CN112029505A - 一种钝化农田重金属的土壤调理剂以及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农田保育与修复技术领域，具体为一种钝化农田重金属的土壤调理剂以及制备方法，所述土壤调理剂包括以下重量百分比的各组分：生石灰40‑60％、白云石10‑40％、钙镁硅肥1‑20％。该土壤调理剂的制备方法如下:将生石灰、白云石、钙镁硅肥按照上述比例进行混合均匀,即得所述土壤调理剂。该调理剂的原料来源广泛，制备方法简单、易行，使用方便，推广应用前景广阔，产品可从多角度降低土壤重金属生物有效性，还能较大幅度地提高土壤pH值、促进土壤团粒结构形成、增强土壤的通透性，兼具修复酸化土壤、改善土壤耕地质量等功能，适用于各种成土母质发育的土壤，是一种广谱型、多功能的环保产品。

Description

一种钝化农田重金属的土壤调理剂以及制备方法

技术领域

本发明涉及农田保育与修复技术领域，具体为一种钝化农田重金属的土壤调理剂以及制备方法。

背景技术

随着社会进步需求增大，冶炼、矿产、电镀等工业的飞速发展，废水、废气、废渣及工业废品与生活垃圾等其他废弃物不合理的排放与处理而致使土壤中重金属含量明显高于背景值，并造成现存的或潜在的土壤质量退化、生态与环境恶化的重金属污染现象日益严重，同时农业生产中，城市污泥、污水在农业中的再利用和大量含重金属农用化学品的不规范的施用，更使农用土壤重金属不同程度的污染，土壤中的重金属可通过作物吸收及积累进入食物链，进而对人体健康构成严重威胁。据2014年《全国土壤污染状况调查公报》公布，我国土壤总的超标率为16.1％，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2％、2.3％、1.5％和1.1％。我国耕地土壤点位超标率为19.4％，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为13.7％、2.8％、1.8％和1.1％，主要污染物为镉、镍、铜、铅等重金属。这已重金属镉污染问题已经严重危害我国农用土壤安全，对粮食安全存在极大的隐患，关系到整个社会的稳定与发展。

目前，重金属污染土壤的修复技术主要包括：(1)工程修复，如客土、换土和深耕翻土等，此方法工程量大，投资费用高，不适合大面积污染土壤的治理；(2)物理修复，如电动修复和电热修复，对污染重、面积小的土壤修复效果明显，但容易导致土壤结构破坏和肥力下降，不适于农田土壤的修复；(3)生物修复，如微生物修复和植物修复，其中微生物修复技术还局限于科研和实验室水平，应用实例不多，而植物修复周期长，且影响农事劳作，故难以在农田土壤重金属污染中大面积使用；(4)化学修复，如化学淋洗、化学钝化等。其中化学淋洗会一定程度破坏土壤结构，而化学钝化修复通过向土壤中加入钝化剂、调理剂，改变土壤的物理、化学性质，借助其对重金属的吸附、沉淀、离子交换、络合等作用，改变重金属在土壤中的存在状态，降低其生物有效性；化学钝化修复技术以其成本低廉、修复快速、操作简单并可边修复边生产等优点受到重视，适于大面积重金属污染农田的修复。

常用的化学钝化修复技术的调理剂包括碱性材料、含磷材料、富含铁锰氧化物的矿物及有机物料等。但常用的调理剂具有各自的局限性，如长期施用含磷材料可能诱发水体富营养化；富含铁锰氧化物的矿物由于成本相对较高，同时存在Fe、Mn对作物毒害风险；有机物料在刚施入到土壤时可以降低重金属的有效性，但钝化时效性不够长，随着有机物的矿化分解，有可能导致被吸附的重金属离子重新释放。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钝化农田重金属的土壤调理剂以及制备方法，以解决上述背景技术中提出的常用的调理剂具有各自的局限性，如长期施用含磷材料可能诱发水体富营养化；富含铁锰氧化物的矿物由于成本相对较高，同时存在Fe、Mn对作物毒害风险；有机物料在刚施入到土壤时可以降低重金属的有效性，但钝化时效性不够长，随着有机物的矿化分解，有可能导致被吸附的重金属离子重新释放的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种钝化农田重金属的土壤调理剂以及制备方法，所述土壤调理剂包括以下重量百分比的各组分：

优选的，所述土壤调理剂包括以下重量百分比的各组分：

优选的，所述土壤调理剂包括以下重量百分比的各组分：

优选的，所述生石灰将石灰原石煅烧粉后过60-140目筛的粉末,其中CaO的质量百分比含量≥50％。

优选的，所述白云石为白云石经球磨过60-140目筛的粉末，含有的白云石含量≥30％。

优选的，所述钙镁硅肥为一种含有硅酸根的碱性肥料，SiO2含量≥10％，其品质符合GB20412-2006合格品的标准,粉碎后过60-140目筛的粉末。

作为一个总的技术构思，本发明另一方面提供了一种上述钝化农田重金属的土壤调理剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

A.原料生石灰制备：选用石灰石原矿，煅烧粉碎后过60-140目筛，备用。

B.原料白云石制备：选用白云石原矿，风干粉碎后过60-140目筛备用。

C.钙镁硅肥制备:选用品质符合GB20412-2006合格品的标准钙镁硅肥,粉碎后过60-140目筛备用。

D.将步骤A、B、C制备的原料按比例混合均匀，得到本发明的一种钝化重金属的农田土壤调理剂。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的主要特征是合理配置了可调节土壤pH、增加土壤吸附位点、形成离子拮抗作用的原料，使产品可从多角度降低土壤重金属生物有效性。中试试验与示范推广结果表明：施用本产品后，农产品中的镉、铅等重金属含量均符合《食品安全国家标准》；

2、本发明不仅具有原位钝化土壤金属的功能，而且还能较大幅度地提高土壤pH值、促进土壤团粒结构形成、增强土壤的通透性，兼具修复酸化土壤、改善土壤耕地质量等功能，适用于各种成土母质发育的土壤，是一种广谱型、多功能的环保产品；

3、本发明的原料来源广泛，制备方法简单、易行，使用方便，推广应用前景广阔。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明做进一步的详细描述，但并非是对本发明权利要求书请求保护范围的限制，凡依照本发明公开内容所作的任何本领域的等同替换，均属于本发明的保护范围。

实施例1：

本发明钝化农田重金属的土壤调理剂一种实施例。该土壤调理剂包括以下质量百分比的各组分，生石灰50％；白云石30％；钙镁硅肥20％。

其中原料生石灰均由石灰石原矿煅烧粉碎后过80目筛制备而成，其中CaO的质量百分比含量≥50％，原料白云石由白云石原矿煅烧粉碎后过80目筛制备而成。

取市售的上述生石灰、白云石、钙镁硅肥，按照上述质量比例混合均匀，即制备得到本实施例的土壤调理剂。

上述农田土壤调理剂的中试试验如下所述：

2018年3月至7月在湖南省醴陵市均楚镇长岭坳村，开展了田间中试试验。其土壤全镉含量为7.51mg/kg，土壤pH值为5.6，为重金属重度污染酸性稻田。

A.试验处理

中试试验设置4个处理：包括1个对照处理(CK)和3个本发明实施例1产品120kg/亩(120、160、200kg/亩)处理。CK：不施用土壤调理剂产品，常规田间管理；T120：施用本实施例产品120kg/亩；T160：施用160kg/亩；T200：200kg/亩。小区面积30m2(5×6m)，每处理3次重复，随机区组排列。小区间作泥田埂并覆厚农膜，单灌单排防止小区间串水。

B.供试作物品种

各处理种植水稻品种泰优390(湘审稻2013027)。

C.施用方法

在翻耕后，本实施例产品按照设计施用量一次性施入，灌水耙匀，2天后移栽水稻。参照当地管理措施，需水关键时期保证灌溉，肥料施用量尿素10kg/亩、复合肥60kg/亩。所有中试试验小区，除产品施用量(0、120、160、200kg/亩)不同外，其它田间管理措施基本保持一致。

D.样品采集与检测分析

在试验前，在试验田按梅花五点法采集土壤样品3个；在水稻成熟期，每个小区按梅花五点法分别采集土壤和稻谷样品混合样，四分法取约500克，并填写样品标签。按照相关国家标准，送样并检测基础土壤全镉，成熟期土壤有效态镉和糙米镉含量。

E.主要结果

结果表明，施用本实施例产品120-200kg/亩，可提高土壤pH值0.8-1.1个单位，降低土壤有效态镉的含量30.89-40.61％，水稻糙米镉含量降低41.67-47.72％。对土壤pH的提高效果、对土壤有效态镉含量的降低效果及水稻糙米降镉率均随施用量(120-200kg/亩)的增加而增大，综合考虑降镉效果与成本，建议中重度

镉污染稻田推广施用量为200kg/亩左右，该施用量可使土壤有效态镉和糙米镉含量降低40％以上。

附表-1施用土壤调理剂对土壤有效镉含量的影响

附表-2施用土壤调理剂对早稻米镉含量的影响

实施例2：

本发明钝化农田重金属的土壤调理剂一种实施例。该土壤调理剂包括以下质量百分比的各组分，生石灰55％；白云石30％；钙镁硅肥15％。该土壤调理剂所用的原料及调理剂的制备方法均与实施例1相同

实施例3：

本发明钝化农田重金属的土壤调理剂一种实施例。该土壤调理剂包括以下质量百分比的各组分，生石灰50％；白云石35％；钙镁硅肥15％。该土壤调理剂所用的原料及调理剂的制备方法均与实施例1相同

实施例4：

本发明钝化农田重金属的土壤调理剂一种实施例。该土壤调理剂包括以下质量百分比的各组分，生石灰45％；白云石40％；钙镁硅肥15％。该土壤调理剂所用的原料及调理剂的制备方法均与实施例1相同

实施例5：

本发明钝化农田重金属的土壤调理剂一种实施例。该土壤调理剂包括以下质量百分比的各组分，生石灰60％；白云石30％；钙镁硅肥10％。该土壤调理剂所用的原料及调理剂的制备方法均与实施例1相同

实施例6：

本发明钝化农田重金属的土壤调理剂一种实施例。该土壤调理剂包括以下质量百分比的各组分，生石灰55％；白云石35％；钙镁硅肥10％。该土壤调理剂所用的原料及调理剂的制备方法均与实施例1相同

实施例7：

本发明钝化农田重金属的土壤调理剂一种实施例。该土壤调理剂包括以下质量百分比的各组分，生石灰50％；白云石40％；钙镁硅肥10％。该土壤调理剂所用的原料及调理剂的制备方法均与实施例1相同。

实施例8：

本发明钝化农田重金属的土壤调理剂一种实施例。该土壤调理剂包括以下质量百分比的各组分，生石灰60％；白云石35％；钙镁硅肥5％。该土壤调理剂所用的原料及调理剂的制备方法均与实施例1相同。

实施例9：

本发明钝化农田重金属的土壤调理剂一种实施例。该土壤调理剂包括以下质量百分比的各组分，生石灰55％；白云石40％；钙镁硅肥5％。该土壤调理剂所用的原料及调理剂的制备方法均与实施例1相同。

实施例10：

本发明钝化农田重金属的土壤调理剂一种实施例。该土壤调理剂包括以下质量百分比的各组分，生石灰50％；白云石45％；钙镁硅肥5％。该土壤调理剂所用的原料及调理剂的制备方法均与实施例1相同。

上述实施例1-10的土壤调理剂各原料的质量配比如下表3所示。

附表-3各实施例土壤调理剂的原料组成配比

实施例	2	3	4	5	6	7	8	9	10
										生石灰	55	50	45	60	55	50	60	55	50
白云石	30	35	40	30	35	40	35	40	45
										钙镁硅肥	15	15	15	10	10	10	5	5	5

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内。

Claims (7)

1.一种钝化农田重金属的土壤调理剂，其特征在于：所述土壤调理剂包括以下重量百分比的各组分：

2.根据权利要求1所述的一种钝化农田重金属的土壤调理剂，其特征在于：所述土壤调理剂包括以下重量百分比的各组分：

3.根据权利要求1所述的一种钝化农田重金属的土壤调理剂，其特征在于：所述土壤调理剂包括以下重量百分比的各组分：

4.根据权利要求1或2或3所述的一种钝化农田重金属的土壤调理剂，其特征在于：所述生石灰将石灰原石煅烧粉后过60-140目筛的粉末,其中CaO的质量百分比含量≥50％。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种钝化农田重金属的土壤调理剂，其特征在于：所述白云石为白云石经球磨过60-140目筛的粉末，含有的白云石含量≥30％。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种钝化农田重金属的土壤调理剂，其特征在于：所述钙镁硅肥为一种含有硅酸根的碱性肥料，SiO2含量≥10％，粉碎后过60-140目筛的粉末。

7.一种如权利要求1-6中任一项所述的农田土壤调理剂的制备方法，其步骤如下：

A.原料生石灰制备：选用石灰石原矿，煅烧粉碎后过60-140目筛，备用。

B.原料白云石制备：选用白云石原矿，风干粉碎后过60-140目筛备用。

C.钙镁硅肥制备:选用品质符合GB20412-2006合格品的标准钙镁硅肥,粉碎后过60-140目筛备用。

D.将步骤A、B、C制备的原料按比例混合均匀，得到本发明的一种钝化重金属的农田土壤调理剂。