍的水进行稀释。其余以此 类推。
[0041] 铅含量的检测按GB 5009. 12规定的方法测定。
[0042] 表1不同处理下水稻米粒总铅含量（mg/kg)
【权利要求】
1. 保障铅中轻度污染土壤种植的稻谷安全的制剂，其特征是：该制剂的主原料由以下 重量的组分组成： L-甲硫氨酸20-30g、L-半胱氨酸120-180g、L-硒代蛋氨酸30-45g、焦磷酸钾 100-120g、硫酸铵100-120g及复硝酚钠12-14g。
2. 保障铅中轻度污染土壤种植的稻谷安全的制剂的制备方法，其特征是包括以下步 骤： 1) 、于反应釜中加入1L水，调节水温至50-60°C ; 2) 、然后依次分别加入L-甲硫氨酸20-30g、L-半胱氨酸120-180g、L-硒代蛋氨 酸30-45g、焦磷酸钾100-120g、硫酸铵100-120g及复硝酚钠12-14g，每一组分加入后于 50-60°C恒温反应25-35min后再加入下一组分，直至作为最后一个组分的复硝酚钠加入后 于 50-60°C恒温反应 25-35min ; 3) 、将步骤2)所得物冷却至室温后，过滤、灭菌、灌装即为成品一保障铅中轻度污染土 壤种植的稻谷安全的制剂。
3. 根据权利要求2所述的制剂的制备方法，其特征是： 所述步骤2)为：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、 焦磷酸钾120g、硫酸铵120g及复硝酚钠14g。
4. 利用权利要求2或3所述方法制备而得的制剂所进行的保障铅中轻度污染土壤种植 的稻谷安全输出法，其特征是： 在以下5个时期分别施用上述制剂： 时期①：水稻移栽前整地时， 时期②：移栽后一个月，所述移栽在整地施用制剂一周后进行， 时期③：水稻拔节期第1?7天， 时期④：水稻扬花期第1?5天， 时期⑤：水稻扬花期后第7?21天， 时期①?时期②：每个时期施用一次，每次制剂的用量为2. 5-3. 5L/亩，施用时稀释 200-300 倍； 时期③?时期⑤：每个时期施用一次，每次上述制剂用量1.4-3. 0L/亩，施用时稀释 500-700 倍。
5. 根据权利要求4所述的保障铅中轻度污染土壤种植的稻谷安全输出法，其特征是： 时期①?时期②：每次制剂的用量为3. 0-3. 5L/亩，稀释250倍； 时期③为：水稻拔节期第5?7天， 时期④为：水稻扬花期第1?3天， 时期⑤为：水稻扬花期后第14?16天， 时期③?时期⑤：每次制剂的用量为1. 4-1. 6L/亩，稀释600倍。
【文档编号】C05G3/00GK104496632SQ201410653159
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年11月17日 优先权日:2014年11月17日
【发明者】谢晓梅, 廖敏, 张楠, 黄宇, 叶照金 申请人:浙江大学