阅读说明：本技术 一种包衣缓释肥及其在阻控重金属镉吸收和减少氮素流失中的应用 (Coated slow-release fertilizer and application thereof in inhibiting absorption of heavy metal cadmium and reducing loss of nitrogen ) 是由 周胜 张继宁 张鲜鲜 诸海焘 孙会峰 于 2019-08-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种包衣缓释肥及其在阻控重金属镉吸收和减少氮素流失中的应用,属于土壤修复改良技术领域,公开一种包衣缓释肥在阻控重金属镉吸收和减少氮素流失中的应用,该包衣缓释肥的包衣为硫包衣、磷包衣或矿石粉包衣,所述矿石粉包衣中的矿石粉为凹凸棒矿石粉；本发明将包衣缓释肥施用于镉污染土壤后,修复效果理想,不仅显著降低土壤和农作物中镉含量,而且同时减少土壤中氮素流失。此外,由于一次性施用量小,一般为10-50kg/hm<Sup>2</Sup>,可以显著降低运输成本和施用成本,适宜大面积推广。(The invention discloses a coated slow-release fertilizer and application thereof in inhibiting absorption of heavy metal cadmium and reducing nitrogen loss, belongs to the technical field of soil remediation and improvement, and discloses application of the coated slow-release fertilizer in inhibiting absorption of heavy metal cadmium and reducing nitrogen loss, wherein the coating of the coated slow-release fertilizer is a sulfur coating, a phosphorus coating or a mineral powder coating, and the mineral powder in the mineral powder coating is attapulgite mineral powder; after the coated slow-release fertilizer is applied to the cadmium-polluted soil, the repairing effect is ideal, the cadmium content in the soil and crops is obviously reduced, and the nitrogen loss in the soil is reduced. In addition, the application amount is generally 10-50kg/hm because of small application amount at one time 2 The transportation cost and the application cost can be obviously reduced, and the method is suitable for large-area popularization.)

一种包衣缓释肥及其在阻控重金属镉吸收和减少氮素流失中 的应用

技术领域

本发明涉及土壤修复改良技术领域，特别是涉及一种包衣缓释肥及其在阻 控重金属镉吸收和减少氮素流失中的应用。

背景技术

土壤是人类赖以生存的物质基础，是农业生产发展的重要资源。随着社会 经济的快速发展，传统的工农业生产方式将重金属污染物释放到土壤环境中， 导致耕地土壤重金属污染。蔬菜是我国膳食结构中的重要组成部分，也易受重 金属污染，对重金属的富集程度较高。

蔬菜生长周期短，产出量大，肥料施用量较高，施肥次数也较多，因此菜 地土壤养分含量，尤其是土壤NO₃ ^--N含量较高。此外，由于蔬菜具有根系浅和 喜肥水等特性，在实际生产中，化肥和有机肥被大量使用，超过蔬菜实际需求 量的数倍，导致土壤中氮素流失严重。因此，蔬菜地土壤中重金属修复与氮素 流失控制有机结合，并辅以科学有效生物及农艺措施，以期有效降低农田污染 和农产品重金属含量。

中国专利文献CN104046361A公开了一种复合型重金属污染土壤改良剂， 其包括如下组分：草木灰、钙镁磷肥、生石灰、沸石和有机肥，其重量的配比 为草木灰：钙镁磷肥：生石灰：沸石：有机肥＝(0.3-1.1)：(0.1-1.2):(0.4-2.1)： (0.1-0.6)：(0.008-0.06)：(0.4-1.2)。该土壤改良剂通过生石灰、钙镁磷肥、羟基 磷灰石中的磷酸盐、草木灰中的碳酸钾等无机组分固定污染土壤中的重金属， 使重金属活性降低，然而，将上述土壤改良剂施用于镉污染土壤后，修复效果 并不理想，农作物中镉含量仍然较高，并且需要一次性大量施用，一般为 2250-4500kg/hm²，运输成本和施用成本均较高，农民不易接受，难以大面积 推广。

发明内容

本发明的目的是提供一种包衣缓释肥及其阻控重金属镉吸收和减少氮素 流失的应用，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种包衣缓释肥，所述包衣为硫包衣、磷包衣或矿石粉包衣。

进一步地，所述矿石粉包衣中的矿石粉为凹凸棒矿石粉。

本发明还提供上述的包衣缓释肥在阻控重金属镉吸收和减少氮素流失中 的应用。

本发明公开了以下技术效果：

本发明将包衣缓释肥施用于镉污染土壤后，修复效果理想，农作物中镉含 量显著降低，并且一次性施用量小，一般为10-50kg/hm²，可以显著降低运输 成本和施用成本，适宜大面积推广。

缓释肥作前期肥料一次施用，可节省劳力支出。同时，由于肥料集中在前 期，减少了后期的肥料，从而提高了肥料的利用效率，减少了氮素流失。

缓释肥先是缓慢释放出营养，一方面用于可以提高作物光合速率，供蔬菜 生长。缓释肥释放的PO₄ ^3-，会对重金属离子有一定的吸持作用，可以有效减 少土壤中重金属含量。钾离子是缓释肥表面最主要的阳离子，可能会与土壤中 的重金属离子发生离子交换，从而导致重金属与高分子缓释肥表面官能团发生 反应而形成沉淀等。

硫包衣缓释肥是一种在尿素外面包裹硫磺、聚合蜡密封剂而制成的缓控释 肥料，硫磺覆盖膜及外面的涂层对作物没有药物伤害，能被土壤中的微生物缓 慢分解、消化，所以不会导致土壤酸化。硫包衣缓释肥能够降低土壤有效态重 金属的含量，这主要归功于一方面，土壤中的硫可以通过直接氧化还原或间接 释放金属配位体的方式影响重金属的有效性和植物吸收累积量；另一方面，土 壤中的含硫功能团是影响重金属活性的主要因素，它们能够与重金属形成高亲 和稳定的化合物。

具体实施方式

现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发 明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细地描 述。

应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制 本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上 限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其 他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。 这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。

除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域 的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料， 但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法 和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文 献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为 准。

在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方 式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说 明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本申请说明书和实 施例仅是示例性的。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放 性的用语，即意指包含但不限于。

本发明提供一种包衣缓释肥，所述包衣为硫包衣、磷包衣或矿石粉包衣。 所述缓释肥可以是任意肥料，以满足作物生长需求为准。

在本发明实施例中，包衣缓释肥的肥料为尿素，包衣与肥料的质量比为 3:7。

在本发明实施例中，包衣缓释肥中，硫包衣的成分为硫磺，磷包衣的成分 为磷矿粉。包衣的包覆方法可采用高温熔融或胶黏剂。在本发明实施例中，硫 包衣、磷包衣和矿石粉包衣采用的包衣质量相同。

所述矿石粉包衣中的矿石粉为凹凸棒矿石粉。

凹凸棒矿石粉是指凹凸棒石(Attapulgite)的粉料。凹凸棒石为一种晶质 水合镁铝硅酸盐矿物，具有独特的层链状结构特征，在其结构中存在晶格置换， 晶体中含有不定量的Na⁺、Ca²⁺、Fe³⁺、Al³⁺，晶体呈针状，纤维状或纤维集合 状。凹凸棒石具有独特的分散、耐高温、抗盐碱等良好的胶体性质和较高的吸 附脱色能力，并具有一定的可塑性及粘结力，其理想的化学分子式为： Mg₅Si₈O₂₀(OH)₂(OH₂)₄·4H₂O。具有介于链状结构和层状结构之间的中间结构。 凹凸棒石呈土状、致密块状产于沉积岩和风化壳中，颜色呈白色，灰白色，青灰色，灰绿色或弱丝绢光泽。土质细腻，有油脂滑感，质轻、性脆，断口呈贝 壳状或参差状，吸水性强。湿时具粘性和可塑性，干燥后收缩小，不大显裂纹， 水浸泡崩散。

本发明还提供上述的包衣缓释肥在阻控重金属镉吸收和减少氮素流失中 的应用。

在施用本发明包衣缓释肥于镉污染土壤和氮素流失土壤时，施用量为 10-50kg/hm²，或根据土壤情况增施或减施。

试验：

本发明的试验共计四个处理。试验小区为长方形，长3.65m，宽2.65m。 在各小区中分别施用硫包衣缓释肥、磷包衣缓释肥和矿石粉包衣缓释肥，施入 比例分别为4.8g、5.3g和5.4g，最终施入的氮素含量相同，分别记录为硫包 衣、磷包衣和矿石粉包衣处理。并以常规施肥为对照，调整各处理的施肥量 N+P₂O₅+K₂O＝225kg：225kg：225kg/hm²。2018年至2019年期间，基于菜薹、 生菜和卷心菜的三茬蔬菜试验，分析了蔬菜产量、土壤中总镉含量、蔬菜中总 镉含量及地下渗透水中的氮素含量。

本发明供试材料土壤和包衣缓释肥的基本性质如表1所示。

表1

试验结果：

1.三茬蔬菜的产量如表2所示。

表2

2.土壤中的总镉浓度：

经过三茬栽培之后，对照土壤中的总镉含量为2.67mg/kg、硫包衣土壤中 的总镉含量为2.35mg/kg、磷包衣土壤中的总镉含量为2.60mg/kg、矿石粉包 衣土壤中的总镉含量为2.56mg/kg。土壤中的总镉含量相对于对照有所降低。

初始土壤中总镉含量在2.50-2.75mg/kg之间。随着包衣缓释肥在土壤中 的输入及青菜的吸收，土壤中总镉含量发生变化，试验结束时采集的土壤样品 中总镉含量在2.35-2.76mg/kg之间。就平均值来说，对照样品中总镉含量为 2.67mg/kg。与对照相比，各处理土壤中的总镉含量均有所降低，其中硫包衣 和矿石粉包衣处理中土壤总镉含量降低了11.9％和4.1％。

蔬菜植株中总镉含量：

菜薹、生菜和卷心菜植株中的总镉含量分别在0.3-0.5mg/kg鲜重、0.6-1.2 mg/kg和0.1-0.2mg/kg鲜重之间。生菜中的总镉含量较高，卷心菜的总镉含量 较低，可能因为生菜的生物量较低，而卷心菜的生物量较高所致。对比不同处 理而言，菜薹栽培期间，硫包衣处理的总镉含量较低，相对于对照降低了12.2％； 生菜栽培期间，硫包衣处理的总镉含量相对于对照降低了9.8％；卷心菜栽培 期间，硫包衣处理的总镉含量相对于对照降低了11.6％。

3.每个蔬菜栽培期间，取渗漏水2次。每次通过土壤30cm埋设的取水 管采集渗漏水样。先统计渗漏水量，然后测定采集样品中的可溶性总氮(DN) 和NO₃ ^-含量。

渗漏水中DN和NO₃ ^-流失总量的计算公式如下：

式中：P为DN和NO₃ ^-流失总量，单位为kg/hm²；Ci为第i次渗漏水中DN和 NO₃ ^-浓度，单位为mg/L：Vi为第i次渗漏水的体积，单位为L/hm²。

三茬蔬菜栽培后，渗漏水中的DN和NO₃ ^-含量如表3所示。由于三种包 衣处理本身含有较高的DN和NO₃ ^-，因此其造成土壤中DN及NO₃ ^-流失量较 高。扣除常规施肥本身造成的DN和NO₃ ^-损失，硫包衣，磷包衣和矿石粉包 衣处理中的流失比例如表4所示，硫包衣处理的氮素流失比例较低。

表3

表4

综上，重金属镉和氮素流失协同控制试验的结果表明，硫包衣缓释肥可以 有效减少土壤中镉含量，并显著减弱氮素流失。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范 围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发 明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护 范围内。