CN102017835B - 一种降低重金属在蔬菜中累积量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种降低重金属在蔬菜中累积量的方法，向土壤中施加改良剂，所述改良剂为麦饭石与赤泥的组合。所述的降低重金属在蔬菜中累积量的方法，所述麦饭石与赤泥的施加量为：每千克土壤施加麦饭石20g·kg-1，每千克土壤施加赤泥2g，或者在大面积田地中按照以下比例施加：750kg·hm-2赤泥和7500kg·hm-2麦饭石。组合改良剂的使用大幅度的降低了镉等重金属污染土壤中芹菜的Cd含量，使蔬菜可食部镉等重金属含量降低64.72％。
Description
技术领域
本发明涉及农业技术领域尤其涉及一种降低重金属在蔬菜中累积量的方法。
背景技术
目前，修复土壤重金属污染具体措施主要有工程措施、物理修复、生物修复、农艺措施和化学修复等。化学修复因其成本低，实施容易常被利用。七十年代初，陕西等省份就开展了粉煤灰的利用研究工作。南京土壤所研究了粉煤灰中硼对豆科作物的增产作用。西北农业科技大学研究了粉煤灰作为改良剂具有增温、保墒、增加养分、疏松通气、提高肥力等作用。纳明亮等(2007)采用盆栽试验，观测石灰对土壤中重金属的钝化作用及对小白菜生物量和Cu、Zn含量的影响。表明，施用石灰能有效地降低土壤中重金属有效态含量，提高蔬菜的生物量，降低蔬菜对重金属的吸收。杜彩艳等(2008)通过盆栽试验，研究在镉、铅和锌污染土壤上，石灰和猪粪配施对土壤中不同形态镉、铅和锌含量及在蔬菜中累积的影响。结果表明：施入石灰土壤中碳酸盐结合态Cd、Pb和Zn含量明显降低。郑小真等(2008)通过盆栽试验研究硫磺、石灰、硫化钠、二硫化碳、十二硫醇土壤阻控剂的不同组合对土壤环境中重金属污染的钝化效应。结果表明加施改良剂后蔬菜中As、Pb、Cd、Hg等重金属含量普遍下降或有下降趋势。
农业治理是因地制宜的改变一些耕作管理制度来减轻重金属的危害。在污染土壤上种植不进入食物链的植物。主要有：通过控制土壤水分来调节重金属的氧化还原电位(Eh)，达到降低重金属污染的目的；选择化肥，在不影响土壤供肥的情况下，选择最能降低土壤重金属污染的化肥；增施有机肥，有机肥能够固定土壤中多种重金属以降低土壤重金属污染的措施；选择农作物品种，选择抗污染的植物和不要在重金属污染的土壤上种植进入食物链的植物。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术不足，提供一种降低重金属在蔬菜中累积量的方法。
本发明技术方案如下：
一种降低重金属在蔬菜中累积量的方法，向土壤中施加改良剂，所述改良剂为麦饭石与赤泥的组合。
所述的降低重金属在蔬菜中累积量的方法，所述麦饭石与赤泥的施加量为：每千克土壤施加麦饭石20g，每千克土壤施加赤泥2g。
所述的降低重金属在蔬菜中累积量的方法，在大面积田地中，所述麦饭石与赤泥的施加量为：750kg·hm-2赤泥和7500kg·hm-2麦饭石。
所述的降低重金属在蔬菜中累积量的方法，所述麦饭石与赤泥施加前过100mm筛。
所述的降低重金属在蔬菜中累积量的方法，施加所述改良剂的同时还向土壤中施加底肥，每千克土壤施加底肥比例为：N∶P∶K＝0.3∶0.2∶0.2mg。
本发明组合改良剂的使用大幅度的降低了镉污染土壤中芹菜的Cd含量，使芹菜可食部镉含量降低64.72％。麦饭石和赤泥来源非常广泛，且无毒无害不会破坏土壤结构。随着铝工业的发展，我国年排出的赤泥量就达600万吨，累积赤泥堆存量高达5000万吨，赤泥的处理和综合利用成为一个世界性的大难题，而目前对赤泥的销纳主要采取的是海底或陆地堆放处置的方法，赤泥堆存不但需要一定的基建费用，而且占用大量土地，污染环境，并使赤泥中的许多可利用成分得不到合理利用，造成资源的二次浪费，严重的阻碍了铝工业的可持续发展。此改良方法很好的解决了赤泥的再利用和处理问题。并且此改良方法成本低廉、操作简单而且容易推广。对于镉污染的土壤有效的降低蔬菜中的Cd含量，从而减少了Cd进入食物链的风险，为我国蔬菜的无公害栽培提供技术支持，为产品的出口创汇带来巨大的经济效益。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。
1材料与方法
1.1实验材料
供试芹菜品种为津南实芹，种子购于西北农林科技大学蔬菜种子公司，盆土取用大田耕作层(0-20cm)土层，为陕西关中
土，土壤的基础养分及镉含量见表1-1。供试改良剂有纳米羟基磷灰石(购于南京埃普瑞纳米材料有限公司)、人造沸石(4A)、赤泥(采于中国铝业股份有限公司河南分公司)、麦饭石(西安市长安区)、石灰、过磷酸钙、腐殖酸、硫化钠八种，其中赤泥、麦饭石、石灰需过100目筛。改良剂的施用水平见表1-2
表1-1盆栽供试土壤基础养分及镉含量
表1-2改良剂种类和施用水平
1.2试验设计
1.2.1盆栽试验设计
盆栽试验设计了1个清水对照(以下简称对照)，即不施加重金属元素与改良剂；1个污染对照，即只施加重金属元素而不施加改良剂，重金属施用浓度为40.0mg·kg-1；28个配伍处理，即在镉处理的土壤中加8种改良剂，两两组合(C8 2)，组合方式见表1-3，共计30个处理，每个处理重复5次，共计盆栽150盆。
表1-3八种改良剂的组合方式
| 纳米羟基磷灰石 | 人造沸石 | 赤泥 | 麦饭石 | 石灰 | 过磷酸钙 | 腐植酸 | |
| 纳米羟基磷灰石 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
| 人造沸石 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | ||
| 赤泥 | 12 | 13 | 14 | 15 | |||
| 麦饭石 | 16 | 17 | 18 | ||||
| 石灰 | 19 | 20 | |||||
| 过磷酸钙 | 21 | ||||||
| 硫化钠 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 |
注：处理1是纳米羟基磷灰石和人造沸石的组合，处理2是纳米羟基磷灰石和赤泥的组合，处理3是纳米羟基磷灰石和麦饭石的组合，依次类推。
1.2.2盆栽土壤制备
供试土壤经自然风干，过5mm筛，按设计浓度(40.0mg·kg-1)加入CdCl2溶液，充分混匀，平衡14d。按照试验方案加入各预设浓度的改良剂和底肥，充分混均。施加底肥比例为：N∶P∶K＝0.3∶0.2∶0.2mg·kg-1，腐化平衡14天后装盆，每盆装土2.5kg，每个处理5个重复。
1.2.3芹菜培养
挑选籽粒饱满的种子，0.1％HgCl2消毒10min，自来水中浸泡6-8h后，置于铺有滤纸的培养皿，上覆纱布保湿，25℃恒温培养箱内催芽。待根长至3.0cm左右时移栽，每盆定植5株。
1.3测定项目与数据处理
1.3.1生物量测定：
各处理采取3盆长势一致的芹菜，用自来水反复冲洗干净，在105℃下杀青15min，于80℃烘干至恒重，称量根部和地上部干重。
1.3.2芹菜和土壤中镉含量的测定
(1)芹菜中镉含量的测定：称取1.0g芹菜干样加入硝酸∶高氯酸混合液(V∶V＝5∶1)18ml，220℃沙浴消化，样品蒸至近灰白色后，定容25ml，每个样品三个重复[6]。上清液用原子吸收分光光度计(日立Z-5000 FAAS)测定重金属Cd含量。
(2)土壤中镉含量的测定：分别称取1.0g土壤样品于锥形瓶中，加入少许去离子水湿润，然后加入HNO3 15ml，于电热板上缓慢加热分解，并加以回流，蒸至近干。稍冷后加入硝酸∶高氯酸混合液(V∶V＝5∶1)24ml，220℃沙浴消化，稍冷却后反复加入10mlHNO3，样品蒸至近灰白色，定容25ml，重金属Cd含量测定方法同上。
1.3.3数据处理与分析
试验数据用Excel 2003和SPSS 18.0软件进行方差分析(ANOVA)和Duncan检验处理。
2结果与分析
2.3.1不同改良剂对芹菜生物量的影响
从表2-1中可以看出与污染对照相比，除处理7、10、11、25和27外添加改良剂后芹菜叶的生物量均提高。其中叶生物量增加最大的为5和12。除7、10、20和25处理外添加改良剂后芹菜茎生物量均显著提高。除7处理外添加改良剂后芹菜根的生物量均显著提高。除7、10和11处理外总生物量均显著提高。由此可以推出除了7、11和25处理外，添加改良剂后均能显著提高芹菜的生物量。
2-1不同改良剂对芹菜生物量的影响(g/5株)
2.3.1不同改良剂处理后芹菜可食部及根部镉含量
2-2不同改良剂对芹菜中镉含量、降低率及转移率
注：可食部镉降低率指处理与污染对照相比可使用部分镉含量降低的百分比。
转移率＝可食用部分重金属含量/根中重金属含量
从表2-2中可以看出，与对照污染对照相比可食部Cd含量均降低，其中Cd含量最低的依次为12＜13＜11＜5＜9＜1。可食部Cd含量降低率最大的是12，降低量为64.72％，所以筛选出处理12为理想的改良剂。即2g·kg-1赤泥+20g·kg-1麦饭石的组合为最佳改良剂。
20g·kg-1麦饭石和2g·kg-1赤泥的组合大幅度的降低了镉污染土壤中芹菜的Cd含量，使芹菜可食部镉含量降低64.72％。麦饭石和赤泥来源非常广泛，且无毒无害不会破坏土壤结构。随着铝工业的发展，我国年排出的赤泥量就达600万吨，累积赤泥堆存量高达5000万吨，赤泥的处理和综合利用成为一个世界性的大难题，而目前对赤泥的销纳主要采取的是海底或陆地堆放处置的方法，赤泥堆存不但需要一定的基建费用，而且占用大量土地，污染环境，并使赤泥中的许多可利用成分得不到合理利用，造成资源的二次浪费，严重的阻碍了铝工业的可持续发展。此改良方法很好的解决了赤泥的再利用和处理问题。并且此改良方法成本低廉、操作简单而且容易推广。对于镉污染的土壤有效的降低蔬菜中的Cd含量，从而减少了Cd进入食物链的风险，为我国蔬菜的无公害栽培提供技术支持，为产品的出口创汇带来巨大的经济效益。
实施例2
田间小区试验：
供试的蔬菜品种有津南实芹、黑油白菜、菠菜。种子均购于西北农林科技大学蔬菜种子公司。供试的改良剂赤泥和麦饭石的来源和处理方法与盆栽试验一样，赤泥的添加量是750kg·hm-2，麦饭石的添加量是7500kg·hm-2。试验地点位于陕西某冶炼厂300-500m距离处，处理为：(1)津南实芹；(2)津南实芹+麦饭石+赤泥；(3)黑油白菜；(4)黑油白菜+麦饭石+赤泥；(5)菠菜；(6)菠菜+麦饭石+赤泥。每个处理设3个重复，共计18个小区，每个小区面积为1.0×2.0m2，小区之间用PVC隔板分隔，以免发生渗漏。
实验结果
由下表3中可以看出，在添加了750kg·hm-2赤泥和7500kg·hm-2麦饭石后，津南实芹、黑油白菜和菠菜的可食部和根部的生物量均显著提高。添加改良剂后津南实芹、黑油白菜和菠菜的可食部和根部的镉含量均显著降低，其中津南实芹可食部镉含量降低了60.53％，黑油白菜可食部镉含量降低了66.36％，菠菜可食部镉含量降低了59.29％。与盆栽试验的结果基本一致，由此可以验证本试验所筛选出的改良剂可以有效的降低镉污染土壤中蔬菜的镉含量。
表3改良剂对三种蔬菜生物量、Cd含量及可食部Cd降低率的影响
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，例如，本发明不仅仅局限于实施例所列蔬菜品种的种植，本领域技术人员可以将其应用到其他蔬菜种植领域，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (1)
1.一种降低重金属在蔬菜中累积量的方法，其特征在于，向土壤中施加改良剂，所述改良剂为麦饭石与赤泥的组合；所述麦饭石与赤泥施加前过100目筛；所述麦饭石与赤泥的施加量为：750kg·hm-2赤泥和7500kg·hm-2麦饭石；施加所述改良剂的同时还向土壤中施加底肥，每千克土壤施加底肥比例为：N∶P∶K＝0.3mg∶0.2mg∶0.2mg。
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