一種降低鎘超標稻田米鎘含量的復混肥及制備方法技術

本發明專利技術公開了一種降低鎘超標稻田米鎘含量的復混肥及制備方法，它由尿素、氯化銨、硫酸銨、磷酸二銨、硝酸磷鉀肥、鈣鎂磷肥、氯化鉀、硫酸鋅、海泡石、鐵錳氧化物、高嶺土、膨潤土和電廠爐渣按一定比例配制，其步驟是：A.海泡石制備；B.鐵錳氧化物制備；C.高嶺土制備；D.膨潤土制備；E.電廠爐渣制備，并通過擠壓造粒的復混肥工藝流程實現規模生產，主要特征是含有38.5－50.5%的海泡石、鐵錳氧化物、鈣鎂磷肥、高嶺土、膨潤土、電廠爐渣等鈍化劑（其中海泡石20－32.5%），總養分（N＋P2O5＋K2O）含量為25%，使鎘超標稻田（Cd＜0.6mg/kg）的土壤活性態鎘下降了31.9－58.5%、米鎘降低了28.7－51.7%（其含量＜0.2mg/kg），在輕度鎘污染地區具有巨大推廣應用價值。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于農業環境保育與修復
，更具體涉及的是一種可有效降低鎘超標稻田米鎘含量的復混肥，同時還涉及一種降低鎘超標稻田米鎘含量的復混肥的制備方法，它適用于廣大重金屬污染地區尤其是輕度鎘污染地區的水稻生產。
技術介紹
隨著工業化和城市化的不斷推進，我國土壤重金屬污染問題越來越受到人們的高度重視。據相關資料報道，上世紀80年代初期我國受鎘、鉛、汞、砷、鉻、鎳等重金屬污染的耕地面積僅267萬hm2，1988年時便增加到667萬hm2，到上世紀末已超過1000萬hm2，目前已突破2000萬hm2、約占全部耕地面積的20 %。更為嚴重的是，我國基本農田的重金屬污染也相當嚴重。據國家環境保護部近年對30萬hm2基本農田保護區土壤有害重金屬的抽樣監測結果，已發現3. 6萬hm2的土壤重金屬含量超標，超標率高達12. 1 %。耕地土壤重金屬的污染，直接導致了農產品重金屬含量的超標。根據現已公開的文獻資料報道，湖南境內湘江流域的大米鎘、鉛超標率均超過了 10%，珠三角灘涂圍墾農區稻米鎳、鉛、鉻、鎘的超標率分別達48. 3%,28.9%U2. 3%與2. 6%。武漢、南京、廣州、南昌和沈陽等城郊農區亦有稻米鎘、鉛等重金屬含量超標的相關報道。目前，我國土壤重金屬的污染狀況已嚴重影響到了耕地質量、食品安全乃至人類的身體健康。在中國環境與發展國際合作委員會(簡稱“國合會”)舉辦的2010年年會上， 國合會“中國土壤環境保護政策研究”項目組提交的專題報告特別提醒廣大民眾和相關部門土壤重金屬污染已經達到了一個被國家嚴重關注的關鍵點，需要立即采取緊急和長期的治理行動。至于具體行動方案，一般是根據土壤的不同污染程度，按照“輕度污染農藝調控-中度污染鈍化處理-重度污染切斷(食物鏈)改制”的總體思路，全面進行重金屬污染土壤的綜合治理與改良利用。縱觀輕度污染稻田的治理實踐，大多是通過改革水肥管理方式、調整耕作制度等農藝措施來實現重金屬污染土壤的農業安全利用。如紀雄輝等O007)的研究發現，潮泥田和黃泥田在長期淹水條件下，稻米鎘的含量較間歇灌溉分別降低46. 6%與36. 1%，較濕潤灌溉分別降低72.0%和69. 4% ；Daum等^00 的研究發現，在水稻拔節和灌漿期間落干的處理與全生育期淹水相比，水稻對鎘的吸收顯著增強；Hassan等^00 的研究結果顯示，不同形態氮肥對鎘脅迫的影響較大，施用(NH4)2SO4的水稻受鎘毒害較輕，而施用 Ca(NO3)2的毒害較重；史錕等Q004)的研究發現，不同水分管理和種類薄膜覆蓋對秈稻和粳稻的米鎘含量均有影響，且差異明顯；本專利技術申請者在多年的試驗研究中發現，采用“爪哇稻-湘晚秈(系列)”等耕作模式，以及將全生育期淹水改為抽穗灌漿期內淹水(即保持水稻分蘗盛期過后有一個落干過程)等措施，可使土壤活性態鎘含量在0. 6mg/kg左右(全鎘彡1. Omg/kg)的稻米鎘含量控制在國家《食品中污染物限量(GB^72-2005)》標準內。但輕度污染稻田施用海泡石、鐵錳氧化物、鈣鎂磷肥、高嶺土等土壤重金屬鈍化劑的研究報道甚為少見。究其原因有三一是輕度污染稻田所引發的農產品質量安全問題未能引起廣泛的重視；二是目前的土壤重金屬鈍化技術基本上是一次性儲備施用技術，即一次性大量施用(少則數百公斤，多則2-3t) 土壤重金屬鈍化劑，因成本過高，農民不易接受；三是輕度污染稻田的界定在實際操作中難以把握。 土壤重金屬鈍化劑在中度和重度污染土壤上的研究與應用已受到廣泛關注，并初步形成了粘土礦物、磷肥類物質、鐵錳氧化物、硅素類物質、微量元素肥料、石灰等堿性類物質、有機物料和復合鈍化劑等八大類別的土壤重金屬鈍化劑。常用的粘土礦物類的土壤重金屬鈍化劑包括海泡石、蒙脫石、斑脫石、白云石、凹凸棒石和含粘土礦物較多的高嶺土、膨潤土等；最常用的磷肥類的土壤重金屬鈍化劑是鈣鎂磷肥，其它的還有鋼渣磷肥、磷礦粉、 磷酸鐵鋁鹽等；鐵錳氧化物含量較高的物質，如紅泥、鐵錳礦粉也常用做改良利用重金屬污染土壤的鈍化劑。海泡石是一種纖維狀的含水硅酸鎂礦物，它的標準晶體化學式為 Mg ·8 (H2O)4 [Si6O1J2 (OH) 4 ·8Η20，其 SiO2 含量一般在 54-60%之間、MgO 含量多在 21-25% 的范圍內，硬度為2-2. 5°，密度為1-2. 2g/cm3，具有極強的吸附和分散等性能，其抗熱性、造型性、抗鹽度等都非常好，在農業上的用途十分廣泛。本專利技術申請者自2006年承擔中央環保專項基金、國家支撐計劃等相關項目以來，系統開展了海泡石對鎘的吸附解吸特征及其影響因素等的研究，和添加海泡石對紅黃泥、黃泥田和紅沙泥三種典型水稻土鎘的吸附解吸特性及其形態轉化，以及海泡石用于鎘污染水稻土的原位修復效應。研究結果表明(1) 海泡石對鎘的吸附是一個快速的過程，其最大吸附量可達2290mg/kg，吸附過程以物理吸附和離子交換吸附為主。當溶液PH < 4時，pH值降低會明顯減少海泡石對鎘的吸附量；pH > 4時，pH值對海泡石吸附量的影響較小。陪伴離子強度(Na+和N03_)的增大會抑制海泡石對鎘的吸附。(2)添加海泡石能有效增強水稻土對鎘的吸附容量和強度。在溶液鎘濃度相同時，添加海泡石可使紅黃泥、黃泥田和紅沙泥三種水稻土對鎘的吸附量增加17% -60%, 并使吸附鎘的解吸率降低(最高達25%)，其效果隨海泡石添加量的增大而增強。(3) Freundlich方程可以較好的擬合添加海泡石后三種水稻土對鎘的等溫吸附過程(決定系數R2 > 0. 95)。在溶液pH值較低的條件下(pH < 4)，pH值降低會減少三種水稻土對鎘的吸附量；當溶液PH值較高(pH>4)時，pH值變化對三種水稻土的吸附量影響較小。(4)添加海泡石可有效鈍化水稻土中的活性態鎘，其效果隨海泡石添加量的增大而增強，并受土壤水分條件的影響較大。實驗初始階段(2d)，在45% WHC和110% WHC(淹水)水分條件下，添加海泡石使紅黃泥、黃泥田和紅沙泥三種水稻土DTPA提取鎘含量分別降低8% -54% 和7 % -59 % ；隨著培養時間的延長，45 % WHC水分條件下這一效果逐漸減弱，而在淹水條件下，其降低效果變化不大。在兩種水分條件下，添加海泡石使三種水稻土中交換態鎘含量顯著降低(最大降幅55%)，碳酸鹽結合態和鐵錳氧化物結合態鎘含量顯著增加(最大增幅分別達到232%和329% )，且均以淹水條件下的變化量最大。(5)添加海泡石可顯著提高土壤的PH值、降低其Eh值，是引起土壤中鎘形態變化的重要原因。(6)施用海泡石可顯著降低鎘污染水稻土中鎘的有效性和農產品中鎘的含量。田間試驗結果表明，施用海泡石和石灰使土壤PH值提高0. 3-2. 0，酸提取態鎘的比例降低3% -15%，可還原態鎘和殘渣態的比例相應提高。土壤鎘形態的變化有效抑制了作物對鎘的吸收水稻地上各部分鎘的含量顯著降低，糙米降低了 28. 7-51. 7%、稻殼降低了 25% -60%、稻草降低了 19% -53%。不同鈍化劑的效果依次為海泡石+鐵錳氧化物 > 海泡石 >鐵錳氧化物，其效果均隨用量的增加而增強。施海泡石和鐵錳氧化物對水稻的產量、生物量以及鎘在水稻體內的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種降低鎘超標稻田米鎘含量的復混肥，它由以下原料的質量分數制成：原　料　　　　質量分數％尿素　　　　　　４．０－１２．５氯化銨　　　　　０．５－１４．５硫酸銨　　　　　０．５－１３．５磷酸二銨　　　　８．０－１４．５硝酸磷鉀肥　　　６．０－１９．０鈣鎂磷肥　　　　２．５－１２．０氯化鉀　　　　　７．０－１４．５硫酸鋅　　　　　０．５－１．５海泡石　　　　　２０．０－３２．５鐵錳氧化物　　　６．５－１０．５高嶺土　　　　　２．１－２．４膨潤土　　　　　０．５－１．１電廠爐渣１．５－２．３所述的海泡石與鐵錳氧化物兩種原料，為一種土壤重金屬鈍化劑組合，該組合占本專利技術總量的質量分數在２６．５－４３．０％之間；所述的高嶺土、膨潤土和電廠爐渣三種原料，為一種復混肥的造粒成型調理劑，該調理劑占本專利技術總量的質量分數應控制在５％以內，其中：高嶺土為復混肥造粒成型的粘結劑，膨潤土和電廠爐渣分別為復混肥造粒成型的潤滑劑與增強－干燥劑；同時，高嶺土、膨潤土和電廠爐渣這三種原料，亦是有效降低土壤活性態鎘含量的常用鈍化劑。

【技術特征摘要】
1. 一種降低鎘超標稻田米鎘含量的復混肥，它由以下原料的質量分數制成原料質量分· %尿素4. 0 -12. 5氯化銨0. 5 -14. 5硫酸銨0. 5 -13. 5磷酸二銨8. 0 -14. 5硝酸磷鉀肥6. 0 -19. 0鈣鎂磷肥2. 5 -12. 0氯化鉀7. 0 -14. 5硫酸鋅0. 5 -1. 5海泡石20. 0 --32. 5鐵錳氧化物6. 5 -10. 5高嶺土2. 1 -2. 4膨潤土0. 5 -1. 1電廠爐渣1. 5 -2. 3所述的海泡石與鐵錳氧化物兩種原料，為一種土壤重金屬鈍化劑組合，該組合占本發明總量的質量分_女在洸· 5 —43. 0%之間；所述的高嶺土、膨潤土和電廠爐渣三種原料，為一種復混肥的造粒成型調理劑，該調理劑占本發明總量的質量分數應控制在5%以內，其中高嶺土為復混肥造粒成型的粘結劑， 膨潤土和電廠爐渣分別為復混肥造粒成型的潤滑劑與增強一干燥劑；同時，高嶺土、膨潤土和電廠爐渣這三種原料，亦是有效降低土壤活性態鎘含量的常用鈍化劑。2.根據權利要求1所述的一種降低鎘超標稻田米鎘含量的復混肥，其特征在于 原料質量分數％尿素10.0—12.5氯化銨2. 5 — 5. 5硫酸銨0. 5 — 4. 5磷酸二銨9. 5 — 13. 0硝酸磷鉀肥 10. 5-16.0 鈣鎂磷肥7. 0 — 9. 0氯化鉀9. 5 — 13. 5硫酸鋅0. 5 — 1. 0海泡石25. 0 - 30. 0鐵錳氧化物 8. 0 — 10. 0 高嶺土2. 2 — 2. 3膨潤土0. 6 — 0. 8電廠爐渣2. 2 — 2.3。3.根據權利要求1所述的一種降低鎘超標稻田米鎘含量的復混肥，其特征在于 原料質量分數％尿素12.0氯化銨3.0硫酸銨1. 5磷酸二銨10. 5硝酸磷鉀肥12. 5鈣鎂磷肥8. 0氯化鉀10. 5硫酸鋅0. 5海泡石27. 5鐵錳氧化物9. 0高嶺土2. 2膨潤土0.6電廠爐渣2.2。4.根據權利要求1所述的一種降低鎘超標稻田米鎘含量的復混肥，其特征在于 原料質量分數％尿素4.0氯化銨10.0硫酸銨13. 5磷酸二銨13. 0硝酸磷鉀肥12. 5鈣鎂磷肥7. 0氯化鉀7.0硫酸鋅1. 5海泡石20.0鐵錳氧化物6. 5高嶺土2.4膨潤土1. 1電廠爐渣1.5。5.根據權利要求1所述的一種降低鎘超標稻田米鎘含量的復混肥，其特征在于 原料質量分數％尿素6.0氯化銨11.5硫酸銨10.0磷酸二銨14. 0硝酸磷鉀肥9. 5鈣鎂磷肥5. 5氯化鉀7. 5硫酸鋅1.0海泡石22. 5鐵錳氧化物7. 5高嶺土2.3膨潤土o.8電廠爐渣1.9。6.根據權利要求l所述的一種降低鎘超標稻田米鎘含量的復混肥，其特征在于原 料質量分數％尿素9.o氯化銨14.5硫酸銨2.5磷酸二銨14.5硝酸磷鉀肥6.o鈣鎂磷肥6.o氯化鉀8.o硫酸鋅1.5海泡石25.o鐵錳氧化物8.o高嶺土2.2膨潤土o.7電廠爐渣2.1。7.根據權...

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃道友，朱奇宏，羅尊長，劉守龍，陳焱國，雷敏，周斌，饒中秀，曹曉玲，朱昌宇，
申請(專利權)人：中國科學院亞熱帶農業生態研究所，湖南省土壤肥料研究所，
類型：發明
國別省市：43