CN115677407B - 一种水稻降镉有机肥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农业有机肥领域，具体为一种水稻降镉有机肥及其制备方法，包括矿物成分、微生物成分、胡敏酸钠、腐植酸、生物炭、基础肥料、有机物，本发明中将微生物与有机肥结合得到的水稻降镉有机肥，可以促进水稻增产，而且能够有效降低所产稻谷中的镉含量。

Description

一种水稻降镉有机肥及其制备方法

技术领域

本发明涉及农业有机肥领域，具体涉及一种水稻降镉有机肥及其制备方法。

背景技术

镉(Cd)是一种重要的重金属元素,广泛应用于合金、电镀、充电池等工业领域，但它不是植物生长和发育的必需元素，过量积累会抑制植物的生长，镉进入人体后，可引起慢性或急性中毒，或致畸、致癌、致突变。镉对粮食安全的危害和人体健康的威胁已日益受到各级政府与全民的高度关注和重视。镉在自然环境中的背景值较低，但随着工业的发展、肥料使用不当、污水灌溉等因素，大量的镉进入农田生态***，造成农田土壤镉含量严重超标，进而导致所产出农产品的重金属超标。

目前我国很大一部分耕地土壤镉污染严重，稻米质量受到了巨大影响。为了降低镉对水稻污染，确保粮食安全，土壤重金属治理成为研究的重点，常用的土壤重金属治理方法主要有物理、化学和生物法。其中，生物修复主要是利用天然存在的或特别培养的微生物在可调控环境条件下将有毒污染物转化为无毒物质的处理技术。利用微生物对重金属污染土壤进行修复，具有修复成本低、无二次污染等特点，可在一定程度上带来经济效益和生态效益，是一种较理想的重金属污染修复方法，而将微生物与有机肥结合，降低所生产稻米的镉含量还未见报道。

发明内容

发明目的：针对现有技术的缺陷或改进需求，本发明提供了一种水稻降镉有机肥及其制备方法。

本发明所采用的技术方案如下：

一种水稻降镉有机肥，包括矿物成分、微生物成分、胡敏酸钠、腐植酸、生物炭、基础肥料、有机物。

进一步地，以重量份数计，包括矿物成分10-20份、微生物成分0.01-0.05份、胡敏酸钠5-10份、腐植酸5-10份、生物炭10-20份、基础肥料100-120份、有机物20-30份。

进一步地，所述矿物成分的制备原料包括煤矸石、白云母、磷灰石、钛石膏、硅石、焦炭；

将所述煤矸石、白云母、磷灰石、钛石膏、硅石与焦炭混合球磨后煅烧，再经高压水淬，冷却后烘干、二次球磨，即可得到所述矿物成分。

进一步地，所述煤矸石、白云母、磷灰石、钛石膏、硅石、焦炭的质量比为10-15：5-10：3-6：1-3：1：20-30。

进一步地，煅烧温度为1400-1500℃，煅烧时间为4-6h。

进一步地，所述微生物成分包括褐球固氮菌、摩西球囊霉、蜡状芽孢杆菌。

进一步地，所述褐球固氮菌、摩西球囊霉、蜡状芽孢杆菌的质量比为10-15：3-5：1-3。

进一步地，所述基础肥料选自生物有机肥、无机复合肥、有机复合肥、有机无机复混肥中的其中一种或多种组合。

进一步地，所述有机物包括玉米粉、糖蜜、小米面、小麦秸秆，所述玉米粉、糖蜜、小米面、小麦秸秆的质量比为10-20：1-3：5-10：10-20。

本发明还提供了一种水稻降镉有机肥的制备方法：

将蜡状芽孢杆菌、有机物、矿物成分进行混合发酵，发酵产物喷雾干燥处理后与褐球固氮菌、摩西球囊霉、敏酸钠、腐植酸、生物炭、基础肥料混合均匀即可。

有益效果：

本发明提供了一种水稻降镉有机肥，矿物成分可改变土壤重金属形态，降低土壤有效镉含量，抑制水稻对镉的吸收，而且可以作为吸附载体，有利于微生物成长和存活，延长肥效，褐球固氮菌具有较强的固氮和分泌植物生长激素的能力，目前也有将固氮菌用于重金属处理的报道，依靠植物根瘤促进对重金属的固定，通过根瘤可作为金属缓冲区，降低了重金属离子对植物的直接毒害作用，摩西球囊霉能够改变根系构型，提高光合作用，促进植物对营养元素的吸收利用，提高植株对病原菌、重金属、高盐和弱碱的适应性减少重金属对水稻的毒害，并增加水稻耐干旱及病害之能力，三者协同共同起到增产增收，降低稻谷中镉含量的作用，本发明中将微生物与有机肥结合得到的水稻降镉有机肥，可以促进水稻增产，而且能够有效降低所产稻谷中的镉含量。

具体实施方式

实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例1：

一种水稻降镉有机肥，包括：

矿物成分15kg、微生物成分0.02kg、胡敏酸钠10kg、腐植酸6kg、生物炭15kg、德润水稻专用有机无机复混肥100kg、有机物25kg；

其中，矿物成分是由质量比为15：8：5：2：1：30的煤矸石、白云母、磷灰石、钛石膏、硅石与焦炭混合球磨后1500℃煅烧5h，再经高压水淬，冷却后烘干、二次球磨后获得的；

微生物成分包括质量比为12：4：1的褐球固氮菌、摩西球囊霉、蜡状芽孢杆菌；

其中，褐球固氮菌购自上海晅科生物科技有限公司，将褐球固氮菌菌种接种于pH为6.5-7.5的培养基中，培养基成分包括：酵母提取物0.50g、甘露醇20.00g、KH₂PO₄ 0.20g、K₂HPO₄ 0.80g、MgSO₄·7H₂O 0.20g、CaSO₄·2H2O 0.10g、FeCl₃ 0.02g、Na₂MoO₄·H2O 0.02g、去离子水1L，褐球固氮菌菌种质量为培养基的10％，培养温度为25-28℃，于恒温摇床中振荡培养，设置转速为120r/min，培养5d；

摩西球囊霉购自北京市农林科学院植物营养与资源研究所，通过盆栽法繁殖，以苜蓿为宿主植株，待宿主植株生长周期结束后，停止施水肥，待地上部分完全死亡后，将根系和基质风干、粉碎后使用；

蜡状芽孢杆菌购自绿科生物，活菌含量≥1×10¹¹cfu/g；

有机物包括质量比为20：2：5：15的玉米粉、糖蜜、小米面、小麦秸秆；

上述水稻降镉有机肥的制备方法：

将蜡状芽孢杆菌、有机物、矿物成分进行混合室温发酵5d，发酵产物喷雾干燥处理后与褐球固氮菌、摩西球囊霉、敏酸钠、腐植酸、生物炭、德润水稻专用有机无机复混肥混合拌匀即可。

实施例2：

一种水稻降镉有机肥，包括：

矿物成分20kg、微生物成分0.05kg、胡敏酸钠10kg、腐植酸10kg、生物炭20kg、德润水稻专用有机无机复混肥120kg、有机物30kg；

其中，矿物成分是由质量比为15：10：6：3：1：30的煤矸石、白云母、磷灰石、钛石膏、硅石与焦炭混合球磨后1500℃煅烧6h，再经高压水淬，冷却后烘干、二次球磨后获得的；

微生物成分包括质量比为15：5：3的褐球固氮菌、摩西球囊霉、蜡状芽孢杆菌；

其中，褐球固氮菌购自上海晅科生物科技有限公司，将褐球固氮菌菌种接种于pH为6.5-7.5的培养基中，培养基成分包括：酵母提取物0.50g、甘露醇20.00g、KH₂PO₄ 0.20g、K₂HPO₄ 0.80g、MgSO₄·7H₂O 0.20g、CaSO₄·2H2O 0.10g、FeCl₃ 0.02g、Na₂MoO₄·H2O 0.02g、去离子水1L，褐球固氮菌菌种质量为培养基的10％，培养温度为25-28℃，于恒温摇床中振荡培养，设置转速为120r/min，培养5d；

摩西球囊霉购自北京市农林科学院植物营养与资源研究所，通过盆栽法繁殖，以苜蓿为宿主植株，待宿主植株生长周期结束后，停止施水肥，待地上部分完全死亡后，将根系和基质风干、粉碎后使用；

蜡状芽孢杆菌购自绿科生物，活菌含量≥1×10¹¹cfu/g；

有机物包括质量比为20：3：10：20的玉米粉、糖蜜、小米面、小麦秸秆；

上述水稻降镉有机肥的制备方法：

将蜡状芽孢杆菌、有机物、矿物成分进行混合室温发酵5d，发酵产物喷雾干燥处理后与褐球固氮菌、摩西球囊霉、敏酸钠、腐植酸、生物炭、德润水稻专用有机无机复混肥混合拌匀即可。

实施例3：

一种水稻降镉有机肥，包括：

矿物成分10kg、微生物成分0.01kg、胡敏酸钠5kg、腐植酸5kg、生物炭10kg、德润水稻专用有机无机复混肥100kg、有机物20kg；

其中，矿物成分是由质量比为10：5：3：1：1：20的煤矸石、白云母、磷灰石、钛石膏、硅石与焦炭混合球磨后1400℃煅烧4h，再经高压水淬，冷却后烘干、二次球磨后获得的；

微生物成分包括质量比为10：3：1的褐球固氮菌、摩西球囊霉、蜡状芽孢杆菌；

其中，褐球固氮菌购自上海晅科生物科技有限公司，将褐球固氮菌菌种接种于pH为6.5-7.5的培养基中，培养基成分包括：酵母提取物0.50g、甘露醇20.00g、KH₂PO₄ 0.20g、K₂HPO₄ 0.80g、MgSO₄·7H₂O 0.20g、CaSO₄·2H2O 0.10g、FeCl₃ 0.02g、Na₂MoO₄·H2O 0.02g、去离子水1L，褐球固氮菌菌种质量为培养基的10％，培养温度为25-28℃，于恒温摇床中振荡培养，设置转速为120r/min，培养5d；

摩西球囊霉购自北京市农林科学院植物营养与资源研究所，通过盆栽法繁殖，以苜蓿为宿主植株，待宿主植株生长周期结束后，停止施水肥，待地上部分完全死亡后，将根系和基质风干、粉碎后使用；

蜡状芽孢杆菌购自绿科生物，活菌含量≥1×10¹¹cfu/g；

有机物包括质量比为10：1：5：10的玉米粉、糖蜜、小米面、小麦秸秆；

上述水稻降镉有机肥的制备方法：

将蜡状芽孢杆菌、有机物、矿物成分进行混合室温发酵5d，发酵产物喷雾干燥处理后与褐球固氮菌、摩西球囊霉、敏酸钠、腐植酸、生物炭、德润水稻专用有机无机复混肥混合拌匀即可。

实施例4：

一种水稻降镉有机肥，包括：

矿物成分20kg、微生物成分0.01kg、胡敏酸钠10kg、腐植酸5kg、生物炭20kg、德润水稻专用有机无机复混肥100kg、有机物30kg；

其中，矿物成分是由质量比为10：10：3：3：1：20的煤矸石、白云母、磷灰石、钛石膏、硅石与焦炭混合球磨后1500℃煅烧4h，再经高压水淬，冷却后烘干、二次球磨后获得的；

微生物成分包括质量比为15：3：3的褐球固氮菌、摩西球囊霉、蜡状芽孢杆菌；

其中，褐球固氮菌购自上海晅科生物科技有限公司，将褐球固氮菌菌种接种于pH为6.5-7.5的培养基中，培养基成分包括：酵母提取物0.50g、甘露醇20.00g、KH₂PO₄ 0.20g、K₂HPO₄ 0.80g、MgSO₄·7H₂O 0.20g、CaSO₄·2H2O 0.10g、FeCl₃ 0.02g、Na₂MoO₄·H2O 0.02g、去离子水1L，褐球固氮菌菌种质量为培养基的10％，培养温度为25-28℃，于恒温摇床中振荡培养，设置转速为120r/min，培养5d；

摩西球囊霉购自北京市农林科学院植物营养与资源研究所，通过盆栽法繁殖，以苜蓿为宿主植株，待宿主植株生长周期结束后，停止施水肥，待地上部分完全死亡后，将根系和基质风干、粉碎后使用；

蜡状芽孢杆菌购自绿科生物，活菌含量≥1×10¹¹cfu/g；

有机物包括质量比为10：3：5：20的玉米粉、糖蜜、小米面、小麦秸秆；

上述水稻降镉有机肥的制备方法：

将蜡状芽孢杆菌、有机物、矿物成分进行混合室温发酵5d，发酵产物喷雾干燥处理后与褐球固氮菌、摩西球囊霉、敏酸钠、腐植酸、生物炭、德润水稻专用有机无机复混肥混合拌匀即可。

实施例5：

一种水稻降镉有机肥，包括：

矿物成分10kg、微生物成分0.05kg、胡敏酸钠5kg、腐植酸10kg、生物炭10kg、德润水稻专用有机无机复混肥120kg、有机物20kg；

其中，矿物成分是由质量比为15：5：6：1：1：30的煤矸石、白云母、磷灰石、钛石膏、硅石与焦炭混合球磨后1400℃煅烧6h，再经高压水淬，冷却后烘干、二次球磨后获得的；

微生物成分包括质量比为10：5：1的褐球固氮菌、摩西球囊霉、蜡状芽孢杆菌；

其中，褐球固氮菌购自上海晅科生物科技有限公司，将褐球固氮菌菌种接种于pH为6.5-7.5的培养基中，培养基成分包括：酵母提取物0.50g、甘露醇20.00g、KH₂PO₄ 0.20g、K₂HPO₄ 0.80g、MgSO₄·7H₂O 0.20g、CaSO₄·2H2O 0.10g、FeCl₃ 0.02g、Na₂MoO₄·H2O 0.02g、去离子水1L，褐球固氮菌菌种质量为培养基的10％，培养温度为25-28℃，于恒温摇床中振荡培养，设置转速为120r/min，培养5d；

摩西球囊霉购自北京市农林科学院植物营养与资源研究所，通过盆栽法繁殖，以苜蓿为宿主植株，待宿主植株生长周期结束后，停止施水肥，待地上部分完全死亡后，将根系和基质风干、粉碎后使用；

蜡状芽孢杆菌购自绿科生物，活菌含量≥1×10¹¹cfu/g；

有机物包括质量比为20：1：10：10的玉米粉、糖蜜、小米面、小麦秸秆；

上述水稻降镉有机肥的制备方法：

将蜡状芽孢杆菌、有机物、矿物成分进行混合室温发酵5d，发酵产物喷雾干燥处理后与褐球固氮菌、摩西球囊霉、敏酸钠、腐植酸、生物炭、德润水稻专用有机无机复混肥混合拌匀即可。

对比例1

与实施例1基本相同，区别在于，微生物成分不含褐球固氮菌。

对比例2

与实施例1基本相同，区别在于，微生物成分不含摩西球囊霉。

对比例3

与实施例1基本相同，区别在于，微生物成分不含蜡状芽孢杆菌。

对比例4

与实施例1基本相同，区别在于，不含矿物成分。

性能测试：

以本发明实施例1-5及对比例1-4中所制备的水稻降镉有机肥进行种植实验；

供试土壤位于汨罗白塘镇磊石长山村，试验前，取地耕层混合样测定，土壤肥力较高，其中土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量分别为242、17.6和53mg/kg，土壤有机质含量为48.9g/kg，pH值为5.3，土壤全镉和有效镉含量分别为0.64和0.36mg/kg。

实验共设10组，实验组1-5：常规施肥，分别施用实施例1-5所制备水稻降镉有机肥25kg/667m²+尿素5kg/667m²；

对比组1-4：常规施肥，分别施用对比例1-4所制备水稻降镉有机肥25kg/667m²+尿素5kg/667m²；

空白组：常规施肥，施用德润水稻专用有机无机复混肥25kg/667m²+尿素5kg/667m²；

每组设3个重复，共30个区域，随机区组排列，区域间做土埂包农膜隔离，四周设置1.5m宽保护行；

除施肥措施以外，其他各项管理措施均保持一致，且符合生产要求，由专人在同一天内完成。试验田水稻6月23日播种，7月22日整地，7月23日作埂覆膜，7月24日施基肥，10月29日收割，分别对各区域进行测产验收，稻谷样品送湖南省微生物研究院检测。

实验结果如下表1所示：

表1：

由上表1可知，本发明水稻降镉有机肥对于水稻具有一定的增产功效，而且能够有效降低所产稻谷中的镉含量。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种水稻降镉有机肥，其特征在于，以重量份数计，包括矿物成分10-20份、微生物成分0.01-0.05份、胡敏酸钠5-10份、腐植酸5-10份、生物炭10-20份、基础肥料100-120份、有机物20-30份；

所述矿物成分的制备原料包括煤矸石、白云母、磷灰石、钛石膏、硅石、焦炭；

将所述煤矸石、白云母、磷灰石、钛石膏、硅石与焦炭混合球磨后煅烧，再经高压水淬，冷却后烘干、二次球磨，即可得到所述矿物成分；

煅烧温度为1400-1500℃，煅烧时间为4-6h；

所述煤矸石、白云母、磷灰石、钛石膏、硅石、焦炭的质量比为10-15：5-10：3-6：1-3：1：20-30；

所述微生物成分包括褐球固氮菌、摩西球囊霉、蜡状芽孢杆菌；

所述褐球固氮菌、摩西球囊霉、蜡状芽孢杆菌的质量比为10-15：3-5：1-3；

所述有机物包括玉米粉、糖蜜、小米面、小麦秸秆，所述玉米粉、糖蜜、小米面、小麦秸秆的质量比为10-20：1-3：5-10：10-20。

2.如权利要求1所述的水稻降镉有机肥，其特征在于，所述基础肥料选自生物有机肥、无机复合肥、有机无机复混肥中的其中一种或多种组合。

3.一种如权利要求1所述的水稻降镉有机肥的制备方法，其特征在于，将蜡状芽孢杆菌、有机物、矿物成分进行混合发酵，发酵产物喷雾干燥处理后与褐球固氮菌、摩西球囊霉、胡敏酸钠、腐植酸、生物炭、基础肥料混合均匀即可。