CN109197302B

CN109197302B - 一种利用蓝莓修复废弃离子型稀土矿区的方法蓝莓的种植方法

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Publication number: CN109197302B
Application number: CN201711111496.XA
Authority: CN
Inventors: 刘斯文; 黄园英
Original assignee: National Geological Experimental Testing Center
Current assignee: National Geological Experimental Testing Center
Priority date: 2018-01-29
Filing date: 2018-01-29
Publication date: 2020-12-29
Anticipated expiration: 2038-01-29
Also published as: CN109197302A

Abstract

本发明提供一种利用蓝莓修复废弃离子型稀土矿区的方法及用于种植蓝莓的培养土，涉及生态修复和作物栽培领域，包括对废弃稀土矿进行整地，使其形成坡度和缓的梯田，并在所述梯田上开挖树穴，还包括：保留开挖树穴所得的废弃离子型稀土矿区土壤；对所述开挖树穴所得的废弃离子型稀土矿区土壤进行第一改性处理，得到改良土壤；对树穴内的废弃离子型稀土矿区土壤进行第二改性处理，得到改性树穴；将蓝莓树苗置于改性树穴中，并利用改良土壤和酸性水对蓝莓定植；利用动态修复种植管理方法对定植后的蓝莓进行田间管理，实现植被恢复。本发明不但使被破坏的矿区恢复植被生长，还带来了经济价值，而且所用材料来源易得，成本低廉，方法简单。

Description

一种利用蓝莓修复废弃离子型稀土矿区的方法蓝莓的种植方法

技术领域

本发明涉及生态修复及作物栽培领域，尤其涉及利用废弃离子型稀土矿区的污染土壤种植蓝莓的方法。

背景技术

我国是稀土资源大国，离子型稀土矿是中国特有的矿产资源种类。20世纪70年代之前，江西龙南足洞离子型稀土矿区为茂密森林覆盖的丘陵地区，表层土壤为黑色的薄层腐殖土，直接覆盖与花岗岩风化壳之上，该类土壤损毁后难以自然修复。20世纪70年代，离子型稀土基本采用“搬山”式开采，即将矿山表层的植被和土壤全部剥离，获取原矿，导致原始土壤层全部被破坏。稀土采完后，矿山即以裸露基岩(即花岗岩风化壳)的形式接受自然剥蚀。20世纪90年以来，原位浸矿技术被广泛应用于离子型稀土的开采，即将硫酸铵和硫酸浸矿液通过注液井注入矿土，提取稀土。过量的硫酸铵和硫酸浸矿液改变了矿山的地球化学环境、加速了矿山环境的恶化，使得矿山整体酸化，土壤贫瘠，矿体深部氨氮富集，导致矿区沟壑纵横、化学污染严重、土壤破坏地区植被难以存活。

发明内容

为了解决离子型离子型稀土矿区破坏土壤难以修复的的问题，本发明提供一种利用蓝莓修复废弃废弃稀土矿区的方法，本发明方法不但可以充分利用矿区内被污染的土壤，而且通过蓝莓的种植，还能改善其矿区土壤性质，防止水土流失，所种植的蓝莓果实还可以创造经济价值。

为了实现本发明的目的，本发明一方面提供一种利用蓝莓修复废弃离子型稀土矿区的方法，包括对废弃稀土矿区进行整地，使其形成坡度和缓的梯田，并在所述梯田上开挖树穴；还包括：

保留开挖树穴所得废弃离子型稀土矿区的污染土壤；

对所述开挖树穴所得的污染土壤进行第一改性处理，得到pH在4.0～4.5范围内、铵态氮含量在0.53～2.58mg/kg范围内、硝态氮含量在29.51～65.71mg/kg范围内、有机质含量大于5％，土壤质地组成为石砾质35～45％、粗砂粒15～25％、细砂粒18～28％的改良土壤；

对树穴进行第二改性处理，使形成具有防止废弃离子型稀土矿区土壤中的硝态氮与硝态氮向树穴内迁移的改性树穴；

将蓝莓树苗置于所述改性树穴中，并利用所述改良土壤和酸性水对蓝莓定植；

利用动态修复种植管理方法对定植后的蓝莓进行田间管理，使废弃离子型稀土矿区实现植被恢复。

其中，所述石砾质的粒径大于2mm；粗砂粒的粒径为0.2～2mm，细砂粒的粒径为0.02～0.2mm。

其中，所述对所述开挖树穴所得的污染土壤进行第一改性处理包括；

利用以草炭土或松针为主要成分的第一改性料，得到有机质含量大于5％的污染土壤。

特别是，所述第一改性处理还包括：

在得到有机质含量大于5％的污染土壤之前，先使用以石灰、沸石粉、凹凸棒土或硫磺粉为主要成分的第二改性料使污染土壤的pH在4.0～4.5范围内、铵态氮含量在0.53～2.58mg/kg范围内、硝态氮含量在29.51～65.71mg/kg范围内。

其中，所述第一改性料还包括：

用于调整土壤质地，使其土壤质地组成为石砾质35～45％、粗砂粒15～25％、细砂粒18～28％的骨料。

其中，所述骨料选自天然沙土、砂石、蛭石、锯末中的一种或多种。

优选地，所述骨料为天然沙土。

其中，所述草炭土与所述开挖树穴所得的污染土壤的混合比例为1:2-4。

优选地，所述草炭土与所述开挖树穴所得的污染土壤的混合比例为1:3。

其中，所述松针与所述开挖树穴所得的污染土壤的混合比例为1:8-12。

优选地，所述松针与所述开挖树穴所得的污染土壤的混合比例为1:10。

其中，所述石灰或凹凸棒土可以使污染土壤的pH升高并维持。

其中，所述硫磺粉或草炭土或沼泽土可以使污染土壤pH降低。

特别是，所述石灰、凹凸棒土或硫磺粉、草炭土、沼泽土的添加量为使污染土壤pH达到4.0-4.5、铵态氮含量在0.53～2.58mg/kg范围内、硝态氮含量在29.51～65.71mg/kg的量。

其中，所述石灰、凹凸棒土或硫磺粉、草炭土、沼泽土添加方式及土壤pH、铵态氮含量、硝态氮含量测定方式均按照常规方法进行。

其中，所述对树穴内的废弃离子型稀土矿区土壤进行第二改性处理包括：

向树穴内的土壤表层覆盖以沸石粉为主要成分的改性剂；

向沸石粉表面铺设以松针、农家肥与草炭土的混合物为主要成分的有机肥。

其中，所述改性剂中沸石粉的含量为80％以上。

优选的，所述改性剂中沸石粉含量为100％。

其中，所述覆盖改性剂的厚度为0.3-2cm。

优选的，所述覆盖改性剂的厚度为0.5-0.8cm。

进一步优选地，所述覆盖改性剂的厚度为0.5cm。

其中，所述农家肥为常规使用的任一种农家肥。

其中，所述松针、农家肥与草炭土的重量份配比为：0.5-1.5：2-4：4-8。

优选地，所述松针、农家肥与草炭土的重量份配比为：0.8-1.2：2.8-3.5：5-7。

进一步优选地，所述松针、农家肥与草炭土的重量份配比为：1：3：6。

其中，所述有机肥中，松针、农家肥与草炭土的混合物的含量为80％以上。

优选的，所述有机肥中，松针、农家肥与草炭土的混合物的含量为100％。

特别是，所述酸性水的pH为3.5＜pH＜4.5。

特别是，所述酸性水是由柠檬酸和水混合后制备得到。

其中，所述动态修复种植管理方法包括：

对定植后的蓝莓树苗定期进行施肥，使种植蓝莓的土壤养分处于较低状态；

分别在春季和冬季对种植蓝莓的土壤进行pH值检测，并使用调整土壤pH的酸碱剂，使种植蓝莓的土壤pH在春季和冬季保持在4.0～4.5范围内。

其中，所述对定植后的蓝莓树苗定期进行施肥的肥料为氮磷钾比例为1:1:1的复合肥。

其中，所述肥料施肥量为0.1-0.4kg/m²，施肥时间是早春萌芽时。

优选地，所述肥料施肥量为0.2-0.3kg/m²，进一步优选地，所述肥料施肥量为0.2kg/m²。

由于，蓝莓属于寡营养型植物，施肥过多会对蓝莓造成伤害，因此本发明使用氮磷钾比例为1:1:1的复合肥，而且仅在春季进行施肥，施肥量仅为0.4kg/m²以下，最低仅为0.1kg/m²。

其中，所述施肥方式为沟施，施肥深度为10-18cm，优选为10-15cm。

为实现本发明的技术目的，本发明再一方面提供的种植蓝莓的培养土，其以废弃离子型稀土矿区污染土壤为主要成分，并加入用于调整土壤pH并固定土壤铵态氮和硝态氮的改良剂；用于提高土壤有机质含量的营养剂；以及用于调整土壤质地的骨料。

其中，用于调整土壤pH并固定土壤铵态氮和硝态氮的改良剂包括：石灰、凹凸棒土、硫磺粉、草炭土、沼泽土中的一种或多种；以及沸石粉。

其中，所述营养剂的主要成分为草炭土或松针与所述污染土壤的混合物。

优选地，所述骨料为天然沙土。

为实现本发明的技术目的，本发明再一方面提供一种蓝莓种植方法，所述方法按照上述方法进行。

有益效果：

1、本发明方法将蓝莓成功地种植在酸性的废弃离子型稀土矿区污染土壤中，成活率达90％以上，蓝莓果实符合国家食用标准，产量达1kg/棵。不仅实现了废弃离子型稀土矿区的修复，解决了废旧稀土矿寸草不生的技术问题，而且种植的蓝莓果实还带来了经济价值。

2、本发明方法所用材料来源易得，成本低廉，方法简单。

附图说明

图1是室内盆栽种植蓝莓生长状态的照片。

图2是在矿区种植蓝莓的矿区照片；

图3是用蓝莓修复后的废弃矿区照片。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。但这些实施例仅限于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体实验条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照厂商所建议的条件。

实验区位于龙南县足洞矿区，是典型的离子型稀土矿山，该矿已停产，稀土被提取完后，原先含矿的花岗岩风化壳裸露，经长期流水侵蚀，沟壑纵横，水土流失严重，田间环境恶劣，几乎无植物生长，整个矿山已全部被酸化。

实施例1利用离子型稀土矿区的污染土壤在室内盆栽种植蓝莓

发明人在废弃离子型稀土矿区进行蓝莓种植之前，先利用废弃离子型稀土矿区的污染土壤进行室内的蓝莓种植试验，具体步骤如下：

1、污染土壤的采集

从废弃稀土矿取污染土壤，最好是地面以下2m的污染土壤，经检测，污染土壤的pH值在4.0～4.5之间。

2、培养土的制备

称量采集的污染土壤60kg，将其与39kg草炭土，1kg的沸石混合，搅拌均匀后，得到培养土，备用。

3、蓝莓的种植

将培养土装入多个培养盆中，在阴凉处放置2～3天，再将预先培育的健康的兔眼蓝蓝莓苗种植到盆中，向盆中浇水至培养土完全湿润但无积水。

需要说明的是，蓝莓苗可以是市售的，也可以是自己培育的，培育方法与常规方法相同，在本发明的实施例中采用市售的。

4、种植管理

除每天监测并记录培养盆中土壤的pH值，并根据监测结果及时调节pH值，使其在4.0-4.5的范围内，保持培养土湿润但无积水外，其它均采用常规的蓝莓种植管理方式进行。

需要说明的是，控制pH值的方式是：当每天检测并记录的pH值，如果pH升高至大于5.0时，称取1克的硫磺粉均匀的洒在培养盆的土壤表层，然后继续每天监测记录土壤pH值，以便及时了解培养盆中土壤酸碱度；当pH值持续保持在4.0-4.5的时间超过三周以上时，则每隔1个月测量一次pH值。

4、生长状态和产量测定

生长状态如图1中的①图、②图、③图、④图所示，其中①图是移栽后处于生长期的效果图，②图是蓝莓在开花期时的效果图，③图是蓝莓进入结果期时的效果图、④图是蓝莓果实成熟后的效果图，图中植株生长健壮，结果良好，果实粒大饱满，无明显的缺素症状，表明利用污染土壤不但可以种植蓝莓，而且种植效果良好。

蓝莓初次挂果成熟后，采摘并称量每个培养盆中的蓝莓产量，求平均值，测得兔眼蓝品种的产量为1kg/棵。

5、蓝莓营养成分的检测

将采摘后的蓝莓送至诺安检测公司进行检测，分别参照SN/T 0448～2011和GB5009.94～2012检测标准分析检测其中的成分，检测内容包括稀土元素钪(Sc)、钇(Y)、镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)元素的测定以及砷(As)、铅(Pb)、汞(Hg)、镉(Cd)含量的测定，其中，稀土元素以氧化物含量计，将测得结果采用GB2762～2012和GB2762～2005标准进行判断，是否达到国家可食的标准，检测如表1所示。

表格1检测分析结果

根据表1的结果可以看出，利用废弃离子型稀土矿区污染土壤种植的蓝莓符合食用标准。

废弃稀土矿的污染土壤完全被酸化，pH值为4～5.6，pH值低于其背景区的值5～6，使得土壤贫瘠，深层氨氮富集，造成矿山沟壑纵横、寸草不生，极易发生水土流失，而本发明充分利用废弃稀土矿的污染土壤配制用于种植蓝莓的培养土，通过沸石和草炭土或沸石和沼泽土调节污染土壤的pH值，吸附其中的金属离子，明显改善了污染土壤的组成成分，实现了废弃稀土矿污染土壤的回收利用，而且利用污染土壤种植的蓝莓果实中各成分含量指标符合国家GB2762～2012，GB2762～2005，标准，可以直接食用，使污染土壤得到了重新利用，并且带来了直观的经济效益；并且，利用污染土壤配制培养土的方法简单，仅需要向其中加入沸石和草炭土或沸石和沼泽土，使用硫磺粉调节其pH值即可，蓝莓种植采用常规的种植管理技术即可，成本低，普适性强。

对比例1以常规的培养土进行室内蓝莓盆栽试验

使用市售的用于蓝莓种植的培养土进行蓝莓盆栽试验，试验起止时间、所用品种及管理方式均与实施例1相同，蓝莓初次挂果成熟后，采摘并称量每个培养盆中的蓝莓产量，求平均值，测得兔眼蓝品种的产量也为1kg/棵。可见，利用废弃离子型稀土矿区的污染土壤同样可以种植蓝莓，而且产量与常规的种植产量相同，实现了废弃矿区的再利用。

实施例2利用草莓修复废弃离子型稀土矿区种

1、场地整理

选择废弃离子型稀土矿山向阳面坡面，进行场地整理，具体步骤如下：

1.1将裸露陡峭的坡面改造成坡度和缓的梯田。根据矿山的地势，每一阶梯田的高度控制在1～1.5m，梯田种植面宽度控制在1.2～1.8m。

1.2每阶梯田坡面至外向矿山内部倾斜约2～3°，在向矿山侧开挖40×40×40cm的排水槽。

1.3根据坡面的工程稳定性质采取护坡措施，如果风化壳疏松、易滑坡，则采用生态袋柔性结构专利进行护坡处理(专利号：ZL 201210466006.9)

2、开挖树穴

2.1开挖树穴所得的污染土壤的处理

将挖出的污染土壤进行检测，检测结果如表3所示：

表3土壤检测结果

成分	pH值	有机质/‰	铵态氮	硝态氮
					含量	4.85	27.01	48.55mg/kg	292.1mg/kg

根据表3的检测结果可知，污染土壤的pH高于4.5，铵态氮含量远大于2.58mg/kg，硝态氮含量远高于65.71mg/kg，因此，本发明采用以下方法对污染土壤进行处理：

先向开挖树穴所得的土壤中加入土壤重量的0.1％的沸石粉和凹凸棒土进行搅拌，沸石粉和凹凸棒土的重量份配比为5:1，使土壤内部之间形成隔离，同时降低土壤pH，最后加入未改良的污染土壤与草炭土的混合物进行搅拌，污染土壤与草炭土的重量份配比为3：1。

其中，沸石粉和凹凸棒土的加入量在土壤重量的0.1～0.5％的范围内均可以使土壤pH范围在4.0～4.5的范围内。

其中，草炭土与污染土壤的混合比例在1:2-4的范围内都可以实现本发明的技术目的，例如1:2、1:2.3、1:2.5、1:2.7、1:3.1、1:3.3、1:3.5、1:3.7、1:3.9、1:4。

其中，草炭土还可以用松针替代，替代后，污染土壤与松针的重量份配比为10:1。

其中，松针与污染土壤的混合比例在1:8-12的范围内都可以实现本发明的技术目的，例如1:8、1:8.2、1:8.5、1:8.7、1:8.9、1:9、1:9.2、1:8.4、1:9.6、1:9.8、1:10.1、1:10.2、1:10.5、1:10.8、1:10.9、1:11、1:11.2、1:11.3、1:11.5、1:11.7、1:11.9。

2.2对树穴的处理

在树穴的底部和两壁(即树穴内的土壤表层)铺设0.5cm厚的沸石粉，使树坑内的土壤表面形成一层保护层，防止树坑以下的土壤中的氨氮向树坑内迁移，然后在进行蓝莓树苗种植前，在树坑内的沸石粉上铺一层以松针、农家肥、草炭土为主的基肥。

其中，沸石粉的铺设厚度在0.4-0.8cm的范围内都可以实现本发明的技术目的，例如0.42、0.46、0.48、0.49、0.51、0.53、0.56、0.59、0.61、0.63、0.65、0.67、0.69、0.70、0.71、0.72、0.74、0.76、0.78、0.79。

3、蓝莓的定植

将步骤2.1处理的土壤缓慢填入沟中，使树穴形成长×宽×高为60×60×30cm的树坑，然后将生长健壮的1～3年生长的高丛蓝莓苗定植在树坑中，继续将步骤2.1处理的土壤填入树坑中，踩实，最后向树坑中浇足定根水，定根水为pH为4.0～4.2的酸性水，其中，酸性水的制备方法是向常规水中加入适量柠檬酸，使水的pH在4.0-4.2范围内。

其中，树穴的长在50-70cm都可以实现本发明的技术目的，例如53cm、55cm、57cm、59cm、61cm、63cm、65cm、67cm、69cm。树穴的宽在50-70cm都可以实现本发明的技术目的，例如53cm、55cm、57cm、59cm、61cm、63cm、65cm、67cm、69cm。树穴的高在25-40cm都可以实现本发明的技术目的，例如28cm、31cm、34cm、35cm、37cm、39cm。

4、田间管理

4.1pH值的动态管理

土壤pH值是动态变化的，尤其是土壤pH值对于蓝莓的生长起着至关重要的作用，尽管矿区土壤具有适宜的土壤pH值范围，但每年春冬两季要进行监测，如果土壤pH较高，要采取步骤2.1中的调节pH值的措施，降低pH值。

4.2施肥管理

蓝莓属于寡营养植物，施肥过多会导致对蓝莓的伤害，因此，本申请施用氮磷钾比例为1:1:1的氮磷钾复合肥，并采用沟施的方式于早春萌芽前和果实转熟期施用，施肥深度约10～15cm。

5、生长状态和产量测定

生长状态如图2A所述，果实状态如图2B所示，从图中可以看出，植株生长健壮，结果良好，果实粒大饱满，无明显的缺素症状，表明在废弃离子型稀土矿区上可以种植蓝莓，而且种植效果良好。

如图3所示的用蓝莓修复后的废弃矿区照片可知，矿区种植的蓝莓长势良好，而且周边长出了其它本地种的植物，由此可见，利用蓝莓修复废旧稀土矿不仅可以使矿区复绿，而且还能改善矿区土壤条件，促进其它本地植物的恢复和生长。

蓝莓成熟后，采摘并称量每个树穴的蓝莓产量，求平均值，测得高丛蓝品种的首次挂果的产量为500g/棵。

6、离子型稀土矿区改良土壤种植蓝莓的食品安全检测

将采摘后的蓝莓送至诺安检验服务有限公司进行检测，检测指标与检测方法、检测结果如表4所示，将测得结果采用GB2762～2012和GB2762～2005标准判断是否达到国家可食的标准。

表4检测分析结果

根据表4的结果可以看出，利用废弃离子型稀土矿区污染土壤种植的蓝莓中污染物限量Cd、Hg、Pb、As以及稀土含量远低于国家食品污染物含量标准(GB2762～2017,GB2762～2012,GB2762～2005)，可以食用。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之类。

Claims

1.一种利用蓝莓修复废弃离子型稀土矿区的方法，包括对废弃稀土矿区进行整地，使其形成坡度和缓的梯田，并在梯田上开挖树穴；保留开挖树穴所得废弃离子型稀土矿区的污染土壤，其特征在于，还包括：

利用以草炭土或松针为主要成分的第一改性料和包括硫磺粉的第二改性料对开挖树穴所得的污染土壤进行第一改性处理，得到pH在4.0～4.5范围内、铵态氮含量在0.53～2.58mg/kg范围内、硝态氮含量在29.51～65.71mg/kg范围内、有机质含量大于5％，土壤质地组成为石砾质35～45％、粗砂粒15～25％、细砂粒18～28％的改良土壤；

通过向树穴内土壤表层覆盖的沸石粉表面铺设以松针、农家肥与草炭土的混合物为主要成分的有机肥对树穴进行第二改性处理，使形成具有防止废弃离子型稀土矿区土壤中的硝态氮与硝态氮向树穴内迁移的改性树穴；

将蓝莓树苗置于改性树穴中，并利用酸性水和改良土壤对置于改性树穴中的蓝莓进行定植；

利用动态修复种植管理方法对定植后的蓝莓进行田间管理，使废弃离子型稀土矿区实现植被恢复；

其中，所述动态修复种植管理方法包括：

分别在春季和冬季对种植蓝莓的土壤进行pH值检测，并使用调整土壤pH的酸碱剂，使种植蓝莓的土壤pH在春季和冬季保持在4.0～4.5范围内；

其中，所述第一改性处理包括；

先使用以沸石粉、凹凸棒土和硫磺粉为主要成分的第二改性料使pH大于4.5、铵态氮含量大于2.58mg/kg、硝态氮含量大于65.71mg/kg的污染土壤的pH降低，铵态氮与硝态氮含量降低；

然后利用以草炭土或松针为主要成分的第一改性料，得到有机质含量大于5％的污染土壤。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一改性料还包括：

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酸性水为3.5＜pH＜4.5的水。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述施肥方式为沟施，施肥深度为10-15cm。

5.一种蓝莓种植的方法，其特征在于，采用权利要求1-4所述的方法在废弃稀土矿区的污染土壤上进行蓝莓种植。