阅读说明：本技术 土壤重金属钝化剂及其制备方法和土壤处理药剂 (Soil heavy metal passivator, preparation method thereof and soil treatment agent ) 是由 张敬智 孙曲 于 2019-11-08 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种土壤重金属钝化剂及其制备方法和土壤处理药剂,该土壤重金属钝化剂包括以下质量份的原料：2～5质量份的生物制剂、5～15质量份的海藻精、5～10质量份的气相SiO<Sub>2</Sub>、1～5质量份的壳寡糖；基于所述生物制剂的质量,所述生物制剂由包括4～5质量份的苜蓿粉、2～3质量份的大豆粉和2～3质量份的芦荟粉的混合原料制成。本发明的土壤重金属钝化剂能够作为土壤微生物激活剂,提高土壤微生物活性,利用土壤微生物代谢产生的有机酸及小分子有机物络合、螯合土壤中重金属,降低土壤中重金属的有效性,达到钝化土壤重金属目的。(The invention discloses a soil heavy metal passivator, a preparation method thereof and a soil treatment medicament, wherein the soil heavy metal passivator comprises the following raw materials in parts by mass: 2-5 parts by mass of biological agent, 5-15 parts by mass of seaweed extract and 5-10 parts by mass of gas-phase SiO 2 1-5 parts by mass of chitosan oligosaccharide; the biological agent comprises 4-5 parts by mass of alfalfa powder, 2-3 parts by mass of soybean powder and 2-3 parts by mass of aloe powder based on the mass of the biological agentMixing the raw materials. The soil heavy metal passivator can be used as a soil microorganism activator to improve the activity of soil microorganisms, and organic acid and micromolecular organic matters generated by soil microorganism metabolism are used for complexing and chelating heavy metals in soil, so that the effectiveness of the heavy metals in the soil is reduced, and the aim of passivating the heavy metals in the soil is fulfilled.)

土壤重金属钝化剂及其制备方法和土壤处理药剂

技术领域

本发明涉及土壤重金属修复技术领域，尤其是涉及一种土壤重金属钝化剂及其制备方法和土壤处理药剂。

背景技术

土壤重金属污染是指土壤中Cd、Pb、Zn、Hg、Mn、Cu等重金属在土壤中累积超出一定的范围，对农作物产生一定的毒害，或者使农产品其含量超标，严重影响人们的身体健康的一种土壤污染。

我国农田重金属污染的主要途径有重金属含量超标工业废水，废渣未经过处理直接排放，随地下水，灌溉水流入农田土壤；工业废气，汽车尾气以及其他途径产生的废气，随着雨水和大气沉降进入农田；重金属含量超标的农药、化肥、有机肥、农家肥通过施肥进入土壤。首次全国土壤污染状况调查(2005年4月-2013年12月)结果显示Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni等8种重金属污染点位超标率分别为7.0％、1.6％、2.7％、2.1％、1.5％、1.1％、0.9％、4.8％，验证影响了我国土壤生态环境和粮食生产安全。由于土壤重金属污染的复杂性和多样性，目前对土壤重金属修复收效甚微。常规的处理技术主要有(1)植物富集法。通过种植植物，富集土壤中的重金属，减少土壤中有效重金属的含量，达到修复目的，此种方法具有绿色环保，可以根除土壤中的重金属，但是其不同的植物往往只对一种重金属起富集作用，不能全面的去除土壤中所有重金属，而且此种方法工作量大，成本高，因此很难得到大规模的推广。(2)化学方法。通过向土壤中添加化学试剂，使土壤中的重金属形成沉淀或转化为易溶解状态，达到降低其有效性的或者融入地下水中，该方法可以快速降低土壤中重金属的含量，但是同样化学试剂往往具有单一性不能对所有重金属起效果，另外此类方法容易产生二次污染。(3)微生物法。通过向土壤中添加外源微生物，利用微生物产生的有机酸，腐殖质络合土壤中的重金属，达到其钝化的目的。此方法在理论上可行，但是由于土壤环境的复杂性，外源微生物很难在土壤中存活，致使该方法在使用时得到限制。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种土壤重金属钝化剂及其制备方法和土壤处理药剂，该土壤重金属钝化剂能够有效地降低作物、土壤中重金属的含量。

本发明所采取的技术方案是：

本发明的第一方面，提供一种土壤重金属钝化剂，包括以下质量份的原料：2～5质量份的生物制剂、5～15质量份的海藻精、5～10质量份的气相SiO₂、1～5质量份的壳寡糖；基于所述生物制剂的质量，所述生物制剂由包括4～5质量份的苜蓿粉、2～3质量份的大豆粉和2～3质量份的芦荟粉的混合原料制成。使用的气相SiO₂除吸附作用外，还兼具分散所用，通过试验使用其他吸附材料会出现结块现象。

海藻精是以海洋生物海藻为主要原料经提取精制而成。在海藻精的生产过程中，消解海藻藻体的方法主要有物理方法、化学方法和生物方法，物理方法又称机械破碎法，是通过高压研磨、粉碎等物理手段，化学方法主要包括有机溶剂和碱解提取，生物方法主要是微生物发酵、酶解。优选使用酶解法制备得到的海藻精。

根据本发明的一些实施例的土壤重金属钝化剂，所述生物制剂由所述混合原料经低温萃取制成，所述低温萃取的温度不高于30℃。

根据本发明的一些实施例的土壤重金属钝化剂，基于所述生物制剂的质量，所述混合原料还包括0.5～1.5质量份的海藻粉。

根据本发明的一些实施例的土壤重金属钝化剂，所述海藻粉由海藻制得，所述海藻为褐藻。

根据本发明的一些实施例的土壤重金属钝化剂，所述褐藻为泡叶藻。

根据本发明的一些实施例的土壤重金属钝化剂，其特征在于，所述壳寡糖的粒度≥200目。

根据本发明的一些实施例的土壤重金属钝化剂，所述海藻精的粒度≥80目。

本发明的第二方面，提供一种上述土壤重金属钝化剂的制备方法，包括以下步骤：取所述气相SiO₂吸附所述生物制剂，加入所述壳寡糖和所述海藻精混匀。

本发明的第三方面，提供一种利用上述的土壤重金属钝化剂的作物种植方法，在作物种植前2-7天均匀喷洒在土壤表面；或者在作物种植后0-3天，喷施或冲施。本发明实施例的土壤重金属钝化剂使用方便，冲施、喷施皆可。

本发明的第四方面，提供一种土壤处理药剂，包括上述的土壤重金属钝化剂。

根据本发明的一些实施例的土壤处理药剂，土壤重金属钝化剂还可以与化学肥料、有机肥料、除草剂或微生物菌剂等搭配使用形成土壤处理药剂。

本发明实施例的有益效果是：

本发明实施例提供一种土壤重金属钝化剂通过选择合适的原料和配比，气相SiO₂吸附生物制剂后的材料能够作为土壤微生物激活剂，提高土壤微生物活性，唤醒土壤土著微生物，而后海藻和壳寡糖提供微生物生活所需要的碳源，确保土壤微生物可以在土壤中快速繁殖，利用土壤微生物代谢产生的有机酸及小分子有机物络合、螯合土壤中重金属，降低土壤中重金属的有效性，达到钝化土壤重金属目的，同时微生物大量繁殖可有利于土壤团粒结构的形成，使土壤质地疏松，有利于土壤重金属淋失，减少农产品中重金属的含量，提高农产品的产量和品质。

附图说明

图1为效果实施例2中不同处理方式对单株鲜重的影响的实验结果图；

图2为效果实施例2中不同处理方式对菜心硝酸盐含量的影响的实验结果图；

图3为效果实施例2中不同处理方式对菜心VC含量的影响的实验结果图。

具体实施方式

以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。

以下实施例中使用的海藻精购自领先生物农业科技有限公司。

实施例1-7

制备生物制剂一：取4质量份的苜蓿粉、3质量份的大豆粉和3质量份的芦荟粉加入到30℃的低温水中进行低温萃取处理3小时，然后置于低温超声波处理机中，以40KHz的震荡频率处理30min得到低温萃取液。将低温萃取液过滤后置于密封容器中常温放置30天，按照10g/1L萃取过滤液的比例加入泡叶藻冻干粉，再放置7天，过滤得到生物制剂一，通常为棕色有特殊气味液体。

生物制剂二：取4.5质量份的苜蓿粉、2.5质量份的大豆粉和2.5质量份的芦荟粉加入到20℃的低温水中进行低温萃取5小时，然后置于置于低温超声波处理机中，以40KHz的震荡频率处理30min得到低温萃取液，过滤得到生物制剂二。

实施例1-7按照表1的质量配比制得土壤重金属钝化剂，制备过程为先使用气相SiO₂吸附上述制备的生物制剂，然后用混匀器混匀壳寡糖和海藻精，配方中的海藻精为100目，购自领先生物农业科技有限公司，气相SiO₂为800目。

表1实施例1-4中土壤重金属钝化剂的质量配比表

效果实施例1

供试品种及育秧方式：供试品种为晚稻奥两优28，生育期为116天，亩用种为1.25kg。2014年6月22日播种，采用半湿润水育秧方式，7月13日以人工手插移栽。

试验地点：湖南省衡阳市衡东县，土壤含镉量为0.41mg/kg。

试验设计：本实验设定两个处理，T处理组，CK对照组，三次重复，两个实验小区面积均5m²，各小区土壤结构肥力进本相同，小区之间筑埂，并用塑料薄膜将小区田埂包裹到底层，各小区单独排灌，防止串水串肥，实验小区周边设保护行。

使用时期和方法：第一次大田喷施：大田翻耕平整后，将实施例1中制备的土壤重金属钝化剂(TMP)均匀喷施在土壤表面。T处理组稀释2000倍，喷施752mL，CK对照组喷施等量的清水，喷施后将对应秧苗移栽到大田，移栽5天后灌溉。

第二次大田喷施：移栽25天进行，先放干小区水层，保持土壤湿润，按第一次使用浓度，将TMP均匀喷洒在土壤和作物上，盆后5天覆浅水，其他田间管理与普通大田相同。

试验结果：10月14号对试验各小区，进行多点测产，同时进行多点取土，检测稻谷镉含量、土壤中镉含量和稻米产量，实验结果如表2-4所示。

表2处理组和对照组处理后稻谷中镉含量

实验结果显示，稻谷中镉含量对照组(CK)为0.382mg/kg，而处理组(T)为0.322mg/kg，相比对照，使用本发明实施例提供的土壤重金属钝化剂处理后稻谷中镉含量减少15.7％。

表3处理组和对照组处理后土壤中镉含量

实验结果显示，土壤中镉含量对照组(CK)为0.423mg/kg，而处理组(T)为0.399mg/kg，相比对照组，使用本发明实施例提供的土壤重金属钝化剂处理后土壤中镉含量减少5.7％。

表4处理组和对照组处理后稻米产量

由表4可知，水稻产量对照组(CK)为449.56kg/亩，而处理组(T)为526.39kg/亩，相比对照组增产了17.1％，实验结果表明，使用本发明实施例的土壤重金属钝化剂可减少稻谷中15.7％的镉含量，减少土壤中5.7％的镉含量，同时稻米产量增产17.1％，连续使用本发明实施例的土壤重金属钝化剂，效果更佳。

效果实施例2

供试作物：供试菜心品种为油绿501。

试验地点：华南农业大学园艺学院试验基地，土壤含镉量为1.8mg·kg^-1。

试验设计：试验设CK(对照)和T(处理)两个处理。T处理在装盆前对镉土壤用稀释200倍实施例5中土壤重金属钝化剂喷施，直至土壤呈湿润状态，CK(对照)处理喷施等量的水，均放置7d。7d后装盆，每盆装土量为3kg，选取生长一致的健壮菜心幼苗移至花盆(14cm×19cm×20cm)中，每盆3株，每个处理11盆。在移苗10d后开始第一次喷施(200倍)，7d后第2次喷施(200倍)对照喷等量的清水。于第2次喷施7d后采样。

试验结果：

土壤重金属钝化剂对单株鲜重的影响

不同处理方式对单株鲜重的影响的实验结果如图1所示，在镉污染条件下，CK处理的单株鲜重为43.06g，T处理的单株鲜重59.26g。结果显示，T处理的菜心单株鲜重比CK显著提高27.33％(p<0.05)。

采样不同处理方式的菜心测定其镉含量，结果如表5所示，与CK相比，T处理能够显著降低菜心地上部全镉含量，降低了9.57％，土壤中全镉含量降低了0.65％。

表5土壤重金属钝化剂对菜心镉含量的影响

土壤重金属钝化剂对菜心硝酸盐含量的影响

不同处理方式对菜心硝酸盐含量的影响的实验结果如图2所示，菜心叶片中硝酸盐含量T处理(249.43μg·g^-1)比CK(480.41μg·g^-1)中硝酸盐含量降低了48.08％，差异显著。

土壤重金属钝化剂对菜心VC含量的影响

不同处理方式对菜心VC含量的影响的实验结果如图3所示，菜心叶片中VC含量T(11.82mg/g)与CK(8.96mg/g)相比显著提高了31.92％。结果表明，添加外源本实施例的土壤重金属钝化剂对于提高镉污染土壤中菜心品质有促进作用。