CN106925608A - 一种降低砷在农作物中积累量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种降低砷在农作物中积累量的方法，属于重金属污染修复和农产品安全领域。本发明采用的技术方案：在农作物种植前，对土壤进行深翻，并合理控制土壤水分，向砷污染表层土壤添加适量粘土矿物和砷沉淀吸附剂改良土壤，将表层土壤和改良剂翻耕混匀，陈化20天，添加底肥、种植农作物，待农作物正常生长后喷施叶面磷肥，以降低农作物的砷积累量并提高作物产量。本方法可操作性强、环境友好，可实现在中轻度砷污染土壤上持续、安全的种植农作物。

Description

一种降低砷在农作物中积累量的方法

技术领域

本发明属于土壤重金属污染修复和农产品安全领域，具体涉及一种降低砷在农作物中积累量的方法。

背景技术

据环境保护部和国土资源部发布的《全国土壤污染状况调查公报》显示全国耕地土壤点位超标率占19.4％，并以重金属无机污染物为主，镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍8种重金属点位超标率中砷污染超标率仅次于镉和镍，砷污染分布从西北到东南、从东北到西南方向呈逐渐升高的态势，并以轻微和轻度污染为主，重度污染占少数。

砷在土壤中的存在形态影响其生物有效性和毒性。砷在土壤中主要以无机As(III)和As(V)存在，As(III)的迁移能力和毒性远高于As(V)。砷在土壤中存在形态与土壤pH、Eh、土壤中铁铝钙化物含量、P含量等因素有关。砷在氧化和酸性条件下主要以As(V)存在，在还原和碱性环境中主要以As(III)存在；土壤中铁、铝、钙等氧化物和水合氧化物对五价砷有很强的亲和力，能吸附产生共沉淀；砷和磷化学性质相似，在土壤中，磷可与专性吸附和非专性吸附的砷竞争吸附点位，在一些植物体中，磷酸根和砷酸根竞争转运蛋白，磷会限制植物对砷的吸收和积累，两者之间存在拮抗作用，磷浓度变化对土壤砷的活化和迁移有重要影响。研究(Meharg和Macnair，Journal of ExperimentalBotany，1992，43(4)：519-524)还表示植物高P营养还能抑制根细胞膜上P(V)/As(V)吸收体系。磷肥是植物的根肥，磷肥缺乏会导致植物根部发育不良、植株矮小，砷通过影响磷的代谢抑制植物正常生长。砷对农作物的毒害作用在于影响农作物对水分和养分的吸收，降低农作物产量和品质，并在作物可食部位积累通过食物链对人体健康产生威胁。

为此，治理砷污染土壤、减少农作物砷积累量具有重要现实意义。土壤砷污染修复技术中，物理修复技术工程量大、成本高，不适用于大面积农田的治理修复；生物修复耗时长，需完全或部分停止农业生产活动，现农户接受程度还有待提高；化学修复通过添加重金属活化剂或钝化剂来改变重金属的形态及迁移性，具有效率高、可操作性强的特点，但往往需要添加大量的物质才能发挥作用，且部分物质对土壤理化性质影响较大，不利于后续农田的正常生产利用；调整作物品种和田间管理等农业生态措施对降低农作物重金属积累量具有一定的应用价值，但单一方法应用效果不显著。联合两种或两种以上的修复技术是缓解耕地退化压力、降低农田重金属危害的必然选择。

针对中轻度砷污染农田，联合化学修复和农业生态修复措施，通过农艺措施和添加无二次污染的土壤改良剂，改良土壤结构、降低农作物对土壤砷的吸收积累，以实现在中轻度砷污染土壤上持续、安全的种植农作物。

发明内容

本发明提供一种降低砷在农作物中积累量的方法，采用翻耕、控制土壤水分和添加少量土壤改良剂改良土壤结构并降低土壤砷的迁移性，通过喷施叶面磷肥减少农作物对As(V)的吸收积累并促进农作物增产，实现在中轻度砷污染土壤上持续、安全的种植农作物。

本发明的技术方案如下：

一种降低砷在农作物中积累量的方法，在农作物种植前，对土壤进行深翻，并合理控制土壤水分，向砷污染表层土壤添加土壤改良剂，对表层土壤进行翻耕混匀，陈化20天，添加底肥、种植农作物，待农作物正常生长后喷施叶面肥。

上述一种降低砷在农作物中积累量的方法，所述的重金属砷污染土壤为中轻度砷污染土壤。

上述一种降低砷在农作物中积累量的方法，所述的土壤深翻深度为25～30cm，保持良好的排水状况，根据作物所需供水，保持土壤Eh在0.2V以上。

上述一种降低砷在农作物中积累量的方法，所述的土壤改良剂为粘土矿物高岭石和土壤砷沉淀吸附剂铁粉，粘土矿物添加量占砷污染土壤质量的1％，铁粉添加量占砷污染土壤质量的0.5％～1％。

上述一种降低砷在农作物中积累量的方法，所述的底肥以无机N和K肥为主辅以少量P肥，肥料添加量根据农作物类型改变进行适当调整，粮食类作物按每千克污染土添加N∶P∶K＝0.3∶0.1∶0.12mg，蔬菜类作物按每千克污染土添加N∶P∶K＝0.3∶0.1∶0.2mg。

上述一种降低砷在农作物中积累量的方法，所述的叶面肥为磷酸二氢钾叶面磷肥，苗期叶面肥喷施浓度为0.15～0.2％，中后期叶面肥喷施浓度为0.2～0.3％，每隔6～8天喷施一次，每次喷施以叶面完全湿润为宜。

本发明的技术方案主要基于以下原理：

(1)通过对砷污染土壤深翻和水分管理，调整土壤通气性和含水率，提高土壤氧化还原电位，改变土壤As(V)/As(III)比，降低土壤砷的移动性和毒性。

(2)通过向砷污染土壤添加一定量的土壤改良剂，利用粘土矿物的表面吸附和离子交换作用、含铁物质对砷化物的吸附和共沉淀作用降低土壤砷的迁移能力。

(3)农作物种植前添加复合肥作为底肥，改善土壤肥力状况，促进作物生长。

(4)农作物种植后喷施叶面磷肥，一方面基于农作物根系对As(V)的吸收是通过P(V)吸收通道进行，通过叶面补充作物机体P含量，一定程度减少作物根系对P(V)和As(V)的吸收，降低作物As(V)积累量；另一方面提高肥效，减少因土壤对P的固定作用而大量施磷造成的浪费和土壤污染，有效促进作物增产。

本发明的优点在于：(1)所用的药剂价格低廉、来源广泛；(2)环境友好，高岭石属于天然粘土矿物，铁是土壤重要组分、植物所需的微量元素之一，能有效改良土壤结构、补充土壤营养、降低砷的迁移能力。通过叶面补充作物磷肥，减少土壤直接大量施磷造成的浪费和污染；(3)可操作性强，整个过程只需配合土壤翻耕、水分管理和叶面施肥等常规农艺措施，操作简单。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步说明本发明。

实施例1

实验用土采自北京市朝阳区，过10目筛，砷污染土壤通过人工外源添加Na₂HAsO₄·7H₂O配置而成。本实例人工配置的土壤砷污染浓度为90.2mg/kg。采用盆栽实验，每个塑料盆装土约2kg，选取小白菜作为试验农作物，每盆留苗4株，实验设置空白对照组，每个处理组设置6个重复。每盆土按10g/kg量添加高岭石、6g/kg量添加铁粉，将土壤改良剂与土壤混匀，陈化7天，按N∶P∶K＝0.3∶0.1∶0.2mg/kg土量添加底肥，撒播小白菜种子，保持土壤含水率为30～40％，小白菜长势正常后间苗，以0.15％的磷酸二氢钾喷施叶面肥，每次以叶面完全湿润为宜，以后每隔7天喷施一次，小白菜生长的中后期改喷0.2％的磷酸二氢钾。试验过程中每隔5～10天疏松表层土，试验组和对照组均在种植85天后收获，分别检测两组植物可食部位As含量及地上部分生物量。小白菜可食部位As含量(混合样)及地上部分生物量测定结果见表1。与对照组相比，实验组小白菜可食部位砷含量平均降低82.14％，同时地上部分生物量平均增加438.05％。

表1小白菜可食部位As含量及地上部分生物量

以上所述，仅为本发明的优选实施例，应当指出的是，对熟悉本领域的技术人员来说，在本发明原理的基础上，尚可根据上述说明加以调整或改进，这些调整及改进均应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种降低砷在农作物中积累量的方法，其特征在于：在农作物种植前，对土壤进行深翻，并合理控制土壤水分，向砷污染表层土壤添加土壤改良剂，对表层土壤进行翻耕混匀，陈化20天，添加底肥、种植农作物，待农作物正常生长后喷施叶面肥。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的重金属砷污染土壤为中轻度砷污染土壤。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的土壤深翻深度为25～30cm，保持良好的排水状况，根据作物所需供水，保持土壤Eh在0.2V以上。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的土壤改良剂为粘土矿物高岭石和土壤砷沉淀吸附剂铁粉，粘土矿物添加量占砷污染土壤质量1％，铁粉添加量占砷污染土壤质量0.5％～1％。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的底肥以无机N和K肥为主辅以少量P肥，肥料添加量根据农作物类型改变进行适当调整，粮食类作物按每千克污染土添加N∶P∶K＝0.3∶0.1∶0.12mg，蔬菜类作物按每千克污染土添加N∶P∶K＝0.3∶0.1∶0.2mg。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的叶面肥为磷酸二氢钾叶面磷肥，苗期叶面肥喷施浓度为0.15～0.2％，中后期叶面肥喷施浓度为0.2％～0.3％，每隔6～8天喷施一次，每次喷施以叶面完全湿润为宜。