CN111389901A - 一种针对日光温室镉超标土壤的植物高效修复方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于土壤修复领域，具体的说是一种针对日光温室镉超标土壤的植物高效修复方法。将镉活化剂施入待修复土壤中进行共混，而后种植玉米，待玉米植株收获前灌溉土壤，之后整株拔除，即可实现对待处理土壤的修复；其中，每1kg待修复土壤(干土计)中添加镉活化剂20‑80g。本发明通过采用植物(玉米)种植和镉活化剂共同修复土壤，提升日光温室土壤无效态的镉元素向有效态的转化，以此提高植物修复效率，为食品安全、人民健康和社会稳定提供技术支撑。

Description

一种针对日光温室镉超标土壤的植物高效修复方法
技术领域
本发明属于土壤修复领域，具体的说是一种针对日光温室镉超标土壤的植物高效修复方法。
背景技术
镉是环境污染中最为危险的五种物质之一，作为一种持久性有毒污染物，进入土壤环境后不能被分解，通过各种途径进入人体后，在人体内积累，具有致癌、致畸和致突变的作用。2014年《全国土壤污染状况调查公报》指出，我国的土壤质量整体不容乐观。在所调查的地区范围内，高达16.1％的样本超过了环境质量标准，其中镉超标率达7％，高于其他重金属排名第一。日光温室蔬菜生产环境特殊，具有农资投入量大、无雨水淋洗、人为活动影响强烈等特点。菜农为追求高收益，在农业作业过程中往往大量投入化学肥料、有机农药，污水灌溉和污泥农用等也时有发生，使日光温室菜田土壤中的重金属逐渐富集。土壤中镉超标问题关乎民众健康、社会稳定以及国家的长治久安，应当予以重视。
植物修复是降低土壤镉元素含量的有效途径，因其具有绿色、安全、无污染而备受关注，但此类方式修复效率低，对污染较重的土壤需修复几十年甚至上百年。这是因为前人主要侧重于单纯的镉超富集植物筛选，对日光温室土壤镉的活性提升重视不足，致使修复效率偏低，过高比率的非活性镉的存在成为制约植物修复镉污染土壤的重要限制因子。
发明内容
针对以上问题，本发明目的在于提供一种针对日光温室镉超标土壤的植物高效修复方法。
为实现上述目的，本发明采用技术方案为：
一种针对日光温室镉超标土壤的植物高效修复方法，将镉活化剂施入待修复土壤中进行共混，而后种植玉米，待玉米植株收获前灌溉土壤(采用大水漫灌土壤)，之后整株拔除，即可实现对待处理土壤的修复；其中，每1kg干待修复土壤中添加镉活化剂20-80g。
进一步的说，于北方日光温室夏季休闲季节(6-8月)将镉活化剂均匀撒施在其地表上，用旋耕机翻耕土壤耕层(0-25cm)，之后灌溉(采用浇水进行灌溉)，使土壤田间持水量保持在30％～40％，再种植玉米。
所述在待修北方日光温室土壤中种植玉米，采用密植法种植，株行距均为20-25cm，在镉活化剂与土壤耕层旋耕混匀后播种，待玉米植株收获前灌溉土壤，之后整株拔除，即可实现对待处理土壤的修复，同时植株晾晒干燥后回收处理。
所述镉活化剂按重量份数计，葡萄糖2-5份、碳酸氢铵10-20份、尿素10-20份、硫磺粉100-300份、腐殖酸50-100份、巨大芽孢杆菌0.2-0.5份和枯草芽孢杆菌0.1-0.5份。
所述镉活化剂按重量份数计，葡萄糖1.5-3份、碳酸氢铵7-15份、尿素7-15份、硫磺粉200-300份、腐殖酸30-70份、巨大芽孢杆菌0.15-0.4份和枯草芽孢杆菌0.1-0.3份。
进一步的说：
(1)取葡萄糖、碳酸氢铵、尿素、硫磺粉、腐殖酸分别充分粉碎，过60-80目筛，而后按照上述比例将粉碎后物质混合均匀；
(2)按照上述比例将巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌加入步骤(1)的混合物中并充分混匀，即得到镉活化剂。
将上述获得镉活化剂加入蒸馏水调节含水量为5-10％；而后通过挤压造粒机进行造粒，造粒后产物置于40-45℃环境中快速烘干，将所得烘干物过3mm筛，待用。
本发明具有以下优点：
本发明通过采用植物(玉米)种植和镉活化剂共同修复土壤，提升日光温室土壤无效态的镉元素向有效态的转化，以此提高植物修复效率，为食品安全、人民健康和社会稳定提供技术支撑；具体为：
(1)适合日光温室应用：日光温室蔬菜种植茬口紧密、复种指数高，休耕时间短，本发明活化剂在夏季休闲季节进行施用并修复，不妨碍茬口安排及作物生长，修复过程轻简化。
(2)活化剂原料绿色环保、缓效活化：本发明活化剂原料均无环境风险成分中葡萄糖、腐殖酸等均可为土壤微生物提供宝贵碳源，碳酸氢铵、尿素、硫磺粉等是作物生长的肥源，巨大芽孢杆菌等可提高土壤磷的有效性；其中产酸微生物活性提升和硫磺缓慢释放氢离子的复合作用下，使土壤镉活化，利于通过植物进一步的修复镉污染土壤，提高有效态镉的绝对量进而达到突出的修复效率；同时在本发明特定配比的活化剂成分下使得活化剂的作用时长并与日光温室较短的休闲期种植的镉修复植物玉米的生长周期相吻合，提高镉的绝对提取量进而达到突出的修复效率。
(3)本发明活化剂制备工艺简便：通过筛分、造粒、烘干等工艺即可制备，易于生产推广。
附图说明
图1为本发明实施例提供的采用本发明活化剂以及植物修复后日光温室土壤有效镉减少量效果图；其中，不同字母表示在0.05水平上差异性显著。
具体实施方式
以下结合实例对本发明的具体实施方式做进一步说明，应当指出的是，此处所描述的具体实施方式只是为了说明和解释本发明，并不局限于本发明。
本发明活化剂中葡萄糖、腐殖酸、碳酸氢铵、尿素为土壤微生物提供了充足的碳源和氮源，提升微生物活性，并且微生物在分解土壤有机质时会分泌有机酸，可以降低土壤的酸度；其中硫磺粉的适量添加可以缓慢释放H+，同时不会抑制土壤微生物的增殖和活性；并且进一步的利用种植的生物量大、生长快、耐高温高湿的植物(例如玉米)进行修复。
本发明修复镉是通过提升相关产酸微生物活性，同时添加适量硫磺粉，缓慢释放H+，在不影响土壤微生物活性的前提下，将土壤微生物与化学物料的优势放大，达到联合活化土壤镉活性的目的，并且通过活化后利用植物进一步的修复镉污染土壤。
实施例1
镉活化剂按重量份数计，葡萄糖3份、碳酸氢铵12份、尿素15份、硫磺粉300份、腐殖酸60份、巨大芽孢杆菌0.3份、枯草芽孢杆菌0.3份。
镉活化剂制备方法：
(1)按上述重量份数计，分别取葡萄糖、碳酸氢铵、尿素、硫磺粉、腐殖酸，而后充分粉碎，过60-80目筛，过筛混合均匀得混合物；
(2)将巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌加入步骤(1)的混合物中并充分混匀；
所有实施例中所用巨大芽孢杆菌微生物菌剂购自中国农业微生物菌种保藏管理中心(编号ACCC 04314)，枯草芽孢杆菌微生物菌剂(保存编号为ACCC 01101)购于中国农业微生物菌种保藏管理中心。
(3)用蒸馏水调节步骤(2)的混合物至含水量为8％；
(4)通过挤压造粒机进行造粒，粒径为2mm；
(5)将步骤(4)所得产物置于40-45℃环境中快速烘干，将所得烘干物过3mm筛，之后装包并存储于干燥环境中。
实施例2
镉活化剂按重量份数计，葡萄糖1.5份、碳酸氢铵10份、尿素10份、硫磺粉200份、腐殖酸50份、巨大芽孢杆菌0.3份、枯草芽孢杆菌0.2份。
(1)按上述重量份数计，分别取葡萄糖、碳酸氢铵、尿素、硫磺粉、腐殖酸，而后充分粉碎，过60-80目筛，过筛混合均匀得混合物；2)将解磷巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌加入步骤(1)的混合物中并充分混匀；
(2)将所有实施例中所用解磷巨大芽孢杆菌微生物菌剂购自中国农业微生物菌种保藏管理中心(编号ACCC04314)，枯草芽孢杆菌微生物菌剂(保存编号为ACCC 01101)购于中国农业微生物菌种保藏管理中心。
(3)用蒸馏水调节步骤(2)的混合物至含水量为8％；
(4)通过挤压造粒机进行造粒，粒径为2mm；
(5)将步骤(4)所得产物置于40-45℃环境中快速烘干，将所得烘干物过3mm筛，之后装包并存储于干燥环境中。
应用例
(1)日光温室多集中于夏季休闲季节(6-8月份)进行换茬休耕，根据土壤含水量折算每1kg风干土分别添加实施例1制备获得镉活化剂10、20、40、80g，分别用T1、T2、T3、T4表示，以不添加镉活化剂为对照(CK表示)。将活化剂均匀撒施在地表上，用旋耕机翻耕土壤耕层(0-25cm)，之后灌溉，使土壤田间持水量保持在35％左右；并此时种植选用生长快、生物量大的玉米品种-如郑单958。
(2)采用土壤镉的活化技术和植物提取相结合进行对日光温室的土壤进行高效修复，具体为采用密植法种植，为使玉米根系充分接触耕层土壤，增加镉提取量，株行距均为20～25cm，在活化剂与土壤耕层旋耕混匀后播种，玉米生长期为70～80天，玉米植株收获前采用大水漫灌土壤，之后整株拔除，植株晾晒干燥后待回收处理。在试验期结束后，随机多点采集0～25cm土层混合土壤，采用中华人民共和国国家标准GB/T23739-2009中的方法测定土壤有效镉含量(参见图1)。
由图1可见，与CK相比，T1、T2、T3、T4四个处理分别较CK有效降低了土壤中的有效镉含量，减少量分别较CK提升了19.7％、56.9％、94.8％和88.5％，且差异达显著水平(P＜0.05)。说明本发明可有效修复日光温室镉污染土壤，对提升土壤镉的修复效率具有重要意义。

Claims (7)

1.一种针对日光温室镉超标土壤的植物高效修复方法，其特征在于：将镉活化剂施入待修复土壤中进行共混，而后种植玉米，待玉米植株收获前灌溉土壤，之后整株拔除，即可实现对待处理土壤的修复；其中，每1kg待修复土壤(干土计)中添加镉活化剂20-80g。
2.按权利要求1针对日光温室镉超标土壤的植物高效修复方法，其特征在于：于北方日光温室夏季休闲季节(6-8月)将镉活化剂均匀撒施在其地表上，用旋耕机翻耕土壤耕层(0-25cm)，之后灌溉，使土壤田间持水量保持在30％-40％，再种植玉米。
3.按权利要求1或2针对日光温室镉超标土壤的植物高效修复方法，其特征在于：所述在混合镉活化剂的待修北方日光温室土壤中采用密植法种植玉米，株行距均为20-25cm，在镉活化剂与土壤耕层旋耕混匀后播种，待玉米植株收获前灌溉土壤，之后整株拔除，即可实现对待处理土壤的修复，同时植株晾晒干燥后回收处理。
4.按权利要求1或2针对日光温室镉超标土壤的植物高效修复方法，其特征在于：所述镉活化剂按重量份数计，葡萄糖2-5份、碳酸氢铵10-20份、尿素10-20份、硫磺粉100-300份、腐殖酸50-100份、巨大芽孢杆菌0.2-0.5份和枯草芽孢杆菌0.1-0.5份。
5.按权利要求4针对日光温室镉超标土壤的植物高效修复方法，其特征在于：所述镉活化剂按重量份数计，葡萄糖1.5-3份、碳酸氢铵7-15份、尿素7-15份、硫磺粉200-300份、腐殖酸30-70份、巨大芽孢杆菌0.15-0.4份和枯草芽孢杆菌0.1-0.3份。
6.按权利要求4针对日光温室镉超标土壤的植物高效修复方法，其特征在于：
(1)取葡萄糖、碳酸氢铵、尿素、硫磺粉、腐殖酸分别充分粉碎，过60-80目筛，而后按照上述比例将粉碎后物质混合均匀；
(2)按照上述比例将巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌加入步骤(1)的混合物中并充分混匀，即得到镉活化剂。
7.按权利要求6针对日光温室镉超标土壤的植物高效修复方法，其特征在于：将上述获得镉活化剂加入蒸馏水调节含水量为5-10％；而后通过挤压造粒机进行造粒，造粒后产物置于40-45℃环境中快速烘干，将所得烘干物过3mm筛，待用。
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