本发明涉及重金属污染土壤修复领域，尤其涉及一种利用东南景天和蚕豆间作修复镉污染稻田的方法。
背景技术：
随着我国工、农业的快速发展，大量的重金属镉、砷、铅等通过矿山开采、污泥农用、污水灌溉、大气沉降、雨水冲刷、地表径流等途径进入土壤环境中，危害土壤环境生态系统，对农产品的质量安全存在污染风险，人类身体健康也存在较大健康风险。现行的土壤污染修复技术主要有物理修复、化学修复、植物修复等，其中植物修复技术具有成本低廉、操作简单、可同步改善土壤环境质量等优点，但也存在超富集植物生物量较小、修复时间长等不足，限制了植物修复的推广应用。间作技术在农业生产中的应用历史悠久，此技术通过植物根系和地上部形态结构的互补作用能促进植物对土壤养分等的有效利用，进一步使植物的产量增加。用超富集植物与普通植物间作，达到提高超富集植物的生物量以及对重金属的吸收效果。而且，以往有关植物间套轮作系统对重金属污染土壤修复的研究应用多集中在旱地，对稻田少有研究。因而从生态适应性角度考虑水分、光照、热量(积温)和重金属对复合种植体系中植物的影响，利用植物多样性强化重金属污染土壤修复，为实现“边修复边生产”提供了一条新途径。
由于稻田环境对大多数陆生植物的广泛制约和周年光温气候资源的局限，选择生态适宜的高积累(超富集)植物品种进行间套与轮作，是提高修复效率并收获安全稻米的重点研究方向。因此，应根据不同的目的选择适当的植物形成间作种植模式，并对相关的农业措施如施肥、种植密度等进行研究，以期获得最佳的修复效果和经济收益。
中国发明专利cn101116865a采用间作方式种植东南景天和海洲香薷，通过东南景天从土壤中带走大量重金属，达到降低蔬菜中重金属的含量，保障农产品安全，起到了很好的效果。但是试验发现，将东南景天按上述方法直接套用在水稻间作上效果不理想，水稻中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。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种利用东南景天和蚕豆间作修复镉污染稻田的方法，降低土壤中cd含量和减少水稻的镉含量。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种利用东南景天和蚕豆间作修复镉污染稻田的方法，包括：
采用间作的方式将东南景天和蚕豆种植在冬季闲置稻田上，东南景天和蚕豆间作比例为(1～2)：1；
种植100～150天后，收割蚕豆和东南景天，蚕豆果实作食品或作非食品工业原料，蚕豆剩余部分和东南景天整株移出稻田进行卫生填埋或作园林堆肥原料，以将重金属移出稻田。
作为上述方案的改进，采用间作的方式将东南景天和蚕豆种植在冬季闲置稻田上，东南景天和蚕豆间作比例为(1～2)：1；
种植120～130天后，收割蚕豆和东南景天，蚕豆果实作食品或作非食品工业原料，蚕豆剩余部分和东南景天整株移出稻田进行卫生填埋或作园林堆肥原料，以将重金属移出稻田。
作为上述方案的改进，采用间作的方式将东南景天和蚕豆种植在冬季闲置稻田上，东南景天和蚕豆间作比例为1：1；
种植120～130天后，收割蚕豆和东南景天，蚕豆果实作食品或作非食品工业原料，蚕豆剩余部分和东南景天整株移出稻田进行卫生填埋或作园林堆肥原料，以将重金属移出稻田。
作为上述方案的改进，将东南景天幼苗培育15～20天，株高为15～20cm后，将东南景天移植到冬季闲置稻田上，同时在冬季闲置稻田上采用穴播方式种植蚕豆。
作为上述方案的改进，东南景天的株距为15～20cm，行距15～20cm；蚕豆的株距为30～40cm，行距为30～40cm。
作为上述方案的改进，东南景天的株距为20cm、21cm、22cm、23cm、24cm或25cm，行距为25cm、26cm、27cm、28cm、29cm或30cm；
蚕豆的株距为30cm、31cm、32cm、33cm、34cm、35cm、36cm、37cm、38cm、39cm或40cm，行距为30cm、31cm、32cm、33cm、34cm、35cm、36cm、37cm、38cm、39cm或40cm。
作为上述方案的改进，种植期间，稻田的田间土壤的含水量保持在60％～70％。
作为上述方案的改进，每公顷稻田施加150～200kg复合肥，6000～7000kg有机肥。
作为上述方案的改进，所述复合肥的有效成分包括n、p2o5和k2o，其中，n、p2o5、k2o按质量份计算，比例为(12～15)∶(15～18)∶(11～15)。
实施本发明，具有如下有益效果：
东南景天是一种镉超富集植物，具有生物量大、适应性广和多次收割的特点；蚕豆是一种适应于南方稻区大面积种植的绿肥作物，具有固氮增肥、提高地力、改善环境等作用。
1、与传统的镉污染稻田土壤治理方法相比，本发明的重点在于充分利用冬季闲置稻田，利用镉超富集植物东南景天与蚕豆进行间作，实现蚕豆产量略有减产下果实镉含量符合国家食品安全限量标准，对保障我国食品安全和人民健康具有重要意义，在一定程度上钝化镉，使后作水稻更少吸收镉。
2、本发明在冬季闲置稻田上种植东南景天和蚕豆，在不破坏农田生态环境和现有种植功能前提下，实现中低浓度镉污染稻田土壤的原位修复，保障后茬稻米安全生产，同时不影响正常的蚕豆和稻米生产和农民创收。
3、本发明充分利用冬季闲置稻田，实现土地资源和光热资源的有效利用，修复中低浓度镉污染稻田土壤的同时，避免了冬闲抛荒和资源浪费。
4、本发明采用超富集植物东南景天和豆科绿肥植物蚕豆进行间作，利用蚕豆固氮增肥、提升地力、改善环境的特征，有效增加东南景天的生物量，促进东南景天对土壤重金属的有效吸收。
5、本发明操作简单、成本低廉、农民认可程度高，不破坏土壤理化性质，无二次污染，是一种应用范围广、投入低、易操作的“边修复边生产技术”。
6、本发明解决了中低浓度镉污染稻田土壤修复与农业生产两者难以兼顾的问题，具有良好的环境效益、经济效益和社会效益，具有很好的推广应用价值。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明作进一步地详细描述。
实施例1
在韶关市翁源县塘心村某中低浓度镉污染稻田进行本发明利用东南景天和蚕豆间作修复镉污染稻田的方法。
该污染土壤ph值为5.4，镉含量为0.45mg/kg。试验田原为水稻田，2018年种植晚稻，在晚稻收获后于2018年10月清理稻草并凉干土壤后，对农田今天翻耕，整地成畦，疏通排水沟系统，然后于2018年11月开始试验，具体包括以下步骤：
(1)将秧龄为25～35天，幼苗株高为15～20cm的东南景天移植到试验田，采用穴播方式同步种植蚕豆，每穴播3粒，定苗1株。
(2)相同条件下分为3个实验小区，分别同时进行蚕豆单作、东南景天单作和东南景天-蚕豆间作试验；其中，
蚕豆单作植株之间株距为30cm，行距为30cm；
东南景天单作植株之间株距为15cm，行距15cm；
东南景天-蚕豆间作蚕豆株距为30cm，蚕豆行距为30cm，东南景天株距为15cm，东南景天行距为15cm，蚕豆行间间作1行东南景天。
(3)种植修复期间，田间保持湿润状态，土壤含水量保持在70％～80％；
(4)冬作移栽种植120～130天后，已到了早稻种植季节，此时收获整株东南景天和整株蚕豆，将蚕豆还田作为有机绿肥，整理田地准备后茬水稻种植；将东南景天移出稻田，从而将重金属移出农田。
修复期间，该稻田土壤每公顷施用150kg复合肥，6000kg有机肥。
单作和间作的实验结果见表1和表2。
表1不同种植模式下蚕豆和东南景天生物量(干重)
(注：表中*表示不同种植模式下达到显著性差异)
表2蚕豆与东南景天不同部位镉含量和提取量(干重)
(注：表中*表示不同种植模式下达到显著性差异)
由表1和表2可知，本发明在被镉污染的稻田土壤中，将蚕豆和东南景天采取间作的方式同时种植，间作与常规单作比较，在土壤镉含量为0.45mg/kg的污染农田土壤中，间作与常规单作比较，间作模式下蚕豆单株产量和生物量略有下降，干重分别为3.81g和31.40g；但东南景天单株生物量干重从7.40g增加至8.37g，增加11.59％；同时，蚕豆果实干重中镉含量为0.14mg/kg(折合鲜重中镉含量为0.013mg/kg)，远低于0.20mg/kg(鲜重)的国家食品安全限量标准；该间作体系每公顷土壤重金属镉提取量达到129.45g，重金属当量比达到2.64，同时土壤除镉率达到12.78％，最后将收获的作物根、茎、叶、果移除农田(卫生填埋处置或作为生物质能利用)，从而将植物提取的重金属移出稻田。
需要说明的是，东南景天镉提取量在单作模式下是190.05g/hm2，间作模式下是118.8g/hm2，但间作模式下，东南景天的种植总量比单作模式少了一半，若在种植总量相同的情况下，间作模式下，东南景天的镉提取量应为237.6g/hm2，比单作模式提高了25％。此外，蚕豆也能提取土壤中的一部分镉，但主要集中在根部，果实中的镉含量还是低于0.20mg/kg(鲜重)的国家食品安全限量标准，因此本发明在冬季闲置稻田上种植东南景天和蚕豆，不仅可以修复中低浓度镉污染稻田土壤，避免冬闲抛荒和资源浪费，又可以通过种植蚕豆来进行创收，还不影响水稻种植。
土壤镉去除率是指在间作模式下，土壤镉提取修复的效率，也就是，重金属提取量与土壤总镉量的百分比。
重金属当量比是一个计算间作模式下，土壤提取重金属效率的指标。当指标大于1时，说明该间作模式具有优势，反之，小于1时，该间作模式未有修复优势，(由土地定量比ler推衍出来的)。
在间作模式下，两种植物根系互作，改变根际土微生态环境，促进东南景天对cd的吸收，从而降低土壤中cd的含量。
实施例2
在韶关市翁源县塘心村某中低浓度镉污染稻田进行本发明利用东南景天和蚕豆间作修复镉污染稻田的方法。
该污染土壤的镉含量为0.55mg/kg。试验田原为水稻田，在晚稻收获后，对农田今天翻耕，整地成畦，疏通排水沟系统，然后进行试验，具体包括以下步骤：
1、具体修复方法
(1)将秧龄为25～35天，幼苗株高为15～20cm的东南景天移植到试验田，采用穴播方式同步种植蚕豆，每穴播3粒，定苗1株；
(2)相同条件下分为3个实验小区，分别同时进行蚕豆单作、东南景天单作和东南景天-蚕豆间作试验；其中，
蚕豆单作植株之间株距为40cm、行距为40cm；
东南景天单作之间株距为20cm、行距为20cm；
东南景天-蚕豆间作蚕豆株距为40cm、蚕豆行距为40cm，东南景天株距为20cm、行距为20cm，蚕豆行间间作2行的东南景天；
(3)修复期间，田间保持湿润状态，土壤含水量保持在70％～80％；该稻田土壤每公顷施用200kg复合肥，7000kg有机肥；
(4)蚕豆直播种植和东南景天移栽120～130天后，蚕豆成熟时同时收获蚕豆和东南景天的全株，收获蚕豆果实作食品(符合国家污染物限量标准)或作非食品工业原料；并将蚕豆和东南景天全株根、茎、叶移出农田进行卫生填埋或作园林堆肥原料或作生物质能原料，从而将重金属镉移出农田。
2、结果
修复后，蚕豆产量略有下降，东南景天生物量增加10.85％；同时，蚕豆果实中镉含量为0.16mg/kg，折合鲜重镉含量为0.016mg/kg，远低于国家食品安全标准(0.2mg/kg鲜重)；同时，在间作模式下东南景天的重金属镉提取量达到115.38g/hm2，以及间作系统镉重金属当量比(mrer)为2.48。
实施例3
在韶关市翁源县塘心村某中低浓度镉污染稻田进行本发明利用东南景天和蚕豆间作修复镉污染稻田的方法。
该污染土壤的镉含量为0.75mg/kg。试验田原为水稻田，在晚稻收获后，对农田今天翻耕，整地成畦，疏通排水沟系统，然后进行试验，具体包括以下步骤：
1、具体修复方法
(1)将秧龄为25～35天，幼苗株高为15～20cm的东南景天移植到试验田，采用穴播方式同步种植蚕豆，每穴播3粒，定苗1株。
(2)相同条件下分为3个实验小区，分别同时进行蚕豆单作、东南景天单作和东南景天-蚕豆间作试验；其中，
蚕豆单作植株之间株距为35cm、行距为35cm；
东南景天单作之间株距为18cm、行距为18cm；
东南景天-蚕豆间作蚕豆株距为35cm、蚕豆行距为35cm，东南景天株距为18cm、行距为18cm，蚕豆行间间作1行的东南景天；
(3)种植修复期间，田间保持湿润状态，土壤含水量保持在70％～80％；该稻田土壤每公顷施用180kg复合肥，6500kg有机肥。
(4)冬作移栽种植120～130天后，已到了早稻种植季节，此时收获整株东南景天和整株蚕豆，将蚕豆还田作为有机绿肥，整理田地准备后茬水稻种植；将东南景天移出稻田，从而将重金属移出农田。
2、结果
修复后，蚕豆产量略有下降，但东南景天生物量增加10.25％；同时，蚕豆果实中镉含量为0.13mg/kg，折合鲜重镉含量为0.012mg/kg，远低于国家食品安全标准(0.2mg/kg鲜重)；同时，在间作模式下重金属镉提取量达到100.38g/hm2，以及间作系统镉重金属当量比(mrer)为2.08。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。