一种在重金属污染土壤上种植红麻的方法

专利名称：一种在重金属污染土壤上种植红麻的方法
技术领域：
本发明属于农业环境保育与修复技术领域，更具体涉及一种在重金属污染土壤上种植红麻的方法，适于广大重金属污染地区的农民与农技部门等的推广。
背景技术：
随着工业化和城市化的不断推进，我国土壤重金属污染问题越来越受到人们的高度重视。据相关资料报道，上世纪80年代初期我国受镉、铅、汞、砷、铬、镍等重金属污染的耕地面积仅267万公顷，1988年时便增加到667万公顷，到上世纪末已超过1000万公顷，目前已突破2000万公顷、约占全部耕地面积的20%。更为严重的是，我国基本农田的重金属污染也相当严重。据国家环境保护部近年对30万公顷基本农田保护区土壤有害重金属的抽 样监测结果，已发现3. 6万公顷的土壤重金属含量超标，超标率高达12. 1%。如何修复利用已被重金属污染的农田，已引起了各级政府的高度重视。一般而言，我国对于轻度重金属污染农田和部分重金属污染农田是不轻言“改种”和“改制”的，总是想方设法通过各种技术途径保持原有的种植模式，以生产出足够多的可食用农产品，以保障我国的粮食安全和食用农产品的质量安全，只有确实不能生产出符合国家食品安全标准的那部分重金属污染农田(即重度污染农田和少部分中度污染农田)，才通过植物修复技术对其加以改良利用，但也不轻言放弃其农用地的性质，以确保国家“18亿亩耕地的红线”底限不被突破。目前，国内外通常采用的植物修复技术主要有两类一类是采用超富集植物来修复被重金属污染的土壤，如遏蓝菜(Thlaspi caerulescens)等,但超富集植物大多生物量低、抗病虫害能力弱，且用于农田修复将改变其农用地的性质；另一类是采用生物量大而不具备超富集重金属元素的植物来修复利用已被污染的土壤，如麻类作物、烤烟、桑树、玉米
坐寸ο红麻(Hibscus cannabinusL.),又称洋麻、槿麻、钟麻刺老牙、鹤不踏、刺老鸦、虎阳刺，属锦葵科木槿属，是一年生草本纤维作物，具有适应性广、抗逆性强和生长速度快、纤维产量高等的特点，在我国各地均有种植。同时，红麻又是一种高“碳汇”作物，其吸收二氧化碳的能力为林木的2 - 3倍，在纺织、造纸、饲料、活性碳、麻地膜、生物质能源、麻赛尔纤维，建材纤维板和塑料填充料等方面的用途极广，是一种新型的环保作物。虽然国内外有大量红麻优质高产栽培方面的文献报道，但其关键技术在重金属污染地区的推广应用中仍然遭遇到了诸多的技术瓶颈与障碍一是红麻品种虽多，但真正具有抗御重金属污染能力，尤其是抗御重金属严重污染能力的品种稀少。申请人在承担国家麻类产业技术体系建设相关任务时的研究结果与实践表明，许多红麻品种不具备抗御重金属污染的能力，在重金属污染地区不能完成正常的生长周期，甚至在污染较严重的土壤上不能成活。因此，在重金属污染地区发展红麻生产，必须选用具有强耐重金属污染能力的特定品种。二是申请人的研究结果与实践还表明，即使某些品种具备抗御重金属污染的能力，但在重金属污染地区的生长初期，尤其是苗期的根系发育依然受到严重威胁，甚至因重金属“腐蚀”而导致死亡，造成缺苗现象严重。因此，在重金属污染地区发展红麻生产，如何保证麻园实现“一播全苗”，是确保红麻高产的一个关键性技术问题。三是申请人的研究还发现，即使具备较强抗御重金属污染能力的红麻特定品种，也对土壤重金属污染程度有着不同的响应在部分中度尤其是重度污染的条件下，各品种均表现出生长发育迟缓、株型矮化严重等的特征，而麻园的有效株(常规红麻没用分株能力)、单株高和茎粗等是构成红麻丰(高)产的最基本的指标。因此，在重金属污染地区发展红麻生产，需要确定一个合理的种植密度，即间苗、定苗时单位面积保留的基本苗数；同时，也需要保留的基本苗生长成为强壮的个体(其显著特征是株适高、茎粗壮、皮厚实、抗倒伏等)，在种植密度加大的前提下显得尤为重要，这只能通过勤中耕、巧施肥、及时灌溉等田间管理措施才能获得。四是土壤的pH值直接关系到土壤重金属的活性，影响农产品的品质。申请人多年研究与实践的结果表明，长期大量施用诸如氯化铵、硫酸铵、硝酸铵之类的生理酸性氮肥 和如过磷酸钙之类的化学酸性磷肥，将直接导致土壤的PH值降低，使土壤重金属的活性加大，增加作物对重金属元素的吸收与积累量，影响农产品的品质。红麻是一种需肥量大的作物，只有施用足够的肥料才能确保其高产稳产。因此，在重金属污染地区发展红麻生产，有一个合理施肥尤其是科学追肥的问题，因为追肥使用的均是化肥，如果施用不当，不仅会诱发环境风险(面源污染)，而且会酸化土壤，增加土壤重金属的活性。针对上述阻碍重金属污染地区发展红麻生产的诸多技术问题与瓶颈，根据申请人多年的研究结果与实践经验，提出了本项发明内容与实施技术方案。

发明内容
本发明的目的是在于提供了一种在重金属污染土壤上种植红麻的方法。应用该方法在重金属污染地区种植红麻，轻度污染麻园的平均单产为276. 2±25. 5千克/亩，中度、重度污染麻园的分别为247. 6±23. 4与220. 9±21. 2千克/亩，均达到了我国南方麻区的高产水平，且原麻中的重金属含量可控制在相关标准限值的范围内，实现了重金属污染土壤的农业安全与高效利用，技术简便、方法易行，在广大重金属污染地区具有极其广阔的应用前景。为了实现上述目标与任务，本发明采用了以下技术措施一种在重金属污染土壤上种植红麻的方法，其步骤是A.整地建园，施用钝化剂，降低土壤重金属活性。选晴天于4月中旬至5月上旬在重金属污染土壤上开展深耕、分厢、起垄、开沟、整地等的工作，其耕深以35 - 40厘米为宜，厢宽一般为1.8 — 3. 6米，垄长控制在30米以内，每超过30米时需加开一条腰沟，每隔4 一 6厢开挖一条主沟，四周开挖围沟，厢沟、腰沟、主沟和围沟的沟深一般为30 - 45厘米。厢宽和沟深的具体规格，视麻园所在地势和收获方式而定，总的原则是山坡地的麻园以窄厢(I. 8 — 2. 4米)和浅沟(30 - 40厘米)为宜，平旱地、水田的则以宽厢(2. 8 — 3. 6米)和深沟(35 - 45厘米)为宜；人工收获的麻园以窄厢(I. 8 — 2. 4米)和浅沟(30 — 40厘米)为宜，机械收获的则以宽厢(2. 8 — 3. 6米)和深沟(35 - 45厘米)为宜。。于确定播种前4 - 7天内完成麻园整地，按下述标准施用包括腐熟枯饼、钙镁磷肥和生石灰三种物质在内的土壤重金属钝化剂，以降低土壤重金属的活性，确保种子能正常发芽、出苗以及促进幼苗生长发育，提高麻苗成活率轻度污染土壤，每亩施用腐熟枯饼、钙镁磷肥和生石灰的数量分别为100 - 150,50 - 100与25 — 75千克；中度污染土壤，每亩施用腐熟枯饼、钙镁磷肥和生石灰的数量分别为150 - 200,75 - 125与50 — 100千克；重度污染土壤，每亩施用腐熟枯饼、钙镁磷肥和生石灰的数量分别为200 - 250、100 - 150与75 — 125千克。钝化剂的具体用量， 视土壤的重金属含量和其肥力水平而定，总体原则是重金属含量低、肥力水平高的土壤，钝化剂少施；重金属含量高、肥力水平低的土壤，钝化剂多施。所述的重金属污染土壤，是指土壤中镉(Cd)、铅(Pb)、砷(As)、铬(Cr)、镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn) 7种元素的含量，至少有一种超过了国家《土壤环境质量标准》(GB15618 —1995)规定的农用允许限值，即该标准中的二级标准值；所述的轻度污染，是指土壤中的重金属含量，按照国家《土壤环境质量标准》(GB15618 - 1995)规定的农用允许限值，至少有一种元素的含量达到了以下评判标准镉的含量(以Cd计，下同)超出国标农用允许限值的O. I — 6. O倍，砷、镍、铜的含量(分别以As、Ni、Cu计，下同)超出国标农用允许限值的O. I — 5. O倍，铅、铬、锌的含量(分别以Pb、Cr、Zn计，下同)超出国标农用允许限值的O. I 一 3. O倍。所述的中度污染，是指土壤中的重金属含量，按照国家《土壤环境质量标准》(GB15618 - 1995)规定的农用允许限值，至少有一种元素的含量达到了以下评判标准镉的含量超出国标农用允许限值的6. 1-17.0倍，砷、镍、铜的含量超出国标农用允许限值的
5.I - 8. O倍，铅、铬、锌的含量超出国标农用允许限值的3. I - 5. O倍。所述的重度污染，是指土壤中的重金属含量，按照国家《土壤环境质量标准》(GB15618 - 1995)规定的农用允许限值，至少有一种元素的含量达到了以下评判标准镉的含量超出国标农用允许限值的17. I - 35. O倍，砷、镍和铜的含量超出国标农用允许限值的8. I — 15. O倍，铅、铬和锌的含量超出国标农用允许限值的5. 1-10.0倍。所述的收获方式，是指人工和机械两种收麻方式。所述的土壤重金属钝化剂，是指包括腐熟枯饼、钙镁磷肥和生石灰在内的三种物质。所述的腐熟枯饼，由菜枯或者茶枯或者菜枯/茶枯混合物经20天的自然发酵而成，在本发明中兼具有机肥和土壤钝化剂的双重功能。所述的钙镁磷肥，为市售的商品化肥，在本发明中兼具磷肥和土壤钝化剂的双重功能。所述的生石灰，是由碳酸钙经酸解、加入碳酸氢钠反应和煅烧工序生产出的一种强碱性物质，其成分为氧化钙(化学式为CaO)，在本发明中主要是用作土壤重金属的钝化齐U，同时也可为红麻生产提供部分钙质(Ca2+)营养。B.选用强耐重金属污染特定品种，足量适时播种，确保“一播全苗”。选用中红麻13号，或中红麻12号，或中红麻11号，或中杂红305，或ZH — 01，或浙红3号，或福红13号，或闽红298，或芙蓉红麻369，或闽红964等强耐重金属污染的红麻特定品种，在农区常规植麻播种量(I. 50 - 2. 00千克/亩，参见胡立勇等主编的《作物栽培学》第十四章黄麻与红麻，高等教育出版社，2008年出版)的基础上，增大10 - 35%的用种量，即每亩播种量为I. 65 - 2. 70千克，于4月下旬至5月中旬择晴天以条播方式播种。播种时的播幅(即播面宽度)以1.0 — 2. O厘米宽为宜、播深(即播面挖深)以O. 6 — O. 8厘米为宜，条间距为10 -12厘米。播完种后，立即在播面上覆土厚O. 8 — I. O厘米，确保实现“一播全苗”。所述的“一播全苗”，是指播种后出苗的数量，完全可以满足间苗时所需要的最基本的苗数(一般为2. 5 — 3. O万株/亩，参见胡立勇等主编的《作物栽培学》第十四章黄麻与红麻,高等教育出版社，2008年出版),而不需另行补种。所述的红麻品种遗传资源来源说明中红麻13号是中国农业科学院麻类研究所通过(KB2XKBll)XKBll杂交选育成的红麻多抗性、多用途晚熟高产新品种，2007年通过全国麻类品种鉴定委员会的鉴定(品种鉴定编号为国品鉴麻2007004)。中红麻12号原名“SCS11 — 04”，是中国农业科学院麻类研究所利用国外优良红麻种质(EV71X非洲红麻)Fl与国内抗病特异育种材料SCSI复合杂交选育而成的兼具纺织、造纸等多功能的红麻品种，2006年通过国家农技中心非主要农作物品种鉴定(品种鉴定编号为国鉴麻2006003)。中红麻11号原名“KB11”，是中国农业科学院麻类研究所利用国外优良红麻种质“EV41”与国内抗病材料“72 - 3”有性杂交选育而成的不早花裂叶型红麻高产新品种，2001年通过国家农作物品种审定委员会审(认)定(品种审定编号为国审棉麻2001007)。中杂红305 :原名“H305”，是中国农业科学院麻类研究所利用外观性状茎色和叶 型相似、经济性状互补性强的红麻良种为亲本，从数十个组合中筛选出的杂种FI、F2代均可利用的超高产型抗病优质杂交组合，2005年通过湖南省农作物品种审定委员会品种登记(登记编号为XPD006 - 2005)。ZH - 01 :是浙江省萧山棉麻研究所通过“浙萧麻I号”中熟品种经抗生素最低致死剂量按特用麻要求选育而成的多抗兼用性红麻品种，2007年7月通过全国麻类品种鉴定委员会鉴定(品种鉴定编号为国品鉴麻2007007)。浙红3号是浙江省农科院作物研究所从(7380X青皮3号)X (非洲红麻)的F8中选育出的优良单株，经多年筛选后定型的强抗病性红麻品种，兼具纺织、造纸等功能，1997年通过浙江省农作物品种审定委员会审(认)定。福红13号是福建农林大学通过(福红951 X福红952) X (福红952)杂交选育而成的兼具纺织、造纸等多用途的红麻品种，2009年通过福建省农作物品种审定委员会审(认)定(品种认定编号为闽认麻2009001)。闽红298 :是福建省农科院甘蔗研究所和福建省农业厅工业原料作物站通过(红麻722) X (青皮三号)杂交选育而成的强抗病性红麻品种，1998年11月通过福建省科学技术委员会的成果鉴定，并于2000年获得福建省人民政府科学技术进步三等奖。芙蓉红麻369 :是福建省农科院甘蔗所和中国农业科学院麻类研究所合作选育的蓝花型红麻品种。该品种以红麻722为母本，金钱吊芙蓉为父本进行种间杂交，采用先嫁接后有性杂交，激素处理及幼胚或胚珠离体培养，历经15年试验选育而成，1994年通过福建省农作物品种审定委员会审(认)定(品种认定编号为闽认麻94 — 02)。闽红964 :是福建省农业科学院甘蔗研究所通过[(闽红82/34X红麻917) F3] X(芙蓉红麻369)杂交选育而成的多抗性晚熟红麻品种，1997年通过福建省农作物品种审定委员会审(认)定(品种认定编号为闽认麻97 - 05)。
C.确定适宜种植密植，适时间苗/定苗，留足基本苗。a)重金属污染地区种植红麻的适宜密度，即定苗时保留的基本苗数，视土壤重金属污染程度而定。对于轻度污染的土壤，其种植密度，与农区常规植麻的一致，即每亩保留的基本苗数为I. 40 - I. 80万株(参见胡立勇等主编的《作物栽培学》第十四章黄麻与红麻，高等教育出版社，2008年出版)；中度污染的土壤，其种植密度，要比农区常规植麻的增大5 — 15%，即每亩保留的基本苗数为I. 47 - 2. 07万株；重度污染的土壤，其种植密度，要比农区常规植麻增大15 - 25%，即每亩保留的基本苗数为I. 61 — 2. 25万株；b )重金属污染地区种植红麻的间苗和定苗的适宜时间，均要比农区常规植麻的延后I 一 3天，S卩当麻苗长出2 — 4片真叶、苗高6 — 8厘米时开始间苗，当麻苗长出8 — 10片真叶、苗高16 — 18厘米时正式定苗。D.及时中耕/除草，合理追肥/灌溉，培育有效壮株。a)结合间苗进行第一次中耕、除草和追肥，其耕深以2 - 3厘米为宜，每亩施用的总氮量(以N计，下同)控制在I. O -
I.6千克、总钾量(以K2O计)控制在I. 8 — 2. 4千克。b )结合定苗进行第二次中耕、除草和追肥，其耕深以4 - 5厘米为宜，每亩施用的总氮量控制在I. 5 — 2. 5千克、总钾量控制 在I. 8 — 2. 4千克。c )当苗高达25 - 28厘米时进行第三次中耕、除草和追肥，其耕深以6 - 7厘米为宜，每亩施用的总氮量控制在3. 5 — 5. 5千克、总钾量控制在2. 4 — 4. 8千克，同时增加总磷量为1.0 — I. 8千克(以P2O5计)的磷肥。d)当苗高达50 - 60厘米(即麻园封行前)进行第四次中耕、除草和追肥，其耕深以4 - 5厘米为宜，肥料种类和用量均与第三次追肥的一致。e )在收获前50 - 60天内趁雨天或灌溉后施用最后一次追肥(即“赶梢月巴”)，其肥料种类和用量，均与第二次追肥的一致。f )追肥时应特别注意，严禁施用如氯化铵、硫酸铵、硝酸铵之类的生理酸性氮肥，以及如过磷酸钙之类的化学酸性磷肥，以免加剧土壤酸化，增加重金属的活性。g)在连续无雨的夏秋季节性干旱时节，每隔8 — 10天采用沟灌方式慢水灌溉一次，沟中的灌溉水面要比麻园的厢面低I 一 2厘米。所述的有效壮株，是指成熟收获时株高可达3. O — 4. 5米、茎粗可达I. O — 2. 5厘米、皮厚可达O. 8 — I. 3毫米的红麻单株(参见胡立勇等主编的《作物栽培学》第十四章黄麻与红麻，高等教育出版社，2008年出版)。E.强化病虫害防治，实现红麻高产。a)红麻最常见的病虫害主要是炭疽病、立枯病、根结线虫病、小造桥虫和绿草盲蝽，在重金属污染(尤其是在重度污染和部分已切断食物链的中度污染)土壤上种植红麻，采用化学药剂防治病虫害是一种最为直接、经济(实惠)的有效方法。b )每亩用50或100克质量分数为80%的炭疽福美可湿性粉剂600倍液，或50或100克质量分数为50%的退菌特可湿性粉剂600倍液喷雾，可防治红麻的炭疽病。c )每亩用50或100克质量分数为90%的敌克松原粉600倍液，或50或100克质量分数为40%的多福混剂800倍液喷雾，可防治红麻的立枯病。d )每亩用2千克质量分数为10%的噻唑膦颗粒剂拌土撒施，或用40或80毫升质量分数为30%的除线特乳剂(轻度污染的麻园禁用)兑水45千克喷雾，可防治红麻的根结线虫病。e )每亩用50或100克质量分数为90%的敌百虫粉剂兑水45千克，或40或80毫升质量分数为50%的马拉松(轻度污染的麻园禁用)800倍液在三龄前幼虫喷雾，可防治红麻的小造桥虫。f )每亩用50或100克质量分数为90%的敌百虫粉剂兑水45千克，或用40或80毫升质量分数为20%的杀灭菊酯800倍液喷雾，可防治红麻的绿草盲蝽。所述的高产，是指收获时每亩原麻单产需达到200 - 250千克的水平(参见胡立勇等主编的《作物栽培学》第十四章黄麻与红麻，高等教育出版社，2008年出版)。所述的炭疽福美可湿性粉剂，为一种最常用的市售(商品)农药。它是由福美双(30%，w/w)、福美锌(50%，w/w)、助剂和载体等组成，外观为灰色粉末，低毒，具有抑制和杀菌的双重作用。所述的退菌特可湿性粉剂，为一种最常用的市售(商品)农药。它是福美双、福美锌、福美甲胂的复配制剂，其有效成分为“N，N-二甲基二硫代氨基甲酸甲胂” + “二甲基二硫代氨基甲酸锌”+“双(二甲基硫代氨基甲酰基)二硫物”，是一种广谱保护性的杀菌剂。所述的可湿性粉剂，是商品农药常见的一种剂型。它由农药原药、惰性填料和助剂按一定比例经充分混匀粉碎后，达到一定粉粒细度的剂型。从形状上看，它与粉剂无区别，但由于其添加了湿润剂、分散剂等助剂，加到水中后能被水湿润、分散，形成悬浮液，可喷洒
施用。与乳油相比，可湿性粉剂的生产成本低，可用纸袋或塑料袋包装，储运方便、安全，包装材料比较容易处理。更重要的是，可湿性粉剂不使用溶剂和乳化剂，对植物更为安全。所述的敌克松，又名地克松、地爽、敌磺钠，为一种最常用的市售(商品)农药。它是中等毒性的杀菌剂，防治病害以保护作用为主，兼有内吸作用。所述的多福混剂，为一种最常用的市售(商品)农药。它是多菌灵与福美双的复配制剂，为具有保护作用的杀菌剂。所述的噻唑膦颗粒剂，为一种最常用的市售(商品)农药。它主要用于防治线虫、蚜虫等，对根结线虫、根腐线虫有特效。所述的除线特，为一种最常用的市售(商品)农药。它是20世纪50年代中期出现的第一个有机磷杀线虫剂，其制剂有乳油、粉剂等。因其毒性强、残留时间长，在轻度污染的麻园内禁止使用。所述的敌百虫，为一种最常用的市售(商品)农药。它是有机磷类的杀虫剂。所述的马拉松，又名马拉硫磷、马拉塞昂，为一种最常用的市售(商品)。它是非内吸性杀虫、杀螨剂。因其毒性强、残留时间较长，在轻度污染麻园内禁止使用。所述的杀灭菊酯，又名氰戊菊酯、中西杀灭菊酯、速灭杀丁、速灭杀酯、敌虫菊酯、腈氯苯醚菊酯，为一种最常用的市售(商品)农药。它以触杀作用为主，亦有胃毒、杀卵和拒食等作用，对害虫的幼虫、蛹、卵为有较强的杀伤力。本发明与现有技术相比，具有以下优点与效果A.本发明确定的中红麻13号、中红麻12号、中红麻11号、中杂红305、ZH — 01、浙红3号、福红13号、闽红298、芙蓉红麻369、闽红964等10个红麻特定品种，即使在土壤镉含量为国标农用允许限值的35倍，或砷、镍、铜含量为国标农用允许限值的15倍，或铅、铬、锌含量为国标农用允许限值的10倍等极端恶劣的土壤环境条件下，均能完成正常的生长周期，且具有较高的原麻产量(申请人的微区模拟试验结果为O. 15 - O. 25千克/平方米，折合亩产100. O - 166. 7千克)，表明上述特定品种耐受重金属污染的能力强，是重金属污染地区发展红麻生产、实现污染土壤农业安全与高效利用的首选品种。B.本发明通过施用包括腐熟枯饼、钙镁磷肥和生石灰在内的三种钝化剂，使土壤重金属活性大幅降低(申请人的田间试验监测结果是土壤有效态镉含量下降了 47.6 —88. 3%，有效态铅、砷含量亦分别下降了 39. 8 - 75. 4%与42. 9 一 83. 6%)，有效减轻了镉、铅、砷等重金属元素对红麻生长发育的影响，特别是对其幼苗期根系生长发育的影响，显著地提高了麻苗的成活率(申请人的田间试验结果是中度污染土壤未施用钝化剂处理的麻苗成活率仅50%左右，施用钝化剂处理的则提高到了 80 - 90%)。同时，通过实施本发明所确定的适量增加播种量、适度增大种植密度、勤中耕、巧施肥、及时灌溉和防治病虫害等田间技术措施，确保了麻园丰(高)产轻度污染麻园的平均单产为276. 2±25. 5千克/亩，中度和重度污染麻园的单产分别为247. 6±23. 4与220. 9±21. 2千克/亩，均达到或超过了南方麻区的高产水平(标准为200 - 250千克/亩，参见胡立勇等主编的《作物栽培学》第十四章黄麻与红麻，高等教育出版社，2008年出版)，且原麻中的重金属含量可控制在欧美关于纺织原料中镉(Cd)限量(20毫克/千克)的标准以内，实现了重金属污染土壤的农业安全与高效利用，技术简便、方法易行，在广大重金属污染地区具有极其广阔的应用前景。C.传统的红麻高产施肥方式是“施足基肥”，其主要做法是在播种前每亩施用4 -5吨的土杂肥(含农家肥)，并配合施用30 - 50千克的过磷酸钙(系本发明禁用的化学酸性肥料)和10千克左右的氯化钾，播种后再每亩施用草木灰150千克覆籽(参见胡立勇等主编的《作物栽培学》第十四章黄麻与红麻，高等教育出版社，2008年出版)，其工作量大，在目 前青壮年劳力基本外出务工的农村是根本不可能实现的。本发明充分利用腐熟枯饼和钙镁磷肥既能有效提供红麻所需养分，又可有效钝化土壤重金属活性的双重功能，取代了土杂月巴(含农家肥)、氯化钾和草木灰等作为基肥施用。虽然投入腐熟枯饼较施用土杂肥(含农家月巴)新增了 50 - 125元/亩的肥料成本，但却节省了 2 — 3个/亩的劳动用工，且减少了10千克/亩左右氯化钾的施用，不仅综合经济效益可观，而且社会效益更为明显(农民乐于接受，且实现了重金属污染土壤的农业安全与高效利用)。
具体实施例方式以下结合实施例对本发明做进一步的详细描述，但并非是对本发明的限制，凡依照本发明公开内容所作的任何本领域的等同替换，均属于本发明的保护范围。一种在重金属污染土壤上种植红麻的方法，其步骤是A.整地建园，施用钝化剂，降低土壤重金属活性。选晴天于4月中旬或4月下旬或5月上旬在重金属污染土壤上开展深耕、分厢、起垄、开沟、整地等的田间耕作。麻园土壤翻耕深度，以35或37或38或40厘米为宜，具体视麻园所在地势和重金属的污染程度而定山坡地的麻园以浅耕(35 — 37厘米)为宜，而平旱地和水田的则以深耕(38 - 40厘米)为宜；污染程度较低的麻园以浅耕(35 - 37厘米)为宜，而污染严重的则以深耕(38 - 40厘米)为宜。麻园厢宽，一般为I. 8或2. I或2. 4或2. 8或3. 2或3. 6米，具体视麻园所在地势和收获方式而定山坡地的麻园以窄厢(I. 8 — 2. 4米)为宜，平旱地和水田的则以宽厢(2.8 - 3.6米)为宜；人工收获的麻园以窄厢(I.8 — 2.4米)为宜，机械收获的则以宽厢(2.8 — 3.6米)为宜。麻园垄长，一般控制在30米以内，每超过30米时需加开一条腰沟。麻园内每隔4或5或6厢开挖一条主沟，四周开挖围沟。麻园内腰沟和主沟的沟深，一般为30或35或40或45厘米，具体规格视麻园地势和收获方式而定，总的原则是山坡地的麻园以浅沟(30 - 40厘米)为宜、平旱地和水田的则以深沟(35 - 45厘米)为宜，人工收获的麻园以浅沟(30 - 40厘米)为宜、机械收获的则以深沟(35 - 45厘米)为宜，但必须确保与麻园的厢沟(沟深为35或40或45厘米)、腰沟(沟深为35或40或45厘米)等的排灌畅通。在确定播种前4或5或6或7天内完成分厢起垄、开沟整地等的麻园田间耕作，并于整地结束后立即施用包括腐熟枯饼、钙镁磷肥和生石灰三种物质在内的土壤重金属钝化剂。轻度污染土壤的麻园钝化剂用量是腐熟枯饼100或125或150千克/亩、钙镁磷肥50或75或100千克/亩、生石灰25或50或75千克/亩。 中度污染土壤的麻园钝化剂用量是腐熟枯饼150或175或200千克/亩、钙镁磷肥75或100或125千克/亩、生石灰50或75或100千克/亩。重度污染土壤的麻园钝化剂用量是腐熟枯饼200或225或250千克/亩、钙镁磷肥100或125或150千克/亩、生石灰75或100或125千克/亩。施用钝化剂的目的主要是降低土壤重金属的活性，确保播种后种子能正常发芽、出苗和促进麻苗的生长发育(尤其是幼苗期根系的生长发育)，提高其成活率，同时也是为红麻生产提供必要的养分(钝化剂施用取代了麻园的基肥)。钝化剂的具体用量，视土壤的重金属含量和其肥力水平而定，总体原则是重金属含量低、肥力水平高的土壤，钝化剂少施；重金属含量高、肥力水平低的土壤，钝化剂多施。B.选用强耐重金属污染特定品种，足量适时播种，确保“一播全苗”。选用中红麻13号，或中红麻12号，或中红麻11号，或中杂红305，或ZH — 01，或浙红3号，或福红13号，或闽红298，或芙蓉红麻369，或闽红964等强耐重金属污染的红麻特定品种，在农区常规植麻播种量(I. 50 - 2. 00千克/亩，参见胡立勇等主编的《作物栽培学》第十四章黄麻与红麻，高等教育出版社，2008年出版)的基础上，增加10或15或20或25或30或35%的用种量，即每亩的播种量为I. 65或I. 86或2. 07或2. 28或2. 49或2. 70千克，于4月下旬或5月上旬或5月中旬择晴天以条播方式播种。播种时的播幅(即播面宽度)以I. O或I. 5或2. O厘米宽为宜、播深(即播面挖深)以O. 6或O. 7或O. 8厘米为宜，条间距为10或11或12厘米。播完种后，立即在播面上覆土厚O. 8或O. 9或I. O厘米，确保实现“一播全苗”。鉴于红麻的种子较小，为防止播种不匀，可将种子与过2目筛的干土 (每亩播种时的干土用量为10或11或12千克)充分混匀后再进行播种。其具体操作方法是先将干土过2目筛(即孔径8毫米筛)，根据播种面积称取所需要的干土数量平摊于洁净的水泥地面上，厚度不超过5毫米，按每千克干土用水300或350或400毫升的比例喷雾湿润后，再将种子均匀撒施于已湿润的土壤上，充分混匀后即可进行田间播种。C.确定适宜种植密植，适时间苗/定苗，留足基本苗。重金属污染地区种植红麻的适宜密度，即定苗时保留的基本苗数，视土壤重金属污染程度而定。对于轻度污染的土壤，其种植密度，与农区常规植麻的一致(一般为I. 40 - I. 80万株，参见胡立勇等主编的《作物栽培学》第十四章黄麻与红麻，高等教育出版社，2008年出版)，即每亩保留的基本苗数为I. 40或I. 50或I. 60或I. 70或I. 80万株。中度污染的土壤，其种植密度，要比农区常规植麻的增大5或7或9或11或13或15%，即每亩保留的基本苗数为I. 47或I. 59或I. 71或I. 83或I. 95或2. 07万株。重度污染的土壤，其种植密度，要比农区常规植麻增大15或17或19或21或23或25%，即每亩保留的基本苗数为I. 61或I. 74或I. 87或2. 00或2. 12或2. 25万株。重金属污染地区种植红麻间苗和定苗的适宜时间，均要比农区常规植麻的延后I或2或3天。当麻苗长出2或3或4片真叶、长高至6或7或8厘米时,开始间苗。当麻苗长出8或9或10片真叶、长高至16或17或18厘米时，正式定苗。D.及时中耕/除草，合理追肥/灌溉，培育有效壮株。结合间苗进行第一次中耕、除草和追肥，其耕深为2或3厘米，每亩施用的总氮量(以N计，下同)控制在I. O或I. 2或I. 4或I. 6千克、总钾量(以K2O计)控制在I. 8或2. O·或2. 2或2. 4千克。结合定苗进行第二次中耕、除草和追肥，其耕深为4或5厘米，每亩施用的总氮量控制在I. 5或I. 9或2. 2或2. 5千克、总钾量控制在I. 8或2. O或2. 2或2. 4千克。当苗高达25或26或27或28厘米时进行第三次中耕、除草和追肥，其耕深为6或7厘米，每亩施用的总氮量控制在3. 5或4. O或4. 5或5. O或5. 5千克、总钾量控制在2. 4或3. O或3. 6或4. 2或4. 8千克，同时增加总磷(以P2O5计)量为I. O或I. 2或I. 4或I. 6或I. 8千克的磷肥。当苗高达50或52或54或56或58或60厘米(即麻园封行前)进行第四次中耕、除草和追肥，其耕深为4或5厘米，其肥料种类和用量，均与第三次追肥的一致。在收获前50或52或54或56或58或60天内趁雨天或灌溉后施用最后一次追肥(即“赶梢肥”)，其肥料种类和用量，均与第二次追肥的一致。追肥时应特别注意，严禁施用如氯化铵、硫酸铵、硝酸铵之类的生理酸性氮肥，以及如过磷酸钙之类的化学酸性磷肥，以免加剧土壤酸化，增加土壤重金属活性。在连续无雨的夏秋季节性干旱时节,每隔8或9或10天采用沟灌方式慢水灌溉一次，沟中的灌溉水面比麻园的厢面低I. O或I. 5或2. O厘米。E.强化病虫害防治，实现红麻高产。红麻最常见的病虫害主要有炭疽病、立枯病、根结线虫病、小造桥虫和绿草盲蝽，在重金属污染地区采用化学农药防治方式比其它方式更为直接、经济、有效。每亩用50或100克质量分数为80%的炭疽福美可湿性粉剂600倍液，或50或100克质量分数为50%的退菌特可湿性粉剂600倍液喷雾，可防治红麻的炭疽病。每亩用50或100克质量分数为90%的敌克松原粉600倍液，或50或100克质量分数为40%的多福混剂800倍液喷雾，可防治红麻的立枯病。每亩用2千克质量分数为10%的噻唑膦颗粒剂拌土撒施，或用40或80毫升质量分数为30%的除线特乳剂兑水45千克喷雾，可防治红麻的根结线虫病。每亩用50或100克质量分数为90%的敌百虫粉剂兑水45千克，或40或80毫升质量分数为50%的马拉松800倍液在三龄前幼虫喷雾，可防治红麻的小造桥虫。每亩用50或100克质量分数为90%的敌百虫粉剂兑水45千克，或用40或80毫升质量分数为20%的杀灭菊酯800倍液喷雾，可防治红麻的绿草盲蝽。“一种在重金属污染土壤上种植红麻的方法”的中试试验与示范结果如附表I所示。其结果表明轻度污染麻园(湖南省沅江市大南湖镇南湖村)的平均产量为276. 2±25. 5千克/亩，比农区常规植麻(湖南省安乡县陈家嘴镇陈家村，下同)的平均产量(260. 2 ±20. 8千克/亩)高出6. 1%，差异显著(p < O. 05);中度污染麻园(湖南省安化县烟溪镇烟溪村、湖南省双峰县梓门桥镇桥头村、湖南省株洲市天心区马家河镇中路村)的平均产量为247. 6±23. 4千克/亩，比农区常规植麻的低4. 8%，未达5%的显著差异水平；重度污染麻园(湖南省嘉禾县肖家河镇沙坪村、湖南省浏阳市湘和化工厂区原绿化地)的平均产量为220. 9±21. 2千克/亩，比农区常规植麻的低15. 1%，差异显著(p < O. 05)。但无论是重度污染麻园，还是中度、轻度污染麻园，其产量均达到了我国南方红麻产区200 - 250千克/亩的高产水平，且产品(原麻)中的重金属含量，均控制在欧美关于纺织原料中镉(Cd)限量(20毫克/千克)的标准范围内，实现了重金属污染土壤的农业安全与高效利用的目标，技术简便、方法易行，在广大重金属污染地区具有极其广阔的应用前景。附表I.中试试验与示范基地重金属污染与红麻生产概况
权利要求
1. 一种在重金属污染土壤上种植红麻的方法，其步骤是 A.整地建园，施用钝化剂，降低土壤重金属的活性选晴天于4月中旬至5月上旬在重金属污染土壤上深耕、分厢、起垄、开沟、整地，其耕深为35 - 40厘米，厢宽为I. 8 — 3. 6米，垄长控制在30米以内，每超过30米加开一条腰沟，每隔4 - 6厢开挖一条主沟，四周开挖围沟；厢沟、腰沟、主沟和围沟的沟深为30 - 45厘米；于确定播种前4 一 7天内完成麻园整地，按下述标准施用土壤重金属钝化剂轻度污染土壤，每亩施用腐熟枯饼、钙镁磷肥和生石灰的数量分别为100 - 150,50 - 100与25 — 75千克；中度污染土壤，每亩施用腐熟枯饼、钙镁磷肥和生石灰的数量分别为150 - 200,75 - 125与50 — 100千克；重度污染土壤，每亩施用腐熟枯饼、钙镁磷肥和生石灰的数量分别为200 - 250、100 - 150与75 —125千克； 所述的重金属污染土壤，是指土壤中镉、铅、砷、铬、镍、铜、锌7种元素的含量，至少有一种超过了国家标准规定的农用允许限值； 所述的土壤重金属钝化剂，包括腐熟枯饼、钙镁磷肥和生石灰三种物质； 所述的轻度污染，是指土壤中的重金属含量，按照国家标准规定的农用允许限值，至少有一种元素的含量达到了以下评判标准镉的含量超出国标农用允许限值的O. I — 6.0倍，砷、镍、铜的含量超出国标农用允许限值的O. I - 5. O倍，铅、铬、锌的含量超出国标农用允许限值的O. I — 3. O倍； 所述的中度污染，是指土壤中的重金属含量，按照国家标准规定的农用允许限值，至少有一种元素的含量达到了以下评判标准镉的含量超出国标农用允许限值的6. 1-17.0倍，砷、镍、铜的含量超出国标农用允许限值的5. I — 8. O倍，铅、铬、锌的含量超出国标农用允许限值的3. I — 5. O倍； 所述的重度污染，是指土壤中的重金属含量，按照国家标准规定的农用允许限值，至少有一种元素的含量达到了以下评判标准镉的含量超出国标农用允许限值的17. I - 35. O倍，砷、镍和铜的含量超出国标农用允许限值的8. I - 15. O倍，铅、铬和锌的含量超出国标农用允许限值的5. I — 10. O倍； B.选用耐受重金属污染能力强的红麻特定品种，足量适时播种，确保一播全苗选用中红麻13号，或中红麻12号，或中红麻11号，或中杂红305，或ZH — 01，或浙红3号，或福红13号，或闽红298，或芙蓉红麻369，或闽红964，在农区常规植麻的播种数量上，增大10 —35%的用种量，每亩播种量为I. 65 - 2. 70千克，于4月下旬至5月中旬择晴天以条播方式播种，其播幅宽度以1.0 — 2. O厘米为宜，覆土厚O. 8 — I. O厘米； C.确定种植密植，适时间苗/定苗，留足苗a)重金属污染地区种植红麻的密度，轻度污染土壤与农区常规植麻的一致，每亩保留的苗数为I. 40- 1. 80万株；中度污染土壤比农区常规植麻的增大5 - 15%，每亩保留的苗数为I. 47 - 2. 07万株；重度污染土壤比农区常规植麻的增大15 - 25%，每亩保留的苗数为I. 61 - 2. 25万株；b )重金属污染地区种植红麻的间苗和定苗时间，均要比农区常规植麻的延后I 一 3天，麻苗长出2 — 4片真叶、苗高6 — 8厘米时开始间苗，长出8 — 10片真叶、苗高16 - 18厘米时正式定苗； D.及时中耕/除草，合理追肥/灌溉，培育壮株a)结合间苗进行第一次中耕、除草和追肥，其耕深为2 — 3厘米，每亩施用的以N计的总氮量控制在1.0 — 1.6千克、以1(20计的总钾量控制在I. 8 — 2. 4千克；b )结合定苗进行第二次中耕、除草和追肥，其耕深为4 -5厘米，每亩施用的总N量控制在1.5 — 2. 5千克、总K20量控制在I. 8 — 2. 4千克；c )苗高达25 - 28厘米时进行第三次中耕、除草和追肥，其耕深为6 - 7厘米，每亩施用的总N量控制在3. 5 — 5. 5千克、总K20量控制在2. 4 — 4. 8千克，同时增加以P205计的总磷量为I. O — I. 8千克的磷肥；d )苗高达50 - 60厘米即麻园封行前进行第四次中耕、除草和追肥，其耕深为4 - 5厘米，肥料种类和用量均与第三次追肥的一致；e )在收获前50 - 60天内趁雨天或灌溉后施用最后一次追肥，其肥料种类和用量均与第二次追肥的一致；f )追肥时严禁施用氯化铵、硫酸铵、硝酸铵之类的生理酸性氮肥，以及过磷酸钙之类的化学酸性磷肥；g )在连续无雨的夏秋季节性干旱时期，每隔8 - 10天采用沟灌方式灌水一次，沟中的灌溉水面比麻园的厢面低I 一 2厘米； 所述的有效壮株，是指成熟收获时株高可达3. O — 4. 5米、茎粗可达I. O — 2. 5厘米、皮厚可达O. 8 - I. 3毫米的红麻单株； E.强化病虫害防治，实现红麻高产a )红麻最常见的病虫害有炭疽病、立枯病、根结线虫病、小造桥虫和绿草盲蝽；b )每亩用50或100克质量分数为80%的炭疽福美可湿性粉剂600倍液，或50或100克质量分数为50%的退菌特可湿性粉剂600倍液喷雾，防治红麻的炭疽病；c )每亩用50或100克质量分数为90%的敌克松原粉600倍液，或50或100克质量分数为40%的多福混剂800倍液喷雾，防治红麻的立枯病；d )每亩用2千克质量分数为10%的噻唑膦颗粒剂拌土撒施，或用40或80毫升质量分数为30%的除线特乳剂兑水45千克喷雾，防治红麻的根结线虫病；e )每亩用50或100克质量分数为90%的敌百虫粉剂兑水45千克，或40或80毫升质量分数为50%的马拉松800倍液喷雾，防治红麻的小造桥虫；f )每亩用50或100克质量分数为90%的敌百虫粉剂兑水45千克，或用40或80毫升质量分数为20%的杀灭菊酯800倍液喷雾，防治红麻的绿草盲蝽。
全文摘要
本发明公开了一种在重金属污染土壤上种植红麻的方法，其步骤A．整地建园，施用钝化剂，降低土壤重金属的活性；B．选用耐重金属污染能力强的红麻特定品种，足量适时播种，确保“一播全苗”；C．确定适宜的种植密植，适时间苗／定苗，留足基本苗；D．及时中耕／除草，合理追肥／灌溉，培育有效壮株；E．强化病虫害防治，实现红麻高产。应用本方法种植红麻，轻度、中度、重度污染麻园的原麻产量分别为276.2±25.5、247.6±23.4与220.9±21.2千克/亩，均达到了我国南方麻区的高产水平，且原麻中的重金属含量可控制在相关标准限值的范围内，实现了重金属污染土壤的农业安全与高效利用，技术简便、方法易行，在广大重金属污染地区具有极其广阔的应用前景。
文档编号A01B79/02GK102939836SQ201210476020
公开日2013年2月27日 申请日期2012年11月21日 优先权日2012年11月21日
发明者黄道友, 朱奇宏, 刘守龙, 罗尊长, 饶中秀, 任雪菲, 夏战鹰, 王帅, 曹晓玲, 王继宇, 席园 申请人:中国科学院亚热带农业生态研究所