CN113207346A - 一种降低土壤重金属污染的立体农业模式 - Google Patents
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Abstract
一种降低土壤重金属污染的立体农业模式，用于降低土壤中的重金属污染，属于土壤污染防治技术领域。该立体农业模式，包括如下步骤：(1)土壤有机质恢复、(2)土壤生态重建、(3)构建立体种植模式、(4)生物富集重金属的回收。本发明通过油菜、雀麦、狗尾巴草的搭配，利用三者高速生长的特性使得土壤形成大量的有机体，然后使用感染软腐病的油菜带来大量病菌，通过多种生物的吸收转化，活化重金属离子，提高可吸收重金属离子在土壤中的含量；再通过多层的植物体系形成营养竞争关系，加速作物对土壤中重金属的吸收，显著降低土壤中的重金属污染；而且回收重金属时发酵工业酒精能进一步增加收益，降低成本。
Description
技术领域
一种降低土壤重金属污染的立体农业模式，用于降低土壤中的重金属污染，属于土壤污染防治技术领域。
背景技术
重金属污染是现在工业发展中常见的问题，尤其是以西南地区为代表的新兴工业区，由于大量的工业需要海量的金属原料，金属采矿冶炼普遍。特别是土法炼锌，其作业区域的农用地重金属污染问题异常复杂，重金属污染种类多、历史遗留问题突出、影响范围广、危害程度大，且该区域的土壤及农产品超标问题备受关注。目前，关于重金属污染土壤的修复技术主要集中于单一的人为污染区，而对西南土法炼锌污染区的土壤修复技术尚未建立，另外，贵州立体气候明显，各地土壤情况差别大，现有的单一的修复技术难以推广应用。很多企业提供资金和人力资源保障等，利用合作科研单位在土壤污染治理与修复方面的科研成果和技术较多，但是难以对土壤的系统化防治和长久性的重金属回收提供解决方案，导致炼锌区域的重金属污染土壤恢复缓慢。所以，研究一种降低土壤重金属污染的立体农业模式极有必要。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺点，针对重金属污染土壤防治中技术单一，不能系统化，防治效果有效期短的问题，为生物富集降低重金属对土壤的污染提供一种新的思路。
为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种降低土壤重金属污染的立体农业模式，包括如下步骤：
(1)土壤有机质恢复
将动物粪便用清水稀释100-200倍，按照500-800kg/亩撒施到土壤中，待1-3h浸透土壤之后，按照行距50-80cm开沟，沟深10-15cm、宽20-25cm，在沟中撒播油菜种子，用土壤覆盖；待油菜长至10-15cm，在油菜行间撒施雀麦种子；油菜长到20-25cm时，在油菜中间植感染软腐病的油菜，同时在土壤中按照180-230kg/亩撒施营养球，按照15-18kg/亩的用量撒施狗尾巴草种子；待土壤中的植物生长5-8个月，将多菌灵稀释500-800倍，按照25-30kg/亩喷施，连续喷施3-5次，每次间隔1-2天，然后将土壤深翻30-50cm，将地表植物压在土下，暴晒2-5周；
(2)土壤生态重建
将土壤耙细，按照间距50-70cm开挖种植沟，在种植沟中每隔8-10cm放3-5粒大蒜，然后在大蒜旁边撒施复合肥,用土将大蒜和复合肥覆盖；在大蒜行间按照20-25kg/亩撒施种子营养土；每月按照200-300kg/亩在大蒜行间浇施液体肥；大蒜生长到30-35cm，将所有植物刈割，粉碎为1-3cm的碎末撒施到土壤中，耙细表土，将土壤深翻40-50cm；
(3)构建立体种植模式
按照行距100-120cm、株距80-90cm开挖种植坑，在每个种植坑中使用0.8-1kg的腐熟牛粪，在牛粪距离8-10cm的位置插入木薯种茎，保持芽眼向上；在木薯行间，按照株距30-40cm种植茶叶，在茶叶和木薯的空隙中种植野草莓，将野草莓的匍匐茎引导在裸土上，每隔两月浇施一次液体肥；茶叶长至50-80cm，将茶叶枝型剪成伞型，限制边缘高度即可；
(4)生物富集重金属的回收
将采收成熟的木薯和野草莓果实发酵蒸馏制取工业酒精，剩余残渣与土壤中收割的植物混合粉碎制作成生物碳，将生物碳燃烧发电，残留的灰烬集中提炼重金属即可。
具体的，步骤(1)中，所述动物粪便为新鲜的牛粪和猪粪中的一种或多种。
具体的，步骤(1)中，所述油菜种子的撒施密度为15-20粒/平米。
具体的，步骤(1)中，所述雀麦的撒施密度为5-8kg/亩。
具体的，步骤(1)中，所述软腐病的油菜间植密度为40-50株每亩。
具体的，步骤(1)中，所述营养球的制作方法为：以质量份计，将100-120份鸡粪、30-50份木薯渣、10-15份香蕉皮、8-19份玉米秸秆、13-23份鱼骨粉、1-3份果胶混合，调节含水量为40-50％，用制粒机加工成粒度2-3cm的颗粒，在50-80℃下降水分烘干至15-20％即可。
具体的，步骤(2)中，所述复合肥为将腐熟羊粪和蚯蚓种按照质量比100:5-7混合均匀得到，其用量为300-400kg/亩。
具体的，步骤(2)中，所述种子营养土的制作方法为：以质量份计，将3-5份牲畜尿液、10-13份沼液、100-160份清水、50-80份炉灰混合，放置到堆粪池中，用塑料膜封闭严实，堆放5-8天，揭开塑料膜，将3-5份绿萍、10-20份青苔打浆，倒入堆粪池，把所有物料搅拌均匀，继续堆放2-4天，将物料摊开，直至水分含量降低至25-35％,加入20-30份大葱种子、10-20份薄荷种子、15-23份野蒜种子搅拌均匀即可。
具体的，步骤(2)中，所述液体肥由质量比为1-3:3-4:10-17:185-348的EM菌液、蚯蚓粪、腐熟鸭粪、清水搅拌均匀得到。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明通过油菜、雀麦、狗尾巴草的搭配，利用三者高速生长的特性使得土壤形成大量的有机体，然后使用感染软腐病的油菜带来大量病菌，并且引入富含淀粉的营养球，吸引蚊虫，促进致病菌在土壤中的传播，通过油菜和雀麦、狗尾巴和致病菌的竞争促进生物体在土壤中的酶分泌。而且大量的生物活动可以带来多种重金属的吸收方式，有效避免难吸收重金属络合离子在土壤中的蓄积，在提高土壤中的营养含量的同时，通过多种生物的吸收转化，活化重金属离子，提高可吸收重金属离子在土壤中的含量。
(2)本发明通过大蒜、大葱、薄荷、野蒜的生长，利用挥发性成分抑菌的效果，在前面杀菌的基础上，进一步抑制土壤中致病微生物的生长，尤其是直接将大蒜等作物翻耕到土壤中，形成缓释性的挥发性成分释放基质，对致病微生物的限制效果极为明显。另外大蒜、大葱、薄荷、野蒜植株中含有多种粘液，可以促进土壤团粒空隙的形成，增加比表面积，使得土壤团粒对重金属的吸附点更多，将重金属留在土壤表层，便于后续作物的富集。
(3)本发明通过木薯、茶叶形成永久性的重金属吸附体，构建中的作物体系中还有耐阴的野草莓，通过多层的植物体系形成营养竞争关系，加速作物对土壤中重金属的吸收。而且回收重金属时发酵工业酒精能进一步增加收益，降低成本。
具体实施方式
实施例1：
一种降低土壤重金属污染的立体农业模式，包括如下步骤：
(1)土壤有机质恢复
将动物粪便用清水稀释100倍，按照500kg/亩撒施到土壤中，待1h浸透土壤之后，按照行距80cm开沟，沟深15cm、宽25cm，在沟中撒播油菜种子，用土壤覆盖；待油菜长至15cm，在油菜行间撒施雀麦种子；油菜长到25cm时，在油菜中间植感染软腐病的油菜，同时在土壤中按照230kg/亩撒施营养球，按照18kg/亩的用量撒施狗尾巴草种子；待土壤中的植物生长8个月，将多菌灵稀释800倍，按照30kg/亩喷施，连续喷施5次，每次间隔2天，然后将土壤深翻50cm，将地表植物压在土下，暴晒5周；
所述动物粪便为新鲜的牛粪，所述油菜种子的撒施密度为15粒/平米；所述雀麦的撒施密度为5kg/亩；所述软腐病的油菜间植密度为40株每亩；所述营养球的制作方法为：以质量份计，将100份鸡粪、30份木薯渣、10份香蕉皮、8份玉米秸秆、13份鱼骨粉、1份果胶混合，调节含水量为40％，用制粒机加工成粒度2cm的颗粒，在50℃下降水分烘干至15％即可；
(2)土壤生态重建
将土壤耙细，按照间距70cm开挖种植沟，在种植沟中每隔10cm放5粒大蒜，然后在大蒜旁边撒施复合肥,用土将大蒜和复合肥覆盖；在大蒜行间按照25kg/亩撒施种子营养土；每月按照300kg/亩在大蒜行间浇施液体肥；大蒜生长到35cm，将所有植物刈割，粉碎为3cm的碎末撒施到土壤中，耙细表土，将土壤深翻50cm；
所述复合肥为将腐熟羊粪和蚯蚓种按照质量比100:7混合均匀得到，其用量为400kg/亩；所述种子营养土的制作方法为：以质量份计，将5份牲畜尿液、13份沼液、160份清水、80份炉灰混合，放置到堆粪池中，用塑料膜封闭严实，堆放8天，揭开塑料膜，将5份绿萍、20份青苔打浆，倒入堆粪池，把所有物料搅拌均匀，继续堆放4天，将物料摊开，直至水分含量降低至35％,加入30份大葱种子、20份薄荷种子、23份野蒜种子搅拌均匀即可；所述液体肥由质量比为3:4:17:348的EM菌液、蚯蚓粪、腐熟鸭粪、清水搅拌均匀得到；
(3)构建立体种植模式
按照行距120cm、株距90cm开挖种植坑，在每个种植坑中使用1kg的腐熟牛粪，在牛粪距离10cm的位置插入木薯种茎，保持芽眼向上；在木薯行间，按照株距40cm种植茶叶，在茶叶和木薯的空隙中种植野草莓，将野草莓的匍匐茎引导在裸土上，每隔两月浇施一次液体肥；茶叶长至80cm，将茶叶枝型剪成伞型，限制边缘高度即可；
(4)生物富集重金属的回收
将采收成熟的木薯和野草莓果实发酵蒸馏制取工业酒精，剩余残渣与土壤中收割的植物混合粉碎制作成生物碳，将生物碳燃烧发电，残留的灰烬集中提炼重金属即可。
实施例2：
一种降低土壤重金属污染的立体农业模式，包括如下步骤：
(1)土壤有机质恢复
将动物粪便用清水稀释200倍，按照800kg/亩撒施到土壤中，待1h浸透土壤之后，按照行距50cm开沟，沟深10cm、宽20cm，在沟中撒播油菜种子，用土壤覆盖；待油菜长至10cm，在油菜行间撒施雀麦种子；油菜长到20cm时，在油菜中间植感染软腐病的油菜，同时在土壤中按照180kg/亩撒施营养球，按照15kg/亩的用量撒施狗尾巴草种子；待土壤中的植物生长5个月，将多菌灵稀释500倍，按照25kg/亩喷施，连续喷施3次，每次间隔1天，然后将土壤深翻30cm，将地表植物压在土下，暴晒2周；
所述动物粪便为新鲜的牛粪猪粪，所述油菜种子的撒施密度为20粒/平米；所述雀麦的撒施密度为8kg/亩；所述软腐病的油菜间植密度为50株每亩；所述营养球的制作方法为：以质量份计，将100份鸡粪、30份木薯渣、10份香蕉皮、8份玉米秸秆、13份鱼骨粉、1份果胶混合，调节含水量为40％，用制粒机加工成粒度2cm的颗粒，在50℃下降水分烘干至15％即可；
(2)土壤生态重建
将土壤耙细，按照间距50cm开挖种植沟，在种植沟中每隔8cm放3粒大蒜，然后在大蒜旁边撒施复合肥,用土将大蒜和复合肥覆盖；在大蒜行间按照20kg/亩撒施种子营养土；每月按照200kg/亩在大蒜行间浇施液体肥；大蒜生长到30cm，将所有植物刈割，粉碎为1cm的碎末撒施到土壤中，耙细表土，将土壤深翻40cm；
所述复合肥为将腐熟羊粪和蚯蚓种按照质量比100:5混合均匀得到，其用量为300kg/亩；所述种子营养土的制作方法为：以质量份计，将3份牲畜尿液、10份沼液、100份清水、50份炉灰混合，放置到堆粪池中，用塑料膜封闭严实，堆放5天，揭开塑料膜，将3份绿萍、10份青苔打浆，倒入堆粪池，把所有物料搅拌均匀，继续堆放2天，将物料摊开，直至水分含量降低至25％,加入20份大葱种子、10份薄荷种子、15份野蒜种子搅拌均匀即可；所述液体肥由质量比为1:3:10:185的EM菌液、蚯蚓粪、腐熟鸭粪、清水搅拌均匀得到；
(3)构建立体种植模式
按照行距100cm、株距80cm开挖种植坑，在每个种植坑中使用0.8kg的腐熟牛粪，在牛粪距离8cm的位置插入木薯种茎，保持芽眼向上；在木薯行间，按照株距30cm种植茶叶，在茶叶和木薯的空隙中种植野草莓，将野草莓的匍匐茎引导在裸土上，每隔两月浇施一次液体肥；茶叶长至50cm，将茶叶枝型剪成伞型，限制边缘高度即可；
(4)生物富集重金属的回收
将采收成熟的木薯和野草莓果实发酵蒸馏制取工业酒精，剩余残渣与土壤中收割的植物混合粉碎制作成生物碳，将生物碳燃烧发电，残留的灰烬集中提炼重金属即可。
实施例3
一种降低土壤重金属污染的立体农业模式，包括如下步骤：
(1)土壤有机质恢复
将动物粪便用清水稀释180倍，按照580kg/亩撒施到土壤中，待2h浸透土壤之后，按照行距54cm开沟，沟深14cm、宽23cm，在沟中撒播油菜种子，用土壤覆盖；待油菜长至13cm，在油菜行间撒施雀麦种子；油菜长到24cm时，在油菜中间植感染软腐病的油菜，同时在土壤中按照190kg/亩撒施营养球，按照17kg/亩的用量撒施狗尾巴草种子；待土壤中的植物生长8个月，将多菌灵稀释500倍，按照30kg/亩喷施，连续喷施3次，每次间隔2天，然后将土壤深翻30cm，将地表植物压在土下，暴晒5周；
所述动物粪便为新鲜的牛粪和猪粪按照等质量混合，所述油菜种子的撒施密度为20粒/平米；所述雀麦的撒施密度为5kg/亩；所述软腐病的油菜间植密度为50株每亩；所述营养球的制作方法为：以质量份计，将120份鸡粪、30份木薯渣、15份香蕉皮、19份玉米秸秆、13份鱼骨粉、3份果胶混合，调节含水量为50％，用制粒机加工成粒度2cm的颗粒，在80℃下降水分烘干至20％即可；
(2)土壤生态重建
将土壤耙细，按照间距70cm开挖种植沟，在种植沟中每隔8cm放5粒大蒜，然后在大蒜旁边撒施复合肥,用土将大蒜和复合肥覆盖；在大蒜行间按照25kg/亩撒施种子营养土；每月按照200kg/亩在大蒜行间浇施液体肥；大蒜生长到35cm，将所有植物刈割，粉碎为1cm的碎末撒施到土壤中，耙细表土，将土壤深翻50cm；
所述复合肥为将腐熟羊粪和蚯蚓种按照质量比100:7混合均匀得到，其用量为300kg/亩；所述种子营养土的制作方法为：以质量份计，将5份牲畜尿液、10份沼液、160份清水、50份炉灰混合，放置到堆粪池中，用塑料膜封闭严实，堆放8天，揭开塑料膜，将3份绿萍、20份青苔打浆，倒入堆粪池，把所有物料搅拌均匀，继续堆放2天，将物料摊开，直至水分含量降低至35％,加入20份大葱种子、20份薄荷种子、23份野蒜种子搅拌均匀即可；所述液体肥由质量比为1:4:10:348的EM菌液、蚯蚓粪、腐熟鸭粪、清水搅拌均匀得到；
(3)构建立体种植模式
按照行距120cm、株距80cm开挖种植坑，在每个种植坑中使用1kg的腐熟牛粪，在牛粪距离8cm的位置插入木薯种茎，保持芽眼向上；在木薯行间，按照株距40cm种植茶叶，在茶叶和木薯的空隙中种植野草莓，将野草莓的匍匐茎引导在裸土上，每隔两月浇施一次液体肥；茶叶长至80cm，将茶叶枝型剪成伞型，限制边缘高度即可；
(4)生物富集重金属的回收
将采收成熟的木薯和野草莓果实发酵蒸馏制取工业酒精，剩余残渣与土壤中收割的植物混合粉碎制作成生物碳，将生物碳燃烧发电，残留的灰烬集中提炼重金属即可。
为了验证本发明，设置如下对比例：
| 对比例1 | 与实施例1的区别是步骤(1)中未间植感染软腐病的油菜； |
| 对比例2 | 与实施例1的区别是步骤(1)中未撒施雀麦； |
| 对比例3 | 与实施例1的区别是步骤(2)中种子营养土中未使用野蒜种子； |
| 对比例4 | 与实施例1的区别是步骤(3)中未种植野草莓。 |
试验例，在土法炼锌区域，分别按照划分5个土壤相近的试验区，按照本发明实施例1和对比例1-4种植，实验结束检测木薯茎中的镉含量、铜含量，检测土壤中的镉含量。
实验结果：
由表可以看出，本发明方法有效促进木薯茎对镉、铜的富集，并且降低土壤中的镉含量，有效降低重金属对土壤的污染，对于土壤防治具有显著的意义。
Claims (9)
1.一种降低土壤重金属污染的立体农业模式，其特征在于：包括如下步骤：
(1)土壤有机质恢复
将动物粪便用清水稀释100-200倍，按照500-800kg/亩撒施到土壤中，待1-3h浸透土壤之后，按照行距50-80cm开沟，沟深10-15cm、宽20-25cm，在沟中撒播油菜种子，用土壤覆盖；待油菜长至10-15cm，在油菜行间撒施雀麦种子；油菜长到20-25cm时，在油菜中间植感染软腐病的油菜，同时在土壤中按照180-230kg/亩撒施营养球，按照15-18kg/亩的用量撒施狗尾巴草种子；待土壤中的植物生长5-8个月，将多菌灵稀释500-800倍，按照25-30kg/亩喷施，连续喷施3-5次，每次间隔1-2天，然后将土壤深翻30-50cm，将地表植物压在土下，暴晒2-5周；
(2)土壤生态重建
将土壤耙细，按照间距50-70cm开挖种植沟，在种植沟中每隔8-10cm放3-5粒大蒜，然后在大蒜旁边撒施复合肥,用土将大蒜和复合肥覆盖；在大蒜行间按照20-25kg/亩撒施种子营养土；每月按照200-300kg/亩在大蒜行间浇施液体肥；大蒜生长到30-35cm，将所有植物刈割，粉碎为1-3cm的碎末撒施到土壤中，耙细表土，将土壤深翻40-50cm；
(3)构建立体种植模式
按照行距100-120cm、株距80-90cm开挖种植坑，在每个种植坑中使用0.8-1kg的腐熟牛粪，在牛粪距离8-10cm的位置插入木薯种茎，保持芽眼向上；在木薯行间，按照株距30-40cm种植茶叶，在茶叶和木薯的空隙中种植野草莓，将野草莓的匍匐茎引导在裸土上，每隔两月浇施一次液体肥；茶叶长至50-80cm，将茶叶枝型剪成伞型，限制边缘高度即可；
(4)生物富集重金属的回收
将采收成熟的木薯和野草莓果实发酵蒸馏制取工业酒精，剩余残渣与土壤中收割的植物混合粉碎制作成生物碳，将生物碳燃烧发电，残留的灰烬集中提炼重金属即可。
2.如权利要求1所述的降低土壤重金属污染的立体农业模式，其特征在于：步骤(1)中，所述动物粪便为新鲜的牛粪和猪粪中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的降低土壤重金属污染的立体农业模式，其特征在于：步骤(1)中，所述油菜种子的撒施密度为15-20粒/平米。
4.如权利要求1所述的降低土壤重金属污染的立体农业模式，其特征在于：步骤(1)中，所述雀麦的撒施密度为5-8kg/亩。
5.如权利要求1所述的降低土壤重金属污染的立体农业模式，其特征在于：步骤(1)中，所述软腐病的油菜间植密度为40-50株每亩。
6.如权利要求1所述的降低土壤重金属污染的立体农业模式，其特征在于：步骤(1)中，所述营养球的制作方法为：以质量份计，将100-120份鸡粪、30-50份木薯渣、10-15份香蕉皮、8-19份玉米秸秆、13-23份鱼骨粉、1-3份果胶混合，调节含水量为40-50％，用制粒机加工成粒度2-3cm的颗粒，在50-80℃下降水分烘干至15-20％即可。
7.如权利要求1所述的降低土壤重金属污染的立体农业模式，其特征在于：步骤(2)中，所述复合肥为将腐熟羊粪和蚯蚓种按照质量比100:5-7混合均匀得到，其用量为300-400kg/亩。
8.如权利要求1所述的降低土壤重金属污染的立体农业模式，其特征在于：步骤(2)中，所述种子营养土的制作方法为：以质量份计，将3-5份牲畜尿液、10-13份沼液、100-160份清水、50-80份炉灰混合，放置到堆粪池中，用塑料膜封闭严实，堆放5-8天，揭开塑料膜，将3-5份绿萍、10-20份青苔打浆，倒入堆粪池，把所有物料搅拌均匀，继续堆放2-4天，将物料摊开，直至水分含量降低至25-35％,加入20-30份大葱种子、10-20份薄荷种子、15-23份野蒜种子搅拌均匀即可。
9.如权利要求1所述的降低土壤重金属污染的立体农业模式，其特征在于：步骤(2)中，所述液体肥由质量比为1-3:3-4:10-17:185-348的EM菌液、蚯蚓粪、腐熟鸭粪、清水搅拌均匀得到。
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2021
- 2021-05-11 CN CN202110514364.1A patent/CN113207346A/zh active Pending
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