CN108934846A - 利用与伴矿景天间作和钝化剂耦合降低玉米镉含量的方法 - Google Patents

利用与伴矿景天间作和钝化剂耦合降低玉米镉含量的方法 Download PDF

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Abstract

利用与伴矿景天间作和钝化剂耦合降低玉米镉含量的方法，包括在垄上种植玉米，在相邻两垄之间的沟内种植伴矿景天的间作模式，在种植玉米的垄上施底肥的同时施入钝化剂LH或钝化剂LS或钝化剂SH，所述钝化剂LH为石灰150kg/亩和腐植酸1500kg/亩，钝化剂LS为石灰150kg/亩和海泡石1500kg/亩，钝化剂SH为海泡石1500kg/亩和腐植酸1500kg/亩。在玉米拔节期，对玉米追施磷肥和钾肥，对伴矿景天仅施底肥。该方法在确保玉米产量和农民收入的情况下，与不施钝化剂的玉米单作、施钝化剂的玉米单作以及玉米与伴矿景天相比，大幅度降低了玉米籽粒的Cd含量污染，又保护了生态环境。

Description

利用与伴矿景天间作和钝化剂耦合降低玉米镉含量的方法
技术领域
本发明属农业种植技术领域，具体涉及一种降低玉米镉含量的种植方法。
背景技术
我国土壤重金属镉(Cd)污染主要由采矿、冶炼、电镀、化工等工业产生的“三废”以及污灌、农药化肥的不合理施用等农业措施造成。尤其是在粮矿复合区，工矿企业排放的废渣、废水、废气及污水灌溉，以及磷肥的大量施用直接导致农田土壤肥力下降，农田土壤中重金属污染更为严重。有资料显示：我国农田土壤Cd污染面积已超过2×105hm2，每年生产Cd含量超标的农产品达1.46×109kg(柳絮等.我国土壤镉污染及其修复研究.山东农业科学，2007(6)：94-97)。本发明研究在不同复配土壤钝化剂的作用下，作物[玉米(Zea mays L.)]和超富集植物[伴矿景天(Sedum plumbizincicola X.H.Guo et S.B.Zhou sp.nov.)]间作体系对玉米吸收积累Cd的影响，利用不同复配钝化剂对重金属的作用效果，优化间作体系，进行钝化剂与间作耦合应用，采用富集植物与作物优化的间作种植模式，再加上有效的土壤改良剂农艺控制措施，实现“边修复边生产”，既能降低作物中重金属含量，又能提高超富集植物吸收重金属含量，具有很强的可行性。
发明内容
为解决现有粮矿复合区农田土壤重金属Cd含量高，引起粮食作物中Cd含量超出我国GB2762-2017《食品安全国家标准食品中污染物限量》中Cd含量限量规定(Cd≤0.1mg/kg)的技术问题，本发明提供一种简便、易掌握、低投入的利用玉米与伴矿景天间作和与复配钝化剂耦合降低玉米镉含量的方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：
1.一种利用玉米与伴矿景天间作和钝化剂耦合降低玉米镉含量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)玉米与伴矿景天间作，在同一垄上种植两行玉米，相邻两垄之间的沟内种植3行伴矿景天；
(2)施底肥，复合肥作为底肥，在种植玉米的垄上和种植伴矿景天的相邻两垄之间的沟内均撒施相同量和相同的复合肥，撒施的复合肥与土壤混均，所述复合肥为以质量分数计，含N 10％、P2O5 10％、K2O 10％的复合肥，所述复合肥的施入量为50kg/亩；
(3)在种植玉米的垄上撒施底肥的同时撒施钝化剂LH，所述钝化剂LH由石灰和腐植酸组成，且所述石灰的量为150kg/亩，腐植酸的量为1500kg/亩，撒施的钝化剂LH与土壤混均；或在种植玉米的垄上撒施底肥的同时撒施钝化剂LS，所述钝化剂LS由石灰和海泡石组成，且所述石灰的量为150kg/亩，海泡石的量为1500kg/亩，撒施的钝化剂LS与土壤混均；或在种植玉米的垄上撒施底肥的同时撒施钝化剂SH，所述钝化剂SH由海泡石和腐植酸组成，且所述海泡石的量为1500kg/亩，腐植酸的量为1500kg/亩，撒施的钝化剂SH与土壤混均；
(4)追肥，在玉米拔节期，对玉米追施磷肥和钾肥，追施的磷肥和钾肥均采用撒施并翻耕与土壤混匀，磷肥的施入量为以P2O5计，磷肥75kg/hm2，钾肥的施入量为以K2O计，钾肥75kg/hm2。
2.根据技术方案1所述的一种利用玉米与伴矿景天间作和钝化剂耦合降低玉米镉含量的方法，其特征在于：同一垄上玉米的行株距为30cm×30cm，栽培密度为4000株/亩；相邻两垄之间的沟内种植的伴矿景天的行株距为15cm×15cm，栽培密度为13500株/亩。
3.根据技术方案1或2所述一种利用玉米与伴矿景天间作和钝化剂耦合降低玉米镉含量的方法，其特征在于：相邻两垄之间的距离为70cm。
与按现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过优化超富集植物与作物间作体系及合理的农艺措施的协同作用，能更好地修复农田土壤Cd污染，巧妙地将钝化修复方法与超富集植物与农作物间作耦合在一起，通过施用合理的复配钝化剂，降低了玉米根际土中Cd在土壤中的生物有效性，降低了土壤重金属对作物的毒害，在垄上种植玉米、垄间沟内种植伴矿景天的合理间作布局，促进了伴矿景天对土壤中Cd的吸收与累积，也能抑制玉米体内Cd的累积量，还提高了土地利用率，保证了粮食产量安全，在达到增产和稳产目的同时，降低了玉米植株对Cd的吸收，促进了伴矿景天对Cd的吸收。与玉米单作、玉米与伴矿景天间作、玉米单作+钝化剂的各对照相比，玉米产量与各对照的玉米产量相当或有提高，确保了玉米产量和农民的收入，玉米籽粒的Cd含量下降27.7％～59.38％，产生了预料不到的技术效果，达到边修复边生产的目的，保护了生态环境和粮食安全。
2、本发明在沟内种植伴矿景天还减少了农田地表径流中氮、磷等营养物质的流失，进一步削减了农田地表径流和污染负荷，保护了生态环境。
3、本发明方法操作简便、易掌握、成本低、适合于农村实际情况，便于农民在田间使用，易于推广。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明，实施例中无特殊说明的，为常规方法。实施例与各对照进行同田对比试验。
实施例1玉米与伴矿景天间作+钝化剂LH
材料：玉米品种为“会单4号”，生育期为5个月，播种期是4月中下旬，伴矿景天幼苗移栽期为5月1日，由于当地日照时间长，为保证伴矿景天存活率，采用遮光率为70％的遮阳网措施。于9月下旬收获并采集样品。钝化剂原料：石灰(用L表示)、海泡石(用S表示)、腐植酸(用H表示)。
地点：云南省怒江州兰坪县金顶镇新井村，经纬度为：东经99°38′86″～99°38′90″，北纬26°36′53″～26°36′55″。农田土壤(0～20cm)背景值为：全氮为1.31g/kg，全磷为0.60g/kg，全钾为24.66g/kg，碱解氮为75.74mg/kg，速效磷为71.93mg/kg，速效钾为383.36mg/kg，有机质为36.21g/kg，pH值为6.42，Cd含量为4.18mg/kg。
(1)玉米与伴矿景天间作，按照在同一垄上种植两行玉米，相邻两垄之间的沟内种植3行伴矿景天方式间作。种植规格为：同一垄上玉米的行株距为30cm×30cm，栽培密度为4000株/亩；相邻两垄之间的沟内种植的伴矿景天的行株距为15cm×15cm，栽培密度为13500株/亩。相邻两垄之间的距离为70cm。
(2)施底肥，复合肥作为底肥，在种植玉米的垄上和种植伴矿景天的相邻两垄之间的沟内均撒施相同量和相同的复合肥，撒施复合肥后，再翻耕使撒施的复合肥与土壤混均，所述复合肥为以质量分数计，含N10％、P2O510％、K2O10％的复合肥，所述复合肥的施入量为50kg/亩；
(3)在种植玉米的垄上撒施底肥的同时撒施钝化剂LH，所述钝化剂LH由石灰和腐植酸组成，且所述石灰的用量为150kg/亩，腐植酸的用量为1500kg/亩，撒施的钝化剂LH与土壤混均；
(4)追肥，在玉米拔节期，在种植玉米的垄上，对玉米追施磷肥和钾肥，追施的磷肥和钾肥均采用撒施并翻耕与土壤混匀，磷肥的施入量为以P2O5计，磷肥75kg/hm2，钾肥的施入量为以K2O计，钾肥75kg/hm2。
玉米和伴矿景天日常管理按常规方法进行。
伴矿景天除施上述复合肥底肥外，不追施任何肥料，也不施任何钝化剂。
实施例2玉米与伴矿景天间作+钝化剂LS
实施例2除以下步骤不同外，其余步骤与实施例1相同。
(3)在种植玉米的垄上撒施底肥的同时撒施钝化剂LS，所述钝化剂LS由石灰和海泡石组成，且所述石灰的用量为150kg/亩，海泡石的用量为1500kg/亩，撒施的钝化剂LS与土壤混均。玉米与伴矿景天间作+钝化剂LS，伴矿景天地上部分植株的Cd积累量1.086mg/株，较伴矿景天单作上升57.16％，本发明方法降低了玉米植株对Cd的吸收，促进了伴矿景天对Cd的吸收。
实施例3玉米与伴矿景天间作+钝化剂SH
实施例3除以下步骤不同外，其余步骤与实施例1相同。
(3)在种植玉米的垄上撒施底肥的同时撒施钝化剂SH，所述钝化剂SH由海泡石和腐植酸组成，且所述海泡石的量为1500kg/亩，腐植酸的量为1500kg/亩，撒施的钝化剂SH与土壤混均。
对照1：玉米单作+钝化剂LH
对照1除在相邻两垄间的沟内不种伴矿景天外，其余步骤与实施例1相同。
对照2：玉米单作+钝化剂LS
对照2除在相邻两垄间的沟内不种伴矿景天外，其余步骤与实施例2相同。
对照3：玉米单作+钝化剂SH
对照3除在相邻两垄间的沟内不种伴矿景天外，其余步骤与实施例3相同。
对照4：玉米与伴矿景天间作
对照4除在种植玉米施底肥时不施钝化剂LH外，其步骤与实施例1相同。
对照5：玉米单作
对照5除种植玉米施底肥时不施钝化剂LH外，其步骤与对照1相同。
试验结果详见表1-表3。表1中玉米产量是每亩玉米干籽粒的重量，玉米产值以2.5元/kg玉米计。表1-表3中玉米籽粒Cd含量按我国GB2762-2017《食品安全国家标准食品中污染物限量》(Cd≤0.1mg/kg)的国标方法测得。表1-表3中各实施例伴矿景天地上部Cd含量与各对照相比无显著差异。
表1本发明与对照的玉米产量和玉米籽粒Cd含量比较
表1表明：本发明实施例1-3方法生产的玉米籽粒的Cd含量均低于我国GB2762-2017《食品安全国家标准食品中污染物限量》中规定的Cd含量限量，其玉米产量与各对照的玉米产量相当或有提高，确保了玉米产量和农民的收入。各对照的玉米籽粒的Cd含量均超出了我国GB2762-2017《食品安全国家标准食品中污染物限量》中规定的Cd含量限量。
表2表明：本发明方法与玉米单作以及与玉米与伴矿景天间作相比，玉米籽粒的Cd含量大幅度降低，与玉米单作相比，玉米籽粒的Cd含量下降55.80-59.38％，与玉米与伴矿景天间作相比，玉米籽粒的Cd含量下降39.63-44.51％，产生了预料不到的技术效果。
表3表明：与玉米单作+钝化剂的各对照1-3相比，本发明方法生产的玉米籽粒的Cd含量大幅度降低，其玉米籽粒的Cd含量与(玉米单作+钝化剂LH)、(玉米单作+钝化剂LS)、(玉米单作+钝化剂SH)的玉米籽粒的Cd含量分别下降27.7％、32.09％、37.97％，产生了预料不到的技术效果。
表2本发明与玉米单作以及与玉米与伴矿景天间作比较玉米籽粒中Cd含量变化
表3本发明与玉米单作+钝化剂比较玉米籽粒中Cd含量变化

Claims (3)

1.一种利用玉米与伴矿景天间作和钝化剂耦合降低玉米镉含量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)玉米与伴矿景天间作，在同一垄上种植两行玉米，相邻两垄之间的沟内种植3行伴矿景天；
(2)施底肥，复合肥作为底肥，在种植玉米的垄上和种植伴矿景天的相邻两垄之间的沟内均撒施相同量和相同的复合肥，撒施的复合肥与土壤混均，所述复合肥为以质量分数计，含N 10％、P2O5 10％、K2O 10％的复合肥，所述复合肥的施入量为50kg/亩；
(3)在种植玉米的垄上撒施底肥的同时撒施钝化剂LH，所述钝化剂LH由石灰和腐植酸组成，且所述石灰的量为150kg/亩，腐植酸的量为1500kg/亩，撒施的钝化剂LH与土壤混均；或在种植玉米的垄上撒施底肥的同时撒施钝化剂LS，所述钝化剂LS由石灰和海泡石组成，且所述石灰的量为150kg/亩，海泡石的量为1500kg/亩，撒施的钝化剂LS与土壤混均；或在种植玉米的垄上撒施底肥的同时撒施钝化剂SH，所述钝化剂SH由海泡石和腐植酸组成，且所述海泡石的量为1500kg/亩，腐植酸的量为1500kg/亩，撒施的钝化剂SH与土壤混均；
(4)追肥，在玉米拔节期，对玉米追施磷肥和钾肥，追施的磷肥和钾肥均采用撒施并翻耕与土壤混匀，磷肥的施入量为以P2O5计，磷肥75kg/hm2，钾肥的施入量为以K2O计，钾肥75kg/hm2。
2.根据权利要求1所述的一种利用玉米与伴矿景天间作和钝化剂耦合降低玉米镉含量的方法，其特征在于：同一垄上玉米的行株距为30cm×30cm，栽培密度为4000株/亩；相邻两垄之间的沟内种植的伴矿景天的行株距为15cm×15cm，栽培密度为13500株/亩。
3.根据权利要求1或2所述一种利用玉米与伴矿景天间作和钝化剂耦合降低玉米镉含量的方法，其特征在于：相邻两垄之间的距离为70cm。
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