CN107473904A - 一种修复土壤重金属污染用碱性有机肥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种修复土壤重金属污染用碱性有机肥及其制备方法，涉及农用肥料技术领域，是由下列重量份的原料制备而成：尿素1‑3、硫酸钾1‑3、磷酸二铵2‑6、烟秸杆10‑30、碱性灰30‑40、禽畜粪便15‑35、豆秸杆10‑30、紫色土10‑30、微量元素1‑3、生物菌0.5‑1.5、石灰氮3‑5、根瘤菌剂0.02‑0.04。具有对受重金属污染的土壤有较好的修复作用，适合于酸性土壤使用等特点，既可用作我国南方水田耕地土壤重金属污染修复和生态改良，也可用作南方旱土耕地土壤重金属污染修复和生态改良。

Description

一种修复土壤重金属污染用碱性有机肥及其制备方法

技术领域

本发明涉及农用肥料技术领域，特别是一种修复土壤重金属污染用碱性有机肥及其制备方法。

背景技术

目前，我国土壤受重金属污染严重，2014年4月，环保部和国土部联合发布了全国首次土壤污染状况调查公报：全国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧。在不同土地利用类型土壤中，耕地土壤点位超标率最高，为19.4％。其中，重金属污染物的主要金属为镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍8种；严重污染了农业耕地和农产品，造成这些地方的农产品重金属残留量超标，严重威胁着人类的健康，并导致这些地方的土壤板结、地力下降、病虫害猖獗、农产品产量和品质下降，严重制约了我国农业可持续发展。近些年来，市面上出现了较多的、用于修复土壤重金属污染的有机肥料。

中国专利(申请号为201710117866.4)公开的“一种重金属污染土壤的修复肥料”，由以下按重量份计的原料组成：尿素35～40、磷酸脲10～15、磷酸二氢钾15～20、硫酸钾15～20、氯化钾25～30、硝酸钾13～18、碳酸钠25～30、碳酸钾10～15、风化煤10～15、二氧化硫脲8～12、EDTA螯合物6～9、柚子皮处理物10～15、改性硫酸亚铁15～20、改性玉米芯25～30、改性活性炭20～25。

另一中国专利(申请号为201611240062.5)公开的“一种有机物兼备重金属污染土壤的修复肥料”，由以下按重量份计的原料组成：尿素18～34、硝酸钠15～20、磷酸二氢钾20～40、过磷酸钙18～22、碳酸钠25～30、碳酸钾15～20、硫酸铁8～12、沼渣15～20、棉籽壳12～18、鸡粪7～13、花生壳14～18、柚子皮8～12、橘子皮10～15、改性环糊精20～30、改性硫化钠20～30、改性甘蔗渣18～24、水适量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对受重金属污染的土壤有较好的修复作用，适合于酸性土壤使用的有机肥料。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是发明一种修复土壤重金属污染用碱性有机肥，是由下列重量份的原料配制而成：

所述的生物菌为固氮菌、解磷菌、解钾菌、芽孢杆菌、放线菌5406、酵母菌中的一种或多种，当为两种以上时，各组分的配比为等重量份或其它比例；

所述的根瘤菌剂包括大豆根瘤菌剂、花生根瘤菌剂和牧草根瘤菌剂，各组分的配比为等重量份或其它比例；

所述的碱性灰为5-8份重量的氧化钙与1份重量的氧化镁混合而成；

所述的微量元素包括铁、锰、硅中的一种或多种，当为两种以上时，各组分的配比为等重量份或其它比例。

所述的牧草根瘤菌剂包括苕子瘤菌剂、紫云英瘤菌剂、田菁瘤菌剂、红豆草瘤菌剂、红三叶草瘤菌剂、白三叶草瘤菌剂、柱花草瘤菌剂、银合欢瘤菌剂、大翼豆瘤菌剂、百脉根瘤菌剂、大红豆瘤菌剂、链荚豆瘤菌剂、山蚂蝗瘤菌剂中的一种或多种，当为两种以上时，各组分的配比为等重量份或其它比例。

其优化的技术方案一是由下列重量份的原料配制而成：

其优化的技术方案二是由下列重量份的原料配制而成：

其优化的技术方案三是由下列重量份的原料配制而成：

与此同时，还提供一种修复土壤重金属污染用碱性有机肥的制备方法，其制备过程如下：

⑴、备料：按重量份取尿素、硫酸钾、磷酸二铵、烟秸杆、碱性灰、禽畜粪便、豆秸杆、紫色土、微量元素、生物菌、石灰氮、根瘤菌剂，备用；

⑵、原料预处理：

①、粉碎：将烟秸杆、豆秸杆、紫色土分别粉粹成100目以下的烟秸杆粉、豆秸杆粉、紫色土粉，备用；

②、发酵：将烟秸杆粉、豆秸杆粉、禽畜粪便以及生物菌混合均匀，置于发酵罐内，按常规方法进行快熟发酵，成为发酵料，备用；

⑶、混合：先将发酵料与碱性灰、微量元素、石灰氮混合均匀，成为初混料；再将尿素、硫酸钾、磷酸二铵混合均匀，成为养分料；再将紫色土粉与根瘤菌剂混合均匀，成为菌剂土；然后，将养分料与菌剂土混合均匀，再与初混料混合均匀，再按常规有机肥生产方法进行造粒，即成修复土壤重金属污染用碱性有机肥。

本发明的修复土壤重金属污染用碱性有机肥，以尿素、硫酸钾、磷酸二铵、烟秸杆、碱性灰、禽畜粪便、豆秸杆、紫色土(purplish soil)、微量元素、生物菌、石灰氮、根瘤菌剂为原料，经过腐熟发酵后混合而成，其与现有的重金属污染土壤的修复肥料相比，具有以下优势：

一是能有效调节土壤pH值。我国南方土壤普遍酸化严重，本发明采用了由氧化钙与氧化镁混合而成的碱性灰和石灰氮以及微碱性的紫色土，其产品呈现较强的碱性，可有效调节酸性土壤中的pH值。同时，国内外的研究已多次证明土壤中重金属的活性明显受溶液酸度的影响，pH越高，其活性越弱。因此，在受重金属污染的土壤中施用碱性物质，可有效地降低重金属的有效性。

二是可大幅增加土壤中的有机质。我国耕地受多年大量使用化肥的影响，土壤中有机质的含量逐年下降，是导致土壤板结、土壤中重金属含量提高、农产品产量和品质下降的重要原因。本发明采用了禽畜粪便、烟秸杆和豆秸杆，有效地增加了土壤中的有机质含量，一方面能提高土壤肥力，改良土壤性状，另一方面又可较好地降低重金属的生物有效性。由于有机质中大量官能团的存在和具有较大的比表面积，可促进土壤中重金属离子与其形成重金属有机络合物，增加土壤对重金属的吸附能力，提高土壤对重金属的缓冲性，从而减少植物对其吸收，阻碍它进入食物链。从而对改善土壤理化性质、培肥地力、提高农产品质量安全、抑制农作物对重金属的吸收有良好的作用。

三是能补充土壤中的微量元素。研究表明，作物对重金属和铁、锌等微量元素的吸收存在部分共同的途径。当土壤中某种重金属含量较高、对土壤污染较为严重时，可利用另一种对作物危害较轻、且浓度低时对作物生长有利的微量元素拮抗它。在以往的研究中已经有越来越多的证据显示重金属与铁之间存在着交互作用，增施铁肥能显著降低水稻植株和稻米中的重金属含量和积累量。锰可有效控制稻米的重金属积累也已早有报道。硅抑制重金属的毒害作用是由于硅能显著增加土壤对重金属的吸附量，同时硅能抑制重金属进入水稻植株，使其在水稻根、叶片、叶鞘的分布及积累减少，同时硅抑制重金属对水稻植株生理生化代谢的毒害。

四是能有效活化土壤。本发明添加了生物菌和根瘤菌剂，生物菌是良好的土壤重金属钝化剂，对多种重金属离子均具有较高的吸附能力,不仅能够吸附重金属污染物和抗生素污染物,而且能够提高土壤肥力,改善土壤生境,活化土壤，为微生物的生长繁殖提供营养物质和栖息场所,微生物与有机肥协同可固定土壤重金属污染,实现对土壤重金属的原位修复，从而有效降低土壤中的重金属活性，并吸附重金属污染物抗生素污染物，大幅减少土壤对重金属的吸附，增强土壤抗逆能力；根瘤菌剂既能促使植物根部从空气中固氮，又能使植物根部形成根瘤***，进而改善土壤结构。所添加的茶粕和茶壳中含有表面活性较好的茶皂素，能够络合土壤中的重金属，抑制其被植物吸收。

五是对受重金属污染土壤施用后修复作用明显。本发明的修复土壤重金属污染用碱性有机肥，对受重金属污染的土壤修复作用十分显著，2014-2016年在湖南省永州市东安县、冷水滩区等地试验表明，施用本发明的修复土壤重金属污染用碱性有机肥后，土壤pH值由酸性调为中性，土壤中有机质含量显著增加，重金属活性明显钝化，农产品重金属含量大幅度降低，农产品质量安全水平明显提高。水稻、玉米、柑橘、蔬菜等农产品中的重金属含量均达到国家规定标准，质量安全水平普遍达到绿色食品要求。

六是能够降低土壤中的重金属含量。本发明的修复土壤重金属污染用碱性有机肥，有机质中具有较大比表面积的官能团和微生物，可促进土壤中重金属离子与其形成重金属有机络合物，并随水流而漂离土壤，从而降低土壤中的重金属含量，进而修复受重金属污染的土壤。

下面是本发明的修复土壤重金属污染用碱性有机肥在湖南省永州市东安县进行的水稻种植对比试验：

1、试验田选择：

选取受重金属污染比较严重、水利条件较好的水田作为试验田。

2、试验设计：

选用株两优83作为供试水稻品种，试验共分2组(各100㎡)，每组做3个重复，每组所用水田的周边硬化，灌溉用水为同一水源；试验组采用本发明的修复土壤重金属污染用碱性有机肥(优化技术方案三配方)，对照组采用普通的重金属污染土壤的修复肥料；两种肥料的用量和用法相同。

3、试验结果：

试验前分别检测试验田土壤的重金属和有机质含量，收获后同样检测试验田土壤的重金属和有机质含量，并检测大米的重金属含量，统计折算水稻产量(见下面的表1)：

表1 水稻及土壤中的重金属含量(mg/kg)

由表1的数据可知，施用本发明的修复土壤重金属污染用碱性有机肥的试验组(施用量为40-50kg/666㎡)，与施用普通的生物有机肥的对照组相比，土壤中有机质含量由14.9％增长到25.8％，两者相比，增长了73.15％；土壤中镉、汞、铅、砷的含量分别降低了66.74％、70％、69.11％、66.67％；所产大米中镉、汞、铅、砷的含量分别为0.09mg/kg、0.01mg/kg、0.11mg/kg、0.12mg/kg，较之对照组所产大米中镉、汞、铅、砷的含量0.33mg/kg、0.07mg/kg、0.28mg/kg、0.19mg/kg，分别降低了72.72％、85.71％、57.14％、36.84％，且远低于国家规定的标准值(镉、汞、铅、砷的含量分别为0.2mg/kg、0.02mg/kg、0.2mg/kg、0.15mg/kg)。

可见，本发明的修复土壤重金属污染用碱性有机肥既能修复受污染的土壤，又能活化土壤结构，提高种植的产量，降低种植产品中重金属的含量。

具体实施方式

以下结合实施例，对本发明作进一步的说明。下面的说明是采用例举的方式，但本发明的保护范围不应局限于此。

实施例一：

本实施例的修复土壤重金属污染用碱性有机肥，其制备过程如下：

⑴、备料：按重量份取尿素1份、硫酸钾3份、磷酸二铵2份、烟秸杆10份、碱性灰(6份重量的氧化钙与1份重量的氧化镁混合而成)40份、禽畜粪便35份、豆秸杆30份、紫色土30份、微量元素(等重量份的铁、锰、硅混合而成)1份、生物菌1.5份、石灰氮3份、根瘤菌剂(等重量份的大豆根瘤菌剂、花生根瘤菌剂和牧草根瘤菌剂混合而成)0.02份，备用；

⑵、原料预处理：

①、粉碎：将烟秸杆、豆秸杆、紫色土分别粉粹成100目以下的烟秸杆粉、豆秸杆粉、紫色土粉，备用；

②、发酵：将烟秸杆粉、豆秸杆粉、禽畜粪便以及生物菌混合均匀，置于发酵罐内，按常规方法进行快熟发酵，成为发酵料，备用；

⑶、混合：先将发酵料与碱性灰、微量元素、石灰氮混合均匀，成为初混料；再将尿素、硫酸钾、磷酸二铵混合均匀，成为养分料；再将紫色土粉与根瘤菌剂混合均匀，成为菌剂土；然后，将养分料与菌剂土混合均匀，再与初混料混合均匀，再按常规有机肥生产方法进行造粒，即成修复土壤重金属污染用碱性有机肥。

实施例二：

本实施例的修复土壤重金属污染用碱性有机肥，其制备过程如下：

⑴、备料：按重量份取尿素3份、硫酸钾1份、磷酸二铵6份、烟秸杆30份、碱性灰(6份重量的氧化钙与1份重量的氧化镁混合而成)30份、禽畜粪便15份、豆秸杆10份、紫色土10份、微量元素(等重量份的铁、锰、硅混合而成)3份、生物菌0.5份、石灰氮5份、根瘤菌剂(等重量份的大豆根瘤菌剂、花生根瘤菌剂和牧草根瘤菌剂混合而成)0.04份，备用；

⑵、原料预处理：

①、粉碎：将烟秸杆、豆秸杆、紫色土分别粉粹成100目以下的烟秸杆粉、豆秸杆粉、紫色土粉，备用；

②、发酵：将烟秸杆粉、豆秸杆粉、禽畜粪便以及生物菌混合均匀，置于发酵罐内，按常规方法进行快熟发酵，成为发酵料，备用；

⑶、混合：先将发酵料与碱性灰、微量元素、石灰氮混合均匀，成为初混料；再将尿素、硫酸钾、磷酸二铵混合均匀，成为养分料；再将紫色土粉与根瘤菌剂混合均匀，成为菌剂土；然后，将养分料与菌剂土混合均匀，再与初混料混合均匀，再按常规有机肥生产方法进行造粒，即成修复土壤重金属污染用碱性有机肥。

实施例三：

本实施例的修复土壤重金属污染用碱性有机肥，其制备过程如下：

⑴、备料：按重量份取尿素2份、硫酸钾2份、磷酸二铵4份、烟秸杆20份、碱性灰(6份重量的氧化钙与1份重量的氧化镁混合而成)35份、禽畜粪便25份、豆秸杆20份、紫色土20份、微量元素(等重量份的铁、锰、硅混合而成)2份、生物菌1份、石灰氮4份、根瘤菌剂(等重量份的大豆根瘤菌剂、花生根瘤菌剂和牧草根瘤菌剂混合而成)0.03份，备用；

⑵、原料预处理：

①、粉碎：将烟秸杆、豆秸杆、紫色土分别粉粹成100目以下的烟秸杆粉、豆秸杆粉、紫色土粉，备用；

②、发酵：将烟秸杆粉、豆秸杆粉、禽畜粪便以及生物菌混合均匀，置于发酵罐内，按常规方法进行快熟发酵，成为发酵料，备用；

⑶、混合：先将发酵料与碱性灰、微量元素、石灰氮混合均匀，成为初混料；再将尿素、硫酸钾、磷酸二铵混合均匀，成为养分料；再将紫色土粉与根瘤菌剂混合均匀，成为菌剂土；然后，将养分料与菌剂土混合均匀，再与初混料混合均匀，再按常规有机肥生产方法进行造粒，即成修复土壤重金属污染用碱性有机肥。

本发明的修复土壤重金属污染用碱性有机肥，既可用作我国南方水田耕地土壤重金属污染修复和生态改良，也可用作南方旱土耕地土壤重金属污染修复和生态改良。

Claims (6)

1.一种修复土壤重金属污染用碱性有机肥，其特征在于是由下列重量份的原料配制而成：

所述的生物菌为固氮菌、解磷菌、解钾菌、芽孢杆菌、放线菌5406、酵母菌中的一种或多种，当为两种以上时，各组分的配比为等重量份或其它比例；

所述的根瘤菌剂包括大豆根瘤菌剂、花生根瘤菌剂和牧草根瘤菌剂，各组分的配比为等重量份或其它比例；

所述的碱性灰为5-8份重量的氧化钙与1份重量的氧化镁混合而成；

所述的微量元素包括铁、锰、硅中的一种或多种，当为两种以上时，各组分的配比为等重量份或其它比例。

2.根据权利要求1所述的修复土壤重金属污染用碱性有机肥，其特征在于，所述的牧草根瘤菌剂包括苕子瘤菌剂、紫云英瘤菌剂、田菁瘤菌剂、红豆草瘤菌剂、红三叶草瘤菌剂、白三叶草瘤菌剂、柱花草瘤菌剂、银合欢瘤菌剂、大翼豆瘤菌剂、百脉根瘤菌剂、大红豆瘤菌剂、链荚豆瘤菌剂、山蚂蝗瘤菌剂中的一种或多种，当为两种以上时，各组分的配比为等重量份或其它比例。

3.根据权利要求2所述的修复土壤重金属污染用碱性有机肥，其特征在于，是由下列重量份的原料配制而成：

4.根据权利要求2所述的修复土壤重金属污染用碱性有机肥，其特征在于，是由下列重量份的原料配制而成：

5.根据权利要求2所述的修复土壤重金属污染用碱性有机肥，其特征在于，是由下列重量份的原料配制而成：

6.一种如权利要求1-5中任一项所述修复土壤重金属污染用碱性有机肥的制备方法，其特征在于，制备过程如下：

⑴、备料：按重量份取尿素、硫酸钾、磷酸二铵、烟秸杆、碱性灰、禽畜粪便、豆秸杆、紫色土、微量元素、生物菌、石灰氮、根瘤菌剂，备用；

⑵、原料预处理：

①、粉碎：将烟秸杆、豆秸杆、紫色土分别粉粹成100目以下的烟秸杆粉、豆秸杆粉、紫色土粉，备用；

②、发酵：将烟秸杆粉、豆秸杆粉、禽畜粪便以及生物菌混合均匀，置于发酵罐内，按常规方法进行快熟发酵，成为发酵料，备用；

⑶、混合：先将发酵料与碱性灰、微量元素、石灰氮混合均匀，成为初混料；再将尿素、硫酸钾、磷酸二铵混合均匀，成为养分料；再将紫色土粉与根瘤菌剂混合均匀，成为菌剂土；然后，将养分料与菌剂土混合均匀，再与初混料混合均匀，再按常规有机肥生产方法进行造粒，即成修复土壤重金属污染用碱性有机肥。