一种阻控小白菜重金属砷锌累积的土壤改良剂的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种阻控小白菜重金属砷锌累积的土壤改良剂，所述土壤改良剂为蚕沙、桑叶残体、生石灰、硅钙肥的混合体，所述各组分重量分数比例为1：2：2：1；所述土壤改良剂的前处理方法为：将蚕沙、桑叶残体、生石灰的天然混合物收集后堆放在阴凉避雨的地方，堆放5-6个月，风干，粉碎，粒径<2mm，按所述比例混合。本方法采用土壤改良剂对小白菜种植使用的污染土壤进行改良，改良后的土壤种植小白菜，其地上部砷锌含量降低明显，使小白菜的砷含量合格，同时减少了砷锌对小白菜的毒害，大大促进了小白菜的生长，使小白菜获得高产。
【专利说明】—种阻控小白菜重金属砷锌累积的土壤改良剂
【技术领域】
[0001]本发明属于环境污染治理和农产品质量安全【技术领域】，具体公开了一种阻控小白菜重金属砷锌累积的土壤改良剂。
【背景技术】
[0002]我国重金属污染农田面积达2000万公顷，占耕地面积的1/5。每年因土壤污染而减少的粮食产量高达1000万t，直接经济损失达100多亿元。砷和含砷金属的开采、冶炼，用砷或砷化合物作原料的玻璃、颜料、原药、纸张的生产以及煤的燃烧等过程产生的含砷废水、废气和废渣，以及含砷农药的使用，都会污染农田土壤。砷在农田土壤中累积，一方面对农作物产生毒害，造成减产，另一方面被农作物吸收后，通过食物链进入人体，导致人体砷中毒。锌虽然是农作物的必须元素，但土壤中锌含量过高时也会对农作物生长产生抑制作用。因此对重金属砷和锌污染土壤的治理已引起国内外广泛关注，其治理工作刻不容缓。
[0003]施用土壤改良剂，是通过改善土壤质量、降低植物对重金属的吸收，促进植物生长，保证重金属污染农田农产品质量安全的一种十分有效的措施。土壤改良剂的种类很多，常见的有石灰、赤泥、粉煤灰、沸石、海泡石、澎润土、钙镁磷肥、硅钙肥等。Geebelen等及Castaldi等研究表明，改良剂的投加能沉淀重金属或提高土壤对重金属的吸附，从而降低重金属有效态的含量，减少植物对重金属的吸收和富集。但现有的土壤改良剂，如海泡石、沸石、煤灰、赤泥、骨粉等，在实际应用中存在 某些局限，主要表现在成本高、易产生二次污染、效用期短、破坏土壤原有结构等。因此筛选一种低成本、长效、环保的土壤改良剂具有重要的意义。
[0004]蚕沙、桑叶残体、生石灰混合物是广西地区种桑养蚕的废弃物，也是当地的一种天然有机肥。前期的报道发现单施蚕沙能有效提高土壤pH、电导率和土壤有机质含量，同时能有效降低土壤有效态铅、镉的含量，在酸性土中，对铅钝化效果最好的是6%的泥炭，降幅达59.38%，对镉钝化效果最好的是6%的蚕沙，降幅达59.65%。但前期研究仅提到单施蚕沙对铅、镉污染土壤本身的影响，没有提供对农作物的影响，改良剂最后的效果要看农作物重金属含量的变化。同时蚕沙从蚕沙、桑叶残体、生石灰天然混合物中分离出来需要费工费力，还产生一定的废弃物。同时硅钙肥也是砷污染土壤上很好的改良剂，在控制植物吸收砷方面起到很重要的作用。本专利申请首次将蚕沙应用到砷和锌复合污染的土壤上，并首次使用蚕沙、桑叶残体、生石灰的天然混合物联合硅钙肥的土壤改良剂来控制小白菜对砷和锌的吸收。该土壤改良剂具有低成本、环境友好等特性。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种阻控小白菜重金属砷锌累积的土壤改良剂，本方法采用土壤改良剂对小白菜种植使用的污染的土壤进行改良，改良后的土壤种植小白菜，其地上部砷锌含量降低明显，使小白菜的砷含量合格，同时减少了砷锌对小白菜的毒害，大大促进了小白的生长，使小白菜获得高产。[0006]本发明为了实现以上目的，采用如下技术方案:
[0007]—种阻控小白菜重金属砷锌累积的土壤改良剂，所述土壤改良剂为蚕沙、桑叶残体、生石灰、硅钙肥的混合体，所述各组分重量分数比例为1:2:2:1 ；
[0008]所述土壤改良剂的前处理方法为:将蚕沙、桑叶残体、生石灰的天然混合物收集后堆放在阴凉避雨的地方，堆放5-6个月，风干，粉碎，粒径<2mm ；
[0009]而且，按干土重量施土壤改良剂质量分数为0.5-1.0wt %,每亩用量为750-1500kgo
[0010]而且，在耕地前，将土壤改良剂均匀撒在土壤表面，然后通过人工或者旋耕机将土壤改良剂与土壤表层土 0-20cm充分混匀后平衡一周，然后再种植农作物。
[0011]而且，所述硅钙肥:含Si022 2%、Ca028%、Mn0215%、S0313%、Mg09%，重量百分比。
[0012]而且，制备方法为:将堆放后的蚕沙、桑叶残体、生石灰混合物与硅钙肥按所述比例混合即可。
[0013]本发明的优点以及有益效果如下:
[0014]1、本方法采用蚕沙、土壤改良剂对小白菜种植使用的污染土壤进行改良，改良后的土壤种植小白菜，其地上部砷锌含量显著降低，使小白菜的砷含量合格，同时减少了砷锌对小白菜的毒害，大大促进了小白的生长，使小白菜获得高产。
[0015]2、本发明使用的土壤改良剂为蚕沙、桑叶残体、生石灰、硅钙肥的混合体，经过严格筛选各组分的含量，最终获得有效降低小白菜砷锌含量的最佳改良剂，污染土壤经过改良后可以连续三年种植出合格的小白菜，提高土地利用率。
[0016]3、本发明的土壤改良剂还对水稻、大豆进行了相关实验数据的测定，以证实本改良剂的有益效果，能够显著降低水稻和大豆籽粒中的砷锌的含量。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本发明施用土壤改良剂对小白菜地上部生物量的影响；
[0018]图2为本发明施用土壤改良剂对小白菜地下部生物量的影响；
[0019]图3为本发明施用土壤改良剂对小白菜地上部砷含量的影响；
[0020]图4为本发明施用土壤改良剂对小白菜地下部砷含量的影响；
[0021]图5为本发明施用土壤改良剂对小白菜地上部锌含量的影响；
[0022]图6为本发明施用土壤改良剂对小白菜地下部锌含量的影响；
[0023]图7为本发明施用土壤改良剂对土壤pH含量的影响；
[0024]图8为本发明施用土壤改良剂对土壤有效态锌含量的影响；
[0025]图9为本发明施用土壤改良剂对土壤有效态砷含量的影响；
[0026]上述附图的所有横坐标为土壤改良剂的用量。
【具体实施方式】[0027]下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
[0028]本发明以下的百分比均为重量百分比，特殊标明的除外。
[0029]一种阻控小白菜重金属砷锌累积的土壤改良剂及施用方法，包括[0030]蚕沙、桑叶残体、生石灰、硅钙肥的混合体，重量分数比例为1:2:2:1，
[0031]其中蚕沙、桑叶残体、生石灰天然混合物在蚕桑主产区为农业废气物，一般作有机肥用，使用传统堆肥方法，将蚕沙、桑叶残体、生石灰天然混合物收集后堆放在阴凉避雨的地方，堆放5-6个月，风干，粉碎，粒径<2mm。然后与粉状硅钙肥(含Si0222 %、Ca028 %、Mn0215%,S0313%,Mg09% )按所述比例混合。
[0032]调理剂施用范围:
[0033]酸性(ρΗ5.0-6.0)，重金属砷、锌污染土壤；
[0034]调理剂施用量及施用方法:
[0035]按干土重量施土壤改良剂质量分数为0.5-1.0%，每亩用量为750_1500kg 土壤改良剂。
[0036]在耕地前，将土壤改良剂均匀撒在土壤表面，然后通过人工或者旋耕机将土壤改良剂与土壤表层土(0-20cm)充分混匀后平衡一周，然后再种植农作物。
[0037]本发明的改良剂的改良原理是: [0038]蚕沙、桑叶残体、生石灰天然混合物在5-6个月的堆放过程中进行了发酵，堆放发酵后施入土壤，蚕沙、桑叶残体和生石灰的天然混合物显著提高了土壤的pH和有机质，促进了小白菜快速生长，从而对小白菜体内的砷锌含量起到了稀释作用。另外，锌含量的降低还与施用土壤改良剂导致土壤中锌有效态的降低有关。但是三者结合施加提高PH的同时也促使了土壤中的有效砷的小幅增加，而施加硅钙肥可以部分抑制小白菜对砷的吸收和转运，通过相关对比试验发现，蚕沙、桑叶残体和生石灰的天然混合物与其他种类土壤改良剂(如赤泥、粉煤灰、钙镁磷肥、生物炭)结合后对小白菜的累积砷的抑制效果不如硅钙肥好，因此本申请通过提高小白菜的生长速度以及抑制砷吸收和转运两个方面来达到降低小白菜中重金属As含量，与现有技术中的方法差异较大。
[0039]相关数据检测
[0040]土壤改良剂施用效果(盆栽试验):
[0041]如图1-6所示，施用土壤改良剂后小白菜地上部和地下部生物量显著增加，砷、锌含量均显著下降。小白菜的地上部生物量在施用0.5,1.0和2.0%三个浓度的土壤改良剂之间没有显著变化，但施用2.0%的土壤改良剂对小白菜地下部的促进作用明显低于
0.5%和1.0%的施用量；这些结果表明，施用土壤改良剂后能显著促进小白菜的生长和降低小白菜体中的重金属含量，且以0.5-1.0%的施用量最佳。
[0042]另外，施用土壤改良剂对小白菜的促生作用与施用改良剂提高土壤pH值和缓解小白菜的重金属毒性有关。而施用土壤改良剂能降低小白菜体中的重金属砷富集主要与施用土壤改良剂促进生长而引起的稀释作用有关，其中锌含量的降低还与施用土壤改良剂导致土壤中锌有效态的降低有关(见图7-9)。
【权利要求】
1.一种阻控小白菜重金属砷锌累积的土壤改良剂，其特征在于: 所述土壤改良剂为蚕沙、桑叶残体、生石灰、硅钙肥的混合体，所述各组分重量分数比例为 1:2:2:1 ； 所述土壤改良剂的前处理方法为:将蚕沙、桑叶残体、生石灰的天然混合物收集后堆放在阴凉避雨的地方，堆放5-6个月，风干，粉碎，粒径<2mm。
2.根据权利要求1所述的阻控小白菜重金属砷累积的土壤改良剂及施用方法，其特征在于:按干土重量施土壤改良剂质量分数为0.5-1.0wt%,每亩用量为750-1500kg。
3.根据权利要求1所述的阻控小白菜重金属砷锌累积的土壤改良剂，其特征在于:在耕地前，将土壤改良剂均匀撒在土壤表面，然后通过人工或者旋耕机将土壤改良剂与土壤表层土 0-20cm充分混匀后平衡一周，然后再种植农作物。
4.根据权利要求1所述的阻控小白菜重金属砷锌累积的土壤改良剂，其特征在于:所述硅钙肥:含 Si0222%、Ca028%、MnO215%、S0313%、Mg%09%，重量百分比。
5.根据权利要求1所述的阻控小白菜重金属砷锌累积的土壤改良剂，其特征在于:制备方法为:将堆放后的蚕沙、桑叶残体、生石灰混合物与硅钙肥按所述比例混合即可。
【文档编号】C09K101/00GK104031649SQ201410230381
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年5月28日 优先权日:2014年5月28日
【发明者】王瑞刚, 郭军康, 冯人伟, 丁永祯, 徐应明, 沈跃 申请人:农业部环境保护科研监测所