CN106817946B - 一种赣南稀土矿区镉超标土壤安全生产与修复同步进行的种植模式 - Google Patents

一种赣南稀土矿区镉超标土壤安全生产与修复同步进行的种植模式 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种赣南稀土矿区镉超标土壤安全生产与修复同步进行的种植模式。该模式是将赣南稀土矿区，不适宜种植水稻、蔬菜的镉污染农田，实行脐橙套种伴矿景天替代种植，在脐橙移栽穴或/和环形扩穴沟外套种伴矿景天。通过本发明能实现安全生产与修复同步。

Description

一种赣南稀土矿区镉超标土壤安全生产与修复同步进行的种 植模式
技术领域
本发明涉及镉超标农田安全生产与修复技术领域，尤其是赣南稀土矿区镉污染农田的替代种植技术。
背景技术
据2014年4月17日全国土壤污染状况调查公报显示，我国耕地土壤重金属点位超标率为19.4％，其中Cd点位超标率高达7.0％。在调查的70个矿区的1672个土壤点位中，超标点位占33.4％，有色金属矿区周边土壤镉、砷、铅等污染较为严重。国家《土壤污染防治行动计划》明确指出，根据土壤污染状况和农产品超标情况，安全利用类耕地集中的县(市、区)要结合当地主要作物品种和种植习惯，制定实施受污染耕地安全利用方案，采取农艺调控、替代种植等措施，降低农产品超标风险。我国南方稀土矿区，重金属污染，特别是Cd污染较为严重，已有水稻、蔬菜的稀土和Cd含量超标的报道(李小飞等，南方稀土采矿地土壤和蔬菜重金属含量及其健康风险评价.水土保持学报,2013,27(1):146-151；金姝兰等,江西典型稀土矿区土壤和农作物中稀土元素含量及其健康风险评价.环境科学学报,2014,34(12):3084-3093)。因此，针对我国南方稀土矿区，亟需研发适合区域特点和产业发展需求的土壤安全生产与修复同步进行的农田安全利用模式与技术。
脐橙是我国南方的重要果树，适宜生长在pH为5.5～6.5的土壤环境中，土壤中适量的稀土元素含量有利于提高脐橙果肉可溶性固形物、可滴定酸和维C含量，改善脐橙果品品质，赣南稀土矿区已经发展成为世界种植面积最大的脐橙产地。近期的研究表明，脐橙果肉对土壤重金属和稀土元素的富集能力非常低，其中Cd和稀土元素的迁移系数仅为0.07和0.003，比大宗农作物(水稻、蔬菜)低几倍至几十倍。对于一般的土壤条件，土壤Cd含量低于7.30mg/kg时种植脐橙不会引起食品安全风险；对于严重酸化(pH<4.5)、有机碳极低(<5.0mg/kg)的土壤，土壤Cd含量低于1.87mg/kg时种植脐橙不会引起食品安全风险；即使土壤稀元素含量高达1038mg/kg，脐橙果肉稀土元素含量也远低于国家食品卫生标准(Chenget al.,Heavy metals in navel orange orchards of Xinfeng County and theirtransfer from soils tonavel oranges.Ecotoxicology and Environmental Safety,2015,122:153–158；Cheng et al.,*.Rare Earth Element Transfer from Soil toNavel Orange Pulp(Citrus sinensis Osbeck cv.Newhall)and the Effects onInternal Fruit Quality.PLOS ONE|March 25,2015,DOI:10.1371/journal.pone.0120618)。
伴矿景天是中国科学院南京土壤研究所吴龙华研究员等在浙江省发现的景天科植物新种(吴龙华等,中国景天科植物一新种——伴矿景天.土壤,2006,38(5):632-633)，为多年生肉质草本植物，是一种镉锌超积累植物。伴矿景天生物量较大，生长速度快，被认为在修复Cd、Zn污染土壤方面具有广泛的应用前景。
因此，将赣南稀土矿区，不适宜种植水稻、蔬菜的镉污染农田，改种脐橙，并在幼年脐橙园中套种伴矿景天，既符合赣南稀土矿区发展特色现代农业、壮大脐橙产业的需求，又可以达到土壤污染修复的目标。但由于伴矿景天生长期间暂时会导致土壤局部酸化、增强土壤Cd等重金属的有效性。已有文献表明丝瓜-伴矿景天间作增大了丝瓜果实中Cd含量风险(王京文等，丝瓜与伴矿景天间作对土壤Cd形态及丝瓜Cd吸收的影响。农业环境科学学报，2016，35(12):2292-2298)。对于Cd含量>1.5mg/kg、严重酸化的土壤，如果套种伴矿景天种植方式不当，将导致脐橙对Cd等重金属吸收的增加，增加脐橙果品安全风险。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前赣南稀土矿区镉超标土壤安全生产的技术难题，提供脐橙套种伴矿景天替代种植模式及其关键技术，以实现安全生产与修复同步。
本发明所采用的技术方案是：
一种赣南稀土矿区镉超标土壤安全生产与修复同步进行的种植模式，是在赣南稀土矿区的镉污染农田，实行脐橙套种伴矿景天替代种植，实现安全生产与修复同步；具体步骤如下：
(1)整地：按照常规脐橙栽培要求进行整地；
(2)脐橙移栽与管理：开挖定植穴、施肥、移栽定植；定植1年后，每年11月份沿定植穴外缘开始逐年向外开挖环形扩穴沟，在扩穴沟内施肥，4-5年内完成扩穴改土工作；
(3)伴矿景天种植与管理：在脐橙移栽穴或/和环形扩穴沟外套种伴矿景天。
所述步骤(3)具体是：脐橙苗移栽当年，与脐橙移栽同期进行伴矿景天扦插种植，种植部位为脐橙移栽穴外的空地；对于Cd含量>1.5mg/kg、严重酸化的土壤，以后的2-4年，以幼年脐橙主干为中心，每年11月下旬在脐橙环形施肥沟外种植伴矿景天，避免脐橙根系和伴矿景天根系的交叉，环形扩穴沟随脐橙生长逐年外移；对于Cd含量<1.0mg/kg的土壤，可以在种植穴外继续套种伴矿景天，以加快土壤修复效率。
其中，种植的伴矿景天在次年6月下旬收获移出集中处理；当脐橙根系布满整个行间时及时停止伴矿景天套种。
本发明的种植方式，不占用主栽植物的种植面积，不影响田间管理和主栽植物的产量。而且景天比较耐阴，脐橙对光照的遮阴也不影响景天生长。本发明有效地实现了安全生产与修复同步。
具体实施方式
实施例1：
1.整地：按照常规脐橙栽培要求进行整地，特别要求做好灌排水渠，以防御春涝和秋旱。
2.脐橙移栽与管理：选购优质幼苗，按照常规方法开挖定植穴、施肥、移栽定植，春植一般在2月下旬进行，也可以在11月份以营养袋假植带土移栽进行秋植，密度一般为4m*4m；定植1年后，每年11月份沿定植穴外缘开始逐年向外开挖宽、深50-60cm的环形扩穴沟(施肥沟)，在扩穴沟内施肥，一般4-5年内全面完成扩穴改土工作。脐橙的施肥、整形修剪等管理按照常规方式进行。
3.伴矿景天种植与管理：脐橙苗移栽当年，与脐橙移栽同期进行伴矿景天扦插种植，种植部位为脐橙移栽穴外的空地。1)对于Cd含量>1.5mg/kg、严重酸化的土壤：以后的2-4年，以幼年脐橙主干为中心，每年11月下旬在脐橙环形施肥沟外种植伴矿景天，避免脐橙根系和伴矿景天根系的交叉，环形扩穴沟随脐橙生长逐年外移。伴矿景天施种植密度以40万株/hm2(实际种植面积)为宜，次年6月下旬收获移出集中处理；施肥用量为300kg/hm2N、90kg/hm2P、200kg/hm2K，磷肥全部基施，氮钾肥50％基施、50％追肥。随脐橙根系生长，伴矿景天种植范围逐渐缩小。当脐橙根系布满整个行间时(移栽后4-5年)，应及时停止伴矿景天套种。2)对于Cd含量<1.0mg/kg的土壤，可以在种植穴外继续套种伴矿景天，以加快土壤修复效率。
4.夏季绿肥种植：每年6月下旬伴矿景天收获后，中耕松表土，在脐橙果园空地播种乌豇豆、印度豇豆、猪屎豆等一年生夏季绿肥培肥地力，秋季一部分翻压到环形施肥沟、一部分覆盖脐橙树兜。
对于赣南稀土矿区Cd含量略高于1.5mg/kg(国家土壤环境质量二级标准的5倍值，高于此值一般定义为重度污染)的稻田或菜地土壤，替代种植脐橙后，通过在幼年脐橙果园套种伴矿景天3-5季，可以移除表层土壤Cd 1.5-2.0kg/hm2，相当于减少土壤Cd含量0.67-0.89mg/kg。加之脐橙植株体(主要是根系)贮存部分Cd，土壤Cd减少幅度更大。在第1个生产周期(一般20多年)完成后，需要将脐橙大部分根系移出土体集中处理；为使得土壤Cd分布比较均匀，在第2个脐橙生产周期更换脐橙栽植穴位置，继续套种伴矿景天。经过2个脐橙生产周期，可以将Cd含量略高于1.5mg/kg的土壤，在保证脐橙安全生产的前提下，将土壤Cd含量降低到0.3mg/kg以下，恢复进行大宗农作物安全生产。对于Cd含量<1.5mg/kg的土壤，经过1个脐橙生产周期，在保证脐橙安全生产的前提下，将土壤Cd平均含量降低到0.3mg/kg以下。

Claims (1)

1.一种赣南稀土矿区镉超标土壤安全生产与修复同步进行的种植模式，其特征在于，在赣南稀土矿区的镉污染农田，实行脐橙套种伴矿景天替代种植，实现安全生产与修复同步；具体步骤如下：
(1)整地：按照常规脐橙栽培要求进行整地；
(2)脐橙移栽与管理：开挖定植穴、施肥、移栽定植；定植1年后，每年10-11月份沿定植穴外缘开始逐年向外开挖环形扩穴沟，在扩穴沟内施肥，4-5年内完成扩穴改土工作；
(3)伴矿景天种植与管理：在脐橙定植穴或/和环形扩穴沟外套种伴矿景天，具体是：脐橙苗移栽当年，与脐橙移栽同期进行伴矿景天扦插种植，种植部位为脐橙定植穴外的空地；对于Cd含量>1.5mg/kg的土壤，以后的2-4年，以幼年脐橙主干为中心，每年11月下旬在脐橙环形扩穴沟外种植伴矿景天，避免脐橙根系和伴矿景天根系的交叉，环形扩穴沟随脐橙生长逐年外移；对于Cd含量<1.0mg/kg的土壤，在定植穴外继续套种伴矿景天，以加快土壤修复效率；种植的伴矿景天在次年6月下旬收获移出集中处理；当脐橙根系布满整个行间时及时停止伴矿景天套种。
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