CN109122132A - 利用与续断菊间作和钝化剂耦合降低玉米镉含量的方法 - Google Patents

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Abstract

利用与续断菊间作和钝化剂耦合降低玉米镉含量的方法，包括在垄上种植玉米，在相邻两垄之间的沟内种植续断菊的间作模式，在种植玉米的垄上施底肥的同时施入钝化剂LH或钝化剂LS或钝化剂PH，所述钝化剂LH为石灰150kg/亩和腐植酸1500kg/亩，钝化剂LS为石灰150kg/亩和海泡石1500kg/亩，钝化剂PH为钙镁磷肥100kg/亩和腐植酸1500kg/亩。在玉米拔节期，对玉米追施磷肥和钾肥，对续断菊仅施底肥。该方法在确保玉米产量、农民收入的情况下，与不施钝化剂的玉米单作、施钝化剂的玉米单作以及玉米与续断菊间作相比，大幅度降低了玉米籽粒的Cd含量污染，又保护生态环境。

Description

利用与续断菊间作和钝化剂耦合降低玉米镉含量的方法
技术领域
本发明属农业种植技术领域，具体涉及一种降低玉米Cd含量的种植方法。
背景技术
我国土壤重金属镉(Cd)污染主要由采矿、冶炼、电镀、化工等工业产生的“三废”以及污灌、农药化肥的不合理施用等农业措施造成的，尤其是在粮矿复合区，工矿企业排放的废渣、废水、废气及污水灌溉，以及磷肥的大量施用直接导致农田土壤肥力下降，农田土壤中重金属污染更为严重。有资料显示：我国农田土壤Cd污染面积已超过2×105hm2，每年生产Cd含量超标的农产品达1.46×109kg(柳絮等.我国土壤镉污染及其修复研究.山东农业科学，2007(6)：94-97)。目前，采取适宜的农艺调控措施可有效减少重金属通过食物进入人体的机会，是在重金属轻中度污染土壤上持续进行粮食安全生产经济有效的途径。
本发明针对土壤Cd污染较重的土壤生产出的农产品中Cd含量超标的问题，利用不同复配钝化剂对重金属的作用效果，优化间作体系，进行钝化剂与间作耦合应用实现“边修复边生产”，既能降低作物中重金属含量，又能提高超积累植物吸收重金属含量，具有很强的可行性。
发明内容
为解决粮矿复合区农田土壤重金属Cd含量高，引起的粮食作物中Cd含量超出我国GB2762-2017《食品安全国家标准食品中污染物限量》中Cd含量限量规定(Cd≤0.1mg/kg)的技术问题，本发明提供一种简便、易掌握、低投入的利用玉米(Zea mays L.)与续断菊(Sonchus asper L.Hill)间作和与复配钝化剂耦合降低玉米镉含量的方法。
本发明所提供的一种利用玉米与续断菊间作和钝化剂耦合降低玉米镉含量的方法，包括以下步骤：
(1)玉米与续断菊间作：在同一垄上种植2行玉米，相邻两垄之间的沟内种植4行续断菊；
(2)施底肥：复合肥作为底肥，在种植玉米的垄上和种植续断菊的相邻两垄之间的沟内均撒施相同量和相同的复合肥，撒施复合肥后再翻耕与土混匀，所述复合肥为以质量分数计，含N 10％、P2O5 10％、K2O 10％的复合肥，所述复合肥的施入量为50kg/亩；
(3)在种植玉米的垄上撒施底肥的同时撒施钝化剂LH，所述钝化剂LH由石灰和腐植酸组成，且石灰的用量为150kg/亩，腐植酸的用量为1500kg/亩，撒施的钝化剂LH与土混均；或在种植玉米的垄上撒施底肥的同时撒施钝化剂LS，所述钝化剂LS由石灰和海泡石组成，且石灰的用量为150kg/亩，海泡石的用量为1500kg/亩，撒施的钝化剂LS与土混均；或在种植玉米的垄上撒施底肥的同时撒施钝化剂PH，所述钝化剂PH由钙镁磷肥和腐植酸组成，且钙镁磷肥的用量为100kg/亩，腐植酸的用量为1500kg/亩，以质量分数计，所述的钙镁磷肥中含P205 18％、CaO 45％、MgO 12％，撒施的钝化剂PH与土混均；
(4)追肥：在玉米拔节期，对玉米追施磷肥和钾肥，追施的磷肥和钾肥均采用撒施并翻耕与土混匀，磷肥的施入量为以P2O5计，磷肥75kg/hm2，钾肥的施入量为以K2O计，钾肥75kg/hm2。
进一步，同一垄上玉米的行株距为30cm×30cm，栽培密度为4000株/亩；相邻两垄之间的沟内种植的续断菊的行株距为10cm×10cm，栽培密度为24000株/亩。
进一步，相邻两垄之间的距离为70cm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明方法通过优化超富集植物与作物间作体系及合理的农艺措施的协同作用，能更好的修复农田土壤Cd污染，巧妙地将优化的超富集植物与农作物间作体系和钝化修复方法耦合在一起，通过适宜的不同复配钝化剂对重金属的作用效果降低了玉米根际土中Cd在土壤中的生物有效性，降低了土壤重金属对作物的毒害，在垄上种植玉米、垄间沟内种植续断菊的优化间作体系，促进了续断菊对土壤中Cd的吸收与累积，也抑制了玉米体内Cd的累积量，还提高了土地利用率，保证了粮食产量安全，在达到增产和稳产目的同时，降低了玉米植株对Cd的吸收。与玉米单作、玉米与续断菊间作、玉米单作+钝化剂的各对照相比，玉米产量与各对照的玉米产量相当或有提高，确保了玉米产量和农民的收入的同时，玉米籽粒的Cd含量下降了15.4％～46.24％，产生了预料不到的技术效果，达到了边修复边生产的目的，保护了生态环境和粮食安全。
2、本发明在沟内种植续断菊还减少了农田地表径流中氮、磷等营养物质的流失，进一步削减了农田地表径流和污染负荷，保护了生态环境。
3、本发明方法操作简便、易掌握、成本低、适合于农村实际情况，易于推广，便于农民在田间使用。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明，各实施例中无特殊说明为常规方法。实施例与各对照进行同田对比试验。
实施例1玉米与续断菊间作+钝化剂LH
材料：玉米品种为“会单4号”，生育期为5个月，播种期是4月中下旬，续断菊幼苗野外采集并保存，移栽期为5月7日，由于当地日照时间长，为保证续断菊存活率，每天早晚浇水一次，并使用遮光率为70％的遮阳网措施，15天后续断菊叶片发绿，恢复正常生长，撤除遮阳网，并停止浇水。于9月下旬收获并采集样品。钝化剂原料：石灰(用L表示)、海泡石(用S表示)、腐植酸(用H表示)、钙镁磷肥(用P表示)。
地点：云南省怒江州兰坪县金顶镇新井村，经纬度为：东经99°38′45″～99°38′81″，北纬26°36′85″～26°36′91″。农田土壤(0～20cm)背景值为：全氮为1.42g/kg，全磷为0.68g/kg，全钾为21.66g/kg，碱解氮为71.75mg/kg，速效磷为73.82mg/kg，速效钾为397.12mg/kg，有机质为34.39g/kg，pH值为6.13，Cd含量为3.95mg/kg。
(1)玉米与续断菊间作，在同一垄上种植2行玉米，相邻两垄之间的沟内种植4行续断菊；同一垄上玉米的行株距为30cm×30cm，栽培密度为4000株/亩；相邻两垄之间的沟内种植的续断菊的行株距为10cm×10cm，栽培密度为24000株/亩；相邻两垄之间的距离为70cm。
(2)施底肥，复合肥作为底肥，在种植玉米的垄上和种植续断菊的相邻两垄之间的沟内均撒施相同量和相同的复合肥，撒施复合肥后再翻耕使撒施的复合肥与土混匀，所述复合肥为以质量分数计，含N10％、P2O510％、K2O10％的复合肥，所述复合肥的施入量为50kg/亩；
(3)在种植玉米的垄上撒施底肥的同时撒施钝化剂LH，所述钝化剂LH由石灰和腐植酸组成，且石灰的用量为150kg/亩，腐植酸的用量为1500kg/亩，撒施的钝化剂LH与土混均。
(4)追肥，在玉米拔节期，对玉米追施磷肥和钾肥，追施的磷肥和钾肥均采用撒施并翻耕使追施的磷肥和钾肥与土混匀，磷肥的施入量为以P2O5计，磷肥75kg/hm2，钾肥的施入量为以K2O计，钾肥75kg/hm2。
玉米和续断菊日常管理按常规方法进行。续断菊除施复合肥作底肥外，不施任何追肥，也不施任何钝化剂。
实施例2玉米与续断菊间作+钝化剂LS
实施例2除以下步骤不同外，其余步骤与实施例1相同。
(3)在种植玉米的垄上撒施底肥的同时撒施钝化剂LS，所述钝化剂LS由石灰和海泡石组成，且石灰的用量为150kg/亩，海泡石的用量为1500kg/亩，撒施的钝化剂LS与土混均。
实施例3玉米与续断菊间作+钝化剂PH
实施例3除以下步骤不同外，其余步骤与实施例1相同。
(3)在种植玉米的垄上撒施底肥的同时撒施钝化剂PH，所述钝化剂PH由钙镁磷肥和腐植酸组成，且所述钙镁磷肥的用量为100kg/亩，以质量分数计，所述的钙镁磷肥中含P20518％、CaO45％、MgO12％，腐植酸的用量为1500kg/亩，撒施的钝化剂PH与土混均。
对照1：玉米与续断菊间作+钝化剂LP
对照1除以下步骤不同外，其余步骤与实施例1相同。
(3)在种植玉米的垄上撒施底肥的同时撒施钝化剂LP，所述钝化剂LP由石灰和钙镁磷肥组成，且石灰的用量为150kg/亩，钙镁磷肥的用量为100kg/亩，以质量分数计，所述的钙镁磷肥中含P20518％、CaO45％、MgO12％；撒施的钝化剂LP与土混均。
对照2：玉米与续断菊间作+钝化剂SP
对照2除以下步骤不同外，其余步骤与实施例1相同。
(3)在种植玉米的垄上撒施底肥的同时撒施钝化剂SP，所述钝化剂SP由海泡石和钙镁磷肥组成，且海泡石的用量为1500kg/亩，钙镁磷肥的用量为100kg/亩，以质量分数计，所述的钙镁磷肥中含P20518％、CaO45％、MgO12％；撒施的钝化剂SP与土混均。
对照3：玉米与续断菊间作+钝化剂SH
对照3除以下步骤不同外，其余步骤与实施例1相同。
(3)在种植玉米的垄上撒施底肥的同时撒施钝化剂SH，所述钝化剂SH由海泡石和腐植酸组成，且海泡石的用量为1500kg/亩，腐植酸的用量为1500kg/亩，撒施的钝化剂SH与土混均。
对照4：玉米单作+钝化剂LH
对照4除在相邻两垄间的沟内不种续断菊外，其余步骤与实施例1相同。
对照5：玉米单作+钝化剂LS
对照5除在相邻两垄间的沟内不种续断菊外，其余步骤与实施例2相同。
对照6：玉米单作+钝化剂PH
对照6除在相邻两垄间的沟内不种续断菊外，其余步骤与实施例3相同。
对照7：玉米单作+钝化剂LP
对照7除在相邻两垄间的沟内不种续断菊外，其余步骤与对照1相同。
对照8：玉米单作+钝化剂SP
对照8除在相邻两垄间的沟内不种续断菊外，其余步骤与对照2相同。
对照9：玉米单作+钝化剂SH
对照9除在相邻两垄间的沟内不种续断菊外，其余步骤与对照3相同。
对照10：玉米与续断菊间作
对照10除在种植玉米施底肥时不施钝化剂LH外，其步骤与实施例1相同。
对照11：玉米单作
对照11种植玉米施底肥时不施钝化剂LH外，其步骤与对照4相同。
试验结果详见表1-表3。表1中玉米产量是每亩玉米干籽粒的重量，玉米产值以2.5元/kg玉米计。表1-表3中玉米籽粒Cd含量是按我国GB2762-2017《食品安全国家标准食品中污染物限量》(Cd≤0.1mg/kg)的国标方法测得。表1-表3中各实施例续断菊地上部Cd含量与各对照相比无显著差异。
表1本发明与对照的玉米产量和玉米籽粒Cd含量比较
从表1可得出：
1、本发明实施例1-3生产的玉米籽粒的Cd含量符合我国GB2762-2017《食品安全国家标准食品中污染物限量》中规定的Cd含量限量规定。
2、本发明与对照1-3的“玉米与续断菊间作+钝化剂”相比
本发明实施例1-3采用的玉米与续断菊间作分别与钝化剂LH、钝化剂LS或钝化剂PH结合的技术方案生产的玉米产量为691.5～755.6kg/亩，Cd含量为0.088～0.100mg/kg，对照1-3的玉米与续断菊间作分别与钝化剂LP、钝化剂SP或钝化剂SH结合的技术方案，生产的玉米产量为766.3～894.8kg/亩，Cd含量为0.106～0.120mg/kg，尽管本发明生产的玉米产量比对照1-3的玉米产量低，但对照1-3生产玉米籽粒Cd含量均超出上述国家标准的限量，因此，对照1-3的技术方案不可取。
3、本发明与对照4-9的“玉米单作+钝化剂”相比
对照4-9生产玉米籽粒Cd含量均超出上述国家标准的限量，因此对照4-9的技术方案不可取。
4、本发明与对照10的“玉米与续断菊间作”相比
本发明实施例1-3采用的玉米与续断菊间作分别与钝化剂LH、钝化剂LS或钝化剂PH结合的技术方案生产的玉米产量为691.5～755.6kg/亩，Cd含量为0.088～0.100mg/kg，对照10的“玉米与续断菊间作”技术方案生产的玉米产量为623.7kg/亩，Cd含量为0.121mg/kg，其产量较低，Cd含量超标，为不可取的方案。而本发明方法生产的玉米产量比对照10(玉米与续断菊间作)的玉米产量增产10.87～21.15％，其玉米籽粒的Cd含量符合国家标准，大幅度增加了玉米产量，增加了农民的收入。
5、本发明与对照11的“玉米单作”相比
对照11的“玉米单作”的技术方案生产的玉米产量虽然与本发明相当，但其玉米籽粒的Cd含量超标，因此，是不可取的方案。

Claims (3)

1.一种利用玉米与续断菊间作和钝化剂耦合降低玉米镉含量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)玉米与续断菊间作：在同一垄上种植2行玉米，相邻两垄之间的沟内种植4行续断菊；
(2)施底肥：复合肥作为底肥，在种植玉米的垄上和种植续断菊的相邻两垄之间的沟内均撒施相同量和相同的复合肥，撒施复合肥后再翻耕与土混匀，所述复合肥为以质量分数计，含N 10％、P2O5 10％、K2O 10％的复合肥，所述复合肥的施入量为50kg/亩；
(3)在种植玉米的垄上撒施底肥的同时撒施钝化剂LH，所述钝化剂LH由石灰和腐植酸组成，且石灰的用量为150kg/亩，腐植酸的用量为1500kg/亩，撒施的钝化剂LH与土混均；或在种植玉米的垄上撒施底肥的同时撒施钝化剂LS，所述钝化剂LS由石灰和海泡石组成，且石灰的用量为150kg/亩，海泡石的用量为1500kg/亩，撒施的钝化剂LS与土混均；或在种植玉米的垄上撒施底肥的同时撒施钝化剂PH，所述钝化剂PH由钙镁磷肥和腐植酸组成，且钙镁磷肥的用量为100kg/亩，腐植酸的用量为1500kg/亩，以质量分数计，所述的钙镁磷肥中含P205 18％、CaO 45％、MgO 12％，撒施的钝化剂PH与土混均；
(4)追肥：在玉米拔节期，对玉米追施磷肥和钾肥，追施的磷肥和钾肥均采用撒施并翻耕与土混匀，磷肥的施入量为以P2O5计，磷肥75kg/hm2，钾肥的施入量为以K2O计，钾肥75kg/hm2。
2.根据权利要求1所述的一种利用玉米与续断菊间作和钝化剂耦合降低玉米镉含量的方法，其特征在于：同一垄上玉米的行株距为30cm×30cm，栽培密度为4000株/亩；相邻两垄之间的沟内种植的续断菊的行株距为10cm×10cm，栽培密度为24000株/亩。
3.根据权利要求1或2所述的一种利用玉米与续断菊间作和钝化剂耦合降低玉米镉含量的方法，其特征在于：相邻两垄之间的距离为70cm。
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CN111183858A (zh) * 2020-03-12 2020-05-22 四川省农业科学院经济作物育种栽培研究所 一种提高冷凉高山区农田产量的轮作方式

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