CN112792112A - 中轻度镉污染农田土壤边无损原位修复边安全生产的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中轻度镉污染农田土壤边无损原位修复边安全生产的方法。本发明将水稻和田菁采取间作的方式进行种植，每3～4行水稻间作1～2行田菁；追施促进水稻和田菁生长的氮磷钾复合肥和有机肥；修复期间，田间土壤的含水量保持在70％～100％；水稻成熟后，同时收获水稻和田菁。本发明中水稻可稳产或明显增产，且籽粒中镉含量低于国家食品安全标准，同时也促进田菁高效提取镉，从而实现“边无损原位修复边安全生产”的目标。该方法无需外加添加剂，不破坏土壤结构和组成，无二次污染，具有广适高效、工程量小、治理周期短、成本低等优点，适合受中轻度镉污染的农田土壤治理。

Description

中轻度镉污染农田土壤边无损原位修复边安全生产的方法

技术领域

本发明属于重金属污染土壤治理技术领域。具体地，涉及一种中轻度镉污染农田土壤边无损原位修复边安全生产的方法。

背景技术

土壤重金属污染是指由于人类活动，土壤中的微量有害元素在土壤中的含量超过背景值，过量沉积而引起的含量过高，统称为土壤重金属污染。污染土壤的重金属主要包括汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)和类金属砷(As)等生物毒性显著的元素，以及有一定毒性的锌(Zn)、铜(Cu)、镍(Ni)等元素。土壤中的重金属污染主要来自农药、废水、污泥和大气沉降等，如汞主要来自含汞废水，镉、铅污染主要来自冶炼排放和汽车废气沉降，砷则被大量用作杀虫剂、杀菌剂、杀鼠剂和除草剂。过量重金属可引起植物生理功能紊乱、营养失调，通过食物链进入人体后，潜在危害极大，应特别注意防止重金属对土壤污染。

农田是人类生态环境的重要组成部分，是经济社会可持续发展的物质基础，也是人类赖以生存的主要自然资源之一，直接关系人民群众的生命健康。当前，世界各国很重视对农田重金属污染治理方法研究，并开展广泛的研究工作。根据处理后土壤位置是否改变，污染土壤治理方法可分为：原位(Insitu)治理和异位(Exsitu)治理。异位治理环境风险较低，见效快且***处理预测性较高，但成本高、对环境扰动大。相对来说，原位治理则更为经济实用，操作简单。植物修复技术是土壤重金属污染原位治理中较为突出的一项治理技术，该技术简便的操作和低廉的成本是其最突出的优点之一，但植物修复的时间长度不足以及所使用的的超富集植物生物量较小等缺点也在一定程度上限制了该项技术的发展及应用。

间作是农业生产使用中应用时间久远，应用跨度较大的一项耕作技术，在农业生产实践中根据实际经验，筛选出合适的、成长周期重叠程度较大的作物进行间作，可以通过植物的地上部、地下部之间的相互联系和相互作用来实现增产的目的。而利用低积累植物与高积累植物来进行间作，可以在不改变农田生态环境以及低积累作物果实品质的情况下，极大地提高超富集植物的生物量及其对于农田中重金属元素的富集和吸收效果。在重金属镉的环境污染下，间作种植模式对植物组织生物量的影响存在不同的情况，间作作物会存在养分竞争，从而影响植物对重金属的吸收(王平洁等2016)。此外，植物修复受到土壤类型、温度、湿度和营养等条件的限制，对土壤肥力、气候、水分、盐度、酸碱度、排水与灌溉***等自然条件和人工条件有一定的要求。植物受病虫害侵染时也会影响其修复能力。这一技术的瓶颈是如何进一步提高这些高积累植物的重金属富集能力，同时最大限度保障低积累作物的安全生产。

中国专利文献CN101780466A公开了一种利用豆科灌木修复重金属镉污染土壤的方法，该方法主要是将在重金属镉污染土壤中种植翅荚决明植株，同时在土壤中添加EDTA作为强化剂，EDTA作为化学络合剂被证明有明显的效果，但其产生的二次污染问题仍无法有效解决；而且，翅荚决明虽然生物量大，对镉的吸收能力较高，但其个体高大、生长周期长，会阻碍水稻的正常生长，并不适合与水稻间作或轮作；再者，翅荚决明也不宜种植于水田中。

Cd超富集植物种类包括东南景天、龙葵、印度芥菜等，然而，这些Cd超富集植物都不同程度存在着生长缓慢、植株矮小、地上部生物量较小等缺点，因此，若仅仅是通过超富集植物东南景天对镉污染土壤进行修复所需时间势必漫长。CN109647877A采用水稻和伴矿景天轮作，结合添加硫磺来促进伴矿景天对Cd的吸收量，缩短修复周期。但是，硫磺的氧化产酸作用会使土壤pH降低，重金属溶出，Cd浓度呈现上升的趋势，而在实际应用中，硫磺的施用量尚未有具体的参考值，具体效果仍需进一步探索。

王梦珂研究发现(王梦珂.豆科--禾本科间作对铅镉污染土壤的植物络合诱导修复的影响)，豆科作物苜蓿与禾本科作物黑麦草间作，间作处理下苜蓿对重金属Pb、Cd、Zn的吸收并没有显著的差异，却提高了禾本科作物黑麦草对Pb、Cd、Zn的吸收，尤其对Cd、Zn有显著的提高。这与本发明旨在降低禾本科植物对镉的富集效率的目的恰恰相反。上述方法需要另外通过施加络合剂EDDS来提高苜蓿对重金属Cd的吸收，不仅增加了成本，且络合剂对重金属的活化作用具有非特异性，而修复植物对重金属的提取往往具有专一性，这就会导致一些非目标重金属元素危害到周围环境甚至经雨水淋溶进入地下水，造成二次污染。另外，试验发现，将苜蓿按上述方法直接套用在水稻间作上效果不理想，稻米中Cd含量依然很高，达不到国家标准要求，且Cd的植物去除率不高，修复能力十分有限。Salt等发现一些植物根系分泌的物质可使有毒Cr⁶⁺转化为无毒的Cr³⁺。植物固定可以有效地减少污染物的流动性及其生物可利用性，但未从根本上去除污染物，一旦环境条件改变会再次造成污染。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服上述现有技术的缺陷和不足，提供中轻度镉污染农田土壤边无损原位修复边安全生产的方法，旨在既能实现水稻的稳产增产且籽粒中的镉含量符合或低于国家标准，又能够确保中轻度镉污染农田土壤的原位修复，为我国的农产品安全和人民身体健康提供保障。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种中轻度镉污染农田土壤边无损原位修复边安全生产的方法，包括以下步骤：

S1.在移栽前5～10天将镉污染农田的表层土壤进行翻耕，所述表层土壤翻耕厚度为15～20cm；

S2.将水稻和田菁采取间作的方式进行种植，每3～4行水稻间作1～2行田菁(即水稻和田菁的间作株行数比例为4～3∶1～2)；追施促进水稻和田菁生长的氮磷钾复合肥和有机肥；修复期间，田间土壤的含水量保持在70％～100％；

S3.水稻成熟后，同时收获水稻和田菁，并将水稻和田菁的植株全部移出农田。

本发明前期预实验发现，对于水稻而言，田菁是一种优良的绿肥作物，具有很强的固氮能力，养分含量丰富，翻压后改土增产效果显著，特别是在低洼易涝的盐碱地区；同时田菁还具有生物量大、生长迅速、镉富集量高等特点。本发明在中轻度镉污染农田耕地土壤环境中，选用生长势强、生物量大的高富集植物田菁与镉低累积水稻进行间作种植，利用水稻与田菁这一复合种植体系中根系分布广且紧密以及地表覆盖绿叶的蒸腾作用等特点，使得间作植物田菁对于土壤中镉的富集效率得到提升，显著提高了植物修复的效率，实现了水稻的稳产及增产，且保证其籽粒中的镉含量低于国家粮食安全标准，这对保障我国粮食安全和人民健康，以及在植物修复技术的后续发展与应用有重要意义。

水稻与田菁间作与水稻单作相比较，水稻株产量分别为35.09g和28.05g，间作模式下，水稻株产量明显增高；同时，间作下低累积水稻籽粒中Cd含量为0.19mg/kg，低于国家食品安全标准(0.20mg/kg)，且低于水稻单作籽粒的含量(0.30mg/kg)；每季每亩土壤总镉提取量为758.10mg，即每亩土壤Cd去除率为0.70％。本发明在中轻度镉污染农田土壤中，间作种植水稻与田菁可达到边生产边修复效果，是一种绿色环保的农田镉污染修复技术。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，水稻成熟后，同时收割水稻和田菁，收获水稻籽粒；并将水稻的根、茎、叶和田菁的根、茎、叶和果实等植株全部移出稻田，进行卫生填埋或作为生物炭制作、园林堆肥原料，从而将重金属移出农田。用于净化重金属的植物器官往往会通过腐烂、落叶等途径使重金属元素重返土壤，因此必须在植物落叶前收割植物器官，并进行无害化处理。本发明通过将收割的含重金属较多的田菁与水稻全株移出农田，并进行卫生填埋或作为生物炭制作和园林堆肥原料，可将植物提取的重金属镉同时移出农田。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述水稻的株距为22～25cm，行距22～25cm；田菁的株距为44～50cm，行距为44～50cm；每行水稻与相邻的一行田菁的间距为44～50cm。该范围内的栽培密度可以使土地利用率最大化，提高田间单位面积植物密度，间接提高植物修复效率。

更进一步地，在本发明较佳的实施例中，水稻的株距为22cm，行距22cm；田菁的株距为44cm，行距为44cm。在此参数设置下，能够在不影响两者生长的基础上，促进生长效果，且使得水稻单株略有增产，同时田菁镉富集效率得到提高。间作模式的具体种植方式在实际应用中不限于此，还可以根据地形、气候、土壤理化性质等因素进行适当的调整。例如，所述水稻的株距可以为22cm、23cm、24cm、25cm，所述水稻的行距可以为22cm、23cm、24cm、25cm。所述田菁的株距可以为44cm、46cm、48cm、50cm，所述田菁的行距可以为44cm、46cm、48cm、50cm。

更进一步地，在本发明较佳的实施例中，每行水稻与相邻的一行田菁的间距为44cm。在此间作距离比例下，既能够较好地促进田菁高效富集镉，同时也可避免水稻与田菁之间出现严重的养分竞争，结果表明，水稻与田菁的生长状况均较好。当然在实际应用过程中不限于此，还可以根据地形、气候、土壤理化性质等因素进行适当的调整。例如，每行水稻与相邻的一行田菁的间距为44cm、46cm、48cm、50cm。

更进一步地，在本发明较佳的实施例中，修复期间，田间土壤的含水量保持在78％～88％。水是植物生长的必需要素，在水稻与田菁的生长过程中，根据水稻不同生育期需水情况保证合适的水分，水分过多过少都不利于水稻与田菁的生长，而该含水量可使植物保持良好的生长状态，维持较好的修复效果，适量的水分还会改变土壤的结构及性质，使能被植物萃取的重金属含量最大化。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述水稻的品种为常两优772、株两优819、天优122、昌优308、五广占、丰约华占、深优957、五星丝苗、番籼占或五山丝中的一种或几种。水稻是我国粮食生产的主要作物，本发明中所采用的常两优772、株两优819、天优122、昌优308、五广占、丰约华占、深优957、五星丝苗、番籼占和五山丝等水稻品种是本发明人基于大量实验数据所筛选出的相对镉低积累品种。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，S1地块翻耕后，保持土壤水分含量为田间持水量的80％～90％，犁耕断条率≥2次/m，地表以下植被覆盖率≥65％，立垡与回垡率≤4％。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，S2中，每公顷土壤施用复合肥500～800kg以及有机肥5800～8000kg；按质量份数计算，所述复合肥中各有效成分的比例为N∶P₂O₅∶K₂O＝12～18∶15～20∶11～18。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，每公顷土壤施用氮磷钾复合肥580～680kg以及有机肥7600～8000kg；按质量份数计算，所述复合肥中各有效成分的比例为N∶P₂O₅∶K₂O＝17～18∶19～20∶17～18。通过施肥的科学优化使水稻与田菁的生长更好。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述有机肥由以下重量百分比的原料制备而成：动物粪75％～85％、草木灰5％～15％、秸秆5％、菜籽渣2％、谷壳1％、EM菌原液2％。本发明植物修复过程通过精细化管理，并且全程施入的肥料以有机肥为主，有机肥中的有机质后期逐渐腐熟发酵，能够持续为水稻和田菁植株提供养分，还能够避免土壤板结，能够改善了土壤的供肥和保肥的能力，利于植株养分的吸收，通过精细化施肥管理，满足植株生长阶段养分的供应，水稻和田菁长势好产量高，经过采收测定，每株水稻能够采收到35.09g左右的籽粒，每公顷水稻产量在4144kg以上，产量大大提高。

更进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述有机肥由以下重量百分比的原料制备而成：动物粪82％、草木灰8％、秸秆5％、菜籽渣2％、谷壳1％、EM菌原液2％。通过施用特制有机肥，减少了水稻生长过程中的患病率，使得水稻长势快。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述动物粪选自牛粪、羊粪、鸡粪、鸭粪或鹅粪中的一种或几种。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述有机肥的制备方法为：将秸秆粉碎后，与动物粪、草木灰、菜籽渣和谷壳充分混匀，喷洒稀释2～4倍后的EM菌原液，控制混合后的原料水分达到43％～48％，堆成锥形堆，覆盖薄膜保温，发酵10～15天，晒干即得。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述追施肥料后的一周内，对水稻根部喷洒田菁茎瘤固氮根瘤菌菌液，喷洒量为100～140mL/株；所述田菁茎瘤固氮根瘤菌菌液为1.0×10³～1.0×10⁸个/mL。田菁茎瘤固氮根瘤菌优化了植物修复效率，其进行生物固氮供给水稻植物吸收，为水稻在生长发育期提供有利条件，提高水稻的生物量和对镉的耐受性，同时可提高根系周围重金属的活性，使更多镉能够被田菁萃取吸收带出土壤，从而提高植物修复效率。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述农田土壤中镉含量为0.32～1.20mg/kg。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、相较于镉污染农田土壤传统的治理技术，本发明将间作技术较好地应用到了植物修复技术的实际推广中，并能够提高种植过程中植物对周边光热资源的利用率。尤其是针对水稻田种植环境，筛选出生长势强、生物量大且适合水生的高富集田菁与镉低积累水稻品种，再通过科学合理的间作种植安排，实现低积累水稻基本稳产且籽粒中镉含量符合国家标准，同时田菁能够高效去除土壤中重金属镉，对保障我国食品安全和人民健康具有重要意义。

2、进行污染整治的过程中，超富集植物往往会受湿度、气温、土壤肥力等环境因素制约，使得植物生长缓慢、植株密度小。本发明通过增加土壤肥力、合理灌溉、优化栽培措施等多个方面的农业措施来优化提高植物修复效率，实现对受重金属污染农田土壤的原位无损修复、稳定和增肥。

3、本发明无需外加添加剂，不破坏土壤结构和组成，无二次污染，具有操作简单、工程量小、治理周期短、成本低、农民认可程度高等优点，非常适合受中轻度镉污染的农田土壤治理，是一种广适高效的“边无损原位修复边安全生产技术”。

附图说明

图1为水稻和田菁间作修复镉污染农田土壤拔节期的种植情况。

图2为水稻和田菁间作修复镉污染农田土壤孕穗期的种植情况。

图3为水稻和田菁间作修复镉污染农田土壤抽穗期的种植情况。

具体实施方式

以下结合具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的简单修改或替换，均属于本发明的范围；若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。

除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。

实施例1一种利用水稻和田菁间作修复中低浓度镉污染农田土壤的方法

在地处亚热带地区的韶关市翁源县塘心村的中低浓度镉污染稻田，进行水稻和田菁间作修复中低浓度镉污染稻田土壤的试验。该地区受大宝山矿区矿山重金属污水长期影响成为镉污染土壤，经多点取样检测，试验田土壤镉含量为0.72mg/kg。试验田原为水稻田，2019年3月清理杂草并浸泡土壤后，在移栽前5～10天对农田土壤进行翻耕，翻耕深度为15～20cm，然后于2019年4月开始试验，进行镉低累积水稻和田菁间作种植。水稻的品种为常两优772。

1、具体修复方法

主要包括以下步骤：

(1)大田育秧：水稻秧龄25～30天、田菁育苗15～25天时进行移栽；水稻秧苗和田菁苗同步进行移栽；

(2)间作农田中，相同条件下分为3个实验小区，分别同时进行水稻单作、田菁单作和水稻-田菁间作试验；其中，水稻单作植株之间株距为22cm、行距22cm；田菁单作植株之间株距为44cm、行距44cm；而水稻-田菁间作中，水稻株距为22cm、水稻行距22cm，田菁株距为44cm、行距44cm，相邻田菁株行间连栽间作4行的水稻，即水稻种植4行，田菁种植1行；修复期间，田间保持湿润状态，土壤含水量保持在70％～100％；该稻田土壤每公顷施用复合肥(N∶P₂O₅∶K₂O＝17∶19∶17)复合肥650kg，有机肥7800kg；

该有机肥由以下重量百分比的原料制备而成：鸡粪82％、草木灰8％、秸秆5％、菜籽渣2％、谷壳1％、EM菌原液2％；其制备方法为：将秸秆粉碎至尺寸小于3cm后，与牛粪、草木灰、菜籽渣和谷壳充分混匀，喷洒稀释2倍后的EM菌原液，使混合后的原料水分达到43％，堆成锥形堆，覆盖薄膜保温，发酵10天，晒干即得；

(3)水稻播种110～120天后，同时收割水稻和田菁，收获水稻籽粒，并将水稻根、茎、叶和田菁全株移出稻田，进行卫生填埋或作为生物炭、园林堆肥原料，从而可将重金属移出稻田。

2、具体修复效果

对单作和间作的不同种植方式进行了作物生物量和产量的测产，并测定了收获时植株各部分的主要重金属含量。单作和间作的主要实验结果比较如表1和表2。

表1低累积水稻与高富集田菁在不同模式下生物量的差异

注：所有数据均为均值±标准差(n＝3)，*表示不同种植方式间显著性差异(p<0.05)。下同。

表2高富集田菁与低累积水稻在不同模式下镉含量的差异

注：所有数据均为均值±标准差(n＝3)，*表示不同种植方式间显著性差异(p<0.05)。

由表1和表2可知，本实施例在被镉污染的农田土壤中，将镉低累积水稻和田菁采取间作的方式同时种植，水稻略有减产，但水稻籽粒含镉量(0.19mg/kg)低于水稻单作籽粒的含量(0.30mg/kg)，且符合国家食品安全标准(GB2762-2017)，说明在中低浓度镉污染土壤中间作低累积水稻和田菁可达到生产边修复效果。同时，在间作模式下镉总提取量为11371.43mg/hm²，以及单季土壤镉去除率0.70％，说明该间作***具有较高的重金属镉的提取修复效益，最后通过将收割的水稻根、茎、叶和田菁全株移出稻田，进行卫生填埋、作为园林堆肥原料或作为生物质能的原料，从而可将植物提取的重金属镉移出稻田。

实施例2一种利用水稻和田菁间作修复中低浓度镉污染农田土壤的方法

在地处亚热带地区的韶关市翁源县塘心村的中低浓度镉污染稻田，进行水稻和田菁间作修复中低浓度镉污染稻田土壤的试验。该地区受大宝山矿区矿山重金属污水长期影响成为镉污染土壤，经多点取样检测，试验田土壤镉含量为1.20mg/kg。试验田原为水稻田，2019年3月清理杂草并浸泡土壤后，在移栽前7天对农田土壤进行翻耕，翻耕深度为15～20cm，保持土壤水分含量为田间持水量的85％，犁耕断条率≥2次/m，地表以下植被覆盖率≥65％，立垡与回垡率≤4％。然后于2019年4月开始试验，进行镉低累积水稻和田菁间作种植。水稻的品种为株两优819。

1、具体修复方法

主要包括以下步骤：

(1)大田育秧：水稻秧龄28天、田菁育苗20天时进行移栽；水稻秧苗和田菁苗同步进行移栽；

(2)进行水稻-田菁间作试验，水稻株距为25cm、水稻行距25cm，田菁株距为50cm、行距50cm，每隔2行田菁株行间连栽间作3行的水稻，即水稻种植3行，田菁种植2行；每行水稻与相邻的一行田菁的间距为50cm；修复期间，田间保持湿润状态，土壤含水量保持在78％～88％；该稻田土壤每公顷施用复合肥(N∶P₂O₅∶K₂O＝12∶15∶11)复合肥680kg，有机肥8000kg；

该有机肥由以下重量百分比的原料制备而成：牛粪82％、草木灰8％、秸秆5％、菜籽渣2％、谷壳1％、EM菌原液2％；其制备方法为：将秸秆粉碎至尺寸小于3cm后，与牛粪、草木灰、菜籽渣和谷壳充分混匀，喷洒稀释3倍后的EM菌原液，使混合后的原料水分达到46％，堆成锥形堆，覆盖薄膜保温，发酵12天，晒干即得；

(3)水稻播种115天后，同时收割水稻和田菁，收获水稻籽粒，并将水稻根、茎、叶和田菁全株移出稻田，进行卫生填埋或作为生物炭、园林堆肥原料，从而可将重金属移出稻田。

2、具体修复效果

如图1至图3所示，修复后，水稻增产约2％，水稻籽粒含镉量(0.17mg/kg)低于水稻单作籽粒的含量(0.30mg/kg)，且符合国家食品安全标准(GB2762-2017)，同时在间作模式下单季土壤镉去除率1.2％。

实施例3一种利用水稻和田菁间作修复中低浓度镉污染农田土壤的方法

在地处亚热带地区的韶关市翁源县塘心村的中低浓度镉污染稻田，进行水稻和田菁间作修复中低浓度镉污染稻田土壤的试验。该地区受大宝山矿区矿山重金属污水长期影响成为镉污染土壤，经多点取样检测，试验田土壤镉含量为1.20mg/kg。试验田原为水稻田，2019年3月清理杂草并浸泡土壤后，在移栽前7天对农田土壤进行翻耕，翻耕深度为15～20cm，保持土壤水分含量为田间持水量的85％，犁耕断条率≥2次/m，地表以下植被覆盖率≥65％，立垡与回垡率≤4％。然后于2019年4月开始试验，进行镉低累积水稻和田菁间作种植。水稻的品种为深优957。

1、具体修复方法

主要包括以下步骤：

(1)大田育秧：水稻秧龄28天、田菁育苗20天时进行移栽；水稻秧苗和田菁苗同步进行移栽；

(2)进行水稻-田菁间作试验，水稻株距为25cm、水稻行距25cm，田菁株距为50cm、行距50cm，每隔2行田菁株行间连栽间作3行的水稻，即水稻种植3行，田菁种植2行；每行水稻与相邻的一行田菁的间距为50cm；修复期间，田间保持湿润状态，土壤含水量保持在78％～88％；该稻田土壤每公顷施用复合肥(N∶P₂O₅∶K₂O＝12∶15∶11)复合肥680kg，有机肥8000kg；追施肥料后的一周内，对水稻根部喷洒田菁茎瘤固氮根瘤菌菌液，喷洒量为120mL/株；该田菁茎瘤固氮根瘤菌菌液为1.0×10⁵个/mL；

该有机肥由以下重量百分比的原料制备而成：牛粪82％、草木灰8％、秸秆5％、菜籽渣2％、谷壳1％、EM菌原液2％；其制备方法为：将秸秆粉碎至尺寸小于3cm后，与动物粪、草木灰、菜籽渣和谷壳充分混匀，喷洒稀释3倍后的EM菌原液，使混合后的原料水分达到46％，堆成锥形堆，覆盖薄膜保温，发酵12天，晒干即得；

(3)水稻播种115天后，同时收割水稻和田菁，收获水稻籽粒，并将水稻根、茎、叶和田菁全株移出稻田，进行卫生填埋或作为生物炭、园林堆肥原料，从而可将重金属移出稻田。

2、具体修复效果

修复后，水稻增产约3.5％，水稻籽粒含镉量(0.15mg/kg)低于水稻单作籽粒的含量(0.30mg/kg)，且符合国家食品安全标准(GB 2762-2017)，同时单季土壤镉去除率2.2％。

实施例4～5及对比例1～3

取六块上述试验田，每块试验田中均间作种植水稻和田菁，种植方法和培育方法如实施例2相同，其区别仅在于：各实施例的步骤(2)中有机肥的重量百分比不同，其他步骤和实施例2完全相同。各实施例所采用的有机肥组成和结果如表3所示。

表3不同有机肥百分含量组成测试对比情况

对比例4～6

取两块上述试验田，每块试验田中均间作种植水稻和另一豆科植物，种植方法和培育方法如实施例1相同，其区别仅在于：各实施例中间作的豆科植物种类不同，其他步骤和实施例1完全相同。各实施例所采用的豆科植物和结果如表4所示。

表4不同间作模式测试对比情况

对比例7水稻与紫苏间作修复

在地处亚热带地区的韶关市翁源县溏心村的镉污染农田，进行水稻与紫苏间作修复镉重金属污染稻田土壤的试验。种植规格等操作管理同实施例1，仅是将镉高累积田菁换成镉高累积的紫苏。结果发现水稻与紫苏在间作生长的过程中，出现了较为严重的不适应现象，紫苏植株长势弱，生物量小，二者的经济产量与作物生物量均比单作时低，且修复效果明显低于水稻与田菁。

对比例8水稻与龙葵间种修复

在实施案例1的相同地点相邻地块的中轻度镉污染稻田，进行了低累积水稻与龙葵间作同步修复中轻度镉污染稻田土壤的试验。种植规格等操作管理同实施例1，仅是将镉高累积田菁换成镉高累积的龙葵。栽培过程中控制田间为湿润的符合龙葵栽培条件，其它条件按常规作物栽培要求。结果发现由于两种作物对于生长环境的喜好性差异，在该间作体系中，尽管两种作物都能够正常生长，但二者的生物量和经济产量都出现了显著下降，对于土壤总重金属的提取修复效果明显低于水稻与田菁的间作模式。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种中轻度镉污染农田土壤边无损原位修复边安全生产的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.在移栽前5～10天将镉污染农田的表层土壤进行翻耕，所述表层土壤翻耕厚度为15～20cm；

S2.将水稻和田菁采取间作的方式进行种植，每3～4行水稻间作1～2行田菁；追施促进水稻和田菁生长的氮磷钾复合肥和有机肥；修复期间，田间土壤的含水量保持在70％～100％；

S3.水稻成熟后，同时收获水稻和田菁，并将水稻和田菁的植株全部移出农田。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水稻的株距为22～25cm，行距22～25cm；田菁的株距为44～50cm，行距为44～50cm；每行水稻与相邻的一行田菁的间距为44～50cm。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述水稻的品种为常两优772、株两优819、天优122、昌优308、五广占、丰约华占、深优957、五星丝苗、番籼占或五山丝中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S1地块翻耕后，保持土壤水分含量为田间持水量的80％～90％，犁耕断条率≥2次/m，地表以下植被覆盖率≥65％，立垡与回垡率≤4％。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，S2中，每公顷土壤施用复合肥500～800kg以及有机肥5800～8000kg；按质量份数计算，所述复合肥中各有效成分的比例为N∶P₂O₅∶K₂O＝12～18∶15～20∶11～18。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，每公顷土壤施用氮磷钾复合肥580～680kg以及有机肥7600～8000kg；按质量份数计算，所述复合肥中各有效成分的比例为N∶P₂O₅∶K₂O＝17～18∶19～20∶17～18。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述有机肥由以下重量百分比的原料制备而成：动物粪75％～85％、草木灰5％～15％、秸秆5％、菜籽渣2％、谷壳1％、EM菌原液2％。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述动物粪选自牛粪、羊粪、鸡粪、鸭粪或鹅粪中的一种或几种。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述有机肥的制备方法为：将秸秆粉碎后，与动物粪、草木灰、菜籽渣和谷壳充分混匀，喷洒稀释2～4倍后的EM菌原液，控制混合后的原料水分为43％～48％，堆成锥形堆，覆盖薄膜保温，发酵10～15天，晒干即得。

10.根据权利要求1～9任一所述的方法，其特征在于，所述农田土壤中镉含量为0.32～1.20mg/kg。

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