CN105772496A - 农田土壤重金属阻控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种农田土壤重金属阻控方法，在进行农作物播种前的土壤翻耕时，均匀撒施由腐熟猪粪堆肥、秸秆类生物质炭和磷肥组成的土壤重金属阻控剂；所述秸秆类生物质炭的使用量为1kg/m²，所述腐熟猪粪堆肥的使用量2kg/m²；磷肥使用量为0.2kg/m²。所述磷肥为过磷酸钙。本发明有利于降低农作物对重金属(Cd、Pb)的吸收。

Description

农田土壤重金属阻控方法

技术领域

本发明涉及一种重金属阻控技术及其配比方法，具体涉及一种主要利用腐熟猪粪堆肥，秸秆类生物质炭和磷肥按照一定比例配比组成的农田土壤重金属阻控技术及其使用。

背景技术

随着我国社会经济的迅猛发展，人们生活水平不断提升，与此同时，由于部分生产发展的不合理不科学，也带来诸多问题。在这些问题中尤以环境问题较为突出，已成为当今全球关注的热点问题，譬如大家普遍关注的土壤污染问题。一般性的土壤污染，相比于水污染和大气污染，不是可以用肉眼直接观察到的。由于土壤环境的多组分、多介质、非均一性和复杂多变等特性，导致土壤污染的治理相比于其他环境问题的治理更加困难。土壤环境污染使大量肥沃土地的生产力严重下降，损害了相关生态***的健康。严重的土壤重金属污染会抑制农作物的生长，降低农产品的品质，甚至导致其枯萎死亡。部分地区的农产品由于受土壤重金属污染的影响而出现了味道口感变差，或者不易储藏的现象。特别是那些受污染的、富集了一定量重金属的农产品，一旦通过食物链进入人体或者动物体内，会严重威胁人畜健康，引发癌症或者其他疾病。通过改变传统并采用一些科学合理的种植方式，如施用农家肥、绿肥，或者添加一些重金属阻控剂，既可以对重金属污染土壤进行一定程度的修复，又可以生产出符合标准的食品，从而阻断或减弱污染物通过食物链进入人体及动物体内，减少对人畜健康造成的损害，同时也可以促进土地资源的保护和充分利用，对农业可持续发展有十分重要的现实意义。

秸秆类生物质炭(水稻秸秆，玉米秸秆，小麦秸秆等)除了具有炭材料的吸附能力强、化学性质稳定和再生能力强等优点外，它还具有发达的孔隙结构、高比表面积、稳定芳香族结构和丰富的表面官能团，这些特征使生物质炭在能源与环境领域具有广泛的应用前景；腐熟的猪粪堆肥是一种有机肥料，所含营养物质比较丰富，且肥效长而稳定，有利于促进土壤固粒结构的形成，能增加土壤保水、保温、透气、保肥的能力；羟基磷灰石、磷矿粉和水溶性、枸溶性磷肥等也均可降低土壤重金属的生物有效性。

目前，常规农作物播种前所使用的化肥主要是复合肥，长期使用化肥会使土壤Ph值下降，进而活化土壤中重金属。

每年我国有大量的水稻、玉米、小麦等农作物收获，其产生的秸秆在很多地方被进行焚烧，污染大气环境。考虑将这些农作物秸秆制备成生物质炭，可以减少秸秆焚烧，节约资源又清洁环保。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种农田土壤重金属阻控方法，本发明属于能减弱重金属的移动性的阻控技术。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种农田土壤重金属阻控方法，在进行农作物播种前的土壤翻耕时，均匀撒施由腐熟猪粪堆肥、秸秆类生物质炭和磷肥组成的土壤重金属阻控剂；

所述秸秆类生物质炭的使用量为1kg/m²，所述腐熟猪粪堆肥的使用量2kg/m²；磷肥使用量为0.2kg/m²。

作为本发明的农田土壤重金属阻控方法的改进：所述磷肥为过磷酸钙。

在本发明中，秸秆类生物质炭的制备方法为：将秸秆(水稻秸秆，玉米秸秆，小麦秸秆等)风干后(水分含量≤10％，该％为重量％)，在500～600℃无氧条件下烧制2～3小时而成。

腐熟猪粪堆肥为猪粪经过通风条件下进行发酵腐熟，具体为：在55-65℃高温下发酵，每2-4天翻搅一次，直到颜色变为棕褐色，基本无臭味，温度接近常温。

在本发明中，生物质炭可以改良土壤结构，吸附重金属，猪粪堆肥可以提供丰富的有机质，促进植物生长，也有吸附重金属的能力，磷肥可以改变Pb的有效形态，降低生物活性，三者在重金属阻控方面具有相互协同作用。

本发明具有如下技术优势：

(1)材料组成组分较少，可减少原材料采买运输费用，减少财力人力成本的投入，提高产品利润；

(2)本发明所采用的秸秆和猪粪为常见有机废弃物，全国农村均有大量囤积，数量较大，可就地取材，运输方便；

(3)价格低廉，所用材料是最常见的磷肥，秸秆和猪粪等，获取成本较低，便于推广应用；

(4)具有环保功能，利用秸秆和腐熟猪粪，减少秸秆的焚烧，促进农业有机废弃物利用，减缓环境污染；

(5)秸秆类生物质炭材料和堆肥是一种有机肥料，能增加土壤保水、保温、透气、保肥的能力；

(6)有利于食品安全，该重金属阻控剂可以减少农作物对重金属(Cd、Pb)的吸收；

(7)有利于土地资源的利用，该重金属阻控剂减弱重金属(Cd、Pb)在土壤中的移动性，可以充分利用中轻度重金属污染农田生产出符合食品安全的作物。

本发明将常见的秸秆、腐熟猪粪和磷肥应用于重金属阻控技术中，有利于降低农作物对重金属(Cd、Pb)的吸收，并提高自然资源和土地资源的综合利用水平、促进废弃物的循环利用以及自然环境的保护。预期市场前景广阔：(1)重金属污染地区对重金属的阻控技术的需求逐渐增强，利用废弃物生产的重金属阻控剂可达到节约土壤重金属修复成本，降低农作物中重金属的含量，利于食品安全；(2)将中轻度重金属污染的土壤用于农业生产，可生产出对人体无害的作物；(3)采用农作物秸秆和猪粪堆肥废弃物转化成重金属阻控剂，使农业废弃物得到了资源化处理及循环利用。

综上所述，本发明所提供的以磷肥、秸秆生物质炭和猪粪堆肥组成的重金属阻控剂材料的方法，具有实际可操作性、环保性与发明的先进性。在降低农作物对重金属的吸收的同时，也减少了农业废弃物的处理成本与环境污染风险。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

图1是9种不同组合对蔬菜中重金属含量的影响；

图中：

1-1火青中Cd的含量，1-2黑大头中Cd的含量，

1-3火青中Pb的含量，1-4黑大头中Pb的含量。

图2方差检验结果(均值比较)。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步对本发明做详细的说明，但本发明的保护范围并不仅限于此。

实施例1、重金属阻控剂的使用方法

在进行土壤翻耕之前，进行添加生物质炭(秸秆类生物质炭)、磷肥(过磷酸钙)、堆肥(腐熟猪粪堆肥)。添加这些材料可以采用分别撒施，也可以将这三种材料进行混合均匀进行撒施。在撒施过程中，一定要撒施均匀，否则效果可能就不十分理想了。其他的如氮肥、钾肥使用量和使用方法，及农作物的种植方法应当和当地种植习惯相同。值得注意的是，尽量土地翻耕2-5天后再进行种植农作物播种。

实施例2、生物质炭(秸秆类生物质炭)、磷肥(过磷酸钙)、堆肥(腐熟猪粪堆肥)不同配比组合对比试验：

首先，采用正交试验设计，试验方案设计如下：

因素：阻控剂：生物质炭(C)，过磷酸钙(P)，堆肥(D)

蔬菜品种：火青91-5C，大叶黑大头

水平设置：

其中生物质炭的量为种植小区土壤的0kg/m²、1kg/m²、2kg/m²；过磷酸钙使用量为0kg/m²、0.1kg/m²、0.2kg/m²；堆肥使用量为0kg/m²、1kg/m²、2kg/m²。

蔬菜种植和阻控剂组合施用设置：

水稻秸秆生物质炭(C)，过磷酸钙(P)，猪粪堆肥(D)阻控剂的正交试验设计(L9(3⁴))

试验结果见图1，从图1中可以看出无论对于火青中的重金属Cd还是Pb，组合3(磷肥的使用量为0.2kg/m²，腐熟猪粪堆肥使用量为土壤重量的1％，不添加秸秆类生物质炭)在这9种组合中阻控效果最好，特别是对Pb的效果。无论对于黑大头中的重金属Cd还是Pb，组合6(磷肥的使用量为0.2kg/m²，秸秆类生物质炭使用量为土壤重量的0.5％，不添加腐熟猪粪堆肥)在这9种组合中阻控效果较好，特别是对Pb的效果。

为了得到秸秆类生物质炭，磷肥和腐熟猪粪堆肥这三种阻控剂对黑大头吸收重金属Cd和Pb的最佳组合，分别对黑大头中的Cd和Pb的数据选择均值比较进行方差分析。

实验结果从图2可以看出，火青、黑大头对Cd和Pb的累积量对秸秆类生物质炭，磷肥和腐熟猪粪堆肥的添加用量的反应整体变化有所不同，表明三种存在一定的交互作用。从总体趋势方面看，对于黑大头对Cd和Pb的吸收量，三种阻控剂的最优组合是相同的。

实验1、在重金属污染程度为中等的土壤(即，经检测，重金属Cd的含量为0.05mg/kg，Pb的含量为2000mg/kg)中种植农作物火青91-5C。

具体方式如下：

1)、于4月进行播种，在播种前5天进行土壤翻耕；翻耕前均匀撒施由腐熟猪粪堆肥，秸秆类生物质炭和磷肥组成的土壤重金属阻控剂；

所述秸秆类生物质炭的使用量为1kg/m²，所述腐熟猪粪堆肥的使用量为2kg/m²；磷肥使用量为0.2kg/m²。

2)、其他的如氮肥、钾肥使用量和使用方法，及农作物的种植方法同常规方式。

3)、播种后的第90天收获，经检测，该火青91-5C中金属Cd的含量为0.0092mg/kg，Pb的含量为0.038mg/kg。

对比实验1-1、

将实验1的步骤1)的在播种前5天进行土壤翻耕，然后按照常规方式进行翻耕施肥。

播种后的第90天收获，经检测，该火青91-5C中金属Cd的含量为0.02mg/kg，Pb的含量为0.17mg/kg。

对比实验1-2、

将实验1中“秸秆类生物质炭的使用量为1kg/m²，所述腐熟猪粪堆肥的使用量为2kg/m²”改成“秸秆类生物质炭的使用量2kg/m²，所述腐熟猪粪堆肥的使用量为土壤重的1kg/m²”，其余等同于实验1。

播种后的第90天收获，经检测，该火青91-5C中金属Cd的含量为0.012mg/kg，Pb的含量为0.06mg/kg。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (2)

1.农田土壤重金属阻控方法，其特征是：在进行农作物播种前的土壤翻耕时，均匀撒施由腐熟猪粪堆肥、秸秆类生物质炭和磷肥组成的土壤重金属阻控剂；

所述秸秆类生物质炭的使用量为1kg/m²，所述腐熟猪粪堆肥的使用量2kg/m²；磷肥使用量为0.2kg/m²。

2.根据权利要求1所述的农田土壤重金属阻控方法，其特征是：所述磷肥为过磷酸钙。