水稻地上部轉(zhuǎn)運；另一方面，娃對水稻植株的生理生化 過程起到調(diào)節(jié)作用，增強抗氧化系統(tǒng)保護作用，清除植株體內(nèi)自由基的危害。同時，高爐水 渣中的娃酸根離子可與±壤重金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成不易被作物根系吸收的娃酸鹽化合 物沉淀，從而減少重金屬等污染物進入食物鏈。生物炭基肥料中的有機肥也具有固定重金 屬離子限制其遷移的作用。同時，所制備的生物炭基肥料為堿性，施入±壤后，可提高±壤 pH值，改善±壤酸性條件，從而降低±壤重金屬有效性及遷移性，達到修復(fù)±壤重金屬之目 的。
[0051]生物炭基肥料也提供了作物生長所需養(yǎng)分，為農(nóng)作物正常生長發(fā)育提供有效的肥 源，從而提高農(nóng)作物產(chǎn)量。 陽〇巧相關(guān)數(shù)據(jù)檢測
[0053] 本專利在湖南省湘陰縣某重金屬污染水田地進行田間試驗，試驗區(qū)±壤理化性質(zhì) 見表1。
[0054] 表1試驗區(qū)±壤基本性質(zhì) 陽化引
[0056] 生物炭基肥料水稻田小區(qū)試驗設(shè)置3個處理，分別為處理一 500kg/畝、處理二 800kg/畝、處理Ξ1200kg/畝，另設(shè)不施用任何材料的為空白對照組CK，同時，設(shè)置單獨施 用與生物炭基肥料復(fù)合材料中相同比重的生物炭（處理一 250kg/畝、處理二400kg/畝和 處理Ξ600kg/畝）、高爐水渣（處理一 75kg/畝、處理二120kg/畝和處理Ξ180kg/畝）、 新鮮牛糞（處理一 150kg/畝、處理二240kg/畝和處理Ξ360kg/畝）。每個處理重復(fù)3次， 共39個試驗小區(qū)，每個小區(qū)面積為20m2。各小區(qū)均采取隨機區(qū)組分布，每個小區(qū)之間分隔 巧用塑料薄膜覆蓋，小區(qū)外設(shè)保護行。
[0057] 水稻田試驗工作開始于2014年4月中旬，小區(qū)劃分后，采用人工撒施方法，按試驗 設(shè)計用量將生物炭基肥料均勻施入個小區(qū)，并進行耕作層人工翻耕祀勻，保持各小區(qū)田間 最大持水量，平衡一周后，開始插秩，水稻為當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)品種，屬當(dāng)?shù)貜V泛種植品種之一，其他 田間管理和當(dāng)?shù)卣Ｉa(chǎn)一致。7月中旬水稻成熟期收割，采樣分析并測產(chǎn)。
[0058] 如圖1所示，儒污染水稻田施用生物炭基肥料后，隨著生物炭基肥料用量的增 加，稻米儒含量呈下降趨勢，且均低于對照組，生物炭基肥料用量為800kg/畝和1200kg/ 畝處理組中，稻米儒含量（分別為0. 157mg/kg和0. 133mg/kg)均低于現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn) 《GB2762-2012食品中污染物限量》規(guī)定的谷物0. 2mg/kg的限量值，分別比對照降低51. 1 % 和58.6% ;而單獨施用生物炭和高爐水渣，只有在處理Ξ中，稻米儒含量低于國家標(biāo)準(zhǔn)值， 分別為0. 159mg/kg和0. 189mg/kg。由圖3和圖4所示，施用生物炭基肥料可提高±壤抑 值，改良酸性±壤，同時，也降低±壤儒的有效態(tài)含量，從而減少儒在稻米中的積累。施用生 物炭基肥料后增加水稻產(chǎn)量，與對照相比，施用1200kg/畝，水稻產(chǎn)量增加44. 4%，而其他 處理中，單獨施用新鮮牛糞可提高水稻產(chǎn)量，單獨施用生物炭及高爐水渣對水稻產(chǎn)量影響 不顯著。運與生物炭基肥料改善±壤質(zhì)量，提供有效娃和水稻生長所需營養(yǎng)元素有關(guān)。因 此，綜合±壤抑值、±壤儒的有效態(tài)含量、稻米儒含量及稻米產(chǎn)量等因子，由生物炭、高爐 水渣微粉、新鮮牛糞和復(fù)合生物菌劑按一定比例組合而成的復(fù)合材料對水稻田±壤儒污染 修復(fù)具有聯(lián)合協(xié)同增效作用。
【主權(quán)項】
1. 一種用于耕地土壤重金屬污染修復(fù)生物炭基肥料，其特征在于：所述材料由生物 炭、高爐水渣微粉、新鮮牛糞和復(fù)合生物菌劑組成，所述各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為50%、15%、 30%和 5%。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于耕地土壤重金屬污染修復(fù)生物炭基肥料，其特征在于： 制備方法為：將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的牛糞、5%的復(fù)合生物菌劑分別加入100份蒸餾水中，在 攪拌器中充分?jǐn)嚢杈鶆?，常溫常壓下靜置7天后，再加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的生物炭和15% 的高爐水渣微粉混合物，邊加邊攪拌，攪拌30min使其充分混勻，常溫常壓下靜置平衡24小 時后，取出，自然風(fēng)干或于40°C恒溫鼓風(fēng)干燥箱中干燥，即得生物炭基肥料粉劑。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于耕地土壤重金屬污染修復(fù)生物炭基肥料，其特征在于： 所述生物炭采用棉花秸桿為原材料在氮氣條件下缺氧500-650°C熱解4-6小時制得生物 炭，再經(jīng)研磨過篩取粒徑50-60目樣品，用蒸餾水沖洗干凈后放入105°C烘箱中烘干。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的用于耕地土壤重金屬污染修復(fù)生物炭基肥料，其特征 在于：所述生物炭材料其比表面積為82. 3m2/g-89. 7m2/g，灰分含量為13. 21 % -14. 65 %， pH值為 9. 89-10. 17,比重為 1. 08g/cm3-l. 14g/cm3,主要元素成分是C48. 96 % -56. 37 %、 H1. 48%-1·76%、Ν1.27%-1.38%。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于耕地土壤重金屬污染修復(fù)生物炭基肥料，其特征在于： 所述高爐水渣微粉為高爐水渣經(jīng)研磨后過80-100目尼龍網(wǎng)篩得到高爐水渣粉末，再經(jīng) 5-8mol/L的ΚΟΗ溶液進行堿浸8小時，用蒸餾水沖洗后，600-750°C條件下焙燒lOmin制備 所需高爐水渣微粉。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于耕地土壤重金屬污染修復(fù)生物炭基肥料，其特征在于： 所述復(fù)合生物菌劑為將枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、光合菌、酵母菌和纖維素酶制劑按一 定比例復(fù)合而成，接種重量比例范圍為枯草芽孢桿菌：地衣芽孢桿菌：光合菌：酵母菌= 0. 5-1:0. 5-1:0. 8-1:1-2,纖維素酶制劑添加量為復(fù)合菌劑的重量的0. 5-0. 8 %。7. 根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的用于耕地土壤重金屬污染修復(fù)生物炭基肥料，其特 征在于：所述生物菌劑為將上述復(fù)合生物菌劑加入紅糖水中，按蒸餾水與紅糖的比例為 15:1-20:1配制，在密封容器中發(fā)酵7-10天，發(fā)酵初期為厭氧狀態(tài)并維持3-5天，隨后揭開 容器蓋，使發(fā)酵液處于好氧環(huán)境，直至發(fā)酵期完畢，即得生物菌劑。8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于耕地土壤重金屬污染修復(fù)生物炭基肥料，其特征在 于：所述生物炭基肥料粉劑采用圓盤式造粒機進行造粒，選用木質(zhì)素磺酸鈉作為粘合劑，木 質(zhì)素磺酸鈉添加量為總重量的1-1. 8%，蒸餾水添加量為總重量的2%，所得生物炭基肥料 粒徑為3_5mm。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于耕地土壤重金屬污染修復(fù)生物炭基肥料，其特征在于： 所述生物炭基肥料用量為每畝500-1200kg。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于耕地土壤重金屬污染修復(fù)生物炭基肥料，其特征在于： 在農(nóng)田使用時，先將土壤翻耕，然后將生物炭基肥料均勻撒施在土壤表層，通過人工或者旋 耕機對0-20cm的表層土壤耙勻，使生物炭基肥料與表層土壤混勻，保持田間正常水分平衡 一周后即可種植農(nóng)作物，其他田間管理與正常的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相一致。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于耕地土壤重金屬污染修復(fù)生物炭基肥料，所述材料由生物炭、高爐水渣微粉、新鮮牛糞和復(fù)合生物菌劑組成，所述各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為50％、15％、30％和5％。本發(fā)明中的生物炭與高爐水渣經(jīng)過嚴(yán)格篩選和有效成分活化，一方面可以提高土壤pH，改善土壤團粒結(jié)構(gòu)，有效增強對土壤重金屬元素的吸附作用，提高土壤重金屬修復(fù)效果，生物炭、高爐水渣微粉、新鮮牛糞和復(fù)合生物菌劑按一定比例組合形成的復(fù)合材料，生物炭增加吸附土壤溶液重金屬，高爐水渣中硅在活化劑作用下提高硅的作物利用率，作物吸收硅的同時阻控重金屬向作物植株體運移，降低作物體內(nèi)重金屬含量，兩者對控制作物吸收土壤重金屬元素具有協(xié)同增效作用。
【IPC分類】C05G3/04, C05G3/00
【公開號】CN105347907
【申請?zhí)枴緾N201510675306
【發(fā)明人】林文興, 熊榮昌, 李曉忠, 鄭磊, 周瀚, 鄧威
【申請人】福建金土地生物科技有限公司
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年10月19日