一种降低水稻吸收重金属镉的生物有机肥料及其制作方法

摘要

本发明公开了一种降低水稻吸收重金属镉的生物有机肥料，涉及农业生物技术领域。一种降低水稻吸收重金属镉的生物有机肥料，原料以重量份计包括：动物血浆20～30份、抗凝血剂0.1～0.2份、中性蛋白酶0.2～0.3份、氨肽酶0.02～0.04份、褐腐酸8～12份、硅盐6～8份、硼盐1～3份、铁盐1～2份、锌盐1～2份、铜绿假单胞菌发酵液8～12份和水60～80份。本发明具有以下有益效果：(1)本发明利用动物血浆开发成一种降低水稻吸收重金属镉的生物有机肥料，实现了对屠宰场废弃动物血浆的开发再利用，增加了动物血浆的生物利用率，减轻了环境污染。(2)提高了水稻产量。(3)实现了水稻降镉效果。

说明书

技术领域

本发明涉及农业生物技术领域，更具体的说是涉及一种降低水稻吸收重金属镉的生物有机肥料及其制作方法。

背景技术

目前全世界范围内对肉类消费的持续增加，家畜的屠宰数量在每年不断上升；全世界的动物屠宰血液量陡然增加至每年约2,000万吨，其中有效利用率不过10-20％，存在着大部分被废弃的事实，这部分血液直接排放会污染水质和土壤，而有效处理则需花费大量的资金。

随着人们环保意识的增强，越来越多的人和企业意识到动物屠宰血液的价值。动物血液中含有丰富的蛋白质和营养素，存在着多种被再利用的可能性。

因此，提供一种利用动物血液开发的新产品是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种降低水稻吸收重金属镉的生物有机肥料，本发明生物有机肥料以动物血液为原料，经过生物技术处理，生产出具有丰富氨基酸和短肽的水溶性肥料，本发明生物有机肥料可以提高水稻产量，同时降低水稻中镉含量。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种降低水稻吸收重金属镉的生物有机肥料，原料以重量份计包括：动物血浆20～30份、抗凝血剂0.1～0.2份、中性蛋白酶0.2～0.3份、氨肽酶0.02～0.04份、褐腐酸8～12份、硅盐6～8份、硼盐1～3份、铁盐1～2份、锌盐1～2份、铜绿假单胞菌发酵液8～12份和水60～80份。

有益效果：本发明降低水稻吸收重金属镉的生物有机肥料，针对土壤中营养元素现状，满足土壤和水稻的营养需求，具有促进水稻生长、分蘖、促进水稻籽粒充实、提高结实率的效果，同时铜绿假单胞菌、硅盐和褐腐酸协同，可实现对土壤中镉的吸附，达到稻粒中降镉的优良效果。

作为本发明优选的技术方案，原料以重量份计包括：动物血浆25份、抗凝血剂0.15份、中性蛋白酶0.25份、氨肽酶0.03份、褐腐酸10份、硅盐7份、硼盐2份、铁盐1.5份、锌盐1.5份、铜绿假单胞菌发酵液10份和水70份。

作为本发明优选的技术方案，铜绿假单胞菌发酵液为处于铜绿假单胞菌对数生长期的发酵液，且铜绿假单胞菌浓度为1×10

有益效果：铜绿假单胞菌对土壤中镉具有很强的吸附作用，由于铜绿假单胞菌表面带有阴离子基团从而表现出电负性，可对镉进行有效吸附；另外铜绿假单胞菌具有巨大的比表面积，对镉的吸附量较为突出，同时铜绿假单胞菌可与硅盐实现对镉的协同固定效果。铜绿假单胞菌处于对数生长期，生长繁殖力强，对镉吸附固定效果更佳。

优选的，所述抗凝血剂为柠檬酸钠、草酸钠和EDTA中的一种或多种。

优选的，所述中性蛋白酶的酶活力为5万u/g；所述氨肽酶的酶活力为10万u/g。

有益效果：中性蛋白酶为内切酶，可对动物血浆进行酶解，降解为多肽、短肽和氨基酸混合液。氨肽酶为外切酶，可进一步对多肽、短肽从氨基端进行降解，生成氨基酸分子。降解后的氨基酸和多肽、短肽一方面作为营养物质被水稻根系或叶片吸收，另一方面还有一小部分短肽可以作为植物细胞信号传导，促进水稻细胞分裂和分蘖数量。

优选的，所述硅盐为硅酸钠和/或硅酸钙，更优选的，所述硅盐为硅酸钙。

有益效果：硅盐对土壤中的镉具有钝化作用，能将镉固定于土壤中，阻止其向水稻的迁移。水稻吸收硅盐以后，形成硅化细胞提高水稻细胞壁强度，植株挺拔，受光态势明显改变，有利于通风透光和有机物的积累；硅化细胞的形成还促使水稻角质层增加，形成坚固的保护层，提高水稻的抗逆性。

优选的，所述硼盐为硼砂、硼酸和四水八硼酸钠中的一种或多种，更优选的，所述硅盐为硼砂。

有益效果：硼盐是水稻的必须元素，硼影响叶绿体和光合作用的效率，能促进光合产物的运转、种子萌发和幼苗生长，还可促进花粉萌发和花粉管的生长，促进授粉受精，提高结实率。

优选的，所述铁盐为硫酸亚铁和/或硫酸铁，更优选的，所述铁盐为硫酸亚铁。

优选的，所述锌盐为硫酸锌和/或柠檬酸锌，更优选的，所述锌盐为硫酸锌。

有益效果：目前全国土壤铁和锌的含量普遍偏低，本发明添加铁盐和锌盐含量，可以满足水稻生长中对铁盐和锌盐的营养需求，提高水稻的抗逆性。

本发明的另一目的是提供上述降低水稻吸收重金属镉的生物有机肥料的制作方法，包括以下步骤：

S1：

将抗凝血剂加入到新鲜动物血浆中，混合均匀，得抗凝动物血浆；

在所述抗凝动物血浆中加入水和中性蛋白酶，酶解，得酶解液A；

取20％wt～50％wt的酶解液A，加入氨肽酶，酶解，得酶解液B；

将酶解液B与剩余酶解液A合并，得酶解液C；

S2：

将所述褐腐酸、硅盐、硼盐、铁盐、锌盐和铜绿假单胞菌发酵液加入到酶解液C中，混合均匀，得降低水稻吸收重金属镉的生物有机肥料。

有益效果：本发明对新鲜动物血浆抗凝处理后，进行分级酶解，首先将全部动物血浆用中性蛋白酶进行降解生成多肽、短肽和氨基酸混合液，再对部分混合液(酶解液A)用氨肽酶进一步降解，生成氨基酸，有利于植物吸收利用。

作为本发明优选的技术方案，中性胃蛋白酶酶解温度55～60℃，酶解时间4～5小时；氨肽酶酶解温度35～40℃，酶解时间3～4小时。

作为本发明优选的技术方案，步骤S1所述混合速率为50～100rpm，时间为2～5min；步骤S2所述混合速率为20～30rpm，时间为10～20min。

本发明的另一目的是提供上述降低水稻吸收重金属镉的生物有机肥料在单子叶农作物种植中的应用。

作为本发明优选的技术方案，降低水稻吸收重金属镉的生物有机肥料可以叶面喷施和/或随水施用。

更优选的技术方案为随水施用。

经由上述的技术方案可知，本发明公开提供了一种降低水稻吸收重金属镉的生物有机肥料及其制备方法与应用，与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)本发明利用动物血浆开发成一种降低水稻吸收重金属镉的生物有机肥料，实现了对屠宰场废弃动物血浆的开发再利用，增加了动物血浆的生物利用率，减轻了环境污染。

(2)提高了水稻产量。

(3)实现了水稻降镉效果。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种降低水稻吸收重金属镉的生物有机肥料及其制作方法与应用。本发明所涉及的原料均为市售可得，对其来源不做具体限定。本发明所用方法，如无特殊说明，均为常规方法，在此不再一一赘述。

实施例1

原料配方:

动物血浆25份、柠檬酸钠0.15份、中性蛋白酶0.25份(酶活力为5万u/g)、氨肽酶0.03份(酶活力为10万u/g)、褐腐酸10份、硅酸钙7份、硼砂2份、硫酸亚铁1.5份、硫酸锌1.5份、铜绿假单胞菌发酵液10份和水70份，其中铜绿假单胞菌发酵液浓度为1.5×10

制备方法：

(1)将柠檬酸钠加入到新鲜动物血浆中，以50～100rpm的速率搅拌2～5min，混合均匀后得抗凝动物血浆；

将水和中性蛋白酶加入抗凝动物血浆中，搅拌均匀，在55～60℃酶解4.5h，得酶解液A；

将60％wt酶解液A泵入共混罐，在剩余的40％wt酶解液A中加入氨肽酶，搅拌均匀，在35～40℃，酶解4h，得酶解液B；

将酶解液B也泵入共混罐，得酶解液C；

(2)将褐腐酸、硅酸钙、硼砂、硫酸亚铁、硫酸锌和处于对数生长期的铜绿假单胞菌发酵液分别加入到酶解液C中，以20～30rpm的速率搅拌10～20min，混合均匀得降低水稻吸收重金属镉的生物有机肥料。

实施例2

原料配方:

动物血浆20份、柠檬酸钠0.1份、中性蛋白酶0.2份(酶活力为5万u/g)、氨肽酶0.02份(酶活力为10万u/g)、褐腐酸8份、硅酸钙6份、硼酸1份、硫酸亚铁1份、硫酸锌1份、铜绿假单胞菌发酵液8份和水60份，其中铜绿假单胞菌发酵液浓度为1.3×10

制备方法：

(1)将柠檬酸钠加入到新鲜动物血浆中，以50～100rpm的速率搅拌2～5min，混合均匀后得抗凝动物血浆；

将水和中性蛋白酶加入抗凝动物血浆中，搅拌均匀，在55～60℃酶解4h，得酶解液A；

将80％wt酶解液A泵入共混罐，在剩余的20％wt酶解液A中加入氨肽酶，搅拌均匀，在35～40℃，酶解3h，得酶解液B；

将酶解液B也泵入共混罐，得酶解液C；

(2)将褐腐酸、硅酸钙、硼砂、硫酸亚铁、硫酸锌和处于对数生长期的铜绿假单胞菌发酵液分别加入到酶解液C中，以20～30rpm的速率搅拌10～20min，混合均匀得降低水稻吸收重金属镉的生物有机肥料。

实施例3

原料配方:

动物血浆30份、柠檬酸钠0.2份、中性蛋白酶0.3份(酶活力为5万u/g)、氨肽酶0.04份(酶活力为10万u/g)、褐腐酸12份、硅酸钠8份、四水八硼酸钠3份、硫酸铁2份、柠檬酸锌2份、铜绿假单胞菌发酵液12份和水80份，其中铜绿假单胞菌发酵液浓度为1.7×10

制备方法：

(1)将柠檬酸钠加入到新鲜动物血浆中，以50～100rpm的速率搅拌2～5min，混合均匀后得抗凝动物血浆；

将水和中性蛋白酶加入抗凝动物血浆中，搅拌均匀，在55～60℃酶解5h，得酶解液A；

将50％wt酶解液A泵入共混罐，在剩余的50％wt酶解液A中加入氨肽酶，搅拌均匀，在35～40℃，酶解4h，得酶解液B；

将酶解液B也泵入共混罐，得酶解液C；

(2)将褐腐酸、硅酸钠、四水八硼酸钠、硫酸铁、柠檬酸锌和处于对数生长期的铜绿假单胞菌发酵液分别加入到酶解液C中，以20～30rpm的速率搅拌10～20min，混合均匀得降低水稻吸收重金属镉的生物有机肥料。

对比例1(调整硅盐用量)

原料配方:

动物血浆25份、柠檬酸钠0.15份、中性蛋白酶0.25份(酶活力为5万u/g)、氨肽酶0.03份(酶活力为10万u/g)、褐腐酸10份、硅酸钙1份、硼砂2份、硫酸亚铁1.5份、硫酸锌1.5份、铜绿假单胞菌发酵液10份和水70份，其中铜绿假单胞菌发酵液浓度为1.6×10

制备方法同实施例1。

对比例2(调整铜绿假单胞菌发酵液用量)

原料配方:

动物血浆25份、柠檬酸钠0.15份、中性蛋白酶0.25份(酶活力为5万u/g)、氨肽酶0.03份(酶活力为10万u/g)、褐腐酸10份、硅酸钙7份、硼砂2份、硫酸亚铁1.5份、硫酸锌1.5份、铜绿假单胞菌发酵液1份和水70份，其中铜绿假单胞菌发酵液浓度为1.6×10

制备方法同实施例1。

效果例1

试验地：

天津市津南区北闸口镇西右营村南头，北纬38°56′10″，东经117°22′0″。

播种方式：

2019年4月25日整地施肥，4月30日播种(水稻品种津原E28)，播种量23.5kg/667m

供试肥料：

实施例1-3、对比例1-2所得生物有机肥料，以及对比例3常规化学肥料[尿素(N:46％)、重过磷酸钙(P

施肥方式：以亩计，施肥量见表1.

表1

试验结果：

6月20日开始每三天一次定点定株的观察，主要对苗高、根长、白根数、鲜重、干重和重金属元素含量等调查。收割期对产量组成元素进行考种，并单打单收测产，结果见表2。

表2

注：稻镉含量委托农业农村部稻米及制品质量监督检验测试中心进行检测，检测依据GB 5009.268-2016.

从表2中结果可见，施用本发明降低水稻吸收重金属镉的生物有机肥料，可以显著提高水稻产量，并且降低稻谷中镉的含量。其中实施例1相较于常规化学肥料对照(对比例3)增产275.5kg/亩，增产率70.6％；稻谷中镉含量降低0.172mg/kg。

效果例2

施用方式

试验地：(同效果例1地块)

播种方式：(同效果例1)

供试肥料：实施例1所得生物有机肥料。

施用方式：以亩计，施肥量见表3.

表3

试验结果：

6月20日开始每三天一次定点定株的观察，主要对苗高、根长、白根数、鲜重、干重和重金属元素含量等调查。收割期对产量组成元素进行考种，并单打单收测产，结果见表4。

表4

从表4中结果可见，本发明降低水稻吸收重金属镉的生物有机肥料以随水施肥效果最佳。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。