一种用改良剂快速修复休耕期含重金属农田的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于被污染土壤再生的领域，具体涉及一种利用工业和农业固废进行土壤 再生的方法。
【背景技术】
[0002] 随着人口压力的增大，耕地数量的锐减，农田地力也在急转直下。目前，我国农田 面对两大困扰：首先，80%农田处于一年四季不停耕的超负荷耕作状态（即"连轴转"状 态），如北方的小麦套耕玉米，南方的三季稻等耕作行为；其次，农田受重工业金属污染的 影响，如As，Zn，Cr，Cu，Cd，Pb等是常见农田污染重金属，重金属污染可导致农作物产量、质 量下降，通过食物链迀移被人类摄取，进而危害人类健康。总之，"连轴转"状态和重金属污 染问题既加大了扰动土壤次数、质地变粗、肥力锐减等直接后果，又对农业面源污染、农产 品食品安全和农业环境风险产生巨大威胁。如何恢复土壤肥力和控制土壤重金属迀移转化 成为科学家研究的重点。
[0003] 土壤改良剂（soil modifier)是控制重金属污染、提高农业生产力的手段之一。 改良剂具有促进土壤团粒的形成、改善土壤结构、固定表土、保护土壤耕作层和固定重金属 等作用。因此，寻找优质改良剂对迅速有效改良农田土壤环境状况、促进作物安全健康生长 有重要意义。丁凌云等探究了石灰、过磷酸钙和有机物等改良剂对水稻产量和重金属吸附 的影响（《生态环境》2006,15 (6) :1204-1208)结果表明，石灰+过磷酸钙处理pH值比对 照提高了 〇. 09个单位，且抑制了重金属向植物地上部分迀移。张青等采用盆栽试验，研究 了施用石灰、有机质、海泡石对土壤重金属形态转化及PH值的影响（《农业环境科学学报》 2006,25(4) :861-865)。结果表明，石灰、海泡石和有机质对重金属形态变化有影响。
[0004] 赤泥（Red-mud)为氧化铝在生产过程中产生的废渣，除在生产过程中随液体带入 的碱以外，其固体物化学性质基本稳定，无毒害，根据国家《有色金属工业固体废物污染控 制标准》（GB5058- 1985)，赤泥属于一般固体废渣。我国是世界上第四大氧化铝生产国，据 统计，2004年我国赤泥排放量已超过550万t，每生产It氧化错约排放I. 0~I. 5t赤泥。 赤泥因其具有一定碱度和较强的吸附能力可用于废水处理及重金属污染土壤的修复。但赤 泥除了富含元素钾以外，其他养分贫乏，土壤结构性质差，不利于植物生长。多年来，国内外 也有较多研究报道添加其他改良成分辅助赤泥用于改良重金属污染土壤种植植物，所添加 的辅助改良成分主要是磷石膏、尿素、化肥等。通过添加辅助改良成分改善赤泥养分不足的 缺点，进而实现重金属污染土壤的再利用。但是所选用的辅助改良成分磷石膏、尿素、化肥 等来源于矿山开采或者工业合成。大量添加这些辅助改良成分会对环境造成污染，土壤理 化构造也会发生改变，最终不利于种植农作物。
【发明内容】
[0005] 本发明针对本领域的不足之处，提出一种用改良剂快速修复休耕期含重金属农田 的方法。
[0006] 实现本发明上述目的的具体技术方案为：
[0007] -种用改良剂快速修复休耕期含重金属农田的方法，所述改良剂为生物炭和赤 泥，所述生物炭含碳40~75 %。
[0008] 赤泥是本改良剂的主要成分，它的功能是提高土壤pH值，降低土壤中铅（Pb)、镉 (Cd)的有效性，进而控制农作物对铅（Pb)、镉（Cd)的吸收，同时，为农作物生长提高生长元 素钾（K)。
[0009] 生物炭是生物有机材料（也称为生物质）在无氧或低氧环境中低温热裂解后的固 体产物，其中以C、N、P、H等元素为主，通常含碳40%~75%，含矿物质和挥发有机化合物， 另外，生物炭的容重远低于赤泥和污染土壤。因此，将生物炭添加到土壤中可以弥补赤泥修 复污染土壤种植作物是缺乏C、N、P、H等植物生长元素和解决赤泥粒径小，增大土壤容重， 不利于植物根系呼吸的问题。
[0010] 其中，所述生物炭为大姜秸杆、玉米秸杆、麦杆、稻壳中的一种或多种所烧制的生 物炭，烧制的温度为400~800°C (在高温缺氧环境下烧制，烧制的时候不用氮气保护）。
[0011] 优选地，所述生物炭为大姜秸杆烧制的生物炭，烧制的温度为500~600°C，烧制 的时间为2. 5~3. 5小时。
[0012] 其中，所述赤泥是氧化铝生产排出的废渣，所述赤泥为烧结法赤泥和/或拜尔法 赤泥，赤泥中有机质含量为0. 2~2%，碱解氮含量5~12mg/kg，速效磷含量1~4mg/kg， 速效钾含量1500~3000mg/kg。
[0013] 进一步地，所述赤泥添加到土壤中之前，先烘干和磨细，过20目筛（即取840微米 以下的颗粒）。
[0014] 所述的用生物炭和赤泥对休耕期含重金属农田的快速修复的方法包括步骤：
[0015] 1)含重金属的农田在休耕期时，按照不同的配比将赤泥和生物炭添加到受重金属 (Pb、Cd)污染的土壤中，搅拌均勾；
[0016] 2)向搅拌均匀的土壤中洒水至出现明水；
[0017] 3)自然环境下养护30d，养护期间保持土壤湿度。
[0018] 其中，所述受重金属污染的土壤含有的重金属包括铅和镉，以有效铅计含铅10~ 200mg/kg，以有效锦计含锦0· 1~5mg/kg。
[0019] 进一步地，所述受重金属污染的土壤的pH值为5. 5~7. 0。
[0020] 其中，养护期间保持土壤含水15~20 %。
[0021] 本发明的有益效果在于：
[0022] 由于本发明中所提及的改良剂主要应用于休耕期，故具有速度快、修复效果明显 的特点；
[0023] 通过在水稻种植地铅（Pb)、镉（Cd)重金属污染土壤实验，在土壤中添加本发明所 制备的改良剂，重金属污染得到明显抑制，同时提高了土壤养分，污染土壤得到显著改善。
【具体实施方式】
[0024] 以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。
[0025] 下面结合实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例只是 用于说明本发明，而不是用来限制本发明的范围。
[0026] 实施例中的赤泥为中州铝业有限公司焦作分公司提供。赤泥成分见表1。
[0027] 表1赤泥养分分析
[0029] *根据全国第二次土壤普查的有关标准对土壤级别进行评价。
[0030] 实施例1
[0031] 实施例中所生物炭是用大姜秸杆（取自山东潍坊）烧制的生物炭。烧制温度 500°C，时间为3小时（