CN113000598A - 农业面源和重金属污染农用地综合治理与生态修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供农业面源和重金属污染农用地综合治理与生态修复方法,涉及土壤重金属污染治理技术领域。该农业面源和重金属污染农用地综合治理与生态修复方法,根据不同农用地利用类型,将受污染地块分为三大区域,即农田、荒地、坑塘河道,其中农田采用原位钝化/土壤调理+超富集植物和农作物轮作的治理与生态修复方法,荒地采用原位钝化/土壤调理+园林构边的治理与生态修复方法,坑塘河道采用生态堤岸构建+资源化利用的治理与生态修复方法。通过本发明设计的方法的使用,对于重金属污染农用地的农田、荒地和坑塘河道采用各异的治理和生态恢复方法,针对性强,治理效率高,修复模块式可复制。
Description
技术领域
本发明涉及土壤重金属污染治理技术领域,具体为农业面源和重金属污染农用地综合治理与生态修复方法。
背景技术
农业地土壤重金属污染后对生活在土壤中的植物、动物和微生物都会带来危害,且通过食物链作用,人们在食用了污染土壤上生产的农产品为饲料饲养的家畜家禽产品后,对人体健康带来危害和潜在危害。土壤重金属污染的主要危害为:影响农产品的产量和品质、危害人居环境安全、威胁生态环境安全、影响对肥料的利用率等。
我国农用地重金属污染主要来自含重金属的污水灌溉、城市剩余污泥的农业利用、农用化学物质的使用、畜禽养殖、有机肥和磷肥的大量使用和农田周边采矿、冶炼、电镀、电池的排放物以及大气污染颗粒沉降等。因重金属污染带来了10%的粮食、24%的农畜产品和48%的蔬菜的质量安全问题,且不同地区或城市污染水、土环境的重金属也不同。面对这样的情况,农用地土壤重金属污染治理同意修复迫在眉睫。
农用地土壤重金属治理正常解决的办法有异位修复和原位修复两种形式。异位修复将受污染的土壤挖出来后用化学物理方法,清洗、焚烧处理、热处理及生物反应器等多种方法治理。由于它涉及挖土和运土,因而存在明显的不足:处理成本高,很难治理深度污染,特别是污染物渗入至饱和层土壤及地下水的场合;破坏了原土壤结构及生态环境等,而原位修复是不需要移动污染物的,即污染土壤或水体不经搬动或输送,就是在原位处理。但是在实际操作中较难维持。
与工业污染场地相比,农用地土壤重金属污染成因复杂影响面广,治理问题更为复杂。农用地土壤重金属污染治理要考虑长远,从农业生产的实际出发,要保持农用地用途,保障和增加农产品产出能力,不能简单照搬工业污染场地的治理方法。
现有公开号为CN110523762A的一种盐碱地土壤重金属污染的治理方法,该方法通过采用由酒石酸、鼠李糖脂组成的混合淋洗液与由秸秆生物炭、有机堆肥和聚丙烯酰胺组成的混合钝化剂的联用,从而实现了化学淋洗法和钝化稳定法的联用,达到降低重金属离子活性、提升土壤质量、避免二次污染的作用。
还有公开号为CN109604319A的强化植物萃取修复重金属污染农用地的联合治理包,该发明通过发明针对肥料撒施和种子播种等分步实施耗时耗力、植物萃取修复技术适用范围小等问题,提供了一种强化植物萃取修复重金属污染农用地的联合治理包,克服了以往经验中的弱点,提高了植物种植效果,增强了植物吸附重金属的能力,通过改进植物来实现植物对土壤污染修复。
上述的方法都具有有效的治理效果,但是当面对污染较为严重的农用地以及不同地形的农用地时,其效果就不够明显了,所以需要设计农业面源和重金属污染农用地综合治理与生态修复方法。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足,本发明提供了农业面源和重金属污染农用地综合治理与生态修复方法,建立以化学钝化/调理、超富集植物萃取、植物和农作物轮作、植物阻隔等技术为核心的综合治理和生态恢复体系,既可以解决农用地土壤重金属污染问题,还能保障当地农作物产品质量安全。
(二)技术方案
为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:农业面源和重金属污染农用地综合治理与生态修复方法,根据不同农用地利用类型,将受污染地块分为三大区域,即农田、荒地、坑塘河道,其中农田采用原位钝化/土壤调理+超富集植物和农作物轮作的治理与生态修复方法,荒地采用原位钝化/土壤调理+园林构边的治理与生态修复方法,坑塘河道采用生态堤岸构建+资源化利用的治理与生态修复方法。
优选的,所述农田的治理与生态修复方法包括以下步骤:
S1.超富集植物伴矿景天的移栽
在当年10月底水稻收割后,对农田进行土壤整理,包括土壤翻耕、底肥施用、土壤旋耕、土地开沟起垄、土壤预处理(喷施封闭除草剂)等,移栽(扦插)超富集植物伴矿景天时,先将伴矿景天茎基部浸于98%ABT生根粉含量为2000mg/Kg的溶液中30s,然后再移栽扦插;
S2.超富集植物伴矿景天的管理
a)中耕除草,待小苗缓苗期过后,除及时松土除草外,苗期中耕用人工进行3次,并配合除草,在扦插发根活苗后用10.8%的高效盖草能兑清水进行细喷雾除草,每亩使用量为40ml,兑水40kg混合均匀喷施,根据后期杂草长势情况喷施除草剂2-3次;
b)苗期追肥,当伴矿景天扦插后长出幼根时,开始追肥,整个生长期对其追施6次肥料,每次间隔15-20天,采用尿素和磷酸二氢钾混合叶面喷施,每亩每次追肥尿素用量1kg、磷酸二氢钾2kg,兑水浓度控制在0.5%,采用喷雾器均匀喷洒;
c)水分管理,在伴矿景天生根之后每隔15-20天浇水一次,浇水量每株200ml,后期伴矿景天覆盖垄面,根据天气情况浇水2-3次,每次浇水量150ml,由于伴矿景天不耐水,在雨季来临时,及时做好排水;
d)病虫害防治,根蛆、地老虎、蚜虫等采用2.5%溴氰菌酯,每亩用量50ml兑水40kg,采用喷雾器对畦面均匀喷洒;蜗牛采用10%多聚乙醛颗粒,每亩用量2kg,均匀撒于地表;病虫在多雨季节易引发茎基部腐烂等细菌和真菌病害,采用一夜青加65%代森锰锌粉混合后用喷雾器对畦面均匀喷施,每亩用量一夜青50g、代森锰锌60g兑水50kg;
e)越冬管理,大田栽种伴矿景天在冬季应根据天气情况适时搭边拱棚或覆盖黑色阴网来抵抗低温,谨防雪灾,在12月中旬开始搭边拱棚或覆盖黑色遮阴网,使其安全越冬;
S3.化学诱导剂的施用
超富集植物伴矿景天在次年6月底收割,收割前两周开始施用化学诱导剂,化学诱导剂采用壳聚糖粉剂,每亩撒施150kg,然后对土壤进行均匀喷淋,使化学诱导剂与表层土壤充分接触,提高重金属的活性,促进伴矿景天对土壤重金属的吸收;
S4.超富集植物伴矿景天的收割
超富集植物伴矿景天于次年6月底进行收割,这时伴矿景天芽叶生长旺盛、叶花肥厚浓绿,生物量达到最多,为收割的最佳季节,收割前根据检测方案取样检测,收割后将秸秆进行晾晒,如遇阴雨天气,采用人工干燥设备,然后运送至指定地点进行安全焚烧处理,焚烧后飞灰取样送检,根据检测结果进行安全处置,收割后根据检测方案对土壤进行取样送检;
S5.钝化剂/土壤调理剂的施用及农作物水稻种植
(1)超富集植物伴矿景天收割完毕后,在水稻种植2-3周前,对农田撒施钝化剂和土壤调理剂及基肥,钝化剂用量为每亩150kg、土壤调理剂的用量为每亩150kg、基肥为用量为每亩50kg,钝化剂、土壤调理及撒施后,用旋耕机进行翻耕,旋耕深度为25cm左右,药剂与土壤混匀后,淹水平衡一周,然后进行水稻的移栽;
(2)水稻的田间管理
a)施肥,返青期,即移栽后的7-10天施用尿素每亩6kg,以促分蘖;孕穗期,即进入5叶期,幼穗开始分化事施用尿素每亩5kg、钾肥5kg;
b)水分管理,实行全生育期管控,直到收割前7天左右停止,尤其是在抽穗前20天至抽穗后20天田间必须保证至少3cm的水层;
c)病虫害防治,一般用药三次,在分蘖期进行第一次药剂防治,在拔节期到孕穗期进行第二次药剂防治,在抽穗期进行第三次药剂防治;
d)除草,水稻返青后进行封闭处理,然后在分蘖期根据田间杂草情况进行生态除草;
S6.水稻收割
水稻于次年10月底收割后,对水稻籽粒和秸秆进行取样检测,水稻收割时控制好秸秆留茬高度5-8cm左右,同时对水稻秸秆进行收集,减少土壤整理的难度和秸秆中重金属再次进入农田,水稻收割后根据检测方案对土壤进行取样送检;
S7.水稻收割后下一轮轮作修复
水稻收割后重复S1-S6的步骤,直到达到治理和修复目标。
优选的,所述荒地的治理与生态修复方法包括如下步骤:
S8.基础设施的构边
修建道路,主干道为4-6m的机械道路,道宽2m,根据现场条件建好沟渠排灌设施,沟渠深度80-100cm宽度以60cm为宜;
S9.荒地整理和钝化/土壤调理剂的施用
建立园林时,做好荒地深耕、平整、土地分区、改土等工作,荒地平整后根据确定的钝化/土壤调理剂使用量施撒钝化、土壤调理剂,钝化剂用量为每亩200kg、土壤调理剂的用量为每亩250kg,钝化剂、土壤调理剂撒施后,用旋耕机进行深翻土壤,深翻深度为30cm左右,然后进行土壤水分调节保湿,使土壤的含水率保持在30-40%左右,静置20-30天,静置期间,每5天测定一次水分含量,并及时补水;
S10.园林植物搭配及栽植
选择对重金属吸附能力强,生物量大的乔本植物、灌木植物、草本植物,形成乔-灌-草多元一体搭配的园林对重金属污染荒地土壤生态恢复与重建;
S11.栽植植物的田间管理
a)施肥,全年每亩施用纯N45kg、P18.0kg、K22.5kg,一年四季春肥施用量约占25-30%、夏肥约占20-25%、秋肥约占25-30%、冬肥占20-25%;
b)排灌,雨季、种植园应及时排渍,干旱时应及时灌溉抗旱;
c)除草,采用人工除草,春季种植物发芽前,除草一次,夏伐后,除草二次,秋季除草一次;
d)病虫害的防治,采用物理防治和化学防治相结合;
e)作物采收,种植的作物成熟后进行采收。
优选的,所述坑塘河道的治理与生态恢复方法包括如下步骤:
S12.坑塘、河道生态堤岸构边
对于坑塘生态堤岸护坡,先将素土夯实后,铺设100mm厚细砂垫层,再铺设100厚预制连锁植草砖护坡及植草,植草为挺水植物菖蒲;对于河道生态堤岸护坡,水下部分设置水下普通生态袋,紧靠水下普通生态袋设置水上生态植草带,原岸坡修整后草皮覆盖,再进行植被补种,补种植物为湿生草本植物,如野芋、水蓼、水仙等,然后在原岸坡顶进行植物补种,补种植物为湿生木本植物,如水杉、杉池、垂柳等;
S13.坑塘河道底泥处理
底泥疏挖后用潜污泵进行抽吸,将抽吸底泥(含水率约为96%)泵吸入稀泥储存池后用螺杆泵压入板框压滤机进行压滤,滤液进滤液收集池经加入化学药剂后,再进入滤液处理一体化设备,以去除重金属;最后对坑塘河道底部进行生物膜的恢复,生物膜恢复层为4-8mm的石英砂,厚度为300mm;
S14.处理后底泥资源化利用
经板框压滤机压滤后的底泥含水率在70%左右,加入重金属稳定剂进行钝化处理,然后加入稻谷壳或粉碎后的农作物秸秆粉,调节好堆肥所需要的碳氧比及水份进行翻垛式好氧堆肥资源化利用。
优选的,所述步骤S1中对伴矿景天移栽扦插时,每穴一株,种植深度3cm,行距25cm,株距25cm,每亩约10672株,栽后压实、浇水,浇水量控制在每株300ml,在生根之前每隔6天浇水一次,生根之前浇水2次,在第二次浇水时,每100kg水中加入生根粉剂20g,混匀后浇灌,以促进根系的萌发。
优选的,所述步骤S5中的钝化剂的成分为氧化材料硅藻石10-15%、固话材料泥浆聚合物20-40%、稳定材料硫代硫酸钠22-45%、添加材料聚合氧化铁10-35%、增效材料生物腐殖酸3-8%;土壤调理剂的成分为钙(Cao)≥10%、硅(Sio2)≥40%、镁(Mgo)≥10%、钠(Na)≥5%,有机质≥12%;基肥为含有氮、磷、钾成分的复合肥。
优选的,所述步骤S9中的钝化剂的成分为氧化材料硅藻土15%、固化材料粉煤灰20%、稳定材料氧化铁45%、添加材料高岭土10%、增效材料生物腐殖酸8%;土壤调理剂的成分为钙(Cao)25%、硅(Sio2)20%、磷(P2O5)18%、钾(K2O)10%、钠(Na)12%、有机质15%。
(三)有益效果
本发明提供了农业面源和重金属污染农用地综合治理与生态修复方法。具备以下有益效果:
1、本发明中包含了对于农田、荒地和坑塘河道三种不同重金属污染农用地的治理和生态恢复方法,对于不同地区采用不同方法,针对性强,治理效率高,修复模块式可复制。
2、本发明设计的方法中通过建立以化学钝化/调理、超富集植物萃取、植物和农作物轮作、植物阻隔等技术为核心的综合治理和生态恢复体系,既可以解决农用地土壤重金属污染问题,还能保障当地农作物产品质量安全。
附图说明
图1为本发明提出的农田的治理与生态修复方法工艺流程图;
图2为本发明提出的荒地的治理与生态修复方法工艺流程图;
图3为本发明提出的坑塘河道的治理与生态修复方法工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例一:
如图1所示,本发明实施例提供一种农田区域的重金属污染农用地综合治理与生态修复方法,包括以下步骤:
S1.超富集植物伴矿景天的移栽
在当年10月底水稻收割后,对农田进行土壤整理,包括土壤翻耕、底肥施用、土壤旋耕、土地开沟起垄、土壤预处理(喷施封闭除草剂)等,移栽(扦插)超富集植物伴矿景天时,先将伴矿景天茎基部浸于98%ABT生根粉含量为2000mg/Kg的溶液中30s,然后再移栽扦插,每穴一株,种植深度3cm,行距25cm,株距25cm,每亩约10672株,栽后压实、浇水,浇水量控制在每株300ml,在生根之前每隔6天浇水一次,生根之前浇水2次,在第二次浇水时,每100kg水中加入生根粉剂20g,混匀后浇灌,以促进根系的萌发;
S2.超富集植物伴矿景天的管理
a)中耕除草,待小苗缓苗期过后,除及时松土除草外,苗期中耕用人工进行3次,并配合除草,在扦插发根活苗后用10.8%的高效盖草能兑清水进行细喷雾除草,每亩使用量为40ml,兑水40kg混合均匀喷施,根据后期杂草长势情况喷施除草剂2-3次;
b)苗期追肥,当伴矿景天扦插后长出幼根时,开始追肥,整个生长期对其追施6次肥料,每次间隔15-20天,采用尿素和磷酸二氢钾混合叶面喷施,每亩每次追肥尿素用量1kg、磷酸二氢钾2kg,兑水浓度控制在0.5%,采用喷雾器均匀喷洒;
c)水分管理,在伴矿景天生根之后每隔15-20天浇水一次,浇水量每株200ml,后期伴矿景天覆盖垄面,根据天气情况浇水2-3次,每次浇水量150ml,由于伴矿景天不耐水,在雨季来临时,及时做好排水;
d)病虫害防治,根蛆、地老虎、蚜虫等采用2.5%溴氰菌酯,每亩用量50ml兑水40kg,采用喷雾器对畦面均匀喷洒;蜗牛采用10%多聚乙醛颗粒,每亩用量2kg,均匀撒于地表;病虫在多雨季节易引发茎基部腐烂等细菌和真菌病害,采用一夜青加65%代森锰锌粉混合后用喷雾器对畦面均匀喷施,每亩用量一夜青50g、代森锰锌60g兑水50kg;
e)越冬管理,大田栽种伴矿景天在冬季应根据天气情况适时搭边拱棚或覆盖黑色阴网来抵抗低温,谨防雪灾,在12月中旬开始搭边拱棚或覆盖黑色遮阴网,使其安全越冬;
S3.化学诱导剂的施用
超富集植物伴矿景天在次年6月底收割,收割前两周开始施用化学诱导剂,化学诱导剂采用壳聚糖粉剂,每亩撒施150kg,然后对土壤进行均匀喷淋,使化学诱导剂与表层土壤充分接触,提高重金属的活性,促进伴矿景天对土壤重金属的吸收;
S4.超富集植物伴矿景天的收割
超富集植物伴矿景天于次年6月底进行收割,这时伴矿景天芽叶生长旺盛、叶花肥厚浓绿,生物量达到最多,为收割的最佳季节,收割前根据检测方案取样检测,收割后将秸秆进行晾晒,如遇阴雨天气,采用人工干燥设备,然后运送至指定地点进行安全焚烧处理,焚烧后飞灰取样送检,根据检测结果进行安全处置,收割后根据检测方案对土壤进行取样送检;
S5.钝化剂/土壤调理剂的施用及农作物水稻种植
(1)超富集植物伴矿景天收割完毕后,在水稻种植2-3周前,对农田撒施钝化剂和土壤调理剂及基肥,钝化剂的成分为氧化材料硅藻石10-15%、固话材料泥浆聚合物20-40%、稳定材料硫代硫酸钠22-45%、添加材料聚合氧化铁10-35%、增效材料生物腐殖酸3-8%;土壤调理剂的成分为钙(Cao)≥10%、硅(Sio2)≥40%、镁(Mgo)≥10%、钠(Na)≥5%,有机质≥12%;基肥为含有氮、磷、钾成分的复合肥,钝化剂用量为每亩150kg、土壤调理剂的用量为每亩150kg、基肥为用量为每亩50kg,钝化剂、土壤调理及撒施后,用旋耕机进行翻耕,旋耕深度为25cm左右,药剂与土壤混匀后,淹水平衡一周,然后进行水稻的移栽;
(2)水稻的田间管理
a)施肥,返青期,即移栽后的7-10天施用尿素每亩6kg,以促分蘖;孕穗期,即进入5叶期,幼穗开始分化事施用尿素每亩5kg、钾肥5kg;
b)水分管理,实行全生育期管控,直到收割前7天左右停止,尤其是在抽穗前20天至抽穗后20天田间必须保证至少3cm的水层;
c)病虫害防治,一般用药三次,在分蘖期进行第一次药剂防治,在拔节期到孕穗期进行第二次药剂防治,在抽穗期进行第三次药剂防治;
d)除草,水稻返青后进行封闭处理,然后在分蘖期根据田间杂草情况进行生态除草;
S6.水稻收割
水稻于次年10月底收割后,对水稻籽粒和秸秆进行取样检测,水稻收割时控制好秸秆留茬高度5-8cm左右,同时对水稻秸秆进行收集,减少土壤整理的难度和秸秆中重金属再次进入农田,水稻收割后根据检测方案对土壤进行取样送检;
S7.水稻收割后下一轮轮作修复
水稻收割后重复S1-S6的步骤,直到达到治理和修复目标。
荒地采用原位钝化/土壤调理+园林构边的治理与生态修复方法。
实施例二:
如图2所示,本发明实施例提供一种荒地区域的重金属污染农用地综合治理与生态修复方法,包括以下步骤:
S8.基础设施的构边
修建道路,主干道为4-6m的机械道路,道宽2m,根据现场条件建好沟渠排灌设施,沟渠深度80-100cm宽度以60cm为宜;
S9.荒地整理和钝化/土壤调理剂的施用
建立园林时,做好荒地深耕、平整、土地分区、改土等工作,荒地平整后根据确定的钝化/土壤调理剂使用量施撒钝化、土壤调理剂,钝化剂的成分为氧化材料硅藻土15%、固化材料粉煤灰20%、稳定材料氧化铁45%、添加材料高岭土10%、增效材料生物腐殖酸8%;土壤调理剂的成分为钙(Cao)25%、硅(Sio2)20%、磷(P2O5)18%、钾(K2O)10%、钠(Na)12%、有机质15%,钝化剂用量为每亩200kg、土壤调理剂的用量为每亩250kg,钝化剂、土壤调理剂撒施后,用旋耕机进行深翻土壤,深翻深度为30cm左右,然后进行土壤水分调节保湿,使土壤的含水率保持在30-40%左右,静置20-30天,静置期间,每5天测定一次水分含量,并及时补水;
S10.园林植物搭配及栽植
选择对重金属吸附能力强,生物量大的乔本植物、灌木植物、草本植物,乔本植物如香樟、银杏、旱柳、桑树等,本实施例选择桑树;灌木植物如四季桂、女贞、蝴蝶树、樱花、梅花等,本实施例选择四季桂;草本植物如吉祥草、龙舌兰、花叶芦竹、蜈蚣草等,本实施例选择蜈蚣草,形成乔-灌-草多元一体搭配的园林对重金属污染荒地土壤生态恢复与重建;
桑树栽植:采用冬季栽植,利用宽窄行栽植有利于通风机蜈蚣草的间作,株距60cm,行距60cm与120cm交替,每亩栽植桑树月2000株;
S11.栽植植物的田间管理
a)施肥,全年每亩施用纯N45kg、P18.0kg、K22.5kg,一年四季春肥施用量约占25-30%、夏肥约占20-25%、秋肥约占25-30%、冬肥占20-25%;
b)排灌,雨季、桑园应及时排渍,干旱时应及时灌溉抗旱;
c)除草,采用人工除草,春季种植物发芽前,除草一次,夏伐后,除草二次,秋季除草一次;
d)病虫害的防治,采用物理防治和化学防治相结合;
e)桑叶采收,桑树长到100cm~120cm时进行桑叶采收;
桑园内套种蜈蚣草,桑园外围种植四季桂,桑园占80%的面积,四季桂占20%的面积,形成乔-灌-草多元一体搭配的园林。
实施例三:
如图3所示,本发明实施例提供一种坑塘河道区域的重金属污染农用地综合治理与生态修复方法,包括以下步骤:
S12.坑塘、河道生态堤岸构边
对于坑塘生态堤岸护坡,先将素土夯实后,铺设100mm厚细砂垫层,再铺设100厚预制连锁植草砖护坡及植草,植草为挺水植物菖蒲;对于河道生态堤岸护坡,水下部分设置水下普通生态袋,紧靠水下普通生态袋设置水上生态植草带,原岸坡修整后草皮覆盖,再进行植被补种,补种植物为湿生草本植物,如野芋、水蓼、水仙等,然后在原岸坡顶进行植物补种,补种植物为湿生木本植物,如水杉、杉池、垂柳等;
S13.坑塘河道底泥处理
底泥疏挖后用潜污泵进行抽吸,将抽吸底泥(含水率约为96%)泵吸入稀泥储存池后用螺杆泵压入板框压滤机进行压滤,滤液进滤液收集池经加入化学药剂后,再进入滤液处理一体化设备,以去除重金属;最后对坑塘河道底部进行生物膜的恢复,生物膜恢复层为4-8mm的石英砂,厚度为300mm;
S14.处理后底泥资源化利用
经板框压滤机压滤后的底泥含水率在70%左右,加入重金属稳定剂进行钝化处理,然后加入稻谷壳或粉碎后的农作物秸秆粉,调节好堆肥所需要的碳氧比及水份进行翻垛式好氧堆肥资源化利用。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.农业面源和重金属污染农用地综合治理与生态修复方法,其特征在于:根据不同农用地利用类型,将受污染地块分为三大区域,即农田、荒地、坑塘河道,其中农田采用原位钝化/土壤调理+超富集植物和农作物轮作的治理与生态修复方法,荒地采用原位钝化/土壤调理+园林构边的治理与生态修复方法,坑塘河道采用生态堤岸构建+资源化利用的治理与生态修复方法。
2.根据权利要求1所述的农业面源和重金属污染农用地综合治理与生态修复方法,其特征在于:所述农田的治理与生态修复方法包括以下步骤:
S1.超富集植物伴矿景天的移栽
在当年10月底水稻收割后,对农田进行土壤整理,包括土壤翻耕、底肥施用、土壤旋耕、土地开沟起垄、土壤预处理(喷施封闭除草剂)等,移栽(扦插)超富集植物伴矿景天时,先将伴矿景天茎基部浸于98%ABT生根粉含量为2000mg/Kg的溶液中30s,然后再移栽扦插;
S2.超富集植物伴矿景天的管理
a)中耕除草,待小苗缓苗期过后,除及时松土除草外,苗期中耕用人工进行3次,并配合除草,在扦插发根活苗后用10.8%的高效盖草能兑清水进行细喷雾除草,每亩使用量为40ml,兑水40kg混合均匀喷施,根据后期杂草长势情况喷施除草剂2-3次;
b)苗期追肥,当伴矿景天扦插后长出幼根时,开始追肥,整个生长期对其追施6次肥料,每次间隔15-20天,采用尿素和磷酸二氢钾混合叶面喷施,每亩每次追肥尿素用量1kg、磷酸二氢钾2kg,兑水浓度控制在0.5%,采用喷雾器均匀喷洒;
c)水分管理,在伴矿景天生根之后每隔15-20天浇水一次,浇水量每株200ml,后期伴矿景天覆盖垄面,根据天气情况浇水2-3次,每次浇水量150ml,由于伴矿景天不耐水,在雨季来临时,及时做好排水;
d)病虫害防治,根蛆、地老虎、蚜虫等采用2.5%溴氰菌酯,每亩用量50ml兑水40kg,采用喷雾器对畦面均匀喷洒;蜗牛采用10%多聚乙醛颗粒,每亩用量2kg,均匀撒于地表;病虫在多雨季节易引发茎基部腐烂等细菌和真菌病害,采用一夜青加65%代森锰锌粉混合后用喷雾器对畦面均匀喷施,每亩用量一夜青50g、代森锰锌60g兑水50kg;
e)越冬管理,大田栽种伴矿景天在冬季应根据天气情况适时搭边拱棚或覆盖黑色阴网来抵抗低温,谨防雪灾,在12月中旬开始搭边拱棚或覆盖黑色遮阴网,使其安全越冬;
S3.化学诱导剂的施用
超富集植物伴矿景天在次年6月底收割,收割前两周开始施用化学诱导剂,化学诱导剂采用壳聚糖粉剂,每亩撒施150kg,然后对土壤进行均匀喷淋,使化学诱导剂与表层土壤充分接触,提高重金属的活性,促进伴矿景天对土壤重金属的吸收;
S4.超富集植物伴矿景天的收割
超富集植物伴矿景天于次年6月底进行收割,这时伴矿景天芽叶生长旺盛、叶花肥厚浓绿,生物量达到最多,为收割的最佳季节,收割前根据检测方案取样检测,收割后将秸秆进行晾晒,如遇阴雨天气,采用人工干燥设备,然后运送至指定地点进行安全焚烧处理,焚烧后飞灰取样送检,根据检测结果进行安全处置,收割后根据检测方案对土壤进行取样送检;
S5.钝化剂/土壤调理剂的施用及农作物水稻种植
(1)超富集植物伴矿景天收割完毕后,在水稻种植2-3周前,对农田撒施钝化剂和土壤调理剂及基肥,钝化剂用量为每亩150kg、土壤调理剂的用量为每亩150kg、基肥为用量为每亩50kg,钝化剂、土壤调理及撒施后,用旋耕机进行翻耕,旋耕深度为25cm左右,药剂与土壤混匀后,淹水平衡一周,然后进行水稻的移栽;
(2)水稻的田间管理
a)施肥,返青期,即移栽后的7-10天施用尿素每亩6kg,以促分蘖;孕穗期,即进入5叶期,幼穗开始分化事施用尿素每亩5kg、钾肥5kg;
b)水分管理,实行全生育期管控,直到收割前7天左右停止,尤其是在抽穗前20天至抽穗后20天田间必须保证至少3cm的水层;
c)病虫害防治,一般用药三次,在分蘖期进行第一次药剂防治,在拔节期到孕穗期进行第二次药剂防治,在抽穗期进行第三次药剂防治;
d)除草,水稻返青后进行封闭处理,然后在分蘖期根据田间杂草情况进行生态除草;
S6.水稻收割
水稻于次年10月底收割后,对水稻籽粒和秸秆进行取样检测,水稻收割时控制好秸秆留茬高度5-8cm左右,同时对水稻秸秆进行收集,减少土壤整理的难度和秸秆中重金属再次进入农田,水稻收割后根据检测方案对土壤进行取样送检;
S7.水稻收割后下一轮轮作修复
水稻收割后重复S1-S6的步骤,直到达到治理和修复目标。
3.根据权利要求1所述的农业面源和重金属污染农用地综合治理与生态修复方法,其特征在于:所述荒地的治理与生态修复方法包括如下步骤:
S8.基础设施的构边
修建道路,主干道为4-6m的机械道路,道宽2m,根据现场条件建好沟渠排灌设施,沟渠深度80-100cm宽度以60cm为宜;
S9.荒地整理和钝化/土壤调理剂的施用
建立园林时,做好荒地深耕、平整、土地分区、改土等工作,荒地平整后根据确定的钝化/土壤调理剂使用量施撒钝化、土壤调理剂,钝化剂用量为每亩200kg、土壤调理剂的用量为每亩250kg,钝化剂、土壤调理剂撒施后,用旋耕机进行深翻土壤,深翻深度为30cm左右,然后进行土壤水分调节保湿,使土壤的含水率保持在30-40%左右,静置20-30天,静置期间,每5天测定一次水分含量,并及时补水;
S10.园林植物搭配及栽植
选择对重金属吸附能力强,生物量大的乔本植物、灌木植物、草本植物,形成乔-灌-草多元一体搭配的园林对重金属污染荒地土壤生态恢复与重建;
S11.栽植植物的田间管理
a)施肥,全年每亩施用纯N45kg、P18.0kg、K22.5kg,一年四季春肥施用量约占25-30%、夏肥约占20-25%、秋肥约占25-30%、冬肥占20-25%;
b)排灌,雨季、种植园应及时排渍,干旱时应及时灌溉抗旱;
c)除草,采用人工除草,春季种植物发芽前,除草一次,夏伐后,除草二次,秋季除草一次;
d)病虫害的防治,采用物理防治和化学防治相结合;
e)作物采收,种植的作物成熟后进行采收。
4.根据权利要求1所述的农业面源和重金属污染农用地综合治理与生态修复方法,其特征在于:所述坑塘河道的治理与生态恢复方法包括如下步骤:
S12.坑塘、河道生态堤岸构边
对于坑塘生态堤岸护坡,先将素土夯实后,铺设100mm厚细砂垫层,再铺设100厚预制连锁植草砖护坡及植草,植草为挺水植物菖蒲;对于河道生态堤岸护坡,水下部分设置水下普通生态袋,紧靠水下普通生态袋设置水上生态植草带,原岸坡修整后草皮覆盖,再进行植被补种,补种植物为湿生草本植物,如野芋、水蓼、水仙等,然后在原岸坡顶进行植物补种,补种植物为湿生木本植物,如水杉、杉池、垂柳等;
S13.坑塘河道底泥处理
底泥疏挖后用潜污泵进行抽吸,将抽吸底泥(含水率约为96%)泵吸入稀泥储存池后用螺杆泵压入板框压滤机进行压滤,滤液进滤液收集池经加入化学药剂后,再进入滤液处理一体化设备,以去除重金属;最后对坑塘河道底部进行生物膜的恢复,生物膜恢复层为4-8mm的石英砂,厚度为300mm;
S14.处理后底泥资源化利用
经板框压滤机压滤后的底泥含水率在70%左右,加入重金属稳定剂进行钝化处理,然后加入稻谷壳或粉碎后的农作物秸秆粉,调节好堆肥所需要的碳氧比及水份进行翻垛式好氧堆肥资源化利用。
5.根据权利要求2所述的农业面源和重金属污染农用地综合治理与生态修复方法,其特征在于:所述步骤S1中对伴矿景天移栽扦插时,每穴一株,种植深度3cm,行距25cm,株距25cm,每亩约10672株,栽后压实、浇水,浇水量控制在每株300ml,在生根之前每隔6天浇水一次,生根之前浇水2次,在第二次浇水时,每100kg水中加入生根粉剂20g,混匀后浇灌,以促进根系的萌发。
6.根据权利要求2所述的农业面源和重金属污染农用地综合治理与生态修复方法,其特征在于:所述步骤S5中的钝化剂的成分为氧化材料硅藻石10-15%、固话材料泥浆聚合物20-40%、稳定材料硫代硫酸钠22-45%、添加材料聚合氧化铁10-35%、增效材料生物腐殖酸3-8%;土壤调理剂的成分为钙(Cao)≥10%、硅(Sio2)≥40%、镁(Mgo)≥10%、钠(Na)≥5%,有机质≥12%;基肥为含有氮、磷、钾成分的复合肥。
7.根据权利要求3所述的农业面源和重金属污染农用地综合治理与生态修复方法,其特征在于:所述步骤S9中的钝化剂的成分为氧化材料硅藻土15%、固化材料粉煤灰20%、稳定材料氧化铁45%、添加材料高岭土10%、增效材料生物腐殖酸8%;土壤调理剂的成分为钙(Cao)25%、硅(Sio2)20%、磷(P2O5)18%、钾(K2O)10%、钠(Na)12%、有机质15%。
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