CN111014279A

CN111014279A - 一种利用玉米秸秆协同伴矿景天间作能源植物修复铅镉复合污染土壤的方法

Info

Publication number: CN111014279A
Application number: CN201911374252.XA
Authority: CN
Inventors: 姚春霞; 毕德; 王青玲; 刘原彬
Original assignee: Nanjing Civil Engineering Suzhou Environmental Rehabilitation Technology Co Ltd
Current assignee: Nanjing Civil Engineering Suzhou Environmental Rehabilitation Technology Co Ltd
Priority date: 2019-12-27
Filing date: 2019-12-27
Publication date: 2020-04-17

Abstract

本发明涉及重金属复合污染土壤的植物修复技术领域，公开了利用玉米秸秆协同伴矿景天间作能源植物修复铅镉复合污染土壤的方法，包括以下步骤：在铅镉复合污染土壤中加入玉米秸秆，得到基质；在基质中间作伴矿景天和蓖麻，玉米秸秆的施加量为铅镉复合污染土壤质量的1％～2％。本发明采用玉米秸秆协同伴矿景天间作蓖麻间作修复铅镉复合污染土壤是一种可行的修复模式，既可以稳步降低铅镉复合污染土壤中的污染物含量，又能够在一定程度上增加能源植物产量，保证农民具有一定的经济收益，可以满足“边生产、边修复”的实际需要。

Description

一种利用玉米秸秆协同伴矿景天间作能源植物修复铅镉复合污染土壤的方法

技术领域

本发明涉及重金属复合污染土壤的植物修复技术领域，尤其涉及了利用玉米秸秆协同伴矿景天间作能源植物修复铅镉复合污染土壤的方法。

背景技术

当前，土壤重金属污染已经成为一个全球性的环境问题近年来，农田重金属污染问题对农产品质量、农业生态环境安全、现代农业和社会经济可持续发展都构成了严重威胁。高效、安全、科学的修复技术和方法体系才能有效地遏制农业环境污染和日趋加剧的发展态势。

在众多重金属污染土壤修复方式中，植物修复以其成本低、不破坏土壤结构、不引起二次污染等特点表现出了其在修复技术中的巨大优势。但是只运用超积累植物修复污染土壤需要时间长且经济效益低，因此采取吸收重金属少的低积累的经济作物与超积累植物同时种植，有可能在修复污染土壤的同时收获符合卫生标准的饲料或其他产品，成为一种不需要间断农业生产、较经济合理地处理利用方法。形成一种生产边修复的安全模式。

间作是我国传统农艺措施之一。间作不仅可以提高土地利用率，而且可以增加植物复合群体对光能的利用效率。已有部分国内外学者尝试通过间作进行土壤重金属污染修复，但是对于间作对于植物体内重金属累积的影响结果却不尽相同。因此，间作修复模式的开发与利用，有待我们进一步的研究与探索。

伴矿景天是近年发现的一种具有铅镉超积累能力的景天科植物新种，为景天科景天属多年生肉质草本植物，具有多年生、快速繁殖、生物量大等优点，是进行农田重金属污染土壤植物修复的良好资源。蓖麻为大戟科蓖麻属双子叶一年生或多年生草本植物。因其根系特别发达且庞大，适应性广、耐旱、耐盐碱，广泛生长在热带、亚热带和温带国家，是世界十大重要油料作物之一。蓖麻油具有凝固点低、耐高温等独一无二的化学特性，其应用前途十分广泛。优质蓖麻可作医用，也可生产生物柴油，其综合开发利用的经济价值极高。

玉米秸秆是供作饲料为主的粮、经、饲兼用作物，玉米秸秆也是工、农业生产的重要生产资源。作为一种，玉米秸秆含有丰富的营养和可利用的化学成分，可用作畜牧业饲料的原料。玉米秸秆还改良土壤结构、保温、改善蓄水量，同时富含氮、磷、钾、钙、镁和有机质，可被微生物分解，为植物生长提供养分。

目前在本领域中尚未有玉米秸秆协同伴矿景天间作能源植物修复铅镉复合污染土壤的先例。

发明内容

本发明的目的在于提供一种将能源作物与重金属超积累植物间作从而实现生态修复的新方法。针对现有技术的不足，通过利用玉米秸秆协同伴矿景天间作能源植物修复铅镉复合污染土壤的方式，对农田污染土壤进行重金属生态修复，并形成“边生产边修复”的安全模式。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

利用玉米秸秆协同伴矿景天间作能源植物修复铅镉复合污染土壤的方法，包括以下步骤：

(1)在铅镉复合污染土壤中加入粉碎后的玉米秸秆，得到基质；

(2)在基质中间作伴矿景天和蓖麻。

作为优选，玉米秸秆的施加量为铅镉复合污染土壤质量的1％～2％。

作为优选，玉米秸秆的制备方法包括：玉米收获后，收割整个地上部，自然风干后，利用粉碎机将整棵秸秆粉碎至粒径小于20目，得到玉米秸秆。

本发明的玉米秸秆孔隙结构好，结构疏松，可以达到改良土壤结构、保温、改善蓄水量的作用，同时富含氮、磷、钾、钙、镁和有机质，可被微生物分解，为植物生长提供养分。因此，适合作为添加剂用于铅镉复合污染土壤的修复。

作为优选，蓖麻采用直播种植，伴矿景天采用扦插种植。

作为优选，基质施加普通复合肥，施用量为常规添加量。

玉米秸秆均匀施用后，采用旋耕机对农田进行翻耕，既保证玉米秸秆与复合污染土壤搅拌均匀，又保证田块平整且不产生积水；

蓖麻和伴矿景天间作：采用间作的方式种植蓖麻与伴矿景天，种植三行伴矿景天，再种植一行蓖麻；选择健壮的长势一致的伴矿景天枝条进行扦插，株距和行距在15-20 cm；把伴矿景天枝条插入土中，覆土压实，枝条埋入深度约为4-5 cm。伴矿景天移栽完成后，穴播蓖麻种子，株距为40 cm；

本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：

本发明在玉米秸秆的添加量为1％～2％时，伴矿景天的生物量高于未施加玉米秸秆的处理；未添加玉米秸秆的对照处理中，伴矿景天的平均生物量为1.98吨/公顷 (干重)，与玉米秸秆协同修复模式下，伴矿景天产量平均可达2.31吨/公顷 (干重)，生物量增加了16.67%，与对照相比，伴矿景天对土壤中Cd、Pb的去除效率分别提高了4.02 %和3.44 %。因此添加玉米秸秆可以有效提高铅镉的修复效率，缩短铅镉复合污染土壤的修复年限；此外，本发明的蓖麻地上部和籽粒均比其单作中的铅、镉含量显著降低，提升了蓖麻的安全利用性。因此，采用玉米秸秆协同伴矿景天间作蓖麻修复铅镉复合污染土壤是一种可行的修复模式，既可以稳步降低铅镉复合污染土壤中的铅、镉含量，又能够在一定程度上增加能源植物蓖麻的产量，保证农民具有一定的经济收益，可以满足“边生产、边修复”的实际需要。

收获伴矿景天与蓖麻：四个月后，在离地面3-5cm处将成熟的伴矿景天进行刈割，并对其进行集中焚烧回收处理。一个月后，等到蓖麻成熟，采收蓖麻种子。经测定分析，添加玉米秸秆后，蓖麻地上部的Cd、Pb浓度分别为0.37 mg kg^-1和0.42 mg kg^-1，蓖麻种子Cd、Pb浓度分别为0.31和0.02 mg kg^-1，均未超出《食品中污染限量标准》（GB2762-2017）中坚果及籽类的Cd浓度标准（< 0.5 mg kg^-1）和Pb浓度标准（< 0.2 mg kg^-1），且蓖麻种子每亩一季平均产量可达到245.78 kg，因此可推荐为污染土壤上的能源植物进行种植。未添加玉米秸秆的对照处理中，伴矿景天的平均生物量为1.98吨/公顷 (干重)，与玉米秸秆协同修复模式下，伴矿景天产量平均可达2.31吨/公顷 (干重)，生物量增加了16.67 %，与对照相比，伴矿景天对土壤中Cd、Pb的去除效率分别提高了4.02 %和3.44 %，因此，显著提高了伴矿景天的生物量，增加了伴矿景天对土壤重金属的修复效率，实现了边生产边修复的生态修复模式。

具体实施方式

下面结合实施案例对本发明作进一步详细描述。

（1）选地与整地：通过对云南省耕地进行土壤环境质量调查，本实施例的地点选择在云南省怒江州兰坪县金顶镇官坪村的一块耕地，面积约50 m² ，此块耕地土壤镉总量为2.1 mg kg^-1，铅总量为87.6 mg kg^-1。

当地玉米收获后，收割田间玉米植株整个地上部，自然风干后，利用粉碎机将整棵秸秆粉碎至粒径小于20目，得到玉米秸秆。

玉米秸秆直接按照污染土壤的1%~2%的比例直接均匀撒施在未翻耕的污染土地上，将所选择的地块进行翻耕、耙细、整平后施加复合肥。

蓖麻采用直播方式，伴矿景天采用扦插种植方式。采用间作的方式种植蓖麻与伴矿景天，每种植三行伴矿景天，再种植一行蓖麻；选择健壮的长势一致的伴矿景天枝条进行扦插，株距和行距在15-20 cm；把伴矿景天枝条插入土中，覆土压实，枝条埋入深度约为4-5cm。伴矿景天移栽完成后，穴播蓖麻种子，株距为40 cm；

收获伴矿景天与蓖麻：四个月后，在离地面3-5cm处将成熟的伴矿景天进行刈割，并对其进行集中焚烧回收处理。一个月后，等到蓖麻成熟，采收蓖麻种子。经测定分析，添加玉米秸秆后，蓖麻地上部的Cd、Pb浓度分别为0.37 mg kg^-1和0.42 mg kg^-1，蓖麻种子Cd、Pb浓度分别为0.31和0.02 mg kg^-1，均未超出《食品中污染限量标准》（GB2762-2017）中坚果及籽类的Cd浓度标准（< 0.5 mg kg^-1）和Pb浓度标准（< 0.2 mg kg^-1），且蓖麻种子每亩一季平均产量可达到245.78 kg，因此可推荐为污染土壤上的能源植物进行种植。未添加玉米秸秆的对照处理中，伴矿景天的平均生物量为1.98吨/公顷 (干重)，与玉米秸秆协同修复模式下，伴矿景天产量平均可达2.31吨/公顷 (干重)，生物量增加了16.67 %，与对照相比，伴矿景天对土壤中Cd、Pb的去除效率分别提高了4.02 %和3.44 %，因此，玉米秸秆协同伴矿景天间作能源植物修复铅镉复合污染土壤的方式，显著提高了伴矿景天的生物量，增加了伴矿景天对土壤重金属的修复效率，实现了边生产边修复的生态修复模式。

以上只是本发明的具体实施范例之一，其他的实施方式形成的技术方案，均在本发明所要求的保护范围之内。

Claims

1.利用玉米秸秆协同伴矿景天间作能源植物修复铅镉复合污染土壤的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在铅镉复合污染土壤中加入玉米秸秆，得到基质；

(2)在基质中间作伴矿景天和蓖麻。

2.根据权利要求1所述的利用玉米秸秆协同伴矿景天间作修复铅镉复合污染土壤的方法，其特征在于：玉米秸秆的施加量为铅镉复合污染土壤质量的1％～2％。

3.根据权利要求1所述的利用玉米秸秆协同伴矿景天间作修复铅镉复合污染土壤的方法，其特征在于：玉米秸秆的制备方法包括：玉米收获后，收割整个地上部，自然风干后，利用粉碎机将整棵秸秆粉碎至小于20目，得到玉米秸秆。

4.根据权利要求1所述的利用玉米秸秆协同伴矿景天间作修复铅镉复合污染土壤的方法，其特征在于：蓖麻采用直播种植，伴矿景天采用扦插种植。

5.根据权利要求1所述的利用玉米秸秆协同伴矿景天间作修复铅镉复合污染土壤的方法，其特征在于：玉米秸秆直接按照特定比例直接撒施在未翻耕的污染土地上，撒施完成后再进行土地翻耕，作物种植活动。