CN111203433B - 一种农田蔬菜基地土壤的改良方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种农田蔬菜基地土壤的改良方法。该农田蔬菜基地土壤的改良方法，包括以下步骤：一、将污染土壤煅烧，冷却后得到煅烧污染土壤；二、将煅烧污染土壤与未煅烧污染土壤进行分级混合；三、将步骤二中的混合污染土壤逐层铺设形成种植土体；四、在步骤三中的种植土体的最上面一层的混合污染土壤混合土壤改良剂并种植超富集植物；本发明通过逐层堆叠的方式构建种植土体，各层土壤之间形成扩散层，上层土壤的超富集植物能够首先在上层污染较轻的土壤中良好的生长，然后根系深入扩散层，对下层污染较重的土壤进行重金属迁移，通过逐层净化的方式使深层污染土壤也能够得到净化。
Description
技术领域
本发明属于土壤改良技术领域，具体涉及一种农田蔬菜基地土壤的改良方法。
背景技术
稀土是化学元素周期表中镧系（镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥）15个元素和21号元素钪、39号元素钇（共17个元素）的总称。据其物理化学性质的差异性和相似性，可分成三个组：轻稀土组（镧～钷）、中稀土组（钐～镝）、重稀土组（钬～镥加上钪和钇）。已发现的稀土矿物有250种以上，其中具有工业价值的约50～60种，最重要的稀土矿物有氟碳铈（镧）矿、独居石、磷钇矿、离子吸附型稀土矿、褐钇铌矿等。稀土金属的光泽介于银和铁之间。杂质含量对它们的性质影响很大，使之物理性质常有明显差异。大多数稀土金属具有顺磁性；钆在0℃时比铁具有更强的铁磁性；铽、镝、钬、铒等在低温下也呈现铁磁性。纯稀土金属导电性好，杂质含量越高，导电性越差。稀土金属具有可塑性，以钐和镱为最好。镧在6K时是超导体。镧、铈的低熔点和钐、铕、镱的高蒸气压显示其物理性质的极大差异。钐、铕、钆的热中子吸收截面比镉、硼还大。稀土元素的化学活泼性很强，能生成极稳定的氧化物、卤化物和硫化物等。在较低的温度下能与氢、碳、氮、磷及其他元素起作用，除钐、钇、钆之外，都能被腐蚀，并能溶于任何浓度的硫酸、盐酸，还溶于浓硝酸、碱金属氯化物溶液，与水作用放出氢气。
在轻稀土萃取分离的生产过程中，其单一产品LaCl3、PrCl3、NdCl3溶液需用沉淀剂沉淀。草酸沉淀法是目前工业上广泛应用的生产各种单一稀土氧化物的主要方法，该法能将稀土与大多数非稀土元素分离，具有较好的净化作用，产品质量稳定，稀土收率高。草酸稀土经洗涤、过滤、灼烧后，获得氧化稀土。
用草酸沉淀稀土产品，有直接加入固体草酸和加入草酸溶液，在相同的沉淀条件下，直接加入固体草酸，草酸耗量相应较高，加入比(REO∶H2C2O4下同)均在1∶（1.30～1.40）以上，其原因是产品沉淀中的氯化稀土将末被溶解的部分草酸较致密地包裹着而末完全反应，而加入草酸溶液沉淀上述产品，草酸加入比可降至1∶（1.25～1.30），因此在较大规模的生产实践中，采用加入草酸溶液沉淀稀土产品，可降低生产成本，具有一定的经济效益。
在稀土的提取过程中，一方面是形成了硫酸稀土和氢氧化铵在土壤里，再经过草酸或者碳铵的沉淀，变成了草酸稀土或碳铵稀土，这就基本上完成了从开矿到取矿的全过程，留在土壤里的是硫酸根和铵离子——化肥的主要成分，但若浓度太高，会把植物的根都要烧掉。另一方面，剩下来的尾矿还含有很多重金属，随着水土流失进入地表及地下水，严重影响了当地居民的饮用水源与农业灌溉水源。
因此在江西赣州等稀土矿较为富集的地区，由于稀土的开采，导致周边农田土壤受到污染的影响较为严重。
土壤修复要求达到：
一、要从根本上清除土壤中的重金属污染物；（如：“换土法”、“隔离包埋法”,和“固化/稳定化”等都不能将重金属污染物从根本上去除）
二、不破坏修复区土壤的结构和质地；（如：采用“客土法”“换土法”等会改变当地土壤质地，从而可能对修复区及周边的土壤生态组成造成不利影响）
三、修复过程中不要造成二次污染，特别是对地下水的污染；（如：采用“土壤淋洗”等方法修复土壤过程中，有害的淋洗剂会造成土壤和地下水的二次污染）
四、要尽快的恢复修复区的生态结构，从而减少和避免“水土流失”、“山体滑坡”等次生灾害的发生；
五、要综合考虑修复区的地理位置和地形特征，合理并充分的利用修复区的土地资源——做到“因地而异”；（如：城镇和交通干线周边的矿区土壤，修复后可作农业、工业和住宅用地，而交通不太便利的山区污染土壤，修复后可种植经济林（果）等）。
现有技术中对于重金属超标的土壤优选的是采用植物迁移净化的方法，这种方法需要选择对应重金属元素的超富集植物，而大部分超富集植物根系深度较浅，对于深处土壤的净化能力较差。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种净化较为彻底的农田蔬菜基地土壤的改良方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种农田蔬菜基地土壤的改良方法，包括以下步骤：
一、将污染土壤煅烧，冷却后得到煅烧污染土壤；
二、将煅烧污染土壤与未煅烧污染土壤进行分级混合，混合成为若干级混合污染土壤，各级混合污染土壤中煅烧污染土壤的比例逐级减少；
三、将步骤二中的混合污染土壤逐层铺设形成种植土体，每层仅包含单个级的混合污染土壤，由上至下各层的混合污染土壤的级别依次增大，从而使铺设的地面层的未煅烧污染土壤的含量由上至下逐渐增大；相邻的两层的混合污染土壤的层面之间形成扩散层；
四、在步骤三中的种植土体的最上面一层的混合污染土壤混合土壤改良剂；
五、在步骤四中的种植土体的最上面一层的混合污染土壤上种植超富集植物；
六、在超富集植物收割之后铲去最上面一层的改良净化后的混合污染土壤；
七、重复步骤四、五、六，直到种植土体的各层混合污染土壤均被改良净化。
作为本发明的进一步优化方案，所述步骤三中的混合污染土壤铺设于浅坑中，浅坑内铺设地膜。
作为本发明的进一步优化方案，所述地膜优选为可降解地膜，降解时间优选为2~3年。能够在降解周期内完成土壤的改良，避免修复土与下层未修复土之间的渗透造成的相互影响。
作为本发明的进一步优化方案，所述步骤五中的超富集植物优选为乌毛蕨。
作为本发明的进一步优化方案，所述步骤五中乌毛蕨的种植可采用播种的方式进行，分根繁殖的效率较低，因此不作为首选。
作为本发明的进一步优化方案，所述步骤三中种植土体中每层混合污染土壤的深度为5~10cm，层数大于5层。土体深度与上述超富集植物乌毛蕨的根深匹配，使乌毛蕨能够深入较为靠近地面上的这层混合污染土壤的底部的扩散层中。
作为本发明的进一步优化方案，所述步骤六中的收割次数大于4。根据乌毛蕨的生长速度确定收割周期，在能够达到净化效果的收割周期之后铲去该层混合污染土壤；
作为本发明的进一步优化方案，所述步骤四中的土壤改良剂包括如下重量份数的原料：
茶皂素1-2份、腐殖质50-70、禽畜粪便8-12、微生物菌剂2-5、生物秸秆5-10、生物质炭10-20、高炉矿渣粉15-20。
作为本发明的进一步优化方案，所述土壤改良剂的制备方法，包括以下步骤：
a)将禽畜粪便、微生物菌剂混合均匀后，密封常温发酵10～15d，期间3～4d翻堆一次，得到发酵液；
b)向步骤a)得到的发酵液与茶皂素、腐殖质、生物秸秆、生物质炭和高炉矿渣粉搅拌均匀后，密封静置5～6h，干燥，粉碎，即得到土壤改良剂。
本发明的有益效果在于：
1 ）本发明通过煅烧法对部分土壤进行初步改良处理降低酸性，并将煅烧处理后的污染土壤与未煅烧土壤进行混合，混合后的土壤保持了种植能力，煅烧土壤又起到了土壤改良剂的作用，降低土壤改良剂的用量；
2 ）本发明通过逐层堆叠的方式构建种植土体，各层土壤之间形成扩散层，上层土壤的超富集植物能够首先在上层污染较轻的土壤中良好的生长，然后根系深入扩散层，对下层污染较重的土壤进行重金属迁移，下层土壤初步净化后再种植超富集植物，依次完成各层的净化，不会出现土壤重金属污染较重遏制超富集植物生长速度的问题，通过逐层净化的方式使深层污染土壤也能够得到净化。
具体实施方式
下面对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
实施例一
一种农田蔬菜基地土壤的改良方法，包括以下步骤：
一、将污染土壤煅烧，冷却后得到煅烧污染土壤；
二、将煅烧污染土壤与未煅烧污染土壤进行分级混合，混合成为若干级混合污染土壤，各级混合污染土壤中煅烧污染土壤的比例逐级减少；
三、将步骤二中的混合污染土壤逐层铺设形成种植土体，每层仅包含单个级的混合污染土壤，由上至下各层的混合污染土壤的级别依次增大，从而使铺设的地面层的未煅烧污染土壤的含量由上至下逐渐增大；相邻的两层的混合污染土壤的层面之间形成扩散层；
四、在步骤三中的种植土体的最上面一层的混合污染土壤混合土壤改良剂；
五、在步骤四中的种植土体的最上面一层的混合污染土壤上种植超富集植物；
六、在超富集植物收割1次之后铲去最上面一层的改良净化后的混合污染土壤；
七、重复步骤四、五、六，直到种植土体的各层混合污染土壤均被改良净化。
优选的，步骤一中污染土壤煅烧的煅烧温度为200~260摄氏度，时间为5~20min。
优选的，步骤二中第一级混合污染土壤中煅烧污染土壤的比例为21%，后续每一级混合污染土壤中煅烧污染土壤的比例减少3%。
优选的，步骤三中的混合污染土壤铺设于浅坑中，浅坑内铺设地膜。地膜优选为可降解地膜，降解时间优选为2~3年。能够在降解周期内完成土壤的改良，避免修复土与下层未修复土之间的渗透造成的相互影响。
优选的，步骤五中的超富集植物优选为乌毛蕨，根据文件记载乌毛蕨对Mn元素的转运系数(2.39)最高，其次是As(2.03)、Hg(1.43)。乌毛蕨对Pb元素的富集系数(1.58)最高，其次是Cd、Cu（分别为1.49，1.00），对Hg的富集系数(0.17)最小。乌毛蕨对Cu、Cd、Pb的富集系数大于1，说明乌毛蕨对这3种重金属元素的固定能力较强，能够主动从土壤中吸收该元素并固定在根部。乌毛蕨对重金属而言为根部囤积型植物，是修复Cu、Cd、Pb污染的潜在植物。因此乌毛蕨较为适合的作为江西赣州地区稀土尾矿的污染土壤的超富集植物。
优选的，步骤五中乌毛蕨的种植可采用播种的方式进行，分根繁殖的效率较低，因此不作为首选。
优选的，步骤三中种植土体中每层混合污染土壤的深度为5~10cm，层数大于5层。土体深度与上述超富集植物乌毛蕨的根深匹配，使乌毛蕨能够深入较为靠近地面上的这层混合污染土壤的底部的扩散层中。
优选的，步骤六中的收割次数根据乌毛蕨的生长速度确定收割周期，在能够达到净化效果的收割周期之后铲去该层混合污染土壤；
该收割次数在对于各层污染土壤改良净化时可以是不同的，由上至下的污染土壤所用的收割次数可逐渐增加。
优选的，步骤七中重复步骤五中的超富集植物的种植可以是铲除改良净化后的混合污染土壤前取出的乌毛蕨成株进行分株种植。
步骤四中的土壤改良剂包括如下重量份数的原料：
茶皂素1-2份、腐殖质50-70、禽畜粪便8-12、微生物菌剂2-5、生物秸秆5-10、生物质炭10-20、高炉矿渣粉15-20。
优选的，生物秸秆为小麦秸秆和玉米秸秆的混合物。
优选的，生物质炭为竹炭。
土壤改良剂的制备方法，包括以下步骤：
a)将禽畜粪便、微生物菌剂混合均匀后，密封常温发酵10～15d，期间3～4d翻堆一次，得到发酵液；
b)向步骤a)得到的发酵液与茶皂素、腐殖质、生物秸秆、生物质炭和高炉矿渣粉搅拌均匀后，密封静置5～6h，干燥，粉碎，即得到土壤改良剂。
茶皂素的提取工艺可采用多种方法，如下提供一种较为普遍的茶皂素提取方法，包括以下步骤：
(1)取干燥的茶树种子，粉碎过筛，筛取其中60-80目的原料粉末；
(2)将原料粉末进行索氏抽提，抽提溶剂为正己烷-石油醚混合溶剂，温度为70-90℃，时间为3-5小时，然后静置，过滤得到抽提液和滤渣；
（3）旋蒸除去溶剂，将所得膏状物用有机溶剂重结晶，即得为白色的茶皂素。
实施例二
一种农田蔬菜基地土壤的改良方法，包括以下步骤：
一、将污染土壤煅烧，冷却后得到煅烧污染土壤；
二、将煅烧污染土壤与未煅烧污染土壤进行分级混合，混合成为若干级混合污染土壤，各级混合污染土壤中煅烧污染土壤的比例逐级减少；
三、将步骤二中的混合污染土壤逐层铺设形成种植土体，每层仅包含单个级的混合污染土壤，由上至下各层的混合污染土壤的级别依次增大，从而使铺设的地面层的未煅烧污染土壤的含量由上至下逐渐增大；相邻的两层的混合污染土壤的层面之间形成扩散层；
四、在步骤三中的种植土体的最上面一层的混合污染土壤混合土壤改良剂；
五、在步骤四中的种植土体的最上面一层的混合污染土壤上种植超富集植物；
六、在超富集植物收割2次之后铲去最上面一层的改良净化后的混合污染土壤；
七、重复步骤四、五、六，直到种植土体的各层混合污染土壤均被改良净化。
优选的，步骤三中的混合污染土壤铺设于浅坑中，浅坑内铺设地膜。地膜优选为可降解地膜，降解时间优选为2~3年。能够在降解周期内完成土壤的改良，避免修复土与下层未修复土之间的渗透造成的相互影响。
优选的，步骤五中的超富集植物优选为乌毛蕨，根据文件记载乌毛蕨对Mn元素的转运系数(2.39)最高，其次是As(2.03)、Hg(1.43)。乌毛蕨对Pb元素的富集系数(1.58)最高，其次是Cd、Cu（分别为1.49，1.00），对Hg的富集系数(0.17)最小。乌毛蕨对Cu、Cd、Pb的富集系数大于1，说明乌毛蕨对这3种重金属元素的固定能力较强，能够主动从土壤中吸收该元素并固定在根部。乌毛蕨对重金属而言为根部囤积型植物，是修复Cu、Cd、Pb污染的潜在植物。因此乌毛蕨较为适合的作为江西赣州地区稀土尾矿的污染土壤的超富集植物。
优选的，步骤五中乌毛蕨的种植可采用播种的方式进行，分根繁殖的效率较低，因此不作为首选。
优选的，步骤三中种植土体中每层混合污染土壤的深度为5~10cm，层数大于5层。土体深度与上述超富集植物乌毛蕨的根深匹配，使乌毛蕨能够深入较为靠近地面上的这层混合污染土壤的底部的扩散层中。
优选的，步骤六中的收割次数根据乌毛蕨的生长速度确定收割周期，在能够达到净化效果的收割周期之后铲去该层混合污染土壤；
该收割次数在对于各层污染土壤改良净化时可以是不同的，由上至下的污染土壤所用的收割次数可逐渐增加。
优选的，步骤七中重复步骤五中的超富集植物的种植可以是铲除改良净化后的混合污染土壤前取出的乌毛蕨成株进行分株种植。
步骤四中的土壤改良剂包括如下重量份数的原料：
皂素1-2份、腐殖质50-70、禽畜粪便8-12、微生物菌剂2-5、生物秸秆5-10、生物质炭10-20、高炉矿渣粉15-20。
实施例三
种农田蔬菜基地土壤的改良方法，包括以下步骤：
一、将污染土壤煅烧，冷却后得到煅烧污染土壤；
二、将煅烧污染土壤与未煅烧污染土壤进行分级混合，混合成为若干级混合污染土壤，各级混合污染土壤中煅烧污染土壤的比例逐级减少；
三、将步骤二中的混合污染土壤逐层铺设形成种植土体，每层仅包含单个级的混合污染土壤，由上至下各层的混合污染土壤的级别依次增大，从而使铺设的地面层的未煅烧污染土壤的含量由上至下逐渐增大；相邻的两层的混合污染土壤的层面之间形成扩散层；
四、在步骤三中的种植土体的最上面一层的混合污染土壤混合土壤改良剂；
五、在步骤四中的种植土体的最上面一层的混合污染土壤上种植超富集植物；
六、在超富集植物收割3次之后铲去最上面一层的改良净化后的混合污染土壤；
七、重复步骤四、五、六，直到种植土体的各层混合污染土壤均被改良净化。
优选的，步骤三中的混合污染土壤铺设于浅坑中，浅坑内铺设地膜。地膜优选为可降解地膜，降解时间优选为2~3年。能够在降解周期内完成土壤的改良，避免修复土与下层未修复土之间的渗透造成的相互影响。
优选的，步骤五中的超富集植物优选为乌毛蕨，根据文件记载乌毛蕨对Mn元素的转运系数(2.39)最高，其次是As(2.03)、Hg(1.43)。乌毛蕨对Pb元素的富集系数(1.58)最高，其次是Cd、Cu（分别为1.49，1.00），对Hg的富集系数(0.17)最小。乌毛蕨对Cu、Cd、Pb的富集系数大于1，说明乌毛蕨对这3种重金属元素的固定能力较强，能够主动从土壤中吸收该元素并固定在根部。乌毛蕨对重金属而言为根部囤积型植物，是修复Cu、Cd、Pb污染的潜在植物。因此乌毛蕨较为适合的作为江西赣州地区稀土尾矿的污染土壤的超富集植物。
优选的，步骤五中乌毛蕨的种植可采用播种的方式进行，分根繁殖的效率较低，因此不作为首选。
优选的，步骤三中种植土体中每层混合污染土壤的深度为5~10cm，层数大于5层。土体深度与上述超富集植物乌毛蕨的根深匹配，使乌毛蕨能够深入较为靠近地面上的这层混合污染土壤的底部的扩散层中。
优选的，步骤六中的收割次数根据乌毛蕨的生长速度确定收割周期，在能够达到净化效果的收割周期之后铲去该层混合污染土壤；
该收割次数在对于各层污染土壤改良净化时可以是不同的，由上至下的污染土壤所用的收割次数可逐渐增加。
优选的，步骤七中重复步骤五中的超富集植物的种植可以是铲除改良净化后的混合污染土壤前取出的乌毛蕨成株进行分株种植。
步骤四中的土壤改良剂包括如下重量份数的原料：
茶皂素1-2份、腐殖质50-70、禽畜粪便8-12、微生物菌剂2-5、生物秸秆5-10、生物质炭10-20、高炉矿渣粉15-20。
实施例四
一种农田蔬菜基地土壤的改良方法，包括以下步骤：
一、将污染土壤煅烧，冷却后得到煅烧污染土壤；
二、将煅烧污染土壤与未煅烧污染土壤进行分级混合，混合成为若干级混合污染土壤，各级混合污染土壤中煅烧污染土壤的比例逐级减少；
三、将步骤二中的混合污染土壤逐层铺设形成种植土体，每层仅包含单个级的混合污染土壤，由上至下各层的混合污染土壤的级别依次增大，从而使铺设的地面层的未煅烧污染土壤的含量由上至下逐渐增大；相邻的两层的混合污染土壤的层面之间形成扩散层；
四、在步骤三中的种植土体的最上面一层的混合污染土壤混合土壤改良剂；
五、在步骤四中的种植土体的最上面一层的混合污染土壤上种植超富集植物；
六、在超富集植物收割4次之后铲去最上面一层的改良净化后的混合污染土壤；
七、重复步骤四、五、六，直到种植土体的各层混合污染土壤均被改良净化。
优选的，步骤三中的混合污染土壤铺设于浅坑中，浅坑内铺设地膜。地膜优选为可降解地膜，降解时间优选为2~3年。能够在降解周期内完成土壤的改良，避免修复土与下层未修复土之间的渗透造成的相互影响。
优选的，步骤五中的超富集植物优选为乌毛蕨，根据文件记载乌毛蕨对Mn元素的转运系数(2.39)最高，其次是As(2.03)、Hg(1.43)。乌毛蕨对Pb元素的富集系数(1.58)最高，其次是Cd、Cu（分别为1.49，1.00），对Hg的富集系数(0.17)最小。乌毛蕨对Cu、Cd、Pb的富集系数大于1，说明乌毛蕨对这3种重金属元素的固定能力较强，能够主动从土壤中吸收该元素并固定在根部。乌毛蕨对重金属而言为根部囤积型植物，是修复Cu、Cd、Pb污染的潜在植物。因此乌毛蕨较为适合的作为江西赣州地区稀土尾矿的污染土壤的超富集植物。
优选的，步骤五中乌毛蕨的种植可采用播种的方式进行，分根繁殖的效率较低，因此不作为首选。
优选的，步骤三中种植土体中每层混合污染土壤的深度为5~10cm，层数大于5层。土体深度与上述超富集植物乌毛蕨的根深匹配，使乌毛蕨能够深入较为靠近地面上的这层混合污染土壤的底部的扩散层中。
优选的，步骤六中的收割次数根据乌毛蕨的生长速度确定收割周期，在能够达到净化效果的收割周期之后铲去该层混合污染土壤；
该收割次数在对于各层污染土壤改良净化时可以是不同的，由上至下的污染土壤所用的收割次数可逐渐增加。
优选的，步骤七中重复步骤五中的超富集植物的种植可以是铲除改良净化后的混合污染土壤前取出的乌毛蕨成株进行分株种植。
步骤四中的土壤改良剂包括如下重量份数的原料：
茶皂素1-2份、腐殖质50-70、禽畜粪便8-12、微生物菌剂2-5、生物秸秆5-10、生物质炭10-20、高炉矿渣粉15-20。
实施例五
一种农田蔬菜基地土壤的改良方法，包括以下步骤：
一、将污染土壤煅烧，冷却后得到煅烧污染土壤；
二、将煅烧污染土壤与未煅烧污染土壤进行分级混合，混合成为若干级混合污染土壤，各级混合污染土壤中煅烧污染土壤的比例逐级减少；
三、将步骤二中的混合污染土壤逐层铺设形成种植土体，每层仅包含单个级的混合污染土壤，由上至下各层的混合污染土壤的级别依次增大，从而使铺设的地面层的未煅烧污染土壤的含量由上至下逐渐增大；相邻的两层的混合污染土壤的层面之间形成扩散层；
四、在步骤三中的种植土体的最上面一层的混合污染土壤混合土壤改良剂；
五、在步骤四中的种植土体的最上面一层的混合污染土壤上种植超富集植物；
六、在超富集植物收割5次之后铲去最上面一层的改良净化后的混合污染土壤；
七、重复步骤四、五、六，直到种植土体的各层混合污染土壤均被改良净化。
优选的，步骤三中的混合污染土壤铺设于浅坑中，浅坑内铺设地膜。地膜优选为可降解地膜，降解时间优选为2~3年。能够在降解周期内完成土壤的改良，避免修复土与下层未修复土之间的渗透造成的相互影响。
优选的，步骤五中的超富集植物优选为乌毛蕨，根据文件记载乌毛蕨对Mn元素的转运系数(2.39)最高，其次是As(2.03)、Hg(1.43)。乌毛蕨对Pb元素的富集系数(1.58)最高，其次是Cd、Cu（分别为1.49，1.00），对Hg的富集系数(0.17)最小。乌毛蕨对Cu、Cd、Pb的富集系数大于1，说明乌毛蕨对这3种重金属元素的固定能力较强，能够主动从土壤中吸收该元素并固定在根部。乌毛蕨对重金属而言为根部囤积型植物，是修复Cu、Cd、Pb污染的潜在植物。因此乌毛蕨较为适合的作为江西赣州地区稀土尾矿的污染土壤的超富集植物。
优选的，步骤五中乌毛蕨的种植可采用播种的方式进行，分根繁殖的效率较低，因此不作为首选。
优选的，步骤三中种植土体中每层混合污染土壤的深度为5~10cm，层数大于5层。土体深度与上述超富集植物乌毛蕨的根深匹配，使乌毛蕨能够深入较为靠近地面上的这层混合污染土壤的底部的扩散层中。
优选的，步骤六中的收割次数根据乌毛蕨的生长速度确定收割周期，在能够达到净化效果的收割周期之后铲去该层混合污染土壤；
该收割次数在对于各层污染土壤改良净化时可以是不同的，由上至下的污染土壤所用的收割次数可逐渐增加。
优选的，步骤七中重复步骤五中的超富集植物的种植可以是铲除改良净化后的混合污染土壤前取出的乌毛蕨成株进行分株种植。
步骤四中的土壤改良剂包括如下重量份数的原料：
茶皂素1-2份、腐殖质50-70、禽畜粪便8-12、微生物菌剂2-5、生物秸秆5-10、生物质炭10-20、高炉矿渣粉15-20。
实施例六
一种农田蔬菜基地土壤的改良方法，包括以下步骤：
一、将污染土壤煅烧，冷却后得到煅烧污染土壤；
二、将煅烧污染土壤与未煅烧污染土壤进行分级混合，混合成为若干级混合污染土壤，各级混合污染土壤中煅烧污染土壤的比例逐级减少；
三、将步骤二中的混合污染土壤逐层铺设形成种植土体，每层仅包含单个级的混合污染土壤，由上至下各层的混合污染土壤的级别依次增大，从而使铺设的地面层的未煅烧污染土壤的含量由上至下逐渐增大；相邻的两层的混合污染土壤的层面之间形成扩散层；
四、在步骤三中的种植土体的最上面一层的混合污染土壤混合土壤改良剂；
五、在步骤四中的种植土体的最上面一层的混合污染土壤上种植超富集植物；
六、在超富集植物收割6次之后铲去最上面一层的改良净化后的混合污染土壤；
七、重复步骤四、五、六，直到种植土体的各层混合污染土壤均被改良净化。
优选的，步骤三中的混合污染土壤铺设于浅坑中，浅坑内铺设地膜。地膜优选为可降解地膜，降解时间优选为2~3年。能够在降解周期内完成土壤的改良，避免修复土与下层未修复土之间的渗透造成的相互影响。
优选的，步骤五中的超富集植物优选为乌毛蕨，根据文件记载乌毛蕨对Mn元素的转运系数(2.39)最高，其次是As(2.03)、Hg(1.43)。乌毛蕨对Pb元素的富集系数(1.58)最高，其次是Cd、Cu（分别为1.49，1.00），对Hg的富集系数(0.17)最小。乌毛蕨对Cu、Cd、Pb的富集系数大于1，说明乌毛蕨对这3种重金属元素的固定能力较强，能够主动从土壤中吸收该元素并固定在根部。乌毛蕨对重金属而言为根部囤积型植物，是修复Cu、Cd、Pb污染的潜在植物。因此乌毛蕨较为适合的作为江西赣州地区稀土尾矿的污染土壤的超富集植物。
优选的，步骤五中乌毛蕨的种植可采用播种的方式进行，分根繁殖的效率较低，因此不作为首选。
优选的，步骤三中种植土体中每层混合污染土壤的深度为5~10cm，层数大于5层。土体深度与上述超富集植物乌毛蕨的根深匹配，使乌毛蕨能够深入较为靠近地面上的这层混合污染土壤的底部的扩散层中。
优选的，步骤六中的收割次数根据乌毛蕨的生长速度确定收割周期，在能够达到净化效果的收割周期之后铲去该层混合污染土壤；
该收割次数在对于各层污染土壤改良净化时可以是不同的，由上至下的污染土壤所用的收割次数可逐渐增加。
优选的，步骤七中重复步骤五中的超富集植物的种植可以是铲除改良净化后的混合污染土壤前取出的乌毛蕨成株进行分株种植。
步骤四中的土壤改良剂包括如下重量份数的原料：
茶皂素1-2份、腐殖质50-70、禽畜粪便8-12、微生物菌剂2-5、生物秸秆5-10、生物质炭10-20、高炉矿渣粉15-20。
实施例七
一种农田蔬菜基地土壤的改良方法，包括以下步骤：
一、将污染土壤煅烧，冷却后得到煅烧污染土壤；
二、将煅烧污染土壤与未煅烧污染土壤进行分级混合，混合成为若干级混合污染土壤，各级混合污染土壤中煅烧污染土壤的比例逐级减少；
三、将步骤二中的混合污染土壤逐层铺设形成种植土体，每层仅包含单个级的混合污染土壤，由上至下各层的混合污染土壤的级别依次增大，从而使铺设的地面层的未煅烧污染土壤的含量由上至下逐渐增大；相邻的两层的混合污染土壤的层面之间形成扩散层；
四、在步骤三中的种植土体的最上面一层的混合污染土壤混合土壤改良剂；
五、在步骤四中的种植土体的最上面一层的混合污染土壤上种植超富集植物；
六、在超富集植物收割7次之后铲去最上面一层的改良净化后的混合污染土壤；
七、重复步骤四、五、六，直到种植土体的各层混合污染土壤均被改良净化。
优选的，步骤三中的混合污染土壤铺设于浅坑中，浅坑内铺设地膜。地膜优选为可降解地膜，降解时间优选为2~3年。能够在降解周期内完成土壤的改良，避免修复土与下层未修复土之间的渗透造成的相互影响。
优选的，步骤五中的超富集植物优选为乌毛蕨，根据文件记载乌毛蕨对Mn元素的转运系数(2.39)最高，其次是As(2.03)、Hg(1.43)。乌毛蕨对Pb元素的富集系数(1.58)最高，其次是Cd、Cu（分别为1.49，1.00），对Hg的富集系数(0.17)最小。乌毛蕨对Cu、Cd、Pb的富集系数大于1，说明乌毛蕨对这3种重金属元素的固定能力较强，能够主动从土壤中吸收该元素并固定在根部。乌毛蕨对重金属而言为根部囤积型植物，是修复Cu、Cd、Pb污染的潜在植物。因此乌毛蕨较为适合的作为江西赣州地区稀土尾矿的污染土壤的超富集植物。
优选的，步骤五中乌毛蕨的种植可采用播种的方式进行，分根繁殖的效率较低，因此不作为首选。
优选的，步骤三中种植土体中每层混合污染土壤的深度为5~10cm，层数大于5层。土体深度与上述超富集植物乌毛蕨的根深匹配，使乌毛蕨能够深入较为靠近地面上的这层混合污染土壤的底部的扩散层中。
优选的，步骤六中的收割次数根据乌毛蕨的生长速度确定收割周期，在能够达到净化效果的收割周期之后铲去该层混合污染土壤；
该收割次数在对于各层污染土壤改良净化时可以是不同的，由上至下的污染土壤所用的收割次数可逐渐增加。
优选的，步骤七中重复步骤五中的超富集植物的种植可以是铲除改良净化后的混合污染土壤前取出的乌毛蕨成株进行分株种植。
步骤四中的土壤改良剂包括如下重量份数的原料：
茶皂素1-2份、腐殖质50-70、禽畜粪便8-12、微生物菌剂2-5、生物秸秆5-10、生物质炭10-20、高炉矿渣粉15-20。
实施例八
一种农田蔬菜基地土壤的改良方法，包括以下步骤：
一、将污染土壤煅烧，冷却后得到煅烧污染土壤；
二、将煅烧污染土壤与未煅烧污染土壤进行分级混合，混合成为若干级混合污染土壤，各级混合污染土壤中煅烧污染土壤的比例逐级减少；
三、将步骤二中的混合污染土壤逐层铺设形成种植土体，每层仅包含单个级的混合污染土壤，由上至下各层的混合污染土壤的级别依次增大，从而使铺设的地面层的未煅烧污染土壤的含量由上至下逐渐增大；相邻的两层的混合污染土壤的层面之间形成扩散层；
四、在步骤三中的种植土体的最上面一层的混合污染土壤混合土壤改良剂；
五、在步骤四中的种植土体的最上面一层的混合污染土壤上种植超富集植物；
六、在超富集植物收割8次之后铲去最上面一层的改良净化后的混合污染土壤；
七、重复步骤四、五、六，直到种植土体的各层混合污染土壤均被改良净化。
优选的，步骤三中的混合污染土壤铺设于浅坑中，浅坑内铺设地膜。地膜优选为可降解地膜，降解时间优选为2~3年。能够在降解周期内完成土壤的改良，避免修复土与下层未修复土之间的渗透造成的相互影响。
优选的，步骤五中的超富集植物优选为乌毛蕨，根据文件记载乌毛蕨对Mn元素的转运系数(2.39)最高，其次是As(2.03)、Hg(1.43)。乌毛蕨对Pb元素的富集系数(1.58)最高，其次是Cd、Cu（分别为1.49，1.00），对Hg的富集系数(0.17)最小。乌毛蕨对Cu、Cd、Pb的富集系数大于1，说明乌毛蕨对这3种重金属元素的固定能力较强，能够主动从土壤中吸收该元素并固定在根部。乌毛蕨对重金属而言为根部囤积型植物，是修复Cu、Cd、Pb污染的潜在植物。因此乌毛蕨较为适合的作为江西赣州地区稀土尾矿的污染土壤的超富集植物。
优选的，步骤五中乌毛蕨的种植可采用播种的方式进行，分根繁殖的效率较低，因此不作为首选。
优选的，步骤三中种植土体中每层混合污染土壤的深度为5~10cm，层数大于5层。土体深度与上述超富集植物乌毛蕨的根深匹配，使乌毛蕨能够深入较为靠近地面上的这层混合污染土壤的底部的扩散层中。
优选的，步骤六中的收割次数根据乌毛蕨的生长速度确定收割周期，在能够达到净化效果的收割周期之后铲去该层混合污染土壤；
该收割次数在对于各层污染土壤改良净化时可以是不同的，由上至下的污染土壤所用的收割次数可逐渐增加。
优选的，步骤七中重复步骤五中的超富集植物的种植可以是铲除改良净化后的混合污染土壤前取出的乌毛蕨成株进行分株种植。
步骤四中的土壤改良剂包括如下重量份数的原料：
茶皂素1-2份、腐殖质50-70、禽畜粪便8-12、微生物菌剂2-5、生物秸秆5-10、生物质炭10-20、高炉矿渣粉15-20。
土壤改良试验
本次试验检测标准采用GB15618-1995的标准；
试验中固定变量，土壤改良剂包括如下重量份数的原料：茶皂素1份、腐殖质50、禽畜粪便8、微生物菌剂2、生物秸秆5、生物质炭10、高炉矿渣粉15；
超富集植物为乌毛蕨；
种植土体中每层混合污染土壤的深度为8cm，层数为4层。
实施例一~八试验取样为种植土体全部改良净化完成后混合均匀后回填再进行取样。
对比例1设计：将污染土壤层铺，并在其上种植超富集植物，跟随实施例一~八的种植土体上的超富集植物同时收割，收割16次后进行采样。
实施例一~八和对比例的试验面积均为500平方米。
试验结果
试验结果如下表：（mol/kg）
需要说明的是，由于土壤酸度较易修复，因此上述检测过程中土壤PH值为6.5＜PH≤7.5。
从上述试验结果可以看出，重金属净化效果跟随收割次数的增长而增长，在实施例四中收割次数为4时土壤环境质量基本上达到一级标准；
而对比例1中土壤环境质量仅是接近二级标准，虽然收割总次数与实施例四相同，但是对于污染土壤总体的净化改良效果较差。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种农田蔬菜基地土壤的改良方法，其特征在于：包括以下步骤：
一、将污染土壤煅烧，冷却后得到煅烧污染土壤；
二、将煅烧污染土壤与未煅烧污染土壤进行分级混合，混合成为若干级混合污染土壤，各级混合污染土壤中煅烧污染土壤的比例逐级减少；
三、将步骤二中的混合污染土壤逐层铺设形成种植土体，每层仅包含单个级的混合污染土壤，由上至下各层的混合污染土壤的级别依次增大，从而使铺设的地面层的未煅烧污染土壤的含量由上至下逐渐增大；相邻的两层的混合污染土壤的层面之间形成扩散层；
四、在步骤三中的种植土体的最上面一层的混合污染土壤混合土壤改良剂；
五、在步骤四中的种植土体的最上面一层的混合污染土壤上种植超富集植物；
六、在超富集植物收割之后铲去最上面一层的改良净化后的混合污染土壤；
七、重复步骤四、五、六，直到种植土体的各层混合污染土壤均被改良净化。
2.根据权利要求1所述的一种农田蔬菜基地土壤的改良方法，其特征在于：所述步骤三中的混合污染土壤铺设于浅坑中，浅坑内铺设地膜。
3.根据权利要求2所述的一种农田蔬菜基地土壤的改良方法，其特征在于：所述地膜为可降解地膜，降解时间为2~3年。
4.根据权利要求1所述的一种农田蔬菜基地土壤的改良方法，其特征在于：所述步骤五中的超富集植物优选为乌毛蕨。
5.根据权利要求4所述的一种农田蔬菜基地土壤的改良方法，其特征在于：所述步骤五中乌毛蕨的种植采用播种的方式进行。
6.根据权利要求1所述的一种农田蔬菜基地土壤的改良方法，其特征在于：所述步骤三中种植土体中每层混合污染土壤的深度为5~10cm，层数大于5层。
7.根据权利要求1所述的一种农田蔬菜基地土壤的改良方法，其特征在于：所述步骤六中的收割次数大于4。
8.根据权利要求1所述的一种农田蔬菜基地土壤的改良方法，其特征在于：所述步骤四中的土壤改良剂包括如下重量份数的原料：
茶皂素1-2份、腐殖质50-70、禽畜粪便8-12、微生物菌剂2-5、生物秸秆5-10、生物质炭10-20、高炉矿渣粉15-20。
9.根据权利要求1所述的一种农田蔬菜基地土壤的改良方法，其特征在于：所述土壤改良剂的制备方法，包括以下步骤：
a)将禽畜粪便、微生物菌剂混合均匀后，密封常温发酵10～15d，期间3～4d翻堆一次，得到发酵液；
b)向步骤a)得到的发酵液与茶皂素、腐殖质、生物秸秆、生物质炭和高炉矿渣粉搅拌均匀后，密封静置5～6h，干燥，粉碎，即得到土壤改良剂。
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