一種設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤鎘-硝酸鹽復(fù)合污染的修復(fù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及污染土壤環(huán)境治理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤鎘-硝酸鹽復(fù)合污染的修復(fù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國土壤已經(jīng)受到了重金屬的嚴(yán)重污染，且污染面積呈逐年增加的趨勢，重金屬造成的環(huán)境污染問題日益凸顯，是當(dāng)前亟待妥善解決的突出環(huán)境問題之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國耕地鎘污染面積為100000km2，而且污染程度較嚴(yán)重。土壤中的鎘既會影響植物生長、細(xì)胞分裂等代謝活動，抑制作物的生長，降低農(nóng)作物產(chǎn)量，又會通過土壤-作物系統(tǒng)進(jìn)入食物鏈，給人類健康帶來了巨大危害。鎘在土壤-作物-人體食物鏈中移動性強(qiáng)，生物富集作用大，極易通過食物鏈途徑進(jìn)入生物體并造成危害，對于動物和大多數(shù)人來說，飲食是鎘攝入的首要途徑。目前常用于重金屬污染土壤修復(fù)的技術(shù)是物理、化學(xué)治理技術(shù)，主要有客土法、冰凍法、固化法、化學(xué)淋洗法、離子交換法和螯合法等，但這些方法存在工程量大、花費(fèi)高、技術(shù)難度大以及易造成二次污染等問題，很難被大面積應(yīng)用。
[0003]我國人口眾多，人均耕地面積少，設(shè)施蔬菜生產(chǎn)復(fù)種指數(shù)較高，生產(chǎn)者們?yōu)榱说玫礁叩慕?jīng)濟(jì)效益，隨意加大肥料的施用量，尤其是氮肥，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了作物需求，導(dǎo)致設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤受到硝酸鹽的嚴(yán)重污染。雖然土壤中過多的硝酸鹽對植物無害，但是這些硝酸鹽會通過食物鏈進(jìn)入人體，被還原成亞硝酸鹽，與其他食物、藥物以及殘留農(nóng)藥中的胺類和酰胺類物質(zhì)反應(yīng)，生成亞硝胺和亞硝酰胺的強(qiáng)致癌物，危害人體健康。因此，研究土壤硝酸鹽控制途徑，對降低農(nóng)作物尤其是蔬菜中的硝酸鹽含量，生產(chǎn)綠色食品有著極其重要的意義。利用微生物去除地下水中過量的硝酸鹽已被廣泛研究，但去除土壤硝酸鹽還鮮有報道。
[0004]土壤重金屬/次生鹽漬化污染是影響我國生態(tài)環(huán)境和食品安全的一個重要因素。近年來出現(xiàn)的植物修復(fù)技術(shù)，作為一種原位綠色修復(fù)技術(shù)，具有費(fèi)用低廉、易于操作且不破壞土壤的理化性質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)。
[0005]公開號為CN1555672A的專利文獻(xiàn)公開了一種鎘污染土壤的植物原位修復(fù)方法，在被鎘污染區(qū)域，直接種植植物東南景天，通過東南景天根系吸收土壤中大量的鎘，并向上運(yùn)輸及轉(zhuǎn)運(yùn)到地上部，當(dāng)植株生長到30?40cm或3?4個月后收割地上部并將其移走，則可從土壤中帶走大量的鎘，從而達(dá)到快速治理鎘污染土壤的目的。
[0006]單純的植物修復(fù)最少需要3年的時間，且必須中斷農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。目前不中斷農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的原位重金屬污染土壤修復(fù)方法還比較少。公開號為CN101116865A的專利文獻(xiàn)公開了一種重金屬中輕度污染菜地土壤的邊生產(chǎn)邊修復(fù)方法，步驟如下:I)春季在被鎘、銅、鋅重金屬污染的菜地土壤以間作方式種植東南景天和海洲香薷；2)定期收割東南景天，10月份收獲海洲香薷；3)海洲香薷收獲后載重鎘富集油菜，次年4月份收獲;4)油菜收獲后栽種黃瓜，9月份黃瓜收獲后種植白菜，白菜收獲后種植海洲香薷，完成一個修復(fù)周期。該發(fā)明通過植物間的互作效應(yīng)，降低蔬菜的重金屬吸收和積累量，在達(dá)到重金屬污染修復(fù)的同時，保障農(nóng)產(chǎn)品安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供了一種設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤鎘-硝酸鹽復(fù)合污染的修復(fù)方法，利用鎘超積累植物-鎘-硝酸鹽低積累的水生蔬菜-鎘-硝酸鹽低積累的陸生蔬菜輪作的方式，在土壤修復(fù)的同時，保障蔬菜的食用安全。
[0008]一種設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤鎘-硝酸鹽復(fù)合污染的修復(fù)方法，包括以下步驟:
[0009](I)在待修復(fù)土壤上種植東南景天，定期收割，收割2?3次后，將東南景天移除；
[0010](2)移除后，在該土壤上栽種港種青梗柳葉空心菜，生長期間進(jìn)行淹水處理；
[0011](3)收獲港種青梗柳葉空心菜后，又在該土壤上栽種四月白小白菜；
[0012](4)重復(fù)步驟(I)?(3)，直至土壤達(dá)標(biāo)。
[0013]本發(fā)明利用東南景天對鎘超積累的特性，將設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤中的重金屬吸收到植株的地上部，達(dá)到減輕土壤重金屬污染的目的。土壤的重金屬污染得到一定程度修復(fù)之后，再通過種植對鎘、硝酸鹽低積累的蔬菜，得到符合食品衛(wèi)生安全標(biāo)準(zhǔn)的經(jīng)濟(jì)作物，使得設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤在污染修復(fù)的過程中產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。
[0014]本發(fā)明篩選得到港種青梗柳葉空心菜和四月白小白菜為鎘低積累品種;在對抗硝酸鹽污染方面，這兩個品種在有效利用土壤中的氮元素的同時，不產(chǎn)生硝酸鹽積累。
[0015]本發(fā)明的技術(shù)方案中，以種植東南景天-港種青梗柳葉空心菜-四月白小白菜為一個循環(huán)，一個循環(huán)周期為一年，東南景天的種植期為5-6個月，接下來的6-7個月種植蔬菜。
[0016]港種青梗柳葉空心菜為水生蔬菜，生長過程中，設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤處于淹水狀態(tài)。淹水處理是緩解設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤中次生鹽漬化污染的有效手段，而且水生蔬菜水分含量高，對植株體內(nèi)的硝酸鹽有稀釋作用，因此，本發(fā)明選用水生蔬菜港種青梗柳葉空心菜作為輪種過程中首先種植的蔬菜。
[0017]土壤長期淹水會改變土壤理化性質(zhì)如氧化還原電位和菌群平衡，因此，本發(fā)明在種完一茬港種青梗柳葉空心菜后改種陸生蔬菜四月白小白菜。
[0018]本發(fā)明根據(jù)設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤的鎘-硝酸鹽的污染情況調(diào)整步驟(I)?(3)的重復(fù)次數(shù)，直至土壤中的鎘和硝酸鹽含量達(dá)到土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，且生產(chǎn)出來的蔬菜中鎘和硝酸鹽含量低于食品衛(wèi)生安全標(biāo)準(zhǔn)。
[0019]上述環(huán)境安全標(biāo)準(zhǔn)是指中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)-土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB 15618-2008)中規(guī)定的農(nóng)田土壤中Cd殘留量二級標(biāo)準(zhǔn)限值(0.5mg/kg)，食品衛(wèi)生安全標(biāo)準(zhǔn)分別是指食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)(GB 2762-2012,Cd<0.5mg kg—O和食品衛(wèi)生安全三級標(biāo)準(zhǔn)(硝酸鹽〈1440mg kg—1)。
[0020]按照本發(fā)明的技術(shù)方案，污染的設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤修復(fù)兩年后，土壤鎘含量降低了56.51%，硝酸鹽含量降低了56.43%。
[0021 ]作為優(yōu)選，步驟(I)中，東南景天利用莖段扦插長至株高為5?6cm時移栽至待修復(fù)土壤。東南景天育苗基質(zhì)為蛭石:珍珠巖比例3:1的基質(zhì)，將基質(zhì)平鋪滿整個苗床，厚度約為苗床深度的2/3，溫度調(diào)節(jié)至24±1°C，濕度調(diào)節(jié)至60±5%。
[0022]在本發(fā)明的技術(shù)方案中，東南景天在5-6個月的生長期內(nèi)，收割2?3次的生物量以及鎘吸收量達(dá)到峰值，作為優(yōu)選，步驟(I)中，東南景天生長2?3個月后收割，收割時留地上部I?2cm莖段。更為優(yōu)選，東南景天首次生長3?4個月后收割，第2次生長2個月后移除。
[0023]本發(fā)明技術(shù)方案中，每一季的植株采用苗直接移種，可以為每一季植株的生長節(jié)省近一個月的育苗時間。作為優(yōu)選，步驟(2)和(3)中，港種青梗柳葉空心菜和四月白小白菜先播種育苗，苗長至5?7cm時移栽至待修復(fù)土壤。
[0024]作為優(yōu)選，步驟(2)中，港種青梗柳葉空心菜苗移栽5?7天后，進(jìn)行淹水處理。港種青梗柳葉空心菜苗渡過5?7天的適應(yīng)期后再處于淹水狀態(tài)，有利于菜苗的成活。
[0025]作為優(yōu)選，步驟(2)中，淹水處理后，土層表面至少保持水深2cm。
[0026]作為優(yōu)選，步驟(2)中，港種青梗柳葉空心菜生長2?3個月收獲。
[0027]作為優(yōu)選，步驟(3)中，四月白小白菜生長期間，土壤含水量保持在65%?75%。
[0028]作為優(yōu)選，步驟(3)中，四月白小白菜生長I?2個月收獲。
[0029]作為優(yōu)選，步驟(3)中，四月白小白菜栽種I?2季。
[0030]本發(fā)明具備的有益效果:(I)本發(fā)明與傳統(tǒng)的污染土壤治理方法相比，投資少、工程量小、技術(shù)管理簡單，作為一種綠色原位修復(fù)技術(shù)，不會造成二次污染，修復(fù)過程不會改變土壤理化性質(zhì)，不會破壞土壤生態(tài)環(huán)境，還有助于改善因重金屬、硝酸鹽污染導(dǎo)致的土壤退化和生產(chǎn)力下降，恢復(fù)并提高其生物多樣性。
[0031](2)本發(fā)明所選的空心菜和小白菜均為鎘-硝酸鹽共低積累品種，具有對鎘和硝酸鹽拒吸收和積累的特點(diǎn)，收獲的蔬菜符合食品衛(wèi)生安全標(biāo)準(zhǔn)，本發(fā)明在修復(fù)土壤鎘-硝酸鹽復(fù)合污染的同時產(chǎn)生了一定的經(jīng)濟(jì)效益。
[0032](3)按照本發(fā)明的鎘超積累植物-水生低積累蔬菜-陸生低積累蔬菜輪作模式，修復(fù)重金屬和次生鹽漬化污染的同時可繼續(xù)進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，從而實(shí)現(xiàn)邊生產(chǎn)邊修復(fù)。
【附圖說明】
[0033]圖1為實(shí)施例1中修復(fù)兩年后土壤中鎘(A)、硝酸鹽(B)含量結(jié)果圖，其中CK為對照；CON為常規(guī)蔬菜水旱輪作;SA為超積累型東南景天單作;LOW為低積累蔬菜水旱輪作；
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