CN108277016A - 烟草土壤修复剂 - Google Patents

Abstract

本发明具体涉及一种烟草土壤修复剂，包括生物质炭、腐植酸钠、三巯基三嗪三钠盐、普钙、硫酸锌、尿素、磷酸二氢钾、硅酸钠和脯氨酸。本发明提供的烟草土壤修复剂，通过对烟草土壤中的重金属进行固定钝化，实现改良烟草土壤中重金属的治理，通过修复土壤和增加土壤肥力实现对烟草土壤环境进行修复，有效避免烟草土壤修复剂对土壤产生其他化学污染。

Description

烟草土壤修复剂

技术领域

本发明属于土壤改良领域，具体涉及一种烟草土壤修复剂。

背景技术

随着我国工业化和城市化进程的加快，土壤重金属已成为当今面积最大、危害最严重的环境污染源之一。据估计，在中国有近2000万公顷耕地(大约占耕地总面积的五分之一)受到重金属污染，由此造成了每年高达200亿元以上的经济损失。重金属通过不同途径进入土壤环境，土壤中的重金属经过复杂的物理、化学反应，大部分以各种形态滞留在土壤中，同时重金属在作物可食部分积累并进入食物链循环，从而对人体健康构成威胁。此外，由于绝大多数重金属在土壤环境中不经历微生物或化学降解过程，因此，进入土壤的重金属可不断累积并最终产生污染危害，同时受污染的土壤还可通过渗漏、径流、扬尘等途径成为水体和大气重金属污染源。

我国部分烟区植烟土壤重金属污染也比较严重，应引起我们的重视。烟草是Cd高富集植物，其中烟叶Cd积累量占吸收总量的50-80％。在烟草燃吸过程中，烟叶中镉容易以气溶胶等形态进入人体，有报道指出终身吸烟者Cd积累量是不吸烟者(15mg)的2倍，而血Cd浓度高达4-5倍。长期血Cd浓度高可引起人体某些器官病变甚至癌变。郎思曼等认为Cd和Pb很可能是当前我国烤烟烟叶中含量较高的重金属元素。随着人们对烟草安全性的关注程度提高，烟叶中的重金属残留问题也备受关注。如何降低烟叶中Cd、Pb等重金属含量已成为广大烟草科技工作者研究的重要课题。

目前降低烟叶中重金属含量最直接的手段，就是在烟草生长期间降低烟株对土壤中重金属的吸收量。在土壤中施用重金属固化剂是治理土壤重金属污染的有效方法之一。这种方法是利用固化剂对土壤重金属的物理及化学固化作用来降低土壤中重金属的迁移性和植物利用率，减少甚至去除土壤中的重金属，从而达到土壤重金属污染的治理和修复。它具有适用范围广、处理容量大、方法手段多、见效快和效果显著等优点，具有较好的应用前景。选用固化剂来降低土壤中的重金属迁移能力和植物利用率，以及评价固化剂的固化效果等具有重要的现实意义。如何有效减少土壤修复存在的弊端，例如降低修复过程中带来的生物毒性、导致土壤元素流失等问题，成为广大烟草土壤治理工作者的一大难题。

CN 201611249775.8公开了一种用于烟叶的土壤调理剂及其制备方法，所述土壤调理剂由含有钙元素、镁元素、硅元素的熟料和有机质、微量元素肥制备而成；所述微量元素肥中的微量元素为锌元素，或者是，所述微量元素肥中的微量元素为锌元素和钾元素的组合，或者是，所述微量元素肥中的微量元素为锌元素和硼元素的组合，或者是，所述微量元素肥中的微量元素为锌元素、钾元素和硼元素的组合；所述土壤调理剂中的有效营养成分包括钙18-25％、镁10-15％、硅10-15％、有机质0-5％、锌0.1-0.25％、钾0-2％和硼0-1％。该技术方案旨在提供一种土壤调理剂，提供烟叶生长所需的各种微量矿物质营养元素，对于土壤的修复没有提及，具有一定的局限性。

研发一种营养丰富，既能包含作物生长必须的营养物质外，还能对土壤重金属进行有效的修复剂，对土壤进行优良的改性，减少污染，实现丰产和除重金属的双重效益，为土壤污染的修复和重金属的处理领域提供一种有效途径。

发明内容

本发明旨在提供一种烟草土壤修复剂，通过对烟草土壤中的重金属进行固定钝化，实现改良烟草土壤中重金属的治理，通过修复土壤和增加土壤肥力实现对烟草土壤环境进行修复，有效避免烟草土壤修复剂对土壤产生其他化学污染。

本发明的目的是通过以下方法来实现的：

一方面，本发明提供一种烟草土壤修复剂，包括生物质炭、腐植酸钠、三巯基三嗪三钠盐、普钙、硫酸锌、尿素、磷酸二氢钾、硅酸钠和脯氨酸。

进一步地，本发明提供一种烟草土壤修复剂，包括生物质炭10～20份、腐植酸钠20～35份、三巯基三嗪三钠盐15～25份、普钙10～25份、硫酸锌10～25份、尿素10～25份、磷酸二氢钾10～25份、硅酸钠5～10份和脯氨酸7～16份。

进一步地，本发明提供一种烟草土壤修复剂，包括生物质炭15份、腐植酸钠25份、三巯基三嗪三钠盐15份、普钙20份、硫酸锌15份、尿素20份、磷酸二氢钾15份、硅酸钠5份、脯氨酸15份。

另一方面，本发明提供一种烟草土壤修复剂的制备方法，具体步骤如下：

1)将烟草废弃物粉碎后放在鼓风干燥箱中进行干燥，干燥后的物料加入到热解反应器中，在无氧条件下进行炭化反应，得到结构疏松的生物质炭；

2)将腐植酸钠、尿素、三巯基三嗪三钠盐溶于水后混合均匀，得到混合溶液；

3)将普钙、硫酸锌、磷酸二氢钾、硅酸钠、脯氨酸分别粉碎后在室温下加入到步骤2)所述的混合溶液中，混合均匀得混合物；

4)将步骤1)所得生物质炭、步骤3)所得混合物在室温下进行混合均匀，得到烟草土壤修复剂。

进一步地，本发明提供一种烟草土壤修复剂的制备方法，所述烟草废弃物包括烟梗、烟草下脚料、不适用的烟叶等。

进一步地，本发明提供一种烟草土壤修复剂的制备方法，所述烟草废弃物粉碎粒径为10～20目。

进一步地，本发明提供一种烟草土壤修复剂的制备方法，所述放在鼓风干燥箱中进行干燥，干燥的温度为50～60℃，保温10～15小时。

进一步地，本发明提供一种烟草土壤修复剂的制备方法，所述热解反应器中温度为350～550℃，进行炭化反应的时间为10～30min。

进一步地，本发明提供一种烟草土壤修复剂的制备方法，所述腐植酸钠、尿素、三巯基三嗪三钠盐三者的总量与水按重量比为1:4～5。

进一步地，本发明提供一种烟草土壤修复剂的制备方法，所述普钙、硫酸锌、磷酸二氢钾、硅酸钠、脯氨酸分别粉碎至50～100目。

又一方面，本发明提供一种本发明所述的烟草土壤修复剂的使用方法，具体过程如下：

步骤1)将烟草土壤修复剂均匀洒在土壤表面，土壤进行翻耕，耕深为10～25cm，使烟草土壤修复剂完全与土壤混合；

步骤2)模拟细雨淋润土壤，平衡5～10天后进行烟草幼苗的移载。

进一步地，所述模拟细雨淋润土壤是指使土壤淋润10～25cm或使烟田土壤浸泡在水中。

进一步地，所述烟草土壤修复剂的使用量约为50～200公斤/亩，具体可根据土壤中重金属污染的情况决定使用量。

生物质炭的多孔结构和其表面丰富的含氧官能团，使得生物质炭具有较强的吸附有毒物质的能力，可增加土壤饱和渗透系数，改变土壤色度及反射率，可显著改善烟草土壤的肥力状况，增加烟草土壤有机质含量以及烟田土壤中细菌和放线菌数量，改善烟田土壤根际与非根际土壤的微生物环境，促进烤烟根、茎、叶干物质积累，对烟草土壤环境的修复起到显著的效果。生物质炭通过采用烟草废弃物作为原料制备，可实现废物利用，减少环境负荷。所述生物质炭有较强的吸附能力和较大的比表面积，直接可以用作吸附剂，在吸附、去除各种重金属离子时效果明显。

脯氨酸、腐植酸钠、三巯基三嗪三钠盐的组合不仅能够活化土壤中的重金属离子，且能够对重金属离子起到很好的螯合作用，形成稳定的化合物，且能络合的重金属离子种类多，络合效率高，尤其是络合形成的螯合物不分解，不会产生二次污染；络合的螯合物还能被吸附于生物质炭中，使土壤中的有效重金属浓度急剧降低，有效将土壤中的有效态重金属离子复极化，能有效减少对土壤和作物的危害，并保护土壤中的微生物。

普钙、硫酸锌、尿素、磷酸二氢钾能够有效补充烟草所需的钙、锌、磷、氮、钾等元素，不仅能够提高烟草产量还能均衡提供烟草所需的营养成分，既能持续为作物提供N、P、K等元素且肥效时间长而稳定，使其达到优质效果。其中的磷酸根离子、硫酸根粒子等酸根粒子能与金属离子形成难溶的金属磷酸盐沉淀，降低镉在土壤中的迁移。

硅酸钠能提高土壤pH值，增加土壤对重金属离子的吸附，改变根外土壤中重金属离子的形态，从而降低重金属离子的活性和生物有效性，减少重金属离子向烟草中迁移。沉积在烟草根部内皮层的硅能够限制重金属离子的质外体运输过程，阻止重金属离子向烟草地上部分迁移，固态盐能限制重金属离子在植物体内的迁移，抑制重金属离子往烟草地上部分的传输，减少烟草对重金属离子的吸收。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的烟草土壤修复剂，脯氨酸、腐植酸钠、三巯基三嗪三钠盐的组合具有高效重金属络合性，且无生物毒性；普钙、硫酸锌、尿素、磷酸二氢钾的组合能够作为基肥施入土壤中，不仅增加土壤肥力且与腐殖酸钠鳌合后增加土壤腐殖质的良性循环，调理土壤的物理、化学和生物性能；硅酸钠能提升土壤的pH值，在一定程度改变重金属离子的状态，减少有效离子的存在；本发明将硅酸钠、生物质炭、腐植酸钠、三巯基三嗪三钠盐、脯氨酸联合施入土壤，其协同作用能有效修复重金属离子污染土壤，并能降低酸性重金属离子污染土壤中重金属离子的生物有效性，将作物生长所需的普钙、硫酸锌、尿素、磷酸二氢钾组合作为营养元素补入，减少作物对重金属离子的吸收与积累。利用本发明的方法不但不影响烟草生长和产量，并能有效降低烟草中镉和铅的含量，在烟草种植领域具有良好的应用前景。

本发明的烟草土壤修复剂的制备方法简单、操作安全，成本低。

具体实施方式

为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合实施例对本发明的具体实施方式，详细说明如下。

实施例1

一种烟草土壤修复剂，包括生物质炭15份、腐植酸钠25份、三巯基三嗪三钠盐15份、普钙20份、硫酸锌15份、尿素20份、磷酸二氢钾15份、硅酸钠5份、脯氨酸15份。

制备方法，具体步骤如下：

1)将烟草废弃物(如烟梗、烟草下脚料、不适用的烟叶等)粉碎至10～20目后放在鼓风干燥箱中进行干燥，干燥的温度为50℃，保温10小时，干燥后的物料加入到热解反应器中，在550℃的无氧条件下进行炭化反应10min，得到结构疏松的生物质炭；

2)将腐植酸钠、尿素、三巯基三嗪三钠盐在室温下溶于水后混合均匀，腐植酸钠、尿素、三巯基三嗪三钠盐三者的总量与水按重量比为1:4，得到混合溶液；

3)将普钙、硫酸锌、磷酸二氢钾、硅酸钠、脯氨酸分别粉碎至100目后加入到步骤2)所述的混合溶液中，混合均匀得混合物；

4)将步骤1)所得生物质炭、步骤3)所得混合物在室温下进行混合均匀，得到烟草土壤修复剂。

实施例2

一种烟草土壤修复剂，包括生物质炭10份、腐植酸钠35份、三巯基三嗪三钠盐15份、普钙10份、硫酸锌25份、尿素10份、磷酸二氢钾25份、硅酸钠5份和脯氨酸16份。

制备方法，具体步骤如下：

1)将烟草废弃物(如烟梗、烟草下脚料、不适用的烟叶等)粉碎至10～20目后放在鼓风干燥箱中进行干燥，干燥的温度为60℃，保温15小时，干燥后的物料加入到热解反应器中，在350℃的无氧条件下进行炭化反应30min，得到结构疏松的生物质炭；

2)将腐植酸钠、尿素、三巯基三嗪三钠盐在室温下溶于水后混合均匀，腐植酸钠、尿素、三巯基三嗪三钠盐三者的总量与水按重量比为1:5，得到混合溶液；

3)将普钙、硫酸锌、磷酸二氢钾、硅酸钠、脯氨酸分别粉碎至50目后加入到步骤2)所述的混合溶液中，混合均匀得混合物；

4)将步骤1)所得生物质炭、步骤3)所得混合物在室温下进行混合均匀，得到烟草土壤修复剂。

实施例3

一种烟草土壤修复剂，包括生物质炭20份、腐植酸钠20份、三巯基三嗪三钠盐25份、普钙25份、硫酸锌10份、尿素25份、磷酸二氢钾10份、硅酸钠10份和脯氨酸7份。

制备方法，具体步骤如下：

1)将烟草废弃物(如烟梗、烟草下脚料、不适用的烟叶等)粉碎至10～20目后放在鼓风干燥箱中进行干燥，干燥的温度为55℃，保温10小时，干燥后的物料加入到热解反应器中，在450℃的无氧条件下进行炭化反应20min，得到结构疏松的生物质炭；

2)将腐植酸钠、尿素、三巯基三嗪三钠盐在室温下溶于水后混合均匀，腐植酸钠、尿素、三巯基三嗪三钠盐三者的总量与水按重量比为1:4，得到混合溶液；

3)将普钙、硫酸锌、磷酸二氢钾、硅酸钠、脯氨酸分别粉碎至80目后加入到步骤2)所述的混合溶液中，混合均匀得混合物；

4)将步骤1)所得生物质炭、步骤3)所得混合物在室温下进行混合均匀，得到烟草土壤修复剂。

实施例4

一种烟草土壤修复剂，包括生物质炭15份、腐植酸钠25份、三巯基三嗪三钠盐15份、普钙20份、硫酸锌15份、尿素15份、磷酸二氢钾15份、硅酸钠5份和脯氨酸16份。

制备方法，具体步骤如下：

1)将烟草废弃物(如烟梗、烟草下脚料、不适用的烟叶等)粉碎至10～20目后放在鼓风干燥箱中进行干燥，干燥的温度为50℃，保温10小时，干燥后的物料加入到热解反应器中，在400℃的无氧条件下进行炭化反应15min，得到结构疏松的生物质炭；

2)将腐植酸钠、尿素、三巯基三嗪三钠盐在室温下溶于水后混合均匀，腐植酸钠、尿素、三巯基三嗪三钠盐三者的总量与水按重量比为1:4.5，得到混合溶液；

3)将普钙、硫酸锌、磷酸二氢钾、硅酸钠、脯氨酸分别粉碎至60目后加入到步骤2)所述的混合溶液中，混合均匀得混合物；

4)将步骤1)所得生物质炭、步骤3)所得混合物在室温下进行混合均匀，得到烟草土壤修复剂。

实施例5

取本发明实施例1～4所述的烟草土壤修复剂进行修复和施肥实验，以测试其对烟叶产量和上中等烟叶率的影响。

将本发明实施例1～4所述的烟草土壤修复剂作为烟草移植前的一次性基肥施用，使用量为100公斤/亩，对照组：常规施肥，使用方法为将烟草土壤修复剂均匀洒在土壤表面，然后进行深耕10～25cm，使烟草土壤修复剂完全与土壤混合，模拟细雨淋润土壤使土壤浸透10～25cm，平衡5～10天后进行烟草幼苗的移载。实验组和对照组的烟草生长过程的施肥等均按常规施肥和常规管理的统一方式进行处理。

烟草成熟后收集烟叶，烟叶中的重金属含量、土壤中重金属含量测试均采用电感耦合等离子体质谱仪进行测定，具体结果如下：

Ps:1亩＝667平方米。

从上表可知，将本发明实施例1～4的烟草土壤修复剂作为基肥用于土壤的修复和肥力的提升，能够将烟叶产量明显提升，且上中等烟叶率也明显提升，对土壤的pH影响小，烟叶中重金属含量明显下降。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种烟草土壤修复剂，其特征在于，包括生物质炭、腐植酸钠、三巯基三嗪三钠盐、普钙、硫酸锌、尿素、磷酸二氢钾、硅酸钠和脯氨酸。

2.根据权利要求1所述的烟草土壤修复剂，其特征在于，包括生物质炭10～20份、腐植酸钠20～35份、三巯基三嗪三钠盐15～25份、普钙10～25份、硫酸锌10～25份、尿素10～25份、磷酸二氢钾10～25份、硅酸钠5～10份和脯氨酸7～16份。

3.根据权利要求1所述的烟草土壤修复剂，其特征在于，包括生物质炭15份、腐植酸钠25份、三巯基三嗪三钠盐15份、普钙20份、硫酸锌15份、尿素20份、磷酸二氢钾15份、硅酸钠5份、脯氨酸15份。

4.一种权利要求1～3任一所述的烟草土壤修复剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

1)将烟草废弃物粉碎后放在鼓风干燥箱中进行干燥，干燥后的物料加入到热解反应器中，在无氧条件下进行炭化反应，得到结构疏松的生物质炭；

2)将腐植酸钠、尿素、三巯基三嗪三钠盐溶于水后混合均匀，得到混合溶液；

3)将普钙、硫酸锌、磷酸二氢钾、硅酸钠、脯氨酸分别粉碎后在室温下加入到步骤2)所述的混合溶液中，混合均匀得混合物；

4)将步骤1)所得生物质炭、步骤3)所得混合物在室温下进行混合均匀，得到烟草土壤修复剂。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述烟草废弃物包括烟梗、烟草下脚料、不适用的烟叶；所述烟草废弃物粉碎粒径为10～20目。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述放在鼓风干燥箱中进行干燥，干燥的温度为50～60℃，保温10～15小时。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述热解反应器中温度为350～550℃，进行炭化反应的时间为10～30min。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述腐植酸钠、尿素、三巯基三嗪三钠盐三者的总量与水按重量比为1:4～5。

9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述普钙、硫酸锌、磷酸二氢钾、硅酸钠、脯氨酸分别粉碎至50～100目。

10.一种权利要求1～3任一所述的烟草土壤修复剂的使用方法，具体过程如下：

步骤1)将烟草土壤修复剂均匀洒在土壤表面，土壤进行翻耕，耕深为10～25cm，使烟草土壤修复剂完全与土壤混合；

步骤2)模拟细雨淋润土壤，平衡5～10天后进行烟草幼苗的移载；

所述模拟细雨淋润土壤是指使土壤淋润10～25cm或使土壤浸泡在水中。