在酸性重金屬污染土壤阻控蔬菜吸收鎘的根際調(diào)理劑及其應(yīng)用
【專利摘要】在酸性重金屬污染土壤阻控蔬菜吸收鎘的根際調(diào)理劑及其應(yīng)用，由質(zhì)量占比30～40％的發(fā)酵牛糞和質(zhì)量占比60～70％的綠泥石礦物粉組成，所述發(fā)酵牛糞的pH 7.5?9.5，有機(jī)質(zhì)≥45wt.％；綠泥石礦物粉，pH 9?11，綠泥石占比30?50wt.％。農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物發(fā)酵牛糞可以提高土壤養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)含量，對(duì)植物生長具有良好的促進(jìn)作用；工業(yè)廢棄物尾礦礦物粉含有多種粘土礦物，多孔吸附結(jié)構(gòu)可鈍化重金屬。施用兩者混合的根際調(diào)理劑，可在促進(jìn)植物生長和固定土壤重金屬轉(zhuǎn)運(yùn)方面起到協(xié)同作用。
【專利說明】
在酸性重金屬污染土壤阻控蔬菜吸收鎘的根際調(diào)理劑及其應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于重金屬鎘污染農(nóng)田的阻控修復(fù)方法，具體涉及一種在酸性重金屬污染土壤阻控蔬菜吸收鎘的根際調(diào)理劑及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]重金屬鎘(Cd)具有很強(qiáng)的生物毒性，其在土壤中化學(xué)活性強(qiáng)、不能降解消除，通過食物鏈富集作用而嚴(yán)重危害人類健康，1955年日本神通川發(fā)生聞名于世的骨痛病以來，鎘污染即引起各國各界的廣泛關(guān)注。根據(jù)2014年公布的《全國土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》，我國污染物以無機(jī)污染為主，重金屬鎘的點(diǎn)位超標(biāo)率最高，達(dá)7%。其中，南方地區(qū)由于土壤重金屬背景值高、土壤酸化等因素，其污染程度尤甚。特別是近來出現(xiàn)的以湖南為代表的多省份檢出的大米鎘超標(biāo)事件，更是將鎘污染食品安全問題推向風(fēng)口浪尖。農(nóng)作物重金屬超標(biāo)一方面影響食品安全，危害人體健康，另一方面也影響農(nóng)產(chǎn)品銷售出口，嚴(yán)重影響國家貿(mào)易競(jìng)爭(zhēng)力。因此，如何在鎘污染農(nóng)田上生產(chǎn)健康的糧食，成為了我國科研工作者責(zé)無旁貸的科研任務(wù)。研究表明，不同蔬菜對(duì)重金屬鎘的吸收效率不同，而葉菜類蔬菜通常對(duì)重金屬鎘有較強(qiáng)的富集能力，從而容易重金屬超標(biāo)。
[0003]隨著生產(chǎn)水平的提高，伴隨產(chǎn)生了數(shù)量巨大的資源性工農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物，比如種植業(yè)的農(nóng)作物生物質(zhì)廢棄物，養(yǎng)殖業(yè)的各種畜禽糞便，造紙業(yè)的樹皮、廢紙漿，采礦余留的尾礦等。然而，粗放的廢棄物處理方式不僅沒能實(shí)現(xiàn)廢棄物有效利用，反而造成了極大的環(huán)境污染。工農(nóng)業(yè)廢棄物中含有大量植物生長所需的有機(jī)物質(zhì)和礦質(zhì)微量元素，經(jīng)過無害化處理之后對(duì)農(nóng)作物生長具有有益影響。同時(shí)，某些工農(nóng)業(yè)廢棄物含有大量有機(jī)物和粘土礦物，具有鈍化重金屬的作用。中國發(fā)明專利(201310324576.9)發(fā)明了一種利用牛糞鈍化土壤重金屬的生物有機(jī)肥;而發(fā)明專利(201110050130.2)則采用黏土礦物的多孔吸附結(jié)構(gòu)發(fā)明一種土壤重金屬處理劑；目前，未見采用工農(nóng)業(yè)廢棄物資源化進(jìn)行重金屬污染土壤安全作物生產(chǎn)的報(bào)道。本專利將廢棄物資源化和農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)相結(jié)合，是一舉兩得的有益嘗試。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]解決的技術(shù)問題:本發(fā)明針對(duì)湖南重金屬鎘污染農(nóng)田土壤，提供了一種可阻控蔬菜吸收重金屬的根際調(diào)理劑及其應(yīng)用，該調(diào)理劑由工農(nóng)業(yè)廢棄物組成，在修復(fù)土壤的同時(shí)，兼具廢棄物資源化利用的特點(diǎn)。本發(fā)明可有效降低蔬菜的重金屬濃度，有利于在酸性重金屬污染土壤中生產(chǎn)符合國家食品安全標(biāo)準(zhǔn)的蔬菜。
[0005]技術(shù)方案:一種在酸性重金屬污染土壤阻控蔬菜吸收鎘的根際調(diào)理劑，由質(zhì)量占比30?40 %的發(fā)酵牛糞和質(zhì)量占比60?70 %的綠泥石礦物粉組成，所述發(fā)酵牛糞的pH7.5_9.5，有機(jī)質(zhì)多45￥1:.% ;綠泥石礦物粉，pH 9-11，綠泥石占比30_50wt.%
[0006]上述綠泥石尾礦礦物粉，pH 9.84，綠泥石41的.％，長石25的.％，石英25的.％，方解石6wt.%，水云母3wt.%。
[0007]上述發(fā)酵牛糞pH 8.37，有機(jī)質(zhì)彡45wt.%，水分彡30wt.%。
[0008]上述阻控蔬菜品種為空心菜。
[0009]上述根際調(diào)理劑在酸性重金屬污染土壤阻控空心菜吸收鎘中的應(yīng)用。
[0010]有益效果:農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物發(fā)酵牛糞可以提高土壤養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)含量，對(duì)植物生長具有良好的促進(jìn)作用；工業(yè)廢棄物尾礦礦物粉含有多種粘土礦物，多孔吸附結(jié)構(gòu)可鈍化重金屬。施用兩者混合的根際調(diào)理劑，可在促進(jìn)植物生長和固定土壤重金屬轉(zhuǎn)運(yùn)方面起到協(xié)同作用。一方面植物生長通過稀釋效應(yīng)降低重金屬濃度;一方面，粘土礦物對(duì)土壤重金屬的鈍化，可降低土壤重金屬活性，減少重金屬向植物的轉(zhuǎn)運(yùn)。而兩者混合施用下，不僅在降低重金屬吸收，在提高植物，尤其是空心菜的養(yǎng)分吸收上也發(fā)揮了協(xié)同增效作用(圖1，圖
2)。因此，應(yīng)用工農(nóng)業(yè)廢棄物在重金屬污染土壤進(jìn)行安全農(nóng)作物生產(chǎn)，是一舉兩得的有益嘗試。
【附圖說明】
[0011]圖1:根際調(diào)理劑對(duì)空心菜地上部生物量和重金屬鎘吸收的影響示意圖。對(duì)照，種植空心菜;處理I，種植空心菜+尾礦礦物粉;處理2，種植空心菜+發(fā)酵牛糞;聯(lián)合處理，種植空心菜+尾礦礦物粉+發(fā)酵牛糞。
[0012]圖2:根際調(diào)理劑對(duì)土壤pH和空心菜磷吸收的影響示意圖。對(duì)照，種植空心菜;處理I，種植空心菜+尾礦礦物粉;處理2，種植空心菜+發(fā)酵牛糞;聯(lián)合處理，種植空心菜+尾礦礦物粉+發(fā)酵牛糞。
【具體實(shí)施方式】
[0013]實(shí)施例1:
[0014]本發(fā)明利用農(nóng)業(yè)廢棄物發(fā)酵牛糞(pH 8.37，有機(jī)質(zhì)彡45被.％，水分彡30的.％)和工業(yè)廢棄物尾礦礦物粉(pH 9.84，綠泥石41的.％，長石25#.%，石英25的.％，方解石6wt.%，水云母3wt.%)作為根際調(diào)理劑，選用當(dāng)?shù)貜V泛種植、且具有較高重金屬吸收活性的大葉類蔬菜空心菜作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。
[0015]試驗(yàn)地為湖南省湘潭縣某重金屬鎘污染農(nóng)田旱地土壤，其鎘污染濃度為0.68mg/kg，超過國家二級(jí)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值(GB 15618-1995，〈0.3mg/kg)。其基本理化性質(zhì)為pH4.9。劃分為種植小區(qū)(2.0m X 4.0m)進(jìn)行田間實(shí)驗(yàn)。
[0016]實(shí)驗(yàn)用根際調(diào)理劑為農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物發(fā)酵牛糞，施用量為500公斤/畝。將根際調(diào)理劑均勻撒入土壤，翻土將其與土壤均勻混合。每個(gè)小區(qū)內(nèi)根據(jù)當(dāng)?shù)亓?xí)慣種植，田間正常管理，約2個(gè)月后待植物成熟，分別收獲植物地上部和根部，集中處理測(cè)定植物地上部生物量及重金屬濃度等。結(jié)果表明(圖1):施加發(fā)酵牛糞對(duì)空心菜生長有較大促進(jìn)作用，顯著提高了空心菜地上部生物量(增加71.9%);發(fā)酵牛糞處理對(duì)空心菜重金屬濃度有顯著影響，施入發(fā)酵牛糞之后，空心菜對(duì)土壤重金屬的吸取濃度(以干重計(jì))從原來的8.06mg/kg降低到4.91mg/kg(鮮重計(jì)為0.344mg/kg)，降幅為39%。
[0017]實(shí)驗(yàn)用根際調(diào)理劑為工業(yè)有機(jī)廢棄物尾礦礦物粉，施用量為1000公斤/畝。將根際調(diào)理劑均勻撒入土壤，翻土將其與土壤均勻混合。每個(gè)小區(qū)內(nèi)根據(jù)當(dāng)?shù)亓?xí)慣種植蔬菜，田間正常管理，待植物成熟后收獲植物地上部和根部，集中測(cè)定植物生物量以及重金屬濃度等指標(biāo)。結(jié)果表明(圖1):施入尾礦礦物粉對(duì)空心菜的生物量有一定的促進(jìn)作用(增加17.5%)；與此同時(shí)，尾礦礦物粉處理對(duì)空心菜重金屬濃度有一定降低作用，該處理下，空心菜重金屬濃度降低至7.572mg/kg(鮮重計(jì)為0.53mg/kg);進(jìn)一步分析了該處理對(duì)土壤pH和植物磷素吸收的影響(圖2)，結(jié)果表明，尾礦礦物粉對(duì)土壤pH有較明顯提高作用，從對(duì)照4.83提高至5.47，而單獨(dú)施加尾礦礦物粉對(duì)植物磷吸收沒有顯著影響。
[0018]實(shí)驗(yàn)用根際調(diào)理劑為工農(nóng)業(yè)廢棄物發(fā)酵牛糞和尾礦礦物粉混合物，施用量分別為500公斤/畝和1000公斤/畝。將根際調(diào)理劑均勻撒入土壤，翻土將其與土壤均勻混合。每個(gè)小區(qū)內(nèi)根據(jù)當(dāng)?shù)亓?xí)慣種植蔬菜，田間正常管理，待植物成熟后收獲，并測(cè)定植物生物量及重金屬濃度等指標(biāo)。結(jié)果表明(圖1):混合調(diào)理劑顯著促進(jìn)空心菜生長(增加107.7%)，并顯著降低蔬菜重金屬濃度，鮮重由于0.564mg/kg降低至0.27611^/1^(降幅51% )，接近國家規(guī)定的食品安全標(biāo)準(zhǔn)(GB 2762-2005，〈0.2mg/kg)。同時(shí)，混合調(diào)理劑顯著提高了土壤pH，并顯著促進(jìn)了空心菜對(duì)土壤磷素的吸收(圖2)，由對(duì)照的4.149g/m2提高至8.614g/m2(增加了107.6%)ο
[0019]綜上結(jié)果表明，發(fā)酵牛糞和尾礦礦物粉混合施用，是一種在酸性旱地土壤中可有效阻控蔬菜吸收重金屬鎘的根際調(diào)理劑。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.在酸性重金屬污染土壤阻控蔬菜吸收鎘的根際調(diào)理劑，其特征在于由質(zhì)量占比30?40%的發(fā)酵牛糞和質(zhì)量占比60?70%的綠泥石礦物粉組成，所述發(fā)酵牛糞的pH 7.5-9.5，有機(jī)質(zhì)^45 wt.%;綠泥石礦物粉，pH 9-11，綠泥石占比30_50wt.%。2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述在酸性重金屬污染土壤阻控蔬菜吸收鎘的根際調(diào)理劑，其特征在于所述綠泥石尾礦礦物粉，pH 9.84，綠泥石41 wt.%，長石25 wt.%，石英25 wt.%，方解石6 wt.%，水云母3 wt.% ο3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述在酸性重金屬污染土壤阻控蔬菜吸收鎘的根際調(diào)理劑，其特征在于所述發(fā)酵牛糞pH 8.37，有機(jī)質(zhì)彡45 wt.%，水分彡30 wt.%。4.根據(jù)權(quán)利要求1?3任一所述在酸性重金屬污染土壤阻控蔬菜吸收鎘的根際調(diào)理劑，其特征在于阻控的蔬菜品種為空心菜。5.權(quán)利要求1?3任一所述根際調(diào)理劑在酸性重金屬污染土壤阻控空心菜吸收鎘中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】C05G3/04GK105885858SQ201610224819
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年4月12日
【發(fā)明人】曾軍, 林先貴, 王明, 王一明, 朱清禾, 丁慶旻, 吳龍華, 胡鵬杰
【申請(qǐng)人】中國科學(xué)院南京土壤研究所