CN113083880A

CN113083880A - 一种南方酸性红壤区重金属污染水稻田安全利用方法

Info

Publication number: CN113083880A
Application number: CN202110293560.0A
Authority: CN
Inventors: 张丰松; 张桂香; 熊惠磊; 廖晓勇; 何丽霞; 王佳琪; 方华军; 杨莉仁
Original assignee: China Keji'an Ecological Environment Research Institute; Institute of Geographic Sciences and Natural Resources of CAS; Taiyuan University of Science and Technology
Current assignee: China Keji'an Ecological Environment Research Institute; Institute of Geographic Sciences and Natural Resources of CAS; Taiyuan University of Science and Technology
Priority date: 2021-03-19
Filing date: 2021-03-19
Publication date: 2021-07-09

Abstract

本发明属于资源与环境修复技术领域，一种南方酸性红壤区重金属污染水稻田安全利用方法，包括以下步骤：以块状生石灰和海泡石处理灌溉用水，使其pH呈中性偏碱，实施过程每百立方灌溉用水需要投加块状生石灰25‑100 kg和海泡石100‑300 kg；对重金属污染的酸性红壤稻田土壤表层进行翻耕耙地，疏松表土并平整，翻耕深度为15‑20 cm；投加复配修复药剂，通过翻耕使其与土壤混合均匀；分别在水稻拔节期和灌浆期对水稻喷洒叶面阻隔剂。

Description

一种南方酸性红壤区重金属污染水稻田安全利用方法

技术领域

本发明属于资源与环境修复技术领域，具体涉及一种南方酸性红壤区重金属污染水稻田安全利用方法。

背景技术

中国南方红壤区总面积达1.2×10⁶ km²，约占全国土地总面积的12％，是国家重要的经济作物和粮食作物种植区。水稻是我国红壤区的主要粮产作物，然而位于红壤丘陵区农田土壤重金属超标率达17.86%。由于土壤污染导致水稻中重金属超标屡屡发生，严重威胁国家粮食安全。镉、铅和铜是当前污染范围较大的几类重金属，在酸性红壤区水稻田中活性较高，安全利用难度更大。

现有重金属污染土壤安全利用的方法主要有施用土壤调理剂、喷施叶面阻隔剂、管理水分、种植重金属富集植物以及作物的轮种等，然而相关专利存在着若干缺陷。例如中国专利 CN 110665957 A提供了一种固定农田土壤中镉的方法，通过添加蚕沙生物质炭或烘干蚕沙，能够固定土壤中93％的镉。中国专利 CN 111066608 A提供了一种镉砷复合污染水稻田安全利用的方法，通过联合肥料和水分管理措施，确保糙米中的镉和无机砷含量均显著低于食品安全国家标准。上述方法单一，涉及物料用量较大（如专利 CN 110665957 A，蚕沙生物质炭或烘干蚕沙用量高达10%），或者存在破坏土壤结构和功能的潜在风险等问题。中国专利 CN 111357591 A提供了一种镉砷复合污染稻田安全利用方法，通过施用土壤调理剂、水分管理、喷施叶面阻隔剂等复合措施，多维度抑制稻米对镉、砷的富集，然而该方法组合涉及操作性难或者存在稻谷减产风险等问题。更值得关注的是，专门针对酸性红壤水稻田安全利用方法的相关专利较少且有不足之处。如中国专利CN 110746977 A公开了一种基于工业副产品钛石膏的镉铅砷污染农田安全利用方法，通过稻田土壤中施用土壤调理剂来降低糙米重金属含量，然而涉及的原料为工业副产品钛石膏，存在土壤安全的潜在风险问题。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种南方酸性红壤区重金属污染水稻田安全利用方法。该方法通过施用土壤调理剂、喷施叶面阻隔剂结合灌溉水处理，涉及物料用量少，操作方便，能够显著降低酸性红壤土种植的稻谷中的镉、铅和铜含量，且对产量无影响。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种南方酸性红壤区重金属污染水稻田安全利用方法，包括以下步骤：

（1）以块状生石灰和海泡石处理灌溉用水，使其pH呈中性偏碱，实施过程每百立方灌溉用水需要投加块状生石灰25-100 kg和海泡石100-300 kg；

（2）对重金属污染的酸性红壤稻田土壤表层进行翻耕耙地，疏松表土并平整，翻耕深度为15-20 cm；

（3）投加复配修复药剂，通过翻耕使其与土壤混合均匀；

（4）分别在水稻拔节期和灌浆期对水稻喷洒叶面阻隔剂。

进一步地，所述块状生石灰和海泡石的用量范围为25-100 kg和100-300 kg。

进一步地，所述复配修复药剂包括以下原料：氧化钙、海泡石和聚丙烯酰胺。

进一步地，所述氧化钙、海泡石和聚丙烯酰胺等药剂粒径均为200目。

进一步地，所述氧化钙、海泡石和聚丙烯酰胺的投加量范围分别为10-150 kg/亩、20-100 kg/亩和5-30 kg/亩。

进一步地，所述叶面阻隔剂为叶面硅肥或叶面硒肥，投加量范围为25-100 mL/亩、200-300 mL/亩，其中叶面硅肥和叶面硒肥的浓度分别为70g/L和10g/L。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明的复配修复药剂应用于重金属污染酸性红壤稻田土壤方法便捷，操作简单，且施用于污染的土壤后，能显著降低土壤中镉、铅和铜的有效态含量。

（2）有机药剂聚丙烯酰胺可以和土壤中存在的黏土矿物发生作用，在吸持土壤微粒的同时加强对重金属离子的吸附。在土壤修复中的应用潜力巨大：可通过改善土壤结构，增加土壤大团聚体数目，增大土壤表面粗糙度，从而降低土壤容重。而土壤容重降低可增加土壤孔隙率，从而促进根系对营养元素的吸收，增加植物总根量；能显著增加土壤水稳性团粒结构，减少流失量并提高保水效果，抑制土壤结皮形成，从而促进土壤水分的稳定；可有效减少土壤中速效N、P、K的流失和淋出，抑制养分的流失，增大土壤的保肥率。

（3）矿物海泡石拥有巨大的比表面积和丰富的空隙，有较强的表面吸附和离子交换能力，通过离子交换来固定土壤中的重金属，从而降低重金属的生物有效性和迁移能力，有助于调控作物对重金属的吸收。

（4）施用含钙的无机土壤修复剂，钙离子和重金属离子存在竞争吸附，通过降低土壤中重金属有效态的含量降低植物对重金属的吸收和累积。通过调节土壤pH，提高团聚体的稳定性，显著降低重金属在植物中的累积及危害。

（5）本发明通过采用具有协同作用的有机、无机、矿物钝化剂成分，降低土壤中镉、铅和铜等重金属的有效态含量，效果显著。

附图说明

图1为试验田收获稻谷中重金属总量；

图2为试验田土壤重金属有效态含量。

具体实施方式

下面对本发明实施案例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。

本发明各个实施案例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提供一种技术方案：一种南方酸性红壤区重金属污染水稻田安全利用方法，包括如下步骤：

（1）以块状生石灰和海泡石处理灌溉用水，使其pH呈中性偏碱；

（2）对重金属污染的酸性红壤稻田土壤表层进行翻耕耙地，疏松表土和平整；

（3）投加复配修复药剂，通过翻耕使其与土壤混合均匀；

（4）分别在水稻拔节期和灌浆期对水稻喷洒叶面阻隔剂。

具体实施如下：

现场将同一地区的酸性红壤水稻田划分为几个独立区域用于工程实验，其中一个区域未施用任何处理，设为对照组CK，其余为不同处理组，在此将以其中3个处理为应用案例对本发明做出解释，分别记为处理1、处理2、处理3。特别说明此三例并非本发明全部，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

按照上述步骤实施，处理灌溉用水的块状生石灰和海泡石用量范围为每百立方灌溉用水投加25-100 kg和100-300 kg，不同处理组投加复配修复药剂或喷洒叶面阻隔剂类型及用量范围如下：

处理1投加药剂为氧化钙和聚丙烯酰胺复配修复药剂，投加量分别在10-150 kg/亩和5-30 kg/亩范围内；

处理2投加药剂为氧化钙和叶面硅肥复配阻隔药剂，投加量分别在10-150 kg/亩和25-100 mL/亩范围内；

处理3投加药剂为氧化钙和叶面硒肥复配阻隔药剂，投加量分别在10-150 kg/亩和200-300 mL/亩范围内。

从图1可以看出，各处理组水稻稻谷镉、铅和铜含量均显著降低，各处理组具体稻谷中镉、铅和铜的降低率见下表：

从图2可以看出，本发明各处理组的复配修复药剂和阻隔剂可有效降低南方酸性红壤水稻田土壤中重金属有效态如镉、铅和铜的含量，对于镉、铅和铜等复合污染的南方酸性红壤水稻田土壤具有极佳的修复作用。

本发明的复配修复药剂可以提高南方酸性红壤修复程度，且保证修复的区域内水稻稻谷目标重金属含量达到标准(标准参照食品安全国家标准《食品安全国家标准食品中污染物限量》（GB2762-2017)，保证作物的正常生长和品质安全。

上述实施为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种南方酸性红壤区重金属污染水稻田安全利用方法，包括以下步骤：

（3）投加复配修复药剂，其投加量范围为100-260 kg/亩；

（4）拔节期和灌浆期喷洒叶面阻隔剂。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述复配修复药剂包括氧化钙、海泡石和聚丙烯酰胺等。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述复配修复药剂粒径均200目。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述块状生石灰和海泡石的投加量范围为百立方灌溉用水需要25-100 kg和100-300 kg。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，复配修复药剂氧化钙、海泡石和聚丙烯酰胺的投加量范围分别为10-150 kg/亩、20-100 kg/亩和5-30 kg/亩。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述叶面阻隔剂包括叶面硅肥或叶面硒肥，其投加量范围为25-100 mL/亩、200-300 mL/亩，其中叶面硅肥和叶面硒肥的浓度分别为70g/L和10g/L。