[发明专利]一种水稻可降镉新型炭基生物复合肥

说明书

技术领域

本发明涉及一种水稻专用可降镉新型炭基生物复合肥，属于作物肥料的领域，主要用于各水稻产区的水稻田，上调水稻连作的土壤pH值，提高土壤的有机质含量，降低稻米中的镉元素含量，从而提高稻米品质。

背景技术

许多双季稻水稻生产区，特别是湖南省的水稻产区，由于双季稻区水稻连作造成双季稻区土壤酸化严重，使土壤中的肥料养份流失及散发，造成水田周围的水环境污染严重；同时土壤酸化使土壤中的重金属镉元素在土壤中的溶解度增加，稻米中镉元素质量分数在0.2mg/kg以上，形成“镉米”，使稻米品质下降，影响人们的身体健康，也影响农民的生产效益，也对我国粮食稳产造成重要影响。

稻壳炭是稻米加工后的稻壳通过生物质能源气化多联产技术的应用，在600-800℃下、缺氧热解2-3小时，之后添加气化剂在600-1200℃下氧化，然后在800-600℃下还原。这个过程产生的大量热量用来发电。稻壳炭化后的副产品黑色材料称之为稻壳炭或生物质炭。用这种方法100kg稻壳可制备约30kg稻壳炭。这种稻壳炭含有约50％的固定碳，约50％的灰分。这种稻壳炭主要理化性质如下：pH 10.2，矿质元素磷元素质量分数683.17mg/kg，硫元素质量分数58.90mg/kg，钙元素质量分数303.13mg/kg，镁元素质量分数121.93mg/kg，钾元素质量分数1598.80mg/kg，锌元素质量分数2.60mg/kg，锰元素质量分数24.90mg/kg，硅元素质量分数517.33mg/kg。

稻壳炭、石灰和腐植酸的pH值都较高，为双季稻区酸性土壤之良好改良剂。稻壳炭主要成分含有约50％的固定碳，所含的二氧化硅，与土壤成分相近，可视为土壤代用品。稻壳炭具有孔隙结构，较大的比表面积，特异的表面官能团。减少重金属在根系的表面交换吸附。稻壳炭吸附力大，稻壳炭能够吸附重金属镉元素，降低镉元素在土壤中的迁移率，同时降低水稻对镉元素的吸收累积系数，减少连作障害。稻壳炭具有许多的物理学、化学和生物学等功能，如何对它进行综合利用是值得研究的重大课题。

腐植酸是动植物遗骸，主要是植物遗骸，经过生物酵素/微生物分解和转化，以及地球化学的一系列过程形成的一类有机物质。对水稻田，可用降镉新型炭基生物复合肥，充分利用稻壳炭载体和腐植酸的大量含氧官能团(羧基、内酯基、酚羟基和醌型羰基)与土壤中的金属离子(Cd²⁺、Al³⁺、Fe³⁺、Ca²⁺等)络合，增大土壤胶粒直径,上调土壤pH值,在土壤胶体结构中腐植酸通过范德华力、氢键、静电吸附、阳离子键桥等形成有机-无机复合体。在合适的条件下，这种吸附作用可有效地阻止重金属离子进入植株中，减轻重金属离子对作物的毒害。

生物质炭是工业、农业、国防、交通、医药卫生、环保事业和尖端科学不可或缺的重要材料。项目组研究人员根据生物技术、生态技术、有机农业种植技术、植物养分归还法施肥技术和测土配方施肥技术等原理，经过多年的实验室和大田试验和实践研究，提供一种水稻可降镉新型炭基生物复合肥。目前，有关包括稻壳炭在内的生物质炭应用，用新型炭基生物复合肥在水稻田中的降镉，至今未见报道。

生物质炭具有许多的物理学、化学和生物学等功能，但对稻壳炭作为载体进行水稻可降镉新型炭基生物复合肥的研制和应用的基础理论机理还有待进一步的研究和完善。

发明内容

本发明针对上述双季稻水稻生产区的主要生产实际问题，研制一种水稻可降镉新型炭基生物复合肥配方及其应用,这对解决稻壳炭产生的环境污染，指导稻壳炭的高值化生产，提高稻壳炭的附加值，提高湖南稻米产量和品质具有十分重要的理论意义、实际意义和应用价值。

采用的技术方案是：一种水稻可降镉炭基生物复合肥，该炭基生物复合肥由尿素、氯化铵、硫酸铵、磷酸一铵、氯化钾、稻壳炭、生物酵素、石灰、腐殖酸原粉等组成，每吨炭基复合肥含尿素70～80kg、氯化铵120～130kg、硫酸铵45～55kg、磷酸一铵110～120kg、氯化钾100～110kg、稻壳炭250～325kg、生物酵素15～20kg、石灰190～245kg、腐殖酸原粉6～7kg。

上述炭基复合肥是按上述配比称取各组分进行均匀混合，混合时可用混合机，即得到本发明的炭基复合肥。上述炭基复合肥可直接施用，每亩的施用量为140～180kg，也可与有机物料腐熟剂一起使用，其添加量为每吨炭基复合肥添加61～75kg有机物料腐熟剂，施用量为每亩150～190kg。可以用作基肥，也可以散施，可以在土壤翻耕时施用，也可以在耙田时施用。