CN113754499A - 一种用于钝化农田重金属镉的土壤改良剂及其应用方法 - Google Patents

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赵梦婕
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Abstract

本发明公开了一种用于钝化重金属镉的土壤改良剂及其应用方法。所述土壤改良剂由石灰、镁肥、硅肥、磷肥、锌肥、铁肥和锰肥7种中微量营养元素肥料按照一定比例均匀混合而成。所述土壤改良剂亩施用量202.2kg，其中包含120 kg石灰、6 kg镁肥、60 kg硅肥、12 kg磷肥、2.4 kg锌肥、0.6 kg铁肥、1.2 kg锰肥，成本约300元，在秧苗移栽前2‑3天撒入农田并混合均匀即可。该土壤改良剂使用安全，用量少，成本低，且能在降低土壤中镉活性的同时，促进水稻生长，提高水稻产量。该土壤改良剂的原料来源广泛，价格低廉，操作简便，环境友好，易于接受和大面积推广。

Description

一种用于钝化农田重金属镉的土壤改良剂及其应用方法
技术领域
本发明涉及农田重金属污染治理，特别是一种用于钝化农田重金属镉的土壤改良剂及其应用方法。
背景技术
近年来，由于采矿、生产、冶炼等自然和人为活动以及在农业中不适当地施用化肥导致的农田镉污染日益严重，并成为影响稻米信用的主要因素。Cd由于具有毒性大、不可降解、易被生物富集等特点，因此能够对生物和人类造成严重的威胁，大量的研究表明，镉是肾毒性物质，并且对肾脏有较大的损害。Cd被国际癌症研究机构划分为Ⅰ类致癌物。2014年我国公布的《全国土壤污染状况调查公报》显示，全国土壤环境状况总体不容乐观，无机污染以重金属为主，其中土壤镉超标率最高，达到7％。
土壤镉污染治理技术较多，主要有客土法、植物萃取、水肥运筹、低积累品种推广、土壤钝化和叶面阻控等。当前最常用的土壤重金属污染治理方法为土壤钝化，并初步形成了粘土矿物、磷肥物质、铁锰氧化物、硅素类物质、微量元素肥料、有机物料、碱性类物质、复合钝化剂八大类别土壤重金属钝化剂，这些土壤钝化剂由于用量大、成本高、不稳定、对土壤生态系统破坏大、影响水稻生长等原因，难以被接受与推广。
综上所述，现有的一些稻米重金属污染治理材料和技术还不成熟，目前未见一种安全、稳定、高效、低成本、易接受和推广的土壤改良剂。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种安全、稳定、高效、成本低、易接受和大面积推广、适用于治理中轻度镉污染农田的土壤改良剂及其应用方法。
本发明的第二个目的在于提供一种不影响水稻产量，且制备和使用方法简单的土壤改良剂及其应用方法。
为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种用于钝化重金属镉的土壤改良剂，所述土壤改良剂由石灰、镁肥、硅肥、磷肥、锌肥、铁肥和锰肥7种中微量营养元素肥料按照一定比例均匀混合而成，且所述镁肥、锌肥、铁肥和锰肥为硫酸盐。
本发明利用石灰提升土壤pH，还可以与镉离子发生化学反应，使镉的生物活性降低。钙、镁、铁、锌、锰、硅均为水稻生长必需元素，不仅是细胞中一些物质的重要组分，而且可以作为酶的激活剂，提高酶的活性，还可以与镉竞争转运载体，从而降低水稻吸收和转运镉的量，最终实现降低稻米镉含量的目的。选择硫酸盐由于其毒性相对小，能与Cd、As发生化学反应，生成溶解性低的盐，同时硫酸盐可以还原生成S2-，S2-可以Cd、As反应生成难溶的硫化物，从而降低Cd、As的生物有效性，减少稻米Cd、As吸收量，实现降低稻米含量的目的。
所述石灰为生石灰，购于当地农用市场，且所述石灰的CaO含量＞75％，全Cd含量为0.07mg·kg-1，粒径小于0.425mm>80％。
所述镁肥的主要成分是MgSO4·7H2O，且MgSO4·7H2O的质量百分比含量≥98％，粒径小于0.425mm>80％。
所述硅肥为水溶农业级，且所述硅肥中SiO2的质量百分比含量≥26％，粒径小于0.425mm>80％。
所述磷肥的主要成分是NH4H2PO4，且NH4H2PO4的质量百分比含量≥99％，粒径小于0.425mm>80％。
所述锌肥的主要成分是ZnSO4·7H2O，且ZnSO4·7H2O的质量百分比含量≥90％，粒径小于0.425mm>80％。
所述铁肥的主要成分是FeSO4·7H2O，且FeSO4·7H2O的质量百分比含量≥90％，粒径小于0.425mm>80％。
所述锰肥的主要成分是MnSO4·H2O，且MnSO4·H2O的质量百分比含量≥98％，粒径小于0.425mm>80％。
为了实现本发明的上述目的，本发明还提供了一种所述土壤改良剂的应用方法，其具体为：选择中轻镉污染的稻田(镉含量＜1.5mg/kg)，在秧苗移栽前2-3天，在每亩稻田中施用所述土壤改良剂202.2kg，其中包含120kg石灰、6kg镁肥、60kg硅肥、12kg磷肥、2.4kg锌肥、0.6kg铁肥、1.2kg锰肥，并将所述土壤改良剂与稻田土壤混合均匀，然后按当地习惯进行田间作物管理即可。
与现有技术相比，本发明的有点在于：
(1)本发明的土壤改良剂是由7种来源广泛、价格低廉的中微量营养元素肥料(石灰、镁肥、硅肥、磷肥、锌肥、铁肥、锰肥)按比例混合均匀而成，制备方法简单，且用量少(202.2kg/亩)、成本低(约300元/亩)、安全(中微量元素肥料)，易于被农户接受(中微量元素肥料)和大面积推广。
(2)本发明的土壤改良剂治理效果好，多年、多地田间试验结果表明，稻米镉降幅为44.00-61.73％。
(3)本发明的土壤改良剂施用方法简单，可在翻耕前撒入农田，或秧苗移栽前2-3天撒入农田并混合均匀即可。
(4)本发明的土壤改良剂包含水稻生长所需的钙、硅、铁、镁和锰等中微量营养元素，不仅能原位钝化农田镉污染，且能降低稻米镉含量，提高水稻产量。
(5)本发明土壤改良剂可广泛应用于我国南方酸性农田，尤其适用于我国南方中轻度农田(镉含量＜1.5mg/kg)镉污染治理。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
除非另有特别说明，本发明使用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到。
实施例1：
实施地点在湖南省浏阳市蕉溪乡某重度Cd污染稻田，田间小区面积为19.2m2，土壤全Cd为1.98mg·kg-1，pH值为5.89，水稻品种为陵两优268。
按120kg/亩石灰、6kg/亩镁肥、60kg/亩硅肥、12kg/亩磷肥、2.4kg/亩锌肥、0.6kg/亩铁肥、1.2kg/亩锰肥混合均匀制成本发明的土壤改良剂，在水稻秧苗移栽前3天将其撒入稻田并旋耕均匀，然后按照当地习惯进行田间管理。每个处理重复三次，并设置空白对照组。
试验前，按梅花五点法采集土壤样品；在水稻成熟期，按同样方法采集土壤和稻谷样品。土壤样品放入室内阴凉通风处风干过筛后备用；稻谷样品用自来水洗干净后再用去离水洗3次后装入牛皮纸信封中烘干，去壳、粉碎过筛后备用。
按照国家标准方法测定土壤全Cd(GB/T 17141-1997)、土壤pH值(NY/T 1121.2-2006)、稻米Cd含量(GB 5009.15-2014)，得到田间小区试验数据如表1所示。
表1成熟期土壤pH值、成熟期土壤全Cd、稻米Cd含量数据(小区试验)
Figure BDA0002526454110000031
实施例2：
本实施例大致与实施例1相同，不同之处仅在于：在湖南省浏阳市蕉溪乡某中度Cd污染稻田进行中试(面积为240m2)，土壤全Cd为0.91mg·kg-1，pH值为5.95。
按照国家标准方法，分析测定土壤全Cd(GB/T 17141-1997)、土壤pH值(NY/T1121.2-2006)、稻米Cd含量(GB 5009.15-2014)，得到田间中试数据如表2所示。
表2成熟期土壤pH、成熟期土壤全Cd、稻米Cd含量数据(中试试验)
Figure BDA0002526454110000041

Claims (9)

1.一种用于钝化重金属镉的土壤改良剂，其特征在于，所述土壤改良剂由石灰、镁肥、硅肥、磷肥、锌肥、铁肥和锰肥7种中微量营养元素肥料按照一定比例均匀混合而成，且所述镁肥、锌肥、铁肥和锰肥为硫酸盐。
2.根据权利要求1所述的一种用于钝化重金属镉的土壤改良剂，其特征在于，所述石灰为生石灰，所述石灰的CaO含量＞75%，全Cd含量为0.07 mg•kg-1，粒径小于0.425mm>80%。
3.根据权利要求1所述的一种用于钝化重金属镉的土壤改良剂，其特征在于，所述镁肥的主要成分是MgSO4•7H2O，且MgSO4•7H2O的质量百分比含量≥98%，粒径小于0.425mm>80%。
4.根据权利要求1所述的一种用于钝化重金属镉的土壤改良剂，其特征在于，所述硅肥为水溶农业级，且所述硅肥中SiO2的质量百分比含量≥26%，粒径小于0.425mm>80%。
5.根据权利要求1所述的一种用于钝化重金属镉的土壤改良剂，其特征在于，所述磷肥的主要成分是NH4H2PO4，且NH4H2PO4的质量百分比含量≥99%，粒径小于0.425mm>80%。
6.根据权利要求1所述的一种用于钝化重金属镉的土壤改良剂，其特征在于，所述锌肥的主要成分是ZnSO4•7H2O，且ZnSO4•7H2O的质量百分比含量≥90%，粒径小于0.425mm>80%。
7.根据权利要求1所述的一种用于钝化重金属镉的土壤改良剂，其特征在于，所述铁肥的主要成分是FeSO4•7H2O，且FeSO4•7H2O的质量百分比含量≥90%，粒径小于0.425mm>80%。
8.根据权利要求1所述的一种用于钝化重金属镉的土壤改良剂，其特征在于，所述锰肥的主要成分是MnSO4•H2O，且MnSO4•H2O的质量百分比含量≥98%，粒径小于0.425mm>80%。
9.一种权利要求1－9中任一项所述土壤改良剂的应用方法，其特征在于，选择镉污染的稻田，在秧苗移栽前2-3天在每亩稻田中施用所述土壤改良剂202.2kg，其中包含120 kg石灰、6 kg镁肥、60 kg硅肥、12 kg磷肥、2.4 kg锌肥、0.6 kg铁肥、1.2 kg锰肥，并将所述土壤改良剂与稻田土壤混合均匀，然后按当地习惯进行田间管理即可。
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