CN111820105A - 一种降低铬在植物茎叶累积的无土栽培基质及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了属于固体废物的处理利用技术领域的一种降低铬在植物茎叶累积的无土栽培基质及其应用。所述无土栽培基质的原料及配比(按体积份数)：30‑50份制革污泥堆肥、30‑40份珍珠岩和20‑30份蛭石。所述无土栽培基质能减少铬在植物茎叶累积量的作用，使用无土栽培基质栽培得到植物茎叶中铬含量为10％‑17％。本发明所述的无土栽培基质以工业有机废物制革污泥为原料，其中富含有机质和营养元素，完全可以满足植物的生长需求，生长期不用施肥，减少了化肥等的使用，并且特别适用于鼠尾草、罗勒、薄荷、天竺葵、玫瑰草等芳香植物的栽培，栽培后的植物可用于芳香精油的提炼，创造更多的经济价值。

Description

一种降低铬在植物茎叶累积的无土栽培基质及其应用
技术领域
本发明属于固体废物的处理利用技术领域，尤其涉及一种降低铬在植物茎叶累积的无土栽培基质及其应用。
背景技术
制革污泥堆肥后臭味消除，病原菌基本被杀死，成为一种高品质肥料，富含有机质和氮磷营养元素。但另一方面，制革污泥中重金属铬的含量通常在6000-30000mg/kg，而污泥农用标准中对重金属铬也有严格的要求限值(GB4284-84规定pH＞6.5土壤中容许铬的容量为1000mg/kg)，即使经过堆肥后的制革污泥中一些稳定态结合的铬也会因环境改变而被释放，带来一定的风险。因此，为避免制革污泥堆肥产品施用于土壤后造成污染，同时考虑到我国无土栽培基质的需求，将制革污泥堆肥用作芳香植物等非食物链植物的无土栽培基质，既避免其直接接触土壤造成污染，又避免重金属铬经食物链而对人体带来的健康风险，同时栽培得到的芳香植物能够提炼精油，进而创造更多的经济价值，实现制革污泥最大化的资源利用。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种降低铬在植物体内累积的无土栽培基质，所述无土栽培基质的原料及配比(按体积份数)：30-50份制革污泥堆肥、30-40份珍珠岩和20-30份蛭石，所述制革污泥堆肥包括粉煤灰。
所述无土栽培基质能减少铬在植物体内累积量的作用。
使用所述无土栽培基质栽培得到植物茎叶中铬含量为10％-17％。
所述制革污泥堆肥的原料及配比(按体积份数)：30-50份制革污泥，5-30份粉煤灰，1-10份膨润土，5-40份秸秆，0-40份鸡粪。
所述制革污泥堆肥的原料及配比(按体积份数)：30-50份制革污泥，15-30份粉煤灰，1-10份膨润土，5-40份秸秆，0-40份鸡粪。
所述制革污泥堆肥通过各原料按体积份数配比混匀进行好氧堆肥得到，其中供氧速率为20-30min/d，发酵时间为40-50d。
所述制革污泥堆肥过孔径为1-3cm的筛。
一种无土栽培基质在芳香植物种植领域中的应用。
所述芳香植物包括鼠尾草、罗勒、薄荷、天竺葵、玫瑰草。
铺设15-25cm厚的无土栽培基质，将芳香植物幼苗定植管理。
本发明的有益效果在于：
1.本发明的目的是探索适宜芳香植物的制革污泥堆肥无土栽培基质的制备与应用方法，实现制革污泥的资源化利用，减弱铬的迁移能力，探究包含制革污泥堆肥的无土栽培基质的制备及应用于芳香植物的栽培方法。
2.本发明所述无土栽培基质的制备，实现了制革污泥的资源化利用，并且替代不可再生性资源草炭，能够降低栽培基质的成本。
3.本发明所述的无土栽培基质以工业有机废物制革污泥为原料，其中富含有机质和营养元素，完全可以满足植物的生长需求，生长期不用施肥，减少了化肥等的使用，既简单易行又环保经济。
4.本发明所述的栽培基质适用于芳香植物的栽培，特别适用于鼠尾草、罗勒、薄荷、天竺葵、玫瑰草等芳香植物的栽培，栽培后的植物可用于芳香精油的提炼，创造更多的经济价值。
5.本发明制革污泥堆肥中起到稳定铬、控制迁移性的调理剂主要为无机调理剂粉煤灰和膨润土以及有机调理剂秸秆和鸡粪，均有着较大的比表面积和较强的吸附能力。
附图说明
图1为实施例4中鼠尾草长势图；
图2为实施例5中鼠尾草长势图；
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
实施例1：
为实现对芳香植物体内铬含量的控制，在基质原材料制革污泥堆肥准备阶段即加入调理剂加以控制。
制革污泥堆肥包含以下原料和配比(按体积份数)：30-50份制革污泥，5-30份粉煤灰，1-10份膨润土，5-40份秸秆与0-40份鸡粪。将上述原料按配比混合后，通过机械通风式好氧堆肥得到制革污泥堆肥，置于0.2m3的堆肥池内，采用鼓风机供氧20-30min/d，发酵40-50d后结束堆肥过程。该过程通过高温杀死有害病原菌，进行无害化并逐渐腐熟，最终得到制革污泥堆肥。
利用上述得到的制革污泥堆肥制备无土栽培基质，将30-50份制革污泥堆肥过1-3cm筛后与30-40份珍珠岩，20-30份蛭石按体积份数配比，混合均匀即可得到无土栽培基质。
制革污泥堆肥中起到稳定铬、控制迁移性的调理剂主要为无机调理剂粉煤灰和膨润土，均有着较大的比表面积和较强的吸附能力。有机调理剂秸秆和鸡粪作为碳源和氮源，能够提供植物所需的营养物质。
其中无机调理剂粉煤灰起到减少铬在植物体内累积量的作用，其添加量越大铬在植物体内积累量越少。
实施例2：
通过植物体内铬含量的测定，得到制革污泥堆肥以及无土栽培基质中各原料的体积份数。
植物体内铬测定方法如下：取植物样品进行80℃杀青0.5h、于105℃烘干24h，将样品破碎，参照食品安全国家标准《食品中的铬测定》(GB5009.123-2014)，对各处理样品加硝酸进行高压消解5h，消解液定容至10mL，所得样品用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)(珀金埃尔默NexION 300X，美国)进行测定。
按实施例1所述方法得到制革污泥堆肥，原料如下：30份制革污泥，20份粉煤灰，30份秸秆，20份鸡粪按体积份数混合；无土栽培基质由以下原料得到：50份制革污泥堆肥，30份珍珠岩和20份蛭石按体积份数混合制得。
使用的制革污泥中铬含量高达41031mg/kg，经上述处理栽培鼠尾草90d后，最终所得鼠尾草体内铬含量为423.98mg/kg，其中茎叶中含74.85mg/kg，根中含349.13mg/kg。
实施例3：
通过植物体内铬含量的测定，得到制革污泥堆肥以及栽培基质中各原料的体积份数。
植物体内铬测定方法如下：取植物样品进行80℃杀青0.5h、于105℃烘干24h，将样品破碎，参照食品安全国家标准《食品中的铬测定》(GB5009.123-2014)，对各处理样品加硝酸进行高压消解5h，消解液定容至10mL，所得样品用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)(珀金埃尔默NexION 300X，美国)进行测定。
按实施例1所述方法得到制革污泥堆肥，原料如下：30份制革污泥，30份粉煤灰，40份秸秆按体积份数混合；进一步的，所述无土栽培基质由以下原料得到：50份制革污泥堆肥，30份珍珠岩和20份蛭石按体积份数混合制得。
使用的制革污泥中铬含量高达41031mg/kg，经上述处理栽培鼠尾草90d后，最终所得鼠尾草体内铬含量为297.74mg/kg，其中茎叶中含27.77mg/kg，根中含269.97mg/kg。
其中无机调理剂粉煤灰起到减少铬在植物体内累积量的作用，与实施例2相比其添加量越大铬在植物体内积累量越少，栽培得到鼠尾草茎叶中铬含量仅占10％-17％，后续精油提炼过程铬的馏出性较低。
对比例1：
利用现有方法直接将制革污泥施用于土壤中，施加量分别为20、40、60、80和100t/ha，用于种植鼠尾草，培养50d后测得鼠尾草体内铬含量如表1所示。与本发明制革污泥基质栽培所得鼠尾草体内铬含量相比发现，对比例1所得鼠尾草体内铬含量表现为地上部高于根部，而本发明中茎叶部铬含量明显小于根部；同时本发明所测得鼠尾草体内铬含量均低于其他研究。这表明本发明在减少铬在植物体内累积以及降低植物体内铬向地上部分迁移两方面均存在优势。
表1对比例1鼠尾草体内铬含量
Figure BDA0002628083870000041
实施例4：
将制备的制革污泥堆肥无土栽培基质应用于芳香植物鼠尾草的栽培，具体步骤如下：
(1)鼠尾草的穴盘育苗：选用5×10的穴盘，装入泥炭、珍珠岩和蛭石混配作为育苗基质，鼠尾草种子用蒸馏水洗净后播种于穴盘内，用少量蛭石覆盖种子并浇水适当(以手捏不出水来为准)，置于催芽室在20-25℃，70％-80％的湿度下中育苗一周。
(2)选取长势基本一致的鼠尾草幼苗移栽至装有上述制革污泥无土栽培基质(优选实施方案A)的盆内，每个处理做四盆平行样品。
(3)各处理随机放置于温室大棚内，隔天浇水。
鼠尾草的长势如图1所示，在包含制革污泥堆肥的无土栽培基质中能较好生长，并在种植60-90d时开花。
实施例5：
将制备的制革污泥堆肥无土栽培基质应用于芳香植物鼠尾草的栽培，具体步骤如下：
(1)鼠尾草的穴盘育苗：选用5×10的穴盘，装入泥炭、珍珠岩和蛭石混配作为育苗基质，鼠尾草种子用蒸馏水洗净后播种于穴盘内，用少量蛭石覆盖种子并浇水适当(以手捏不出水来为准)，置于催芽室在20-25℃，70％-80％的湿度下中育苗一周。
(2)选取长势基本一致的鼠尾草幼苗移栽至装有上述制革污泥无土栽培基质(优选实施方案B)的盆内，每个处理做四盆平行样品。
(3)各处理随机放置于温室大棚内，隔天浇水。
鼠尾草的长势如图2所示，在包含制革污泥堆肥的无土栽培基质中能较好生长，并在种植60-90d时开花。

Claims (10)

1.一种降低铬在植物茎叶累积的无土栽培基质，其特征在于，所述无土栽培基质的原料及配比(按体积份数)：30-50份制革污泥堆肥、30-40份珍珠岩和20-30份蛭石，所述制革污泥堆肥包括粉煤灰。
2.根据权利要求1所述无土栽培基质，其特征在于，所述无土栽培基质能减少铬在植物茎叶累积量的作用。
3.根据权利要求1所述无土栽培基质，其特征在于，使用所述无土栽培基质栽培得到植物茎叶中铬含量为10％-17％。
4.根据权利要求1所述无土栽培基质，其特征在于，所述制革污泥堆肥的原料及配比(按体积份数)：30-50份制革污泥，5-30份粉煤灰，1-10份膨润土，5-40份秸秆，0-40份鸡粪。
5.根据权利要求4所述无土栽培基质，其特征在于，所述制革污泥堆肥的原料及配比(按体积份数)：30-50份制革污泥，15-30份粉煤灰，1-10份膨润土，5-40份秸秆，0-40份鸡粪。
6.根据权利要求1所述无土栽培基质，其特征在于，所述制革污泥堆肥通过各原料按体积份数配比混匀进行好氧堆肥得到，其中供氧速率为20-30min/d，发酵时间为40-50d。
7.根据权利要求1所述无土栽培基质，其特征在于，所述制革污泥堆肥过孔径为1-3cm的筛。
8.一种权利要求1-7任一项所述无土栽培基质在芳香植物种植领域中的应用。
9.根据权利要求8所述应用，其特征在于，所述芳香植物包括鼠尾草、罗勒、薄荷、天竺葵、玫瑰草。
10.根据权利要求8所述应用，其特征在于，铺设15-25cm厚的无土栽培基质，将芳香植物幼苗定植管理。
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