CN115385752A - 一种土壤调理剂及其制备方法和在植物修复镉污染石灰性土壤中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于重金属污染土壤修复技术领域，具体涉及一种土壤调理剂及其制备方法和在植物修复镉污染石灰性土壤中的应用。本发明中海泡石可对重金属进行稳定的内层吸附或非稳定的外层络合物理吸附作用，可将化肥中游离态分子或离子吸附于其孔道中，缓慢释放，提高土壤肥效，缓解石灰性土壤缺磷、缺铁、缺钾的症状；壳聚糖可增加土壤容肥能力，改善土壤肥力，促进植物生长；腐植酸可以改良土壤、促进作物生长和增强作物抗逆性等。硫粉和硫酸亚铁不仅可调节土壤pH值、活化土壤重金属，还可作为肥料供植物吸收利用。因此，本发明提供的土壤调理剂不仅可提高土壤中重金属的有效性，还可提高土壤肥效、增加植物生物量从而提高植物提取的修复效率。
Description
技术领域
本发明属于重金属污染土壤修复技术领域，具体涉及一种土壤调理剂及其制备方法和在植物修复镉污染石灰性土壤中的应用。
背景技术
石灰性土壤是土壤剖面中含有碳酸钙或碳酸氢钙等石灰性物质的土壤的总称，其盐基高度饱和，对磷有强烈的固定作用，因而土壤溶液中的磷浓度很低、移动性很小，从而造成植物缺磷。同时，石灰性土壤溶液中高浓度的重碳酸盐会影响土壤中有效铁的含量以及植物对铁的吸收、运输和利用，是石灰性土壤上植物缺铁的根本原因。石灰性土壤中钾贮量丰富，但钾是土壤中移动性较弱的养分元素，在干旱地区或者干旱季节，我国北方石灰性土壤上也会出现植物缺钾现象。对于镉污染的石灰性土壤，由于其自身缺磷、铁和钾等营养元素从而严重限制了植物生长，导致利用植物提取技术修复镉污染土壤的方法效率低下。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种土壤调理剂及其制备方法和在植物修复镉污染石灰性土壤中的应用，本发明提供的土壤调理剂能改善土壤肥效，促进植物生长，提高土壤中重金属的有效性，从而提高植物提取的修复效率。
为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供了一种土壤调理剂，包括以下质量份数的组分：
海泡石粉10～20份、壳聚糖8～18份、腐植酸30～37份、硫酸亚铁26～38份和硫粉6～12份。
优选的，所述海泡石粉的粒径≤0.20mm。
优选的，所述壳聚糖为壳聚糖原粉；所述壳聚糖原粉中壳聚糖的质量含量≥99％，脱乙酰度≥85％；
优选的，所述壳聚糖原粉的粒径≤0.20mm。
优选的，所述腐植酸为腐植酸原粉；所述腐植酸原粉中有机质的质量含量≥84％；所述腐植酸原粉的粒径≤0.20mm。
优选的，所述硫酸亚铁的纯度≥98％；所述硫粉的粒径≤0.20mm，纯度≥99％。
优选的，所述海泡石粉、壳聚糖、腐植酸、硫酸亚铁和硫粉中Pb含量＜30mg/kg，Cd含量＜0.50mg/kg。
本发明还提供了上述技术方案所述土壤调理剂的制备方法，包括以下步骤：
将所述海泡石粉、壳聚糖、腐植酸、硫酸亚铁和硫粉按上述质量份数混合。
本发明还提供了上述技术方案所述土壤调理剂或上述技术方案所述制备方法得到的土壤调理剂在植物修复镉污染石灰性土壤中的应用。
优选的，所述土壤调理剂的质量为所述镉污染石灰性土壤干重的0.1～0.5％。
本发明提供了一种土壤调理剂，包括以下质量份数的组分：海泡石粉10～20份、壳聚糖8～18份、腐植酸30～37份、硫酸亚铁26～38份和硫粉6～12份。本发明中海泡石是一种含水的富镁硅酸盐粘土矿物，具有层状和链状的过渡型结构，属于2:1型链状粘土矿物，具有非金属矿物中最大的比表面积和独特的内容孔道结构。海泡石这种特有的结构使得其具有统一的孔径、较大的比表面积、优良的离子交换能力。一方面，海泡石可通过表面络合和(共)沉淀作用将有机基团和无机离子掺入其内容孔道结构中；另一方面，海泡石特有的结构可对重金属进行稳定的内层吸附和/或非稳定的外层络合物理吸附作用。此外，海泡石丰富的微孔结构有极强的吸附能力，可将化肥中游离态分子或离子吸附于其孔道中，缓慢释放，提高土壤肥效。因此，将海泡石应用于镉污染石灰性土壤中，不仅可以修复镉污染土壤，还可以提高土壤肥效，缓解石灰性土壤缺磷、缺铁、缺钾的症状。壳聚糖作为一种有机质可增加土壤容肥能力，改善土壤肥力，促进植物生长。腐植酸作为一种天然的高分子有机酸，因含有羧基、醌基、羰基、酚羟基、醇羟基和甲氧基等活性基团，而且具有离子交换、吸附、络合、螯合和氧化还原等作用，可以改良土壤、促进作物生长和增强作物抗逆性等。硫粉和硫酸亚铁不仅可调节土壤pH值、活化土壤重金属，还可作为肥料供植物吸收利用。硫是植物生长所需的大量元素之一，好氧条件下硫粉可以被土壤中的氧化细菌或化学过程氧化成SO4 2-，从而释放H+，降低土壤pH值，提高土壤中重金属的有效性。铁是植物生长必需元素之一，参与叶绿素合成、呼吸作用及氧化还原反应等生理过程，常作为肥料施用以改善植株缺铁症状。硫酸亚铁在土壤中易被氧化成Fe2O3并形成H2SO4，降低土壤pH值，提高土壤中重金属的有效性。因此，本发明使用一定量的硫粉和硫酸亚铁，不仅可提高土壤中重金属的有效性，还可提高土壤肥效、增加植物生物量从而提高植物提取的修复效率。
此外，本发明提供的土壤调理剂原料组成简单、来源广泛、价格低廉，易于大面积推广使用，而且不会造成二次污染，适应多种土质施用。
此外，本发明通过添加土壤调理剂提高了黑麦草生物量、增强其富集镉的能力，再利用黑麦草一年多次收割、收割间隔短的特点，通过多次刈割缩短了植物提取修复镉污染土壤的时间。本发明通过将添加土壤调理剂和多次刈割的农艺措施联合强化黑麦草对镉污染石灰性土壤进行植物提取修复，提高了修复效率，突破了以往单一地通过添加化学修复剂的方法来强化植物提取修复的效果，或是单一地通过改进农艺措施的方法增加植物生物量从而提高植物提取修复效率的局限。
附图说明
图1为不同刈割阶段不同施用量土壤调理剂处理的镉地上部迁移总量图；
图2为不同施用量土壤调理剂处理的黑麦草对镉的富集系数图；
图3为不同施用量土壤调理剂处理的黑麦草对镉的转运系数图。
具体实施方式
本发明提供了一种土壤调理剂，包括以下质量份数的组分：
海泡石粉10～20份、壳聚糖8～18份、腐植酸30～37份、硫酸亚铁26～38份和硫粉6～12份。
如无特殊说明，本发明对所用原料的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的市售商品即可。
本发明提供的土壤调理剂包括质量份数为10～20份的海泡石粉，优选为10～15份；所述海泡石粉的粒径优选≤0.20mm，更优选为≤0.15mm。
在本发明中，所述海泡石粉的制备方法优选为将海泡石原矿风干粉碎后，进行第一筛分，得到第一筛下物；将所述第一筛下物依次进行干燥、研磨和第二筛分，得到海泡石粉。
在本发明中，所述第一筛分所用筛子的孔径优选为60～100目，更优选为80目；所述第二筛分所用筛子的孔径优选为100目；所述干燥的温度优选为60～70℃，更优选为65℃；所述干燥的时间优选为1～3h，更优选为1.5h；所述干燥的方式优选为烘干；所述海泡石原矿的纯度优选≥20％。本发明对所述风干粉碎和研磨的过程没有特殊限定，采用本领域熟知的风干粉碎和研磨的过程即可。
本发明中海泡石是一种含水的富镁硅酸盐粘土矿物，具有层状和链状的过渡型结构，属于2:1型链状粘土矿物，具有非金属矿物中最大的比表面积和独特的内容孔道结构，这种特有的结构使得其具有统一的孔径、较大的比表面积、优良的离子交换能力，具有很强的吸附能力。一方面，海泡石可通过表面络合和(共)沉淀作用将有机基团和无机离子掺入其内容孔道结构中；另一方面，海泡石特有的结构可对重金属进行稳定的内层吸附或非稳定的外层络合物理吸附作用。此外，海泡石丰富的微孔结构有极强的吸附能力，可将化肥中游离态分子或离子吸附于其孔道中，缓慢释放，提高土壤肥效。因此，将海泡石应用于我国北方镉污染石灰性土壤中，不仅可以修复镉污染土壤，还可以提高土壤肥效，缓解我国北方石灰性土壤缺磷、缺铁、缺钾的症状。
以所述土壤调理剂中海泡石粉的1质量份数为基准，本发明提供的土壤调理剂包括壳聚糖8～18份，优选为10～12份。
在本发明中，所述壳聚糖优选为壳聚糖原粉；所述壳聚糖原粉中壳聚糖的质量含量优选≥99％，更优选为99.5％，脱乙酰度优选≥85％，更优选为88％；所述壳聚糖原粉的粒径优选≤0.20mm，更优选为≤0.15mm。
本发明中，壳聚糖作为一种有机质可增加土壤容肥能力，改善土壤肥力，促进植物生长。
以所述土壤调理剂中海泡石粉的1质量份数为基准，本发明提供的土壤调理剂包括腐植酸30～37份，优选为32～35份。
在本发明中，所述腐植酸优选为腐植酸原粉；所述腐植酸原粉中有机质的质量含量优选≥84％，更优选为90％；所述腐植酸原粉的粒径优选≤0.20mm，更优选为≤0.15mm。
本发明中，腐植酸作为一种天然的高分子有机酸，因含有羧基、醌基、羰基、酚羟基、醇羟基和甲氧基等活性基团，而且具有离子交换、吸附、络合、螯合和氧化还原等作用，可以改良土壤、促进作物生长和增强作物抗逆性等。
以所述土壤调理剂中海泡石粉的1质量份数为基准，本发明提供的土壤调理剂包括硫酸亚铁26～38份，优选为27～32份。在本发明中，所述硫酸亚铁的纯度优选≥98％，更优选为99％。
以所述土壤调理剂中海泡石粉的1质量份数为基准，本发明提供的土壤调理剂包括硫粉6～12份，优选为7～10份。在本发明中，所述硫粉的粒径优选≤0.20mm，更优选为≤0.15mm，纯度优选≥99％，更优选为99.5％。
在本发明中，所述海泡石粉、壳聚糖、腐植酸、硫酸亚铁和硫粉中Pb含量优选＜30mg/kg，更优选为＜20mg/kg，Cd含量优选＜0.50mg/kg，更优选为＜0.30mg/kg。
本发明提供的土壤调理剂含有一定量的硫粉和硫酸亚铁。硫粉和硫酸亚铁不仅可调节土壤pH值、活化土壤重金属，还可作为肥料供植物吸收利用。硫是植物生长所需的大量元素之一，好氧条件下硫粉可以被土壤中的氧化细菌或化学过程氧化成SO4 2-，从而释放H+，降低土壤pH值，提高土壤中重金属的有效性。铁是植物生长必需元素之一，参与叶绿素合成、呼吸作用及氧化还原反应等生理过程，常作为肥料施用以改善植株缺铁症状。硫酸亚铁在土壤中易被氧化成Fe2O3并形成H2SO4，降低土壤pH值，提高土壤中重金属的有效性。因此，本发明使用一定量的硫粉和硫酸亚铁，不仅可提高土壤中重金属的有效性，还可提高土壤肥效、增加植物生物量从而提高植物提取的修复效率。
本发明还提供了上述技术方案所述土壤调理剂的制备方法，包括以下步骤：
将所述海泡石粉、壳聚糖、腐植酸、硫酸亚铁和硫粉按上述质量份数混合。
本发明对所述混合的过程没有特殊限定，采用本领域熟知的混合过程即可。
本发明还提供了上述技术方案所述土壤调理剂或上述技术方案所述制备方法得到的土壤调理剂在植物修复镉污染石灰性土壤中的应用。
在本发明中，所述土壤调理剂的质量优选为所述镉污染石灰性土壤干重的0.1～0.5％，更优选为0.2～0.4％。
本发明还提供了一种植物修复镉污染石灰性土壤的方法，包括以下步骤：
将土壤调理剂施用于镉污染石灰性土壤中后，种植黑麦草，进行植物修复，在所述植物修复过程中对黑麦草进行多次刈割；
所述土壤调理剂上述技术方案所述土壤调理剂或上述技术方案所述制备方法得到的土壤调理剂。
在本发明中，所述镉污染石灰性土壤的含水率优选为12～20％，更优选为15～20％；所述镉污染石灰性土壤的pH值优选为7.0～8.6，更优选为7.5～8.5；所述施用的方式优选为将土壤调理剂和镉污染石灰性土壤混合，本发明对混合的过程没有特殊限定，采用本领域熟知的混合过程即可，在本发明实施例中，所述混合的过程优选为将土壤调理剂施用于镉污染石灰性土壤表面，通过翻耕将两者混合；在所述植物提取修复的过程中，本发明优选保持所述镉污染石灰性土壤的田间持水量为50～70％，更优选为60％。
在本发明中，所述植物修复所用植物优选为黑麦草；所述土壤调理剂优选在黑麦草种植前与基肥或追肥同时施用；所述植物修复的时间优选为105d；所述刈割的次数≥1次，更优选为3次；本发明对所述两次刈割的间隔时间没有特殊限定，根据实际情况下选择即可。在本发明实施例中，所述刈割时间具体为种植黑麦草后的第36、72和105d。
本发明中所述土壤干重指欲改良修复一定面积、深度下的土壤重量，如下式：
土壤干重(kg)＝改良修复面积(m2)×改良修复深度(m)×土壤干容重(kg/m3)。
本发明通过在镉污染石灰性土壤中施用土壤调理剂和多次刈割黑麦草的农艺措施结合的方法来提高黑麦草提取镉的修复效率。本发明利用黑麦草一年多次收割、收割间隔短的特点，缩短了植物提取修复镉污染土壤的时间。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限制。
实施例1～5
土壤调理剂由海泡石粉、壳聚糖、腐殖酸、硫酸亚铁和硫粉组成，各成分具体含量见表1。其中海泡石粉(≤0.15mm)的制备方法为将海泡石原矿(原矿纯度≥20％)风干粉碎，过80目筛后，在65℃下烘干1.5h，再次研磨过100目筛；壳聚糖由壳聚糖原粉提供，壳聚糖原粉中壳聚糖的质量含量为99.5％，脱乙酰度为88％，粒径≤0.15mm；腐植酸由腐殖酸原粉提供，腐植酸原粉中有机质的质量含量为90％，粒径≤0.15mm；硫酸亚铁的纯度为99％，硫粉的粒径≤0.15mm，纯度为99.5％，各组分中Pb含量＜20mg/kg，Cd含量＜0.30mg/kg。
表1实施例1～5中土壤调理剂的各组分含量表
| 实施例 | 海泡石粉 | 壳聚糖 | 腐植酸 | 硫酸亚铁 | 硫粉 |
| 1 | 15 | 12 | 35 | 29 | 9 |
| 2 | 10 | 12 | 33 | 38 | 7 |
| 3 | 20 | 8 | 30 | 30 | 12 |
| 4 | 14 | 18 | 32 | 26 | 10 |
| 5 | 15 | 10 | 37 | 32 | 6 |
应用例1～5
确定并测量修复改良石灰性微碱土壤的土壤干重，分别将实施例1～5得到的土壤调理剂施入镉污染石灰性土壤(含水率为15％，pH值为8.3)中，用量为土壤干重的0.1～0.5％，施入后翻耕土壤是两者均匀，并种植黑麦草，保持镉污染石灰性土壤的田间持水量为60％，并在种植黑麦草后的第36、72和105d时采取刈割措施，每次刈割留茬2cm。
盆栽试验
本发明将实施例1得到的土壤调理剂在黑麦草种植前，与基肥同时施用，并与盆栽土壤混合均匀，然后种植黑麦草，进行土壤调理剂与刈割技术强化黑麦草修复镉污染石灰性土壤的盆栽试验。具体试验过程如下所述：
供试土壤采自豫北某地农田表层0～20cm范围的土壤，其基本理化性质为：pH值为7.84，有机质含量为21.01g/kg，碱解氮含量为107.23mg/kg，速效磷含量为34.69mg/kg，速效钾含量为169.35mg/kg，全镉含量为1.58mg/kg，为典型石灰性微碱土壤。其中，土壤pH值采用电位法测定；土壤有机质采用重铬酸钾外加热法测定；土壤速效磷采用0.5mol/LNaHCO3浸提-比色法进行测定；速效钾采用1mol/LNH4OAC浸提-火焰光度计法测定；碱解氮采用1mol/LNaOH碱解扩散法测定。根据《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618-2018)，土壤镉含量介于农田土壤镉风险筛选值和管制值之间，属于土壤镉中轻度污染。
盆栽试验中每盆装供试土壤1kg(供试土壤提前过2mm筛)，施加底肥为复合肥(N-P2O5-K2O＝24-14-8)，定量浇水维持土壤相对含水量约60％左右。试验共计4个处理，每个处理5个重复，分别为：(1)不添加调理剂(CK)；(2)土壤调理剂0.1％；(3)土壤调理剂0.3％；(4)土壤调理剂0.5％，其中％为土壤调理剂占土壤质量的百分含量，下同。选取大小、籽粒饱满程度一致的黑麦草种子，消毒后冲洗干净并放入加有营养液的培养皿中，发芽5d后移栽至盆栽土壤中，每3d浇一次水并逐渐间苗，保持土壤湿润，直至每盆留取8株长势一致的幼苗。试验在光照培养室内进行，采用恒重法补加去离子水，保持土壤含水量为田间持水量60％。待黑麦草长至第36、72和105d时采取刈割措施，每次刈割留茬2～3cm。每次刈割后的黑麦草植株样品测量株高后，先用自来水冲洗干净再用去离子水冲洗，称量根系和地上部鲜重后，先105℃杀青30min，再80℃烘干48h至恒重，测定根和地上部干物质量，并用植物粉碎机粉碎用于测定植株样品中镉含量。最后一次刈割后取对应土样，风干，研磨，过100目筛备用。采用火焰原子吸收光谱仪测定黑麦草地上和地下部镉含量(mg/kg，DW)，并计算各部位镉累积量、富集系数和转运系数。
镉地上部迁移总量(TMT)＝植株地上部镉含量×地上部生物量
富集系数(BCF)＝植株地上部镉含量/土壤镉含量
转运系数(TF)＝地上部镉含量/根部镉含量
盆栽试验结果与分析
(1)施用土壤调理剂及刈割措施对黑麦草生物量及株高的影响如下表2所示。
表2施用土壤调理剂对镉污染土壤中黑麦草生物量及株高的影响
由表2可知，施用土壤调理剂后，黑麦草的株高和生物量均有一定程度的增加。与空白对照CK相比，第一次刈割时施用土壤调理剂0.1％、0.3％、0.5％的处理中黑麦草的株高分别增加了1.18％、1.35％和9.29％，地上部生物量分别增加了13.68％、15.78％和22.02％。第二次刈割时施用土壤调理剂0.1％、0.3％、0.5％的处理较对照CK相比，黑麦草的株高分别增加了0.42％、-2.76％和2.04％，地上部生物量分别增加了2.23％、-1.19％和12.20％。第三次刈割时施用土壤调理剂0.1％、0.3％、0.5％的处理较对照CK相比，黑麦草的株高分别增加了0.28％、-8.75％和-1.31％，地上部生物量分别增加了20.36％、-2.57％和-0.03％，而根部生物量分别增加了23.42％、21.90％和29.58％。
(2)施用土壤调理剂及刈割措施对黑麦草体内镉含量的影响如下表3所示。
表3施用土壤调理剂对镉污染土壤中黑麦草体内镉含量的影响
由表3可知，施用土壤调理剂对黑麦草的地上部和根部镉含量均有一定程度的影响。与空白对照CK相比，第一次刈割时施用土壤调理剂0.1％、0.3％、0.5％的处理中黑麦草地上部镉含量分别增加了3.69％、1.49％和4.10％。第二次刈割时施用土壤调理剂0.1％、0.3％、0.5％的处理较对照CK相比，黑麦草地上部镉含量分别增加了8.38％、8.35％和11.74％。第三次刈割时施用土壤调理剂0.1％、0.3％、0.5％的处理较对照CK相比，黑麦草地上部镉含量分别增加了3.68％、-6.76％和34.85％，根部镉含量有不同程度的降低，分别比对照CK降低了3.33％、30.26％和22.35％。
(3)不同刈割阶段各处理的镉地上部迁移总量的影响如下图1所示。
由图1可知，不同刈割阶段施用土壤调理剂均可不同程度的提高黑麦草地上部镉迁移量。与空白对照CK相比，第一次刈割时施用土壤调理剂0.1％、0.3％、0.5％的处理中黑麦草地上部镉迁移量分别增加了17.87％、17.51％和27.03％。第二次刈割时施用土壤调理剂0.1％、0.3％、0.5％的处理较对照CK相比，黑麦草地上部镉迁移量分别增加了10.80％、7.06％和25.38％。第三次刈割时施用土壤调理剂0.1％、0.3％、0.5％的处理较对照CK相比，黑麦草地上部镉迁移量分别增加了24.79％、-9.16％和34.82％。
(4)不同处理中黑麦草对土壤镉的富集系数和转运系数的变化分别如图2和图3所示。
由图2和图3可知，与空白对照CK相比，施用土壤调理剂对黑麦草吸收和转运镉均产生一定程度的影响。与空白对照CK相比，施用土壤调理剂0.1％的处理其黑麦草的富集系数是对照组的1.10倍，转运系数是是对照组的1.07倍；施用土壤调理剂0.3％的处理其黑麦草的富集系数是对照组的0.97倍，转运系数是是对照组的1.34倍；施用土壤调理剂0.5％的处理其黑麦草的富集系数是对照组的1.40倍，转运系数是是对照组的1.74倍。由此可得出，与空白对照CK相比，黑麦草对土壤镉的富集系数和转运系数均随着土壤调理剂施用量的增加而增大。相较于不施用土壤调理剂的空白对照而言，施用土壤调理剂0.5％的处理对黑麦草地上部镉迁移量以及镉的富集系数和转运系数都有显著的提升，且多次刈割后仍然有效。
尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。
Claims (10)
1.一种土壤调理剂，其特征在于，包括以下质量份数的组分：
海泡石粉10～20份、壳聚糖8～18份、腐植酸30～37份、硫酸亚铁26～38份和硫粉6～12份。
2.根据权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于，所述海泡石粉的粒径≤0.20mm。
3.根据权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于，所述壳聚糖为壳聚糖原粉；所述壳聚糖原粉中壳聚糖的质量含量≥99％，脱乙酰度≥85％。
4.根据权利要求3所述的土壤调理剂，其特征在于，所述壳聚糖原粉的粒径≤0.20mm。
5.根据权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于，所述腐植酸为腐植酸原粉；所述腐植酸原粉中有机质的质量含量≥84％；所述腐植酸原粉的粒径≤0.20mm。
6.根据权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于，所述硫酸亚铁的纯度≥98％；所述硫粉的粒径≤0.20mm，纯度≥99％。
7.根据权利要求1～6任一项所述的土壤调理剂，其特征在于，所述海泡石粉、壳聚糖、腐植酸、硫酸亚铁和硫粉中Pb含量＜30mg/kg，Cd含量＜0.50mg/kg。
8.权利要求1～7任一项所述土壤调理剂的制备方法，包括以下步骤：
将所述海泡石粉、壳聚糖、腐植酸、硫酸亚铁和硫粉按上述质量份数混合。
9.权利要求1～7任一项所述土壤调理剂或权利要求8所述制备方法得到的土壤调理剂在植物修复镉污染石灰性土壤中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述土壤调理剂的质量为所述镉污染石灰性土壤干重的0.1～0.5％。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101624300A (zh) * | 2009-08-03 | 2010-01-13 | 安徽莱姆佳肥业有限公司 | 去除固体有机废弃物堆肥中重金属的方法 |
| CN104560049A (zh) * | 2015-02-09 | 2015-04-29 | 湖南神隆超级稻丰产工程有限公司 | 一种土壤重金属修复剂 |
| CN104861981A (zh) * | 2014-02-21 | 2015-08-26 | 杜建安 | 一种治理土壤重金属污染的生物制剂的配制及绿色生态修复工程 |
| CN105130693A (zh) * | 2015-07-15 | 2015-12-09 | 环境保护部环境规划院 | 修复铅污染土壤的复合肥及其制备方法和应用 |
| CN110591728A (zh) * | 2019-10-31 | 2019-12-20 | 环保桥(湖南)生态环境工程股份有限公司 | 一种用于汞污染土壤的调理剂及其制备方法 |
-
2022
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101624300A (zh) * | 2009-08-03 | 2010-01-13 | 安徽莱姆佳肥业有限公司 | 去除固体有机废弃物堆肥中重金属的方法 |
| CN104861981A (zh) * | 2014-02-21 | 2015-08-26 | 杜建安 | 一种治理土壤重金属污染的生物制剂的配制及绿色生态修复工程 |
| CN104560049A (zh) * | 2015-02-09 | 2015-04-29 | 湖南神隆超级稻丰产工程有限公司 | 一种土壤重金属修复剂 |
| CN105130693A (zh) * | 2015-07-15 | 2015-12-09 | 环境保护部环境规划院 | 修复铅污染土壤的复合肥及其制备方法和应用 |
| CN110591728A (zh) * | 2019-10-31 | 2019-12-20 | 环保桥(湖南)生态环境工程股份有限公司 | 一种用于汞污染土壤的调理剂及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 徐震等: "黏土矿物与肥料对菜田土壤镉污染的钝化修复作用", 《天津农林科技》 * |
| 黎成厚等: "土壤pH与烤烟钾素营养关系的研究", 《土壤学报》 * |
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