CN108850544A

CN108850544A - 一种安全利用种植于镉污染土壤的纤用苎麻副产物的方法

Info

Publication number: CN108850544A
Application number: CN201810792961.9A
Authority: CN
Inventors: 揭雨成; 戴晓燕; 揭红东; 邢虎成; 马玉申
Original assignee: Hunan Agricultural University
Current assignee: Hunan Agricultural University
Priority date: 2018-07-18
Filing date: 2018-07-18
Publication date: 2018-11-23

Abstract

本发明公开了一种安全利用种植于镉污染土壤的纤用苎麻副产物的方法，包括如下步骤：步骤S1、在青贮容器中加入青贮料、青贮料重量的2％的白糖、青贮料重量的0.3％的盐、青贮料重量的10％的玉米粉、青贮料重量的0.1％的乳酸菌，混匀后压实、密封，压实度为570kg·m^‑3；步骤S2、密封120天后开封，得到青贮饲料。本发明通过对添加剂组合、压实度、开封时间等工艺条件进行设计，得出一种可以安全、有效地将重金属污染土壤种植的纤用苎麻副产物进行转化利用得到青贮饲料的方法，对苎麻副产物青贮技术的转化、推广，推动我国苎麻在重金属污染土壤种植和副产物高效安全利用具有十分重要的现实意义。

Description

一种安全利用种植于镉污染土壤的纤用苎麻副产物的方法

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体涉及一种安全利用种植于重金属镉污染土壤的纤用苎麻副产物的方法。

背景技术

随着城市化进程的加快和工业的迅猛发展，农田土壤受到了多种重金属污染,这在中国南方地区表现尤为突出。对于大面积受中、低度重金属污染的土壤，在中国的现实情况下要实行休耕是不现实的，尽快寻找有效修复手段减少重金属危害公众身体健康的风险是当务之急。植物修复技术是一种理想的土壤重金属污染植物修复资源。而与现有超积累植物相比，苎麻一年种植，多年收获，并具有抗逆境能力强、生长迅速、繁殖能力强、根系庞大、生物产量高等优点，可弥补现有植物修复的缺点和不足，且苎麻的收获产物—苎麻纤维不进入食物链，对人畜安全，即可以达到治理土壤污染目的，又能保证较高的经济效益，是较理想的土壤重金属污染植物修复资源。

修复植物的处置和进一步加工利用以及面临的二次污染问题也是亟待解决的问题。随着我国青贮饲料需求的增加，饲草青贮技术的掌握极为迫切。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种安全利用种植于重金属镉污染土壤的纤用苎麻副产物的方法，

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种安全利用种植于镉污染土壤的纤用苎麻副产物的方法，包括如下步骤：

步骤S1、在青贮容器中加入青贮料、青贮料重量的2％的白糖、青贮料重量的0.3％的盐、青贮料重量的10％的玉米粉、青贮料重量的0.1％的乳酸菌，混匀后压实、密封，压实度为570kg·m^-3；

步骤S2、密封120天后开封，得到青贮饲料。

进一步地，所述青贮容器为罐或牛津桶。

本发明的有益效果在于：本发明通过对添加剂组合、压实度、开封时间等工艺条件进行设计，得出一种可以安全、有效地将重金属污染土壤种植的纤用苎麻副产物进行转化利用得到青贮饲料的方法，对苎麻副产物青贮技术的转化、推广，推动我国苎麻在重金属污染土壤种植和副产物高效安全利用具有十分重要的现实意义。

具体实施方式

以下将对本发明作进一步的描述，需要说明的是，以下实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。

实施例一

1、试验材料

1.1实验材料与研究方法

1.1.1实验材料

1.1.1.1材料

试验以纤用苎麻副产物为原料，在浏阳永和镇苎麻种植基地(土壤镉1.0mg/kg)于2016年6月种植扦插苗，2500株/667m²，行距50cm。2016年12月2日对苎麻进行收获。该苎麻品种的镉富集系数在1.0以下。

1.1.1.2青贮容器与规格：

10L玻璃罐加入4kg青贮料，压实度为400kg·m^-3；70L牛津桶加入40kg青贮料，压实度为570kg·m^-3。

1.1.2研究方法

1.1.2.1实验设计

实验采用三因素完全随机区组设计，以纤用苎麻副产物为处理对象，以压实度、添加剂和开封时间为变量。压实度分2个青贮装置处理，玻璃罐压实度：400kg·m^-3，牛津桶压实度约为570kg·m^-3。添加剂共设置6个处理，玻璃罐包括：A.无处理，B.+2％白糖，C.+2％白糖+0.3％盐，D.+2％白糖+0.3％盐+0.1％乳酸菌，E.+2％白糖+0.3％盐+10％玉米粉，F.+2％白糖+0.3％盐+10％玉米粉+0.1％乳酸菌。牛津桶包括：AA.无处理，BB.+2％白糖，CC.+2％白糖+0.3％盐，DD.+2％白糖+0.3％盐+0.1％乳酸菌，EE.+2％白糖+0.3％盐+10％玉米粉，FF.+2％白糖+0.3％盐+10％玉米粉+0.1％乳酸菌。开封时间为3个处理，密封后分别于60d，90d，120d开封。共计36个处理，每个处理设3次重复。

1.1.2.2青贮调制

原料苎麻用剥麻机将其纤维去除，副产物经揉丝机切成2-3cm长小段，混合均匀(青贮前取苎麻副产物鲜样测得镉含量为0.77mg/kg)。按每个混合比所需原料的重量(按照1.1.2.1实验设计)分别称重装入贴有标签的塑料盆内，再次混匀并装入青贮容器中，混合均匀。玻璃罐青贮直接压实，保鲜袋封口，再盖上盖子密封。牛津桶青贮先铺设薄膜，倒入青贮料，压实后薄膜包扎，再另铺设一层薄膜，上面以水压实。常温条件下贮存60d、90d、120d开封，得到青贮饲料样品。制备风干样测定化学成分和发酵品质。CP、NDF、ADF和干物质含量测定采用风干样品，pH值测定采用鲜样。

1.1.2.3项目测定

1、青贮饲料样品处理及感观评定标准

分别在青贮的第60d、90d、120d采样分析，由4人现场作评分，青贮等级按照《德国DLG青贮饲料感官评分标准法》方法进行评定。包括嗅觉、结构和色泽3项，其中：嗅觉分5个等级(0～14分)；结构分4个等级(0～4分)；色泽分3个等级(0～2分)。综合3项评分得出评定结果：优(20～16分)、良(15～10分)、中(9～5分)和下(4-0分)4个等级。

2、实验室化学成分分析按照中国内青贮饲料品质的评定标准进行具体评定。

(1)pH值的含量：取青贮饲料样品45g，加入180mI，去离子水，搅拌均匀，在4℃冰箱浸泡24h，先后用纱布过滤，滤出草渣得到浸出液，再用pH测试仪(PHSJ4A)浸出液的pH值。青贮饲料pH值的判断标准：优等：pH值4.0以下；良好：pH值4.1-4.3一般：pH值4.4-5.0；劣等：pH值.50以上。

(2)干物质(DM)含量：采用70℃烘干法测定，将样品置于烘箱105℃杀青0.5h，再调至70℃干燥48h测定样品的干物质(DM)含量；

(3)粗蛋白(CP)含量、中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量测定：

中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维采用范氏洗涤纤维法改良后的滤袋法测定。粗蛋白含量采用FOSS全自动凯氏定氮仪Kjeltec 8400测定。

3、青贮苎麻干物质的镉含量测定：

植物样品中Cd元素采用硝酸-高氯酸湿消化法，土壤样品中Cd元素采用王水-高氯酸消煮法，待测液中Cd含量用等原子吸收法测定。

(1)植物样品消解：消解方法为硝酸-高氯酸湿消化法消解。按需称取0.5000g-1.0000g植物样于100ml三角瓶中，每个样品设三个平行样，加15ml硝酸-高氯酸溶液(3:1)，静置过夜，电热板上(140-200逐小时升温)消煮，待棕烟冒尽，取下冷却，如溶液仍有黄色未消化完全残留，加入3-5ml高氯酸，继续消煮至样品颜色变白溶液近干为止。取下冷却，过滤，定容至25ml容量瓶，用中速定量滤纸过滤，取10ml转移至离心管中，待测。

1.1.3数据统计与分析

数据经Excel 2007统计软件初步处理后，采用DPS 7.0统计软件进行方差统计分析。结果用平均数±标准差及显著性分析表示。

1.2结果与分析

1.2.1原料的特性

本实验中苎麻副产物是指苎麻地上部除原麻以外的所有部分，包括麻叶、麻骨、麻壳。苎麻副产物WSC含量为21.34％，NDF为57.47％，CP含量为15.82％。其DM含量为20.03％，即水分含量为79.97％。

1.2.2不同添加剂对青贮苎麻感官评分的影响

表1所示为不同压实度、青贮时间和添加剂青贮苎麻副产物的感官评价结果。

表1

由表1可知，各组苎麻青贮后的感官评分在11.43～19.0，90d时添加白糖、盐、玉米粉组的感官评分最高，总分为20，属优质青贮饲料。总体看，含添加剂组(B、BB、C、CC、D、DD组)较不含添加剂组(A组、AA组)评分高；随着青贮天数的增加，感官评分减少，各添加剂组青贮色泽结构变化不显著，气味变化显著。含添加剂组的青贮料的色泽呈淡褐色，茎叶结构保存较好，有轻微芳香果味，无明显酸臭味，青贮效果良好；不含添加剂组的质地稍粘，芳香味弱，到120d时，青贮有明显的酸臭味，且青贮表面出现发霉情况，青贮效果一般。随时间增加，压实度570kg·m^-3条件下各组较400kg·m^-3条件下各组气味、色泽、无显著差异。

1.2.3青贮第60天不同类型添加剂和压实度对苎麻副产物青贮品质的影响

表2所示为青贮60d时不同成分的添加剂及不同的压实度对青贮苎麻发酵品质及化学成分的影响的实验结果。

表2

注:同列数字后小写字母不同代表(P<0.05)水平差异显著。

如表2所示，在60天时，不同成分的添加剂和不同的压实度的青贮处理组中，青贮苎麻副产物pH值较不含添加剂组呈显著下降(P>0.05)，pH值在3.93-6.86之间。压实度570kg·m^-3条件下各组比400kg·m^-3条件下的各组pH值均显著降低(P＞0.05)。在400kg·m^-3压实度的条件下，各添加剂组青贮后的pH值均显著低于不含添加剂组(P＞0.05)，E组pH值最低(4.24)，F组次之(4.26)；在570kg·m^-3压实度的条件下，各添加剂组青贮后的pH值均极显著低于对照组(P＞0.05)，CC组pH值最低(3.93)，FF组次之(4.05)。

在60天时，不同添加剂和压实度的青贮处理组青贮苎麻副产物干物质含量呈显著差异(P>0.05)，在14.97％～25.45％之间。其中，AA组、BB组、EE组、FF组在压实度570kg·m^-3条件下比A组、B组、E组、F组在压实度400kg·m^-3条件下干物质含量上升(P＞0.05)，CC组、DD组在压实度570kg·m^-3条件下比C组、D组在压实度400kg·m^-3条件下干物质含量下降(P＞0.05)。在400kg·m^-3压实度的条件下，各添加剂组青贮后的干物质含量均显著高于不含添加剂组(P＞0.05)，F组干物质含量最高(22.64％)，E组次之(21.04％)；在570kg·m^-3压实度的条件下，各添加剂组青贮后的干物质含量均显著高于不含添加剂组(P＞0.05)，FF组干物质含量最高(23.01％)，EE组次之(21.72％)。

另外，从表2可见，在60天时，不同添加剂青贮处理组青贮苎麻副产物粗蛋白呈显著差异(P>0.05)，不同压实度对各青贮组粗蛋白含量影响不大，在13.53％～17.28％之间。其中，AA组、FF组在压实度570kg·m^-3条件下比A组、F组在压实度400kg·m^-3的条件下粗蛋白含量稍有上升，BB组、CC组、DD组、EE组在压实度570kg·m^-3条件下比B组、C组、D组、E组在压实度400kg·m^-3的条件下粗蛋白含量稍有下降。在400kg·m^-3压实度的条件下，各添加剂组青贮后的粗蛋白含量均显著低于不含添加剂组(P＞0.05)，A组粗蛋白含量最高(16.86％)，F组最低(14.84％)；在570kg·m^-3压实度的条件下，各添加剂组青贮后的粗蛋白含量均显著低于不含添加剂组(P＞0.05)，AA组最高(17.28％)，DD组最低(13.53％)。

进一步地，从表2中还可以看出，在60天时，不同添加剂青贮处理组青贮苎麻副产物中性洗涤纤维呈显著差异(P>0.05)，不同压实度对各青贮组中性洗涤纤维含量影响不显著。在400kg·m^-3压实度的条件下，各添加剂组青贮后的中性洗涤纤维含量均显著低于不含添加剂组(P＞0.05)，E组中性洗涤纤维含量最低(33.38％)，F组次之(36.49％)；在570kg·m^-3压实度的条件下，各添加剂组青贮后的中性洗涤纤维含量均显著低于不含添加剂组(P＞0.05)，FF组最低(37.28％)，DD组次之(41.46％)。

1.2.4青贮第90天不同类型添加剂和压实度对苎麻副产物青贮品质的影响

表3所示为青贮90d时添加剂及压实度对青贮苎麻发酵品质及化学成分的影响实验结果。

表3

注:同行数字后小写字母不同代表(P<0.05)水平差异显著。

如表3所示，在90天时，不同添加剂和压实度的青贮处理组青贮苎麻副产物pH值较不含添加剂组呈极显著下降(P>0.05)，pH值在3.77-6.61之间。压实度570kg·m^-3条件下各组比400kg·m^-3条件下各组pH值均显著降低(P＞0.05)。在400kg·m^-3压实度的条件下，各添加剂组青贮后的pH值均极显著低于不含添加剂组(P＞0.05)，F组pH值最低(4.20)，E组次之(4.24)。在570kg·m^-3压实度的条件下，各添加剂组青贮后的pH值均显著低于不含添加剂组(P＞0.05)，FF组pH值最低(3.77)，DD组次之(3.99)。

进一步地，从表3可知，在90天时，不同添加剂和压实度的青贮处理组青贮苎麻副产物干物质含量呈显著差异(P>0.05)，在16.18％～25.32％之间。其中，DD组、EE组、FF组在压实度570kg·m^-3条件下比D组、E组、F组在压实度400kg·m^-3条件下干物质含量下降(P＞0.05)，AA组、BB组、CC组在压实度570kg·m^-3条件下比A组、B组、C组在压实度400kg·m^-3条件下干物质含量下降(P＞0.05)。在400kg·m^-3压实度的条件下，各添加剂组青贮后的干物质含量均显著高于不含添加剂组(P＞0.05)，F组干物质含量最高(23.26％)，C组次之(19.14％)；在570kg·m^-3压实度的条件下，各添加剂组青贮后的干物质含量均显著高于不含添加剂组(P＞0.05)，EE组干物质含量最高(23.43％)，DD组次之(16.3％)。

更进一步地，如表3所示，在90天时，不同添加剂青贮处理组青贮苎麻副产物粗蛋白呈显著差异(P>0.05)，不同压实度对各青贮组粗蛋白含量影响不大，在13.23％～15.88％之间。其中，BB组、EE组、FF组在压实度570kg·m^-3条件下比B组、E组、F组在压实度400kg·m^-3条件下粗蛋白含量稍有上升，DD组在压实度570kg·m^-3条件下比D组在压实度400kg·m^-3条件下粗蛋白含量稍有下降。在400kg·m^-3压实度的条件下，各添加剂组青贮后的粗蛋白含量均显著低于不含添加剂组(P＞0.05)，A组粗蛋白含量最高(14.86％)，F组最低(13.23％)；在570kg·m^-3压实度的条件下，FF组蛋白含量最高(15.88％)；DD组最低(13.31％)。

再进一步地，如表3所示，在90天时，不同添加剂青贮处理组青贮苎麻副产物中性洗涤纤维呈显著差异(P>0.05)，不同压实度对各青贮组中性洗涤纤维含量影响不显著。在400kg·m^-3压实度的条件下，各添加剂组青贮后的中性洗涤纤维含量均显著低于不含添加剂组(P＞0.05)，E组中性洗涤纤维含量最低(30.78％)，F组次之(34.35％)；在570kg·m^-3压实度的条件下，各添加剂组青贮后的中性洗涤纤维含量均显著低于不含添加剂组(P＞0.05)，FF组最低(36.71％)，EE组次之(39.22％)。

1.2.5青贮第120天不同类型添加剂和压实度对苎麻副产物青贮品质的影响

表4所示为青贮120d时添加剂及压实度对青贮苎麻发酵品质及化学成分的影响实验结果。

表4

注:同行数字后小写字母不同代表(P<0.05)水平差异显著。

如表4所示，在120天时，不同添加剂和压实度的青贮处理组青贮苎麻副产物pH值较不含添加剂组呈极显著下降(P>0.05)，pH值在3.45-6.69之间。压实度570kg·m^-3条件下各组比400kg·m^-3条件下各组pH值均显著降低(P＞0.05)。在400kg·m^-3压实度的条件下，各添加剂组青贮后的pH值均极显著低于不含添加剂组(P＞0.05)，F组pH值最低(3.98)，E组次之(4.16)；在570kg·m^-3压实度的条件下，各添加剂组青贮后的pH值均显著低于不含添加剂组(P＞0.05)，FF组pH值最低(3.45)，DD组次之(3.53)。

不同添加剂和压实度的青贮处理组青贮苎麻副产物干物质含量呈显著差异(P>0.05)，在14.97％～25.45％之间。其中，AA组、BB组在压实度570kg·m^-3条件下比A组、B组在压实度400kg·m^-3条件下干物质含量上升(P＞0.05)，CC组、DD组、EE组、FF组在压实度570kg·m^-3条件下比C组、D组、E组、F组在压实度400kg·m^-3条件下干物质含量下降(P＞0.05)。在400kg·m^-3压实度的条件下，各添加剂组青贮后的干物质含量均显著高于不含添加剂组(P＞0.05)，F组干物质含量最高(25.45％)，E组次之(25.01％)。在570kg·m^-3压实度的条件下，各添加剂组青贮后的干物质含量均显著高于不含添加剂组(P＞0.05)，EE组干物质含量最高(23.64％)，FF组次之(23.06％)。

1.2.6不同青贮时间对不同类型添加剂和压实度苎麻副产物青贮品质的影响

从上述实验结果可知，青贮时间对不同类型添加剂和压实度苎麻副产物青贮pH值、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量、酸性木质素含量均有显著影响。综合来说，在压实度400kg·m^-3组条件下，随青贮时间增加，E组、F组pH值持续下降，粗蛋白含量、中性洗涤纤维含量、酸性洗涤纤维含量持续下降。E组于120天青贮品质为良好，F组于120天青贮品质为优等；B组、C组、D组pH值持续上升，干物质下降，青贮品质为一般，不利于长期储存；A组随时间变化基本持平，青贮品质为劣等。在压实度570kg·m^-3条件下，随青贮时间增加，AA组、DD组、EE组、FF组pH值持续显著下降，粗蛋白含量持续下降，中性洗涤纤维含量、酸性洗涤纤维含量持续下降。AA组青贮品质为劣等，DD组、FF组在90天时青贮品质为优等，EE组于120天达到优等品质。BB组青贮pH值先下降再上升，在90天品质为良好。CC组青贮pH值持续上升，在60天时青贮品质为优等。

综合考虑感官评价、pH值的含量、干物质、含量粗蛋白含量、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量及青贮时间等指标，发现在570kg·m^-3压实度，添加2％白糖+0.3％盐+10％玉米粉+0.1％乳酸菌，开封时间为120天的条件下，可达到最佳青贮品质。

1.2.7纤用苎麻副产物青贮后镉的安全利用评价

苎麻副产物青贮饲料的镉含量见表4。在上述最佳条件下的青贮料镉含量在0.96mg/kg。在安全评价上，按100％及以下比例加入到牛日粮中，青贮料表现为适口性良好，可确保日粮中镉含量不超过我国饲料中镉含量的允许限量标准(符合饲料卫生国家标准GB13078-2017,镉含量≤1.0mg/kg)并进行安全利用。

对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，给出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形，都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims

1.一种安全利用种植于镉污染土壤的纤用苎麻副产物的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S2、密封120天后开封，得到青贮饲料。

2.根据权利要求1所述的安全利用种植于镉污染土壤的纤用苎麻副产物的方法，其特征在于，所述青贮容器为罐或牛津桶。