本发明涉及污染土壤治理领域，具体的说是一种冬小麦-夏玉米轮作修复石灰性土壤中铅污染的方法。
背景技术：
随着城市工业废水，生活垃圾越来越多排入环境，导致土壤重金属污染逐步加重，特别是铅污染甚为严重。保护自然生态环境，对土壤重金属铅污染的修复刻不容缓。
石灰性土壤是我国北方普遍存在的ph值大于7的土壤类型，铅在石灰性土壤中的有效态含量虽然较低，一般仅占总铅含量的5%左右，所以一般不会对作物生长造成影响，但是如果不加以修复处理，存在作物籽粒中铅污染超标的隐患，最终影响人类健康。目前最常用的修复方法一是采用化学淋洗，此法会对土壤的理化性状造成严重影响，而且成本高。另一类方法是采用钝化剂的方法，该方法同样会对土壤的理化性质造成影响，而且在石灰性土壤上施用钝化剂对铅的修复效果并不明显，不会使重金属的总量减少。因此，对于此类铅污染的土壤采取何种修复方法，既不影响土壤质量，又可以逐年降低土壤中重金属的含量，最终达到土壤安全利用的目标值得探索研究。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种冬小麦-夏玉米轮作修复石灰性土壤中铅污染的方法，通过该方法对土壤进行重金属铅进行修复，不但成本较低，且不会影响土壤的理化性质。
本发明为解决上述技术问题采用的技术方案为：一种冬小麦-夏玉米轮作修复石灰性土壤中铅污染的方法，包括如下步骤：
步骤1、冬小麦种植；
每年10月份对铅含量超过300mg/kg的土壤进行耕耙平整，播种冬小麦种子12-45万苗/亩，浇水施肥管理，直至次年5～6月份冬小麦成熟收获；
步骤2、冬小麦收获；
当步骤1中的冬小麦收获后，测定冬小麦籽粒中铅的含量，并设定一个可食用门限值，当铅的含量不超过可食用门限值时，冬小麦籽粒可以食用；当铅的含量超过可食用门限值时，将收获后的籽粒和秸秆一起移除，并进行无害化处理；
步骤3、夏玉米种植；
步骤2冬小麦收获后，连同冬小麦根系一起对土壤进行耕耙平整，播种夏玉米0.3-1.2万株/亩，浇水施肥管理，直至当年10月份夏玉米成熟收获；
步骤4、夏玉米收获；
当步骤3中的夏玉米收获后，测定籽粒中铅的含量，并设定一个可食用门限值，当铅的含量不超过可食用门限值时，夏玉米籽粒可以食用；当铅的含量超过可食用门限值时，将收获后的夏玉米籽粒和秸秆一起移除，并进行无害化处理；
步骤5、循环步骤1～步骤4，直至土壤中铅的含量符合二级土壤环境质量标准，同时冬小麦-夏玉米籽粒中的铅含量符合食品安全国家标准后，收获的秸秆不再从土壤中移除。
作为一种优选方案，第一年播种冬小麦种子38-42万苗/亩，第一年播种夏玉米0.8-1万株/亩。
作为一种优选方案，第一年冬小麦-夏玉米轮作去除石灰性土壤中铅的量为250-320克。
作为一种优选方案，步骤2和步骤4所述无害化处理为将移除后的秸秆进行粉碎，粉碎后生物质燃料压块，之后将生物质燃料压块焚烧后的灰分进行制砖。
作为一种优选方案，步骤2和步骤4所述可食用门限值为0.2mg/kg。
作为一种优选方案，步骤5所述二级土壤环境质量标准的铅含量为300mg/kg。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明提供了一种冬小麦-夏玉米轮作修复石灰性土壤中铅污染的方法，对于石灰性土壤，二级土壤环境质量标准的铅含量为300mg/kg，当土壤中铅含量超过上述标准值时，认为土壤铅污染，本发明采用冬小麦-夏玉米轮作的方式对石灰性土壤中所含的重金属铅进行修复，把含重金属铅较高的秸秆每年从土壤中移除进行集中处理，可以减少土壤中重金属铅的含量，不但成本较低，且不会影响土壤的理化性质；
（2）本发明提供了一种冬小麦-夏玉米轮作修复石灰性土壤中铅污染的方法，采用冬小麦-夏玉米轮作的方式对土壤进行重金属铅进行修复，两种作物籽粒对铅的富集系数范围在0.0003-0.00001之间，因此两种作物籽粒中铅含量一般不会超过国家食品安全的标准；而蔬菜作为土壤铅污染修复作物其平均富集系数平均为0.001，远高于上述小麦-玉米籽粒的富集系数，容易产生重金属污染，而采用豆科植物虽然属于低积累作物，但其生物较小，对重金属的修复效果较差；因此，由于小麦-玉米两种作物秸秆的生物量较大，采用冬小麦-夏玉米轮作方式进行重金属修复，可以最大限度的不减少农业生产效益的同时，起到边生产边修复的目的。相反，如果利用超级累植物进行重金属修复，由于石灰性土壤上水溶性铅的含量只占总量万分之一，其富集效果不明显，更为重要的是利用超级累植物修复重金属，不能实现边生产边修复的目的；
（3）本发明提供了一种冬小麦-夏玉米轮作修复石灰性土壤中铅污染的方法，在第一年冬小麦和夏玉米种植时，由于此时土壤中铅含量最高，本发明通过加大种植密度，快速降低铅含量，同时保证一部分粮食可食用；第二年时，在铅含量已经相对降低的情况下，降低种植密度，虽然会减缓铅含量的下降速度，但是能够提高产量，既保证了可以食用的粮食占总粮食产量比例的最大化，还能加快铅含量的降低速度，实现铅含量降低速度和可食用粮食比例的协调平衡。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。
实施例一
一种冬小麦-夏玉米轮作修复石灰性土壤中铅污染的方法，包括如下步骤：
步骤1、冬小麦种植；
每年10月份对铅含量超过300mg/kg的土壤进行耕耙平整，播种冬小麦种子12-45万苗/亩，浇水施肥管理，直至次年5～6月份冬小麦成熟收获；
步骤2、冬小麦收获；
当步骤1中的冬小麦收获后，测定冬小麦籽粒中铅的含量，当铅的含量不超过0.2mg/kg时，符合我国食品安全标准，冬小麦籽粒可以食用；当铅的含量超过0.2mg/kg时，将收获后的籽粒和秸秆一起移除，并进行无害化处理；
步骤3、夏玉米种植；
步骤2冬小麦收获后，冬小麦根系不需要移出土壤，连同冬小麦根系一起对土壤进行耕耙平整，播种夏玉米0.3-1.2万株/亩，浇水施肥管理，直至当年10月份夏玉米成熟收获；
步骤4、夏玉米收获；
当步骤3中的夏玉米收获后，测定籽粒中铅的含量，当铅的含量不超过0.2mg/kg时，符合我国食品安全标准，夏玉米籽粒可以食用；当铅的含量超过0.2mg/kg时，将收获后的夏玉米籽粒和秸秆一起移除，并进行无害化处理；
步骤5、循环步骤1～步骤4，直至土壤中铅的含量符合二级土壤环境质量标准，所述二级土壤环境质量标准的铅含量为300mg/kg，同时冬小麦-夏玉米籽粒中的铅含量符合食品安全国家标准后，收获的秸秆不再从土壤中移除。
作为优选的，第一年播种冬小麦种子38-42万苗/亩，第一年播种夏玉米0.8-1万株/亩。
作为优选的，第一年冬小麦-夏玉米轮作去除石灰性土壤中铅的量为250-320克。作为优选的，第一年，小麦秸秆重金属的含量可以达到80mg/kg，按照小麦为1000kg，秸秆为2000kg计算，一季小麦可以去除（80×2000+0.2×1000）mg的铅。玉米秸秆重金属的含量可以达到50mg/kg,按照1000kg和秸秆3000kg计算，一季玉米可以去除（50×3000+0.2*1000）mg的铅。因此，第一年两季可以去除铅的量约为310.4克，把三级土壤环境质量标准修复到二级土壤环境质量标准需要约24年。
作为优选的，步骤2和步骤4所述无害化处理为将移除后的秸秆进行粉碎，粉碎后生物质燃料压块，之后将生物质燃料压块焚烧后的灰分进行制砖。
实施例二
一种冬小麦-夏玉米轮作修复石灰性土壤中铅污染的方法，包括如下步骤：
步骤1、冬小麦种植；
每年10月份对铅含量超过300mg/kg的土壤进行耕耙平整，第一年铅含量最高，加大种植密度，使种植密度为现有种植密度的2-3倍，播种冬小麦种子40万苗/亩，浇水施肥管理，直至次年5～6月份冬小麦成熟收获；
步骤2、冬小麦收获；
当步骤1中的冬小麦收获后，测定冬小麦籽粒中铅的含量，当铅的含量不超过0.2mg/kg时，冬小麦籽粒可以食用；当铅的含量超过0.2mg/kg时，将收获后的籽粒和秸秆一起移除，并进行无害化处理；
步骤3、夏玉米种植；
步骤2冬小麦收获后，连同冬小麦根系一起对土壤进行耕耙平整，播种夏玉米0.9万株/亩，浇水施肥管理，直至当年10月份夏玉米成熟收获；
步骤4、夏玉米收获；
当步骤3中的夏玉米收获后，测定籽粒中铅的含量，当铅的含量不超过0.2mg/kg时，夏玉米籽粒可以食用；当铅的含量超过0.2mg/kg时，将收获后的夏玉米籽粒和秸秆一起移除，并进行无害化处理；
步骤5、循环步骤1～步骤4，第二年种植时，根据上一年作物籽粒中的铅含量调整种植密度，待籽粒中铅含量都不超标时，可以进行正常的播种种植，保证粮食的正常生产，直至土壤中铅的含量符合二级土壤环境质量标准，同时冬小麦-夏玉米籽粒中的铅含量符合食品安全国家标准后，收获的秸秆不再从土壤中移除。利用本发明方法，每年可以食用的粮食占总粮食产量的比例超过60%。在第一年冬小麦和夏玉米种植时，由于此时土壤中铅含量最高，本发明通过加大种植密度，快速降低铅含量，同时保证一部分粮食可食用；第二年时，在铅含量已经相对降低的情况下，降低种植密度，虽然会减缓铅含量的下降速度，但是能够提高产量，既保证了可以食用的粮食占总粮食产量比例的最大化，还能加快铅含量的降低速度，实现铅含量降低速度和可食用粮食比例的协调平衡。
作为优选的，第一年冬小麦-夏玉米轮作去除石灰性土壤中铅的量为250-320克。
作为优选的，步骤2和步骤4所述无害化处理为将移除后的秸秆进行粉碎，粉碎后生物质燃料压块，之后将生物质燃料压块焚烧后的灰分进行制砖。
作为优选的，步骤5所述二级土壤环境质量标准的铅含量为300mg/kg。
试验研究数据
一、种植四季后的修复效果
本发明提供了一种冬小麦-夏玉米轮作修复石灰性土壤中铅污染的方法，利用本发明的方法种植四季后，秸秆中铅含量数据如表1所示：
由上表可知，利用本发明一种冬小麦-夏玉米轮作修复石灰性土壤中铅污染的方法，种植四季后，玉米秸秆和小麦秸秆中的铅含量均逐季递减。采用冬小麦-夏玉米轮作的方式对石灰性土壤中所含的重金属铅进行修复，把含重金属铅较高的秸秆每年从土壤中移除进行集中处理，可以减少土壤中铅的含量。
二、铅浓度和铅去除率
选择河南省某县区铅污染土壤区域作为项目区域，项目区土地面积为30平方米，试验从2013年6月开始，种植作物之前土壤铅浓度为773.5mg/kg，具体项目测定结果如表2：
由表2可知，利用本发明一种冬小麦-夏玉米轮作修复石灰性土壤中铅污染的方法，土壤铅浓度逐年递减，每季铅去除率逐渐增高，由此可见，采用冬小麦-夏玉米轮作方式进行重金属铅的修复，可以在不减少农业生产效益的同时，起到边生产边修复的目的。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。