CN112893443B - 一种降低植物中重金属残留的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及土壤重金属钝化技术领域，尤其涉及一种降低植物中重金属残留的方法。该方法包括土壤活化预处理、集盐层富集、种植前钝化处理和种植中后期钝化处理；所述土壤活化预处理方法为：先将螯合剂与有机水溶肥料混合得到混合物，将所述混合物溶于水中浇灌土壤；所述集盐层富集的操作为：在土壤表面均匀覆盖集盐层，不浇水，放置至从表面到2厘米深度处的土壤中的水分降至30％以下；所述集盐层包括化纤织物、纯棉织物和腐熟的植物残体中的至少一种。该方法可以随时对土壤进行预处理，不受植物种植季节的制约，并能够全方位多角度解决重金属污染的难题，降低植物中重金属残留。
Description
技术领域
本发明涉及土壤重金属钝化技术领域，尤其涉及一种降低植物中重金属残留的方法。
背景技术
在环境污染和农业生产中，重金属不仅包括汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)和砷(As)等生物毒性显著的元素，也包括一些具有一定毒性的其它重金属元素，如锌(Zn)、铜(Cu)、钴(Co)、镍(Ni)、锡(Sn)等。虽然铜、锌、钴等元素是人体和其它生物所必须的微量元素，但这些元素在人体和农作物生长过程中的适宜阈值范围很窄，如果大于最高阈值，就会对生物体产生某些毒性。因此需要将土壤中的重金属“钝化”，使其成为“钝化物”而活性降低，以减少其对人类的危害。
现有技术中多采用生石灰、粉煤灰、草木灰、微生物或植物对土壤中的重金属进行“钝化”。其中，生石灰属于碱性物质，在降低土壤重金属的同时会升高土壤的pH值，进而会影响农作物对土壤中微量元素养分的吸收，还会进入水体，导致水体中氢氧化钙含量升高；粉煤灰和草木灰是煤炭焚烧后的残渣，其本身就可能含有一定含量的重金属，在处理土壤重金属的过程中可能会带入新的重金属，并且这两种物质呈碱性，也会导致植物对微量元素的吸收障碍；微生物菌剂在处理土壤时会受外界条件的变化而影响处理效果，甚至可能产生变异而导致负面效果，并且微生物需要充足的有机物并且对不同的有机物有特定的需求；利用植物进行“钝化”是通过植物本身对重金属的富集作用将重金属集中到植物体中，再对植物进行集中处理，但是处理周期太长，不适宜大面积推广使用。
发明内容
针对以上技术问题，本发明提供一种降低植物中重金属残留的方法，该方法可以随时对土壤进行预处理，不受植物种植季节的制约，并能够全方位多角度解决重金属污染的难题，降低植物中重金属残留。
为解决上述技术问题，本发明实施例采用了如下技术方案：
第一方面，本发明实施例提供一种降低植物中重金属残留的方法，包括土壤活化预处理、集盐层富集、种植前钝化处理和种植中后期钝化处理；
所述土壤活化预处理方法为：先将螯合剂与有机质含量大于20g/L的有机水溶肥料按照1:250～4000的质量比混合得到混合物，按照每亩5～100克螯合剂的用量，将所述混合物溶于水中浇灌土壤，并使待处理土壤层的水分达到40％-70％；在土壤表面均匀覆盖集盐层，不浇水连续放置至从表面到2厘米深度处的土壤中的水分降至30％以下；所述集盐层包括化纤织物、纯棉织物和腐熟的植物残体中的至少一种。
分布在土壤中的重金属盐分首先被有机水溶肥料活化，再进一步被螯合剂争夺活化，然后随着土壤中水分的蒸发，土壤中下层的水分携带着重金属盐分向上移动，当移动到集盐层时，水分继续蒸发而重金属盐分则被富集在集盐层中。相对于传统种植植物的方法，该方法可以随时对土壤进行预处理，不受植物种植季节的制约。
本发明通过土壤活化预处理-种植前钝化处理-种植中后期钝化处理这三个环节前后顺序组合串联处理的方式，能够全方位多角度解决重金属污染的难题。
实践中，可以根据现实情况灵活选择这一组合顺序的某一环节或多个环节来处理土壤中的重金属，以期降低植物中重金属残留，阻止重金属通过食物链向人体富集。
浇灌土壤时，待处理土壤层的水分优选采用45～60％，该水分范围能够进一步确保土壤中的重金属盐分被活化，且减少带有重金属盐分的水分向土壤深层的渗入。水分的测量应在待处理土壤层的不同位置、不同深度处选取至少5个取样点，分别测量后取平均值。
集盐层是腐熟的植物残体时，使用完毕后，将该腐熟的植物残体集中销毁。采用化纤织物或纯棉织物时，可以将织物进行清洁处理后重复使用。覆盖集盐层后测量水分时，应在从表层至2厘米深度之间的土壤层的不同位置、不同深度处至少5个取样点，分别测量后取平均值。
优选地，所述螯合剂包括二乙烯三胺五乙酸(DTPA)、固胺、羟乙基替乙二胺三乙酸(HEDT-A)、柠檬酸钾、柠檬酸、乙二胺四乙酸(EDTA)、葡糖酸钾、醋酸钙、柠檬酸钙、植酸、二醋酸二钠、葡萄糖酸钙、磷酸中的至少一种。其中，EDTA、DTPA、柠檬酸钾、柠檬酸、葡糖酸钾、植酸或磷酸、用于该方法时效果更好。
优选地，所述种植前钝化处理为：对于一年生农作物，所述种植前钝化处理为定植前对土壤施以重金属固体钝化剂；对于多年生农作物，所述种植前钝化处理为每年发芽前对土壤施以重金属固体钝化剂；
优选地，所述种植中后期钝化处理为在作物生长中后期追施重金属液体钝化剂，
优选地，所述重金属固体钝化剂包括以下质量百分比的成分：硫酸亚铁1％～3％，植物残体腐熟活化物40％～70％，黄腐酸1％～20％和非金属纳米矿物材料10％～40％。
所述重金属液体钝化剂为活性成分的水分散液，所述活性成分包括以下质量百分比的成分：硫酸亚铁1％～5％，植物残体腐熟活化物1％-35％，黄腐酸30％-65％，和非金属纳米矿物材料2％～40％。
黄腐酸为有机弱酸，重金属离子遇到黄腐酸会从游离态转化为固态而钝化。
硫酸亚铁中的二价铁离子具有还原作用，可以将五价砷还原成为三价砷，将六价铬还原成三价铬，从而降低其水溶性，同时硫酸亚铁的铁离子是农作物需要的肥料。
非金属纳米矿物材料具有较大的表面积或内表面积，可以将重金属离子和有机物牢牢吸附在矿物材料表面和空隙中形成牢固的结合体。有机物被后可以被微生物分解后而解除吸附，重金属则不能被分解解除吸附，从而能够控制重金属的“活性”，使其“钝化”。并且与有机钝化剂相比，能够更长久地吸附“钝化”重金属。
植物残体腐熟活化物具有阴阳离子交换、螯合、络合、吸附等功能，能够结合并“钝化”重金属。
用负离子检测仪对上述配方的重金属固体钝化剂进行检测，可检测出200个/立方厘米以上的气体负离子(正常空调居室空气负离子15-35个/立方厘米)。
所述非金属纳米矿物材料可选自海泡石粉、高岭土、硅藻土、膨润土、电气石粉、蛋白页岩石粉、珍珠岩石粉、火山岩石粉、麦饭石粉、蛭石粉中的至少一种。
以上重金属固体钝化剂和重金属液体钝化剂有利于植物生长，可拓展用作植物的肥料。
优选地，所述植物残体为植物采收果实或凋谢后被遗弃的部分，可选自秸秆、树叶、杂草、藤蔓、木屑、糠麸等中的至少一种。
优选地，植物残体腐熟活化物的制备方法可选择以下操作：
剔除植物残体中杂质，破碎后加水混合，然后加入双氧水并搅拌至无气泡产生；加入菌种、氮源和糖蜜，常温下发酵至腐熟，且发酵期间每隔2～3天进行一次翻堆搅拌；腐熟后，将发酵物干燥，粉碎成粒径小于40μm的粉末，或将发酵料加2-2.5倍水过滤浸提，取浸提液。发酵前加水的质量优选为植物残体质量的0.5～1.5倍，菌种加入量为植物残体质量的0.5％～2％，加入氮源加入量为残体质量的0.5％～2％，糖蜜加入量为残体质量的1％～5％；发酵的料堆长度、高度和宽度不小于1米。菌种可选自EM菌种、酵素菌、前次发酵腐熟余料或其它有益菌种，氮源优选为尿素或硫酸铵。腐熟全程需翻倒8次以上。
优选地，所述重金属固体钝化剂的制备方法为：将所述硫酸亚铁、植物残体腐熟活化物和黄腐酸混合均匀，再加入所述非金属纳米矿物材料，混合均匀，即得所述重金属固体钝化剂。先将硫酸亚铁、植物残体腐熟活化物和黄腐酸混合，能够使得硫酸盐与生化黄腐酸充分发生螯合反应。将以上质量百分比的各成分按该制备方法制得的重金属固体钝化剂具有良好的重金属螯合作用，应用时按照土壤0.0002％～6％的比例作为基肥均匀施用于土壤中，即可达到钝化重金属的效果，并同时给予土壤充足养分以满足植物生长。
所述重金属液体钝化剂中所述活性成分的制备方法为：将所述非金属纳米矿物材料粉碎至细度＜38μm，与所述黄腐酸混合均匀，溶于所述植物残体腐熟活化物中，加入所述硫酸亚铁，搅拌均匀，即得所述活性成分。该制备方法采用以上分步骤混合的方式，一方面可防止硫酸亚铁的铁离子与非金属纳米矿物材料直接接触而被其吸附，失去活性，并同时影响非金属纳米矿物材料对重金属离子的吸附，另一方面能够防止硫酸根离子与非金属纳米矿材料中的游离钙离子结合生成硫酸钙发生钙的钝化反应。该重金属液体钝化剂在应用时按照土壤0.0004％～6％的比例(以活性成分计)制成水分散液，作为追肥使用，通过喷灌、滴灌、微灌、冲施施用于农作物生长中后期的根部或喷施于叶面。
以上重金属固体钝化剂和重金属液体钝化剂的配方均呈弱酸性至中性，不呈碱性，不会引起土壤碱化。
硫酸亚铁单独使用容易被土壤固化，与黄腐酸结合使用后，先被有机弱酸的活性官能团结合，降低了铁离子被钝化剂中其它物质结合固化或钝化的机率。而一旦硫酸亚铁遇到重金属，由于原子量较大的重金属比亚铁离子更容易与黄腐酸结合，所以重金属被黄腐酸钝化，而不影响硫酸亚铁。硫酸亚铁的硫酸根可以将铅离子钝化，但形成的钝化物不是完全钝化，亦即钝化不彻底，是微溶物质，溶解度4.25mg/100ml，仍然会引起富集现象。而黄腐酸不稳定，会发生降解，以至于重金属还会被活化。非金属纳米矿材料虽然具有良好的吸附作用但没有移动性，单独使用时吸附效果不佳，本发明通过黄腐酸的阴阳离子交换把重金属转移至非金属纳米矿材料中而被吸附。本发明利用重金属固体钝化剂和重金属液体钝化剂中各成分之间的相辅相成，才达到了充分钝化土壤中重金属的效果。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本实施例提供了一种降低植物中重金属残留的方法，包括土壤活化预处理、种植前钝化处理和种植中后期钝化处理。
(1)土壤活化预处理：先将螯合剂与有机质含量大于20g/L的有机水溶肥料按照1:2000的质量比混合得到混合物，按照每亩15克螯合剂的用量，将该混合物溶于水中浇灌土壤，并使待处理土壤层的水分达到50％；
(2)集盐层富集：在土壤表面均匀覆盖集盐层，不浇水连续放置至从表面到2厘米深度处的土壤中的水分降至15％；集盐层为化纤苫布。螯合剂为乙二胺四乙酸。
(3)种植前钝化处理：对于一年生农作物，在定植前对土壤施以重金属固体钝化剂；对于多年生农作物，在每年发芽前对土壤施以重金属固体钝化剂。重金属固体钝化剂包括以下质量百分比的成分：硫酸亚铁2％，植物残体腐熟活化物58％，黄腐酸10％和非金属纳米矿物材料30％；非金属纳米矿物材料为海泡石粉和高岭土的混合物(质量比为1:2)。
重金属固体钝化剂的制备方法为：将硫酸亚铁、植物残体腐熟活化物和黄腐酸混合均匀，再加入非金属纳米矿物材料，混合均匀，即得。
(4)种植中后期钝化处理：在作物生长中后期追施重金属液体钝化剂，所述重金属液体钝化剂为活性成分的水分散液，所述活性成分包括以下质量百分比的成分：硫酸亚铁2％，植物残体腐熟活化物20％，黄腐酸48％和非金属纳米矿物材料30％。非金属纳米矿物材料为电气石粉。
重金属液体钝化剂中活性成分的制备方法为：将所述非金属纳米矿物材料粉碎至细度＜38μm，与所述黄腐酸混合均匀，溶于所述植物残体腐熟活化物中，加入所述硫酸亚铁，搅拌均匀，即得。
以上重金属固体钝化剂和重金属液体钝化剂中，植物残体腐熟活化物的制备方法为：剔除植物残体(秸秆)中杂质，破碎后加等质量的水混合，然后加入双氧水并搅拌至无气泡产生；加入植物残体质量的1％的EM菌种、1.2％的尿素和3％的甘蔗糖蜜，堆成长度、高度和宽度不小于1米的料堆，常温下发酵至腐熟，且发酵期间每隔2～3天进行一次翻堆搅拌；腐熟后，将发酵物干燥，粉碎成粒径小于40μm的粉末。
实施例2
本实施例提供了一种降低植物中重金属残留的方法，包括土壤活化预处理、种植前钝化处理和种植中后期钝化处理。
(1)土壤活化预处理：先将螯合剂与有机质含量大于20g/L的有机水溶肥料按照1:1000的质量比混合得到混合物，按照每亩10克螯合剂的用量，将该混合物溶于水中浇灌土壤，并使待处理土壤层的水分达到45％；
(2)集盐层富集：在土壤表面均匀覆盖集盐层，不浇水连续放置至土壤中的水分降至20％；集盐层为化纤苫布。螯合剂为DTPA。
(3)种植前钝化处理：对于一年生农作物，在定植前对土壤施以重金属固体钝化剂；对于多年生农作物，在每年发芽前对土壤施以重金属固体钝化剂。重金属固体钝化剂包括以下质量百分比的成分：硫酸亚铁1％，植物残体腐熟活化物40％，黄腐酸20％和非金属纳米矿物材料39％；非金属纳米矿物材料为蛭石粉。
重金属固体钝化剂的制备方法为：将硫酸亚铁、植物残体腐熟活化物和黄腐酸混合均匀，再加入非金属纳米矿物材料，混合均匀，即得。
(4)种植中后期钝化处理：在作物生长中后期追施重金属液体钝化剂，所述重金属液体钝化剂为活性成分的水分散液，所述活性成分包括以下质量百分比的成分：硫酸亚铁3％，植物残体腐熟活化物30％，黄腐酸57％和非金属纳米矿物材料10％。非金属纳米矿物材料为电气石粉。
重金属液体钝化剂中活性成分的制备方法为：将所述非金属纳米矿物材料粉碎至细度＜38μm，与所述黄腐酸混合均匀，溶于所述植物残体腐熟活化物中，加入所述硫酸亚铁，搅拌均匀，即得。
以上重金属固体钝化剂和重金属液体钝化剂中，植物残体腐熟活化物的制备方法为：剔除植物残体(干枯树叶和杂草)中杂质，破碎后加0.5倍质量的水混合，然后加入双氧水并搅拌至无气泡产生；加入植物残体质量的0.5％的EM菌种、1％的尿素和1％的甘蔗糖蜜，堆成长度、高度和宽度不小于1米的料堆，常温下发酵至腐熟，且发酵期间每隔2～3天进行一次翻堆搅拌；腐熟后，将发酵物干燥，粉碎成粒径小于40μm的粉末。
实施例3
本实施例提供了一种降低植物中重金属残留的方法，包括土壤活化预处理、种植前钝化处理和种植中后期钝化处理。
(1)土壤活化预处理：先将螯合剂与有机质含量大于20g/L的有机水溶肥料按照1:3000的质量比混合得到混合物，按照每亩5克螯合剂的用量，将该混合物溶于水中浇灌土壤，并使待处理土壤层的水分达到50％；
(2)集盐层富集：在土壤表面均匀覆盖集盐层，不浇水连续放置至土壤中的水分降至25％；集盐层为化纤苫布。螯合剂为柠檬酸。
(3)种植前钝化处理：对于一年生农作物，在定植前对土壤施以重金属固体钝化剂；对于多年生农作物，在每年发芽前对土壤施以重金属固体钝化剂。重金属固体钝化剂包括以下质量百分比的成分：硫酸亚铁3％，植物残体腐熟活化物70％，黄腐酸17％和非金属纳米矿物材料10％；非金属纳米矿物材料为蛋白页岩石粉、珍珠岩石粉、火山岩石粉的等质量比混合物。
重金属固体钝化剂的制备方法为：将硫酸亚铁、植物残体腐熟活化物和黄腐酸混合均匀，再加入非金属纳米矿物材料，混合均匀，即得。
(4)种植中后期钝化处理：在作物生长中后期追施重金属液体钝化剂，所述重金属液体钝化剂为活性成分的水分散液，所述活性成分包括以下质量百分比的成分：硫酸亚铁1％，植物残体腐熟活化物30％，黄腐酸49％和非金属纳米矿物材料20％。非金属纳米矿物材料为麦饭石粉。
重金属液体钝化剂中活性成分的制备方法为：将所述非金属纳米矿物材料粉碎至细度＜38μm，与所述黄腐酸混合均匀，溶于所述植物残体腐熟活化物中，加入所述硫酸亚铁，搅拌均匀，即得。
以上重金属固体钝化剂和重金属液体钝化剂中，植物残体腐熟活化物的制备方法为：剔除植物残体(藤蔓)中杂质，破碎后加0.8倍质量的水混合，然后加入双氧水并搅拌至无气泡产生；加入植物残体质量的1.5％的EM菌种、0.5％的尿素和2％的甘蔗糖蜜，堆成长度、高度和宽度不小于1米的料堆，常温下发酵至腐熟，且发酵期间每隔2～3天进行一次翻堆搅拌；腐熟后，将发酵料加2-2.5倍水过滤浸提，取浸提液。
实施例4
本实施例提供了一种降低植物中重金属残留的方法，包括土壤活化预处理、种植前钝化处理和种植中后期钝化处理。
(1)土壤活化预处理：先将螯合剂与有机质含量大于20g/L的有机水溶肥料按照1:250的质量比混合得到混合物，按照每亩20克螯合剂的用量，将该混合物溶于水中浇灌土壤，并使待处理土壤层的水分达到60％；
(2)集盐层富集：在土壤表面均匀覆盖集盐层，不浇水连续放置至土壤中的水分降至28％；集盐层为化纤苫布。螯合剂为植酸。
(3)种植前钝化处理：对于一年生农作物，在定植前对土壤施以重金属固体钝化剂；对于多年生农作物，在每年发芽前对土壤施以重金属固体钝化剂。重金属固体钝化剂包括以下质量百分比的成分：硫酸亚铁2％，植物残体腐熟活化物57％，黄腐酸1％和非金属纳米矿物材料40％；非金属纳米矿物材料为麦饭石粉。
重金属固体钝化剂的制备方法为：将硫酸亚铁、植物残体腐熟活化物和黄腐酸混合均匀，再加入非金属纳米矿物材料，混合均匀，即得。
(4)种植中后期钝化处理：在作物生长中后期追施重金属液体钝化剂，所述重金属液体钝化剂为活性成分的水分散液，所述活性成分包括以下质量百分比的成分：硫酸亚铁2％，植物残体腐熟活化物50％，黄腐酸20％和非金属纳米矿物材料38％。非金属纳米矿物材料为海泡石粉和高岭土的混合物(质量比为1:2)。
重金属液体钝化剂中活性成分的制备方法为：将所述非金属纳米矿物材料粉碎至细度＜38μm，与所述黄腐酸混合均匀，溶于所述植物残体腐熟活化物中，加入所述硫酸亚铁，搅拌均匀，即得。
以上重金属固体钝化剂和重金属液体钝化剂中，植物残体腐熟活化物的制备方法为：剔除植物残体(木屑)中杂质，破碎后加1.5倍质量的水混合，然后加入双氧水并搅拌至无气泡产生；加入植物残体质量的2％的EM菌种、2％的尿素和5％的甘蔗糖蜜，堆成长度、高度和宽度不小于1米的料堆，常温下发酵至腐熟，且发酵期间每隔2～3天进行一次翻堆搅拌；腐熟后，将发酵物干燥，粉碎成粒径小于40μm的粉末，或将发酵料加2-2.5倍水过滤浸提，取浸提液。
实施例5
本实施例提供了一种降低植物中重金属残留的方法，包括土壤活化预处理、种植前钝化处理和种植中后期钝化处理。
(1)土壤活化预处理：先将螯合剂与有机质含量大于20g/L的有机水溶肥料按照1:500的质量比混合得到混合物，按照每亩100克螯合剂的用量，将该混合物溶于水中浇灌土壤，并使待处理土壤层的水分达到60％；
(2)集盐层富集：在土壤表面均匀覆盖集盐层，不浇水连续放置至土壤中的水分降至12％；集盐层为化纤苫布。螯合剂为磷酸。
(3)种植前钝化处理：对于一年生农作物，在定植前对土壤施以重金属固体钝化剂；对于多年生农作物，在每年发芽前对土壤施以重金属固体钝化剂。重金属固体钝化剂包括以下质量百分比的成分：硫酸亚铁2％，植物残体腐熟活化物60％，黄腐酸15％和非金属纳米矿物材料23％；非金属纳米矿物材料为蛭石粉。
重金属固体钝化剂的制备方法为：将硫酸亚铁、植物残体腐熟活化物和黄腐酸混合均匀，再加入非金属纳米矿物材料，混合均匀，即得。
(4)种植中后期钝化处理：在作物生长中后期追施重金属液体钝化剂，所述重金属液体钝化剂为活性成分的水分散液，所述活性成分包括以下质量百分比的成分：硫酸亚铁1％，植物残体腐熟活化物1％，黄腐酸60％和非金属纳米矿物材料38％。非金属纳米矿物材料为蛋白页岩石粉、珍珠岩石粉、火山岩石粉的等质量比混合物。
重金属液体钝化剂中活性成分的制备方法为：将所述非金属纳米矿物材料粉碎至细度＜38μm，与所述黄腐酸混合均匀，溶于所述植物残体腐熟活化物中，加入所述硫酸亚铁，搅拌均匀，即得。
以上重金属固体钝化剂和重金属液体钝化剂中，植物残体腐熟活化物的制备方法为：剔除植物残体(糠麸)中杂质，破碎后加1.1倍质量的水混合，然后加入双氧水并搅拌至无气泡产生；加入植物残体质量的1.5％的EM菌种、1.5％的尿素和4％的甘蔗糖蜜，堆成长度、高度和宽度不小于1米的料堆，常温下发酵至腐熟，且发酵期间每隔2～3天进行一次翻堆搅拌；腐熟后，将发酵物干燥，粉碎成粒径小于40μm的粉末。
实施例6
本实施例提供了一种降低植物中重金属残留的方法，包括土壤活化预处理、种植前钝化处理和种植中后期钝化处理。
(3)土壤活化预处理：先将螯合剂与有机质含量大于20g/L的有机水溶肥料按照1:4000的质量比混合得到混合物，按照每亩50克螯合剂的用量，将该混合物溶于水中浇灌土壤，并使待处理土壤层的水分达到65％；
(4)集盐层富集：在土壤表面均匀覆盖集盐层，不浇水连续放置至土壤中的水分降至14％；集盐层为化纤苫布。螯合剂为柠檬酸钾。
(3)种植前钝化处理：对于一年生农作物，在定植前对土壤施以重金属固体钝化剂；对于多年生农作物，在每年发芽前对土壤施以重金属固体钝化剂。重金属固体钝化剂包括以下质量百分比的成分：硫酸亚铁2％，植物残体腐熟活化物55％，黄腐酸18％和非金属纳米矿物材料25％；非金属纳米矿物材料为蛭石粉。
重金属固体钝化剂的制备方法为：将硫酸亚铁、植物残体腐熟活化物和黄腐酸混合均匀，再加入非金属纳米矿物材料，混合均匀，即得。
(4)种植中后期钝化处理：在作物生长中后期追施重金属液体钝化剂，所述重金属液体钝化剂为活性成分的水分散液，所述活性成分包括以下质量百分比的成分：硫酸亚铁5％，植物残体腐熟活化物35％，黄腐酸58％和非金属纳米矿物材料2％。非金属纳米矿物材料为膨润土、珍珠岩石粉、火山岩石粉的等质量比混合物。
重金属液体钝化剂中活性成分的制备方法为：将所述非金属纳米矿物材料粉碎至细度＜38μm，与所述黄腐酸混合均匀，溶于所述植物残体腐熟活化物中，加入所述硫酸亚铁，搅拌均匀，即得。
以上重金属固体钝化剂和重金属液体钝化剂中，植物残体腐熟活化物的制备方法为：剔除植物残体(糠麸)中杂质，破碎后加1.1倍质量的水混合，然后加入双氧水并搅拌至无气泡产生；加入植物残体质量的1.5％的EM菌种、1.5％的尿素和4％的甘蔗糖蜜，堆成长度、高度和宽度不小于1米的料堆，常温下发酵至腐熟，且发酵期间每隔2～3天进行一次翻堆搅拌；腐熟后，将发酵物干燥，粉碎成粒径小于40μm的粉末。
实施例7
本实施例提供了一种降低植物中重金属残留的方法，包括土壤活化预处理、种植前钝化处理和种植中后期钝化处理。
(1)土壤活化预处理：先将螯合剂与有机质含量大于20g/L的有机水溶肥料按照1:3000的质量比混合得到混合物，按照每亩80克螯合剂的用量，将该混合物溶于水中浇灌土壤，并使待处理土壤层的水分达到50％；
(2)集盐层富集：在土壤表面均匀覆盖集盐层，不浇水连续放置至土壤中的水分降至16％；集盐层为化纤苫布。螯合剂为葡糖酸钾。
(3)种植前钝化处理：对于一年生农作物，在定植前对土壤施以重金属固体钝化剂；对于多年生农作物，在每年发芽前对土壤施以重金属固体钝化剂。重金属固体钝化剂包括以下质量百分比的成分：硫酸亚铁2％，植物残体腐熟活化物65％，黄腐酸13％和非金属纳米矿物材料20％；非金属纳米矿物材料为硅藻土。
重金属固体钝化剂的制备方法为：将硫酸亚铁、植物残体腐熟活化物和黄腐酸混合均匀，再加入非金属纳米矿物材料，混合均匀，即得。
(4)种植中后期钝化处理：在作物生长中后期追施重金属液体钝化剂，所述重金属液体钝化剂为活性成分的水分散液，所述活性成分包括以下质量百分比的成分：硫酸亚铁4％，植物残体腐熟活化物15％，黄腐酸65％和非金属纳米矿物材料16％。非金属纳米矿物材料为蛋白页岩石粉、珍珠岩石粉、火山岩石粉的等质量比混合物。
重金属液体钝化剂中活性成分的制备方法为：将所述非金属纳米矿物材料粉碎至细度＜38μm，与所述黄腐酸混合均匀，溶于所述植物残体腐熟活化物中，加入所述硫酸亚铁，搅拌均匀，即得。
以上重金属固体钝化剂和重金属液体钝化剂中，植物残体腐熟活化物的制备方法为：剔除植物残体(糠麸)中杂质，破碎后加1.1倍质量的水混合，然后加入双氧水并搅拌至无气泡产生；加入植物残体质量的1.5％的EM菌种、1.5％的尿素和4％的甘蔗糖蜜，堆成长度、高度和宽度不小于1米的料堆，常温下发酵至腐熟，且发酵期间每隔2～3天进行一次翻堆搅拌；腐熟后，将发酵料加2-2.5倍水过滤浸提，取浸提液。
对比例1
本实施例提供了一种降低植物中重金属残留的方法，包括土壤活化预处理、种植前钝化处理和种植中后期钝化处理。
土壤活化预处理的操作为：先将螯合剂与有机水溶肥料(同实施例1)混合得到混合物，按照每亩15克螯合剂的用量，将该混合物溶于水与土壤混合，并使待处理土壤层的水分达到50％；晾至土壤中的水分降至15％；螯合剂为EDTA。
种植前钝化处理和种植中后期钝化处理的操作均同实施例1。
效果例1
分别用上述实施例1和对比例1的降低植物中重金属残留的方法在任丘农业科技集成创新与示范基地进行肥效试验，试验田的作物为西红柿和黄瓜。
将西红柿和黄瓜的试验田均分别设置3个空白对照组、实施例组和对比例组，每组的土壤情况基本相同，重金属含量误差＜1.5％。空白对照组不进行前期土壤处理，作物种植过程采用传统肥料进行定植前施肥和中后期追施。实施例组按实施例1的方法进行土壤活化预处理、种植前钝化处理和种植中后期钝化处理，对比例组按对比例1的方法进行土壤活化预处理、种植前钝化处理和种植中后期钝化处理。重金属固体钝化剂的用量为按照土壤重量0.01％的比例作为基肥均匀施用于土壤中，重金属液体钝化剂的用量为按照土壤0.01％的比例(以活性成分计)制成水分散液，作为追肥使用。
作物成熟后分别检测西红柿、黄瓜中的重金属含量，每块试验田中取样20份，检测后取平均值。西红柿检测指标为汞、镉、铅、砷、铜、铁、锌、亚硝酸盐、钙、维生素A、维生素C、维生素E、胡萝卜素、维生素B1、维生素B2和维生素B6。黄瓜检测指标为汞、镉、铅、砷、铜、铁、锌、亚硝酸盐、钙、维生素A、维生素C、维生素E、维生素B1、维生素B2和可溶性总糖。
西红柿的检测结果如表1所示。
表1西红柿中重金属及营养成分含量
| 实施例组 | 对比例组 | 空白对照组 | |
| 汞(mg/kg) | 未检出 | 未检出 | 未检出 |
| 镉(mg/kg) | 未检出 | 0.0013 | 0.0076 |
| 铅(mg/kg) | 未检出 | 0.012 | 0.037 |
| 砷(mg/kg) | 未检出 | 未检出 | 未检出 |
| 铜(mg/kg) | 未检出 | 1.3 | 2.8 |
| 钙(mg/100g) | 5.73 | 3.29 | 1.76 |
| 铁(mg/100g) | 4.85 | 4.41 | 4.12 |
| 锌(mg/kg) | 1.8 | 1.4 | 1.2 |
| 亚硝酸盐(mg/kg) | 未检出 | 1.7 | 4.3 |
| 维生素A(mg/100g) | 0.910 | 0.852 | 0.837 |
| 维生素C(mg/100g) | 11.7 | 11.4 | 10.7 |
| 维生素E(mg/100g) | 0.638 | 0.602 | 0.549 |
| 维生素B1(mg/100g) | 0.693 | 0.647 | 0.623 |
| 维生素B2(mg/100g) | 0.257 | 0.219 | 0.175 |
| 胡萝卜素(mg/kg) | 2.5 | 2.1 | 1.4 |
| 维生素B6(mg/100g) | 0.498 | 0.472 | 0.427 |
黄瓜的检测结果如表2所示。
表2黄瓜中重金属及营养成分含量
由以上结果可见，本发明所提供的降低植物中重金属残留的方法能够有效降低作物中重金属的含量，并提高营养物质的含量，且该效果明显优于对比例组。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种降低植物中重金属残留的方法，其特征在于，包括土壤活化预处理、集盐层富集、种植前钝化处理和种植中后期钝化处理；所述土壤活化预处理方法为：先将螯合剂与有机质含量大于20g/L的有机水溶肥料按照1:250~4000的质量比混合得到混合物，按照每亩5~100克螯合剂的用量，将所述混合物溶于水中浇灌土壤，并使待处理土壤层的水分达到40%-70%；所述集盐层富集的操作为：在土壤表面均匀覆盖集盐层，不浇水，放置至从表面到2厘米深度处的土壤中的水分降至30%以下；所述集盐层包括化纤织物、纯棉织物和腐熟的植物残体中的至少一种；
所述种植前钝化处理为：对于一年生农作物，所述种植前钝化处理为定植前对土壤施以重金属固体钝化剂；对于多年生农作物，所述种植前钝化处理为每年发芽前对土壤施以重金属固体钝化剂；所述种植中后期钝化处理为在作物生长中后期追施重金属液体钝化剂；所述重金属固体钝化剂包括以下质量百分比的成分：硫酸亚铁1%~3%，植物残体腐熟活化物40%~70%，黄腐酸1%~20%和非金属纳米矿物材料10%~40%；所述重金属液体钝化剂为活性成分的水分散液，所述活性成分包括以下质量百分比的成分：硫酸亚铁1%~5%，植物残体腐熟活化物1%-35%，黄腐酸30%-65%和非金属纳米矿物材料2%~40%。
2.根据权利要求1所述的降低植物中重金属残留的方法，其特征在于，所述螯合剂包括二乙烯三胺五乙酸、固胺、羟乙基替乙二胺三乙酸、柠檬酸钾、柠檬酸、乙二胺四乙酸、葡糖酸钾、醋酸钙、柠檬酸钙、植酸、二醋酸二钠、葡萄糖酸钙、磷酸中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的降低植物中重金属残留的方法，其特征在于，所述非金属纳米矿物材料为海泡石粉、高岭土、硅藻土、膨润土、电气石粉、蛋白页岩石粉、珍珠岩石粉、火山岩石粉、麦饭石粉、蛭石粉中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的降低植物中重金属残留的方法，其特征在于，所述植物残体为植物采收果实或凋谢后被遗弃的部分。
5.根据权利要求4所述的降低植物中重金属残留的方法，其特征在于，所述植物残体为秸秆、树叶、杂草、藤蔓、木屑、糠麸中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的降低植物中重金属残留的方法，其特征在于，所述植物残体腐熟活化物的制备方法为：剔除植物残体中杂质，破碎后加水混合，然后加入双氧水并搅拌至无气泡产生；加入菌种、氮源和糖蜜，常温下发酵至腐熟，且发酵期间每隔2~3天进行一次翻堆搅拌；腐熟后，将发酵物干燥，粉碎成粒径小于40μm的粉末，或将发酵料加2-2.5倍水过滤浸提，取浸提液。
7.根据权利要求1所述的降低植物中重金属残留的方法，其特征在于，所述重金属固体钝化剂的制备方法为：将所述硫酸亚铁、植物残体腐熟活化物和黄腐酸混合均匀，再加入所述非金属纳米矿物材料，混合均匀，即得所述重金属固体钝化剂。
8.根据权利要求1所述的降低植物中重金属残留的方法，其特征在于，所述重金属液体钝化剂中所述活性成分的制备方法为：将所述非金属纳米矿物材料粉碎至细度＜38μm，与所述黄腐酸混合均匀，溶于所述植物残体腐熟活化物中，加入所述硫酸亚铁，搅拌均匀，即得所述活性成分。
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