一种用于低重金属稻米种植的土壤钝化剂的制作方法

1.本发明属于水稻种植技术领域，具体涉及一种用于低重金属稻米种植的土壤钝化剂。


背景技术：

2.水稻是我国重要的粮食作物，所产稻谷脱壳后得到可蒸饭或煮粥的稻米。
3.随着社会的发展和生活水平的提高，无公害稻米的市场越来越大。近年来经常发生的粮食、食品污染事故，让人们对稻米中的重金属污染问题更加关注，其中最主要的是铅、镉、砷的含量问题。
4.根据gb2762-2017食品中污染物限量及ny5115-2008无公害食品稻米的规定，稻米中重金属的限量为铅0.2mg/kg、镉0.2mg/kg、砷0.15mg/kg。
5.稻米中的铅、镉、砷来自于土壤、肥料及灌溉水，其中土壤中的铅、镉、砷不易通过去除实现修复，一般通过改变土壤条件、施用阻隔剂和钝化剂，并选用排异性水稻品种控制稻谷及稻米中的铅、镉、砷含量，但往往针对铅、镉、砷污染较严重的稻田，所需成本较高或者方法复杂，在这种条件下收获铅、镉、砷含量低于所述0.2mg/kg、0.15mg/kg的稻谷及稻米，经济上并不划算。
6.现有技术用于降低或控制稻米重金属含量的土壤钝化方法中，有一类成本较低，原料易获得，如通过施用石灰或赤泥提高土壤的ph值，以降低或控制土壤中重金属的溶出和或水稻植株的吸收，但因一般需要较高的施用量，短时间内土壤的碱性提高很多，往往需要经过如10-15天甚至更长时间土壤ph值恢复到中性以后才能进行施肥和插秧，影响、限制了稻田的利用和水稻品种的选择。石灰或赤泥施用量较低时，对重金属的抑制效果不明显。


技术实现要素：

7.为解决上述技术问题，本发明提供一种用于低重金属含量稻米种植的土壤钝化剂，以无水物和质量份数计，其由石灰石粉100份、硫酸亚铁20-30份及铝行业废料赤泥150-200份制成。
8.本发明用于低重金属稻米种植的土壤钝化剂的制备方法，当其原料赤泥是干料时，可粉碎后直接与石灰石粉、硫酸亚铁混匀成混合粉料，包装；当其原料赤泥是含水的湿料时，可先与石灰石粉混匀，再加硫酸亚铁混匀制成，施用时撒入末灌水或已灌水的稻田皆可，施入后也可进行土壤翻耕。
9.所述石灰石粉，其细度应至少为-60目，最好为-100目，以具备较大的表面积和活性；所起的作用是缓和地降低稻田土壤的酸性和提高土壤的ph值，可在如一年以上时间抑制土壤中镉的溶出浓度和降低水稻植株对镉的吸收量。
10.所述硫酸亚铁，可以是一水硫酸亚铁，也可以是七水硫酸亚铁，发现对水稻根表铁壳的初期形成有显著的促进作用，所述根表铁壳能对镉的吸收起到很好的阻隔作用。所述七水硫酸亚铁包括硫酸法钛白粉装置副产的七水硫酸亚铁，其价格极为便宜，所含的钛、
锰、镁硫酸盐除了有助于本发明钝化剂作用的发挥，还能提供水稻生长所需的部分营养元素，含铅量一般低于50ppm，含镉量、含砷量一般低于10ppm，低于或符合gb t 23349-2009肥料中铅、砷、镉、铬、汞生态指标所规定的200ppm、10ppm的限值要求。
11.所述赤泥，优选采用拜耳法赤泥，其所用铝土矿末经高温焙烧，因而该赤泥的活性较高，比表面积较大，对重金属离子的交换、吸附、固定能力较强。拜耳法赤泥比表面积50-180m2/g，化学成分主要包括fe2o3、sio2、al2o3、cao，以质量分数计，一般含fe2o310-30％，sio28-25％，al2o315-30％，tio22-10％，cao15-30％，na2o+k2o 5-12％；由于na2o+k2o含量较高，一部分是易溶出碱，浸出液ph11-13，一部分是缓释碱，会长期持续溶出，因而能迅速起到提高稻田土壤及灌溉水ph值的作用，还能长期发挥该作用，从而迅速并长期抑制土壤中镉的溶出浓度和降低水稻植株对镉的吸收量，土壤ph值的适当升高也能为形成根表铁壳起到关键作用。
12.本发明用于低重金属稻米种植的土壤钝化剂中，石灰石粉对水稻根表铁壳的初期形成，也能起到显著的促进作用，这和其缓和提高稻田土壤ph值的作用有一定关联，但也不完全相同，原因可能包括在钝化剂的制备、储存过程中及施入含水土壤后石灰石粉与硫酸亚铁反应生成了一部分硫酸钙所导致。硫酸亚铁，在钝化剂的制备、储存过程中及施入含水土壤后，一部分石灰石粉反应生成硫酸钙和铁的氢氧化物胶体，一部分与赤泥所含易溶出碱生成硫酸钠、硫酸钾和铁的氢氧化物胶体，所述铁的氢氧化物胶体具有很大的表面积和较高的活性，因而可对水稻根表铁壳的初期形成有显著的促进作用，相比之下，即便是活性较高的拜耳法赤泥，虽然所含铁也主要是氢氧化物，但其形成一般在几百万年以前，赤泥中的铁活性低一些。
13.本发明的土壤钝化剂，施用量250-400kg/亩，主要根据土壤酸碱性和重金属含量条件确定；在插秧前几天整理稻田时施入即可，可与基肥一起施入。和单纯施用赤泥或石灰的方法相比，施用量低一半即可达到相当效果，施用量相同时短时间内土壤的碱性提高较少，无需经过如10-15天的土壤ph值恢复即可进行施肥和插秧，对稻田利用和水稻品种选择的影响、限制较小。
14.本发明的土壤钝化剂，原料便宜易得，制备简单，用于铅、镉、砷等重金属含量不高的土壤，通过适当提高土壤的ph值，提供易利用的铁，促进根表铁壳的形成，发挥根表铁壳对铅、镉、砷等重金属的阻隔作用，降低水稻植株对铅、镉、砷等重金属的吸收，实现低重金属含量稻米的种植；所收获的稻米铅、镉、砷等重金属含量易于达到无公害的水平，低于0.2mg/kg、0.15mg/kg，种植成本相对较低，过程相对简单易行，经济上较为划算，稻米产品易在市场上形成绿色、健康的无公害品牌形象。
具体实施方式
15.下面结合实施例对本发明的技术方案进行具体描述和说明，但不构成对本发明的限制。
16.以下实施例、对比例中，所用石灰石粉细度为-100目，含caco
3 98.1％，mgco30.9％、fe2o30.5％；硫酸亚铁为硫酸法钛白粉装置副产，为晶状料，晶粒外形尺寸1.5mm左右，含feso47h2o 90.3％、mgso42.5％、mnso40.6％、tioso40.4％，pb50ppm、as8ppm、cd6ppm、cr85ppm、hg3ppm；拜耳法赤泥湿料a，取样120℃烘失重即含水量38％，烘后样品测
含fe2o319.3％、sio222％、al2o319％、tio27％，cao20％、na2o+k2o 6％(易溶出碱占43％，可溶出的缓释碱占49％)，pb50ppm、as8ppm、cd6ppm、cr85ppm、hg3ppm，比表面积128m2/g；将该赤泥湿料a风干后粉碎至-100目得赤泥干粉b，取样测含fe2o319.0％，可认为与赤泥湿料a120℃烘后样品的化学成分相同。
17.实施例1-7
18.按表1所列配比制备各实施例的土壤钝化剂。
19.表1实施例1-7的配方，kg
20.石灰石粉100份、硫酸亚铁20-30份及铝行业废料赤泥150-200份
[0021][0022]
表1各土壤钝化剂的制备方法，实施例1-4中，将全部石灰石粉加入混料机，分多次加赤泥湿料碎块混入，最后加硫酸亚铁混匀即可；实施例5-7中将原料赤泥、石灰石粉、硫酸亚铁在混料机混匀即可。实施例1-4中，可观察到有气泡放出，说明有石灰石粉与硫酸亚铁反应放出了二氧化碳。
[0023]
对比例1-8
[0024]
按表2所列配比制备各对比例的对比剂。
[0025]
表2对比例1-8的配方，kg
[0026][0027]
表2各对比剂的制备方法，对比例1、3、5各仅有一种原料，无需混合；对比例2、4、6中，将各两种干料在混料机混匀；对比例7中先将全部石灰石粉加入混料机，再分多次加赤泥湿料碎块混入即可；对比例8中先将全部石灰石粉加入混料机，再分多次加赤泥湿料碎块混入，最后加硫酸亚铁混匀即可。
[0028]
应用例
[0029]
在湖南省某县试验田进行水稻种植，该稻田0-30cm表层土壤中的重金属含量略超
标，为铅60mg/kg，镉0.34mg/kg、砷28mg/kg，ph 5.3，略高于ny/t391-2013绿色食品产地环境质量、ny/t5010-2016无公害农产品种植业产地环境条件(gb15618-2018土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准)中规定的铅50mg/kg、镉0.30mg/kg、砷20mg/kg限值；土壤中汞、铬、铜等重金属含量远低于所述标准规定的限值。种植过程中所用灌溉水、肥料、农药等所引入的铅、镉、砷极少，可或略不计。
[0030]
试验田划分为每块66.7m2(0.1亩)的试验田块，在水稻插秧前的第3天分别施入各实施例土壤钝化剂和对比例1-8的对比剂并灌水至2-3cm深度，次日撒入基肥后翻耕土壤。空白试验末施用任何钝化剂或对比剂。
[0031]
试验水稻品种为隆晶优1号，育苗期、试验田期管理包括施肥、病虫害防治按常规方法进行。
[0032]
各试验田块的水稻生长情况、根表铁壳情况及所得稻米的重金属含量情况如表3、表4所列。
[0033]
表3实施例1-7土壤钝化剂及空白
[0034][0035]
表4对比例1-8对比剂
[0036]