一种喀斯特地区铅镉污染土壤调理剂及其制备方法和应用

摘要

本发明涉及一种喀斯特地区铅镉污染土壤调理剂及其制备方法和应用，土壤调理剂包括如下组分：海泡石20％～30％、含300～500CFU/kg枯草芽孢杆菌的尾菜堆肥40％～50％、赤泥10％～20％、生石灰3％～7％、磷矿粉3％～7％、腐殖酸3％～7％。该土壤调理剂制备方法简单，能够降低喀斯特地区重金属铅、镉的生物有效性，减轻白菜中富集量，可提升白菜产量与质量安全品质。

说明书

技术领域

本发明涉及土壤修复技术领域，具体涉及一种喀斯特地区铅镉污染土壤调理剂及其制备方法和应用。

背景技术

目前，土壤重金属污染严峻，影响着农作物的生产，同时对人体健康产生危害。大量专家使用土壤调理剂或钝化剂进行处理，以降低重金属的危害性。常见的土壤调理剂种类很多，但存在功能单一或部分指标处理效果不佳。

白菜是一种很常见的蔬菜，具有营养丰富，含有丰富的粗纤维、维生素C等，它还具有清热解毒的功效。喀斯特高原地区生产白菜具有甜味足、口感佳的特点，是区域优势蔬菜品种，但该地区土壤普遍肥力欠佳，同时部分地区处于铅、镉等重金属高背景区，严重影响了白菜的安全生产。市场上常见土壤调理剂普遍针对性不强或价格过高，部分产品难以兼顾肥力增效和重金属钝化，故难以在该区域推广应用。

申请号CN201611047188.0，发明名称一种修复中轻度酸性镉污染土壤的调理剂及制备方法与应用，公开了它由一定比例的赤泥、生石灰、海泡石、生物炭组成，步骤是：A、将海泡石、生物炭、生石灰分别粉碎，混合均匀，得到混合料A；B、再在混合料A中加入水，边加边搅拌，使水与混合料A混匀发热，混合料A产生沸腾现象时停止搅拌；C、待混合料A冷却后，在立式搅拌器中加入粉碎的赤泥，搅拌均匀；D、进行检测，得到一种调理剂。

申请号CN201611047188.0存在的技术问题：(1)难以兼顾土壤肥力增效和重金属镉、铅的钝化；(2)不适用于喀斯特高原地区白菜种植，导致白菜产量低。(3)调理剂制备方法复杂，不适应于工业化生产。

针对以上问题，结合蔬菜生产为贵州十二大优势产业之一，其生产或销售环节产生了大量的尾菜，直接弃用造成环境污染与资源浪费。为了使用尾菜堆肥，实现废弃物资源化的利用，发明团队鉴于喀斯特地区铅、镉高背景土壤下，对白菜的种植经过了大量的试验探究，得到了一种制备方法简单的土壤调节剂，能够降低喀斯特地区重金属铅、镉的生物有效性，减轻白菜中富集量，可提升白菜产量与质量安全品质。

发明内容

本发明的目的是提供一种喀斯特地区铅镉污染土壤调理剂。

本发明的另一目的是提供一种喀斯特地区铅镉污染土壤调理剂的制备方法。

本发明的另一目的是提供一种调理剂在降低喀斯特地区土壤中铅、镉污染方面的应用。

本发明所述调理剂由以下成分组成：海泡石20％～30％、含300～500CFU/kg枯草芽孢杆菌的尾菜堆肥40％～50％、赤泥10％～20％、生石灰3％～7％、磷矿粉3％～7％、腐殖酸3％～7％。

优选的，

本发明所述调理剂由以下成分组成：海泡石22％～28％、含360～440万CFU/kg 枯草芽孢杆菌的尾菜堆肥42％～48％、赤泥12％～18％、生石灰4％～6％、磷矿粉4％～6％、腐殖酸4％～6％。

进一步优选的，

本发明所述调理剂由以下成分组成：海泡石25％、含400万CFU/kg枯草芽孢杆菌的尾菜堆肥45％、赤泥15％、生石灰5％、磷矿粉5％、腐殖酸5％。

本发明所述调理剂的制备方法步骤为：按组方比例取含枯草芽孢杆菌的尾菜堆肥和生石灰于搅拌器内搅拌均匀后，覆膜存放3～4日后取出，再按比例加入海泡石、赤泥、磷矿粉和腐殖酸，搅拌均匀得调理剂。

优选的，

本发明所述调理剂的制备方法步骤为：按组方比例取含枯草芽孢杆菌的尾菜堆肥和生石灰于搅拌器内搅拌均匀后，覆膜存放3日后取出，再按比例加入海泡石、赤泥、磷矿粉和腐殖酸，搅拌均匀得调理剂。

本发明调理剂在降低喀斯特地区土壤中铅、镉污染方面的应用。

优选的，

本发明所述调理剂在降低喀斯特地区白菜铅、镉富集量方面的应用。

优选的，

所述调理剂在提高喀斯特地区白菜种植土壤肥力及产量方面的应用。

本发明所述调理剂在白菜种植中的施用方法为：白菜种植前，按4000～6000 kg/hm

优选的，

本发明所述调理剂在白菜种植中的施用方法为：白菜种植前，按5000kg/hm

所述尾菜堆肥：是以干物质计的尾菜堆肥。

本发明的优点

1、本发明的土壤调理剂能够降低喀斯特地区重金属铅、镉的生物有效性，减轻白菜中铅镉的富集量；尾菜堆肥的增加可提升白菜产量与质量安全品质，原位处理尾菜，减少污染和浪费，废物利用；调理剂使用了工业污染物赤泥和磷矿粉以及蔬菜产业废弃物尾菜的堆肥，可实现铝加工和磷化工废弃物、蔬菜产业废弃物的综合利用。

2、本发明经过了调理剂组方配比的筛选试验，并经过了实验室模拟种植和大田种植试验，根据检测土壤重金属有效态降低百分率和白菜产量增加百分率确定调理剂优选组方为：“海泡石25％、尾菜堆肥(以干物质计，含枯草芽孢杆菌 400万CFU/kg)45％、赤泥15％、生石灰5％、磷矿粉5％、腐殖酸5％”。

3、本发明经过了调理剂制备方法的筛选，依据检测土壤重金属有效态降低百分率和白菜产量增加百分率确定调理剂的优选制备方法，兼顾了土壤肥力增效和重金属钝化的优点。

4、本发明经过了调理剂用量的考察，结果显示用量为“5000kg/hm

5、本发明经过了不同调理剂用于白菜种植的对比试验考察，结果显示用本申请制备的调理剂，种植白菜后土壤重金属有效态降低百分率和白菜产量均高于对比例，进一步证明本方法的优异性和合理性。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1组方

海泡石25％、尾菜堆肥(以干物质计，含枯草芽孢杆菌400万CFU/kg)45％、赤泥15％、生石灰5％、磷矿粉5％、腐殖酸5％。

实施例2组方

海泡石20％、尾菜堆肥(以干物质计，含枯草芽孢杆菌300万CFU/kg)50％、赤泥15％、生石灰4％、磷矿粉6％、腐殖酸5％。

实施例3组方

海泡石30％、尾菜堆肥(以干物质计，含枯草芽孢杆菌500万CFU/kg)40％、赤泥10％、生石灰7％、磷矿粉7％、腐殖酸6％。

实施例4组方

海泡石20％、尾菜堆肥(以干物质计，含枯草芽孢杆菌360万CFU/kg)45％、赤泥20％、生石灰3％、磷矿粉7％、腐殖酸5％。

实施例5组方

海泡石28％、尾菜堆肥(以干物质计，含枯草芽孢杆菌440万CFU/kg)48％、赤泥12％、生石灰4％、磷矿粉4％、腐殖酸4％。

实施例6组方

海泡石30％、尾菜堆肥(以干物质计，含枯草芽孢杆菌350万CFU/kg))40％、赤泥14％、生石灰3％、磷矿粉7％、腐殖酸6％。

实施例1～6的组方按实施例7～9任一制备方法制备

实施例7制备方法

按组方比例取尾菜堆肥(以干物质计，含枯草芽孢杆菌400万CFU/kg)和生石灰于搅拌器内搅拌均匀后，覆膜存放3日后取出，再按比例加入海泡石、赤泥、磷矿粉和腐殖酸，搅拌均匀得调理剂。

实施例8制备方法

按组方比例取尾菜堆肥(以干物质计，含枯草芽孢杆菌300万CFU/kg)和生石灰于搅拌器内搅拌均匀后覆膜存放3.5日后取出，再按比例加入海泡石、赤泥、磷矿粉和腐殖酸，搅拌均匀得调理剂。

实施例9制备方法

按组方比例取尾菜堆肥(以干物质计，含枯草芽孢杆菌500万CFU/kg)和生石灰于搅拌器内搅拌均匀后，覆膜存放4日后取出，再按比例加入海泡石、赤泥、磷矿粉和腐殖酸，搅拌均匀得调理剂。

实施例7～9任一制备方法制备的调理剂按实施例10～12任一方法使用

实施例10使用方法

白菜种植前，按5000kg/hm

实施例11使用方法

白菜种植前，按4000kg/hm

实施例12使用方法

白菜种植前，按6000kg/hm

为证明本发明的科学性与合理性，发明人进行了以下实验研究：

实验例1：

1实验材料及来源

海泡石：灵寿县昆建矿产品加工厂

尾菜堆肥(以干物质计)：将尾菜收集烘干部分水分，经过堆肥获得。

赤泥：中国铝业遵义氧化铝有限公司

生石灰：凯里生石灰粉厂

磷矿粉：贵州省开阳县福兴矿产有限公司磷矿粉厂

腐殖酸：山东宏盛达化工有限公司

枯草芽孢杆菌：陕西恒田生物农业有限公司

2调理剂组方配比的筛选

2.1实验室模拟试验

分别取海泡石、尾菜堆肥(以干物质计，含400万CFU/kg枯草芽孢杆菌)、赤泥、生石灰、磷矿粉、腐殖酸，分别按表1的比例进行配比，按“实施例7”的制备方法制备，并在实验室进行模拟使用后，根据白菜的产量及土壤中镉、铅的含量确定优选配比比例，结果见表1。

表1不同配比实验室模拟试验表

2.2大田模拟试验

取“2.1”项下制备的调理剂，在大田进行试验后，结果见表2。

表2不同配比大田试验表

2.3结果

由表1、表2可知，编号为“T2-1”和“F2-1”配比的调理剂在实验室和大田试验中均显示：土壤重金属有效态降低百分率和白菜产量增加百分率均较高，土壤PH适中，整体考虑，此比例为优选配比，即调理剂组方为“海泡石25％、含 400万CFU/kg枯草芽孢杆菌的尾菜堆肥45％、赤泥15％、生石灰5％、磷矿粉5％、腐殖酸5％”。

3调理剂制备方法的筛选

取“实施例1”组方，分别按以下方法制备调理剂，结果见表3。

方法一：按组方比例取海泡石、尾菜堆肥(以干物质计，含400万CFU/kg 枯草芽孢杆菌)、赤泥、生石灰、磷矿粉、腐殖酸混合，搅拌均匀得调理剂。

方法二：按组方比例取海泡石、尾菜堆肥(以干物质计，含400万CFU/kg 枯草芽孢杆菌)、赤泥、生石灰、磷矿粉、腐殖酸混合，搅拌均匀覆膜存放3日后取出，得调理剂。

方法三：按组方比例取尾菜堆肥(以干物质计，含400万CFU/kg枯草芽孢杆菌)和生石灰于搅拌器内搅拌均匀后，覆膜存放2日后取出，再加入海泡石、赤泥、磷矿粉和腐殖酸，搅拌均匀得调理剂。

方法四：按组方比例取尾菜堆肥(以干物质计，含400万CFU/kg枯草芽孢杆菌)和生石灰于搅拌器内搅拌均匀后，覆膜存放3日后取出，再加入海泡石、赤泥、磷矿粉和腐殖酸，搅拌均匀得调理剂。

方法五：按组方比例取尾菜堆肥(以干物质计，含400万CFU/kg枯草芽孢杆菌)和生石灰于搅拌器内搅拌均匀后，覆膜存放4日后取出，再加入海泡石、赤泥、磷矿粉和腐殖酸，搅拌均匀得调理剂。

表3调理剂制备方法考察表

结果：由表3可知，“方法四”和“方法五”制备的调理剂，种植白菜后土壤重金属有效态降低百分率和白菜产量增加百分率均较高，土壤PH增加适中，整体考虑，“方法四”为优选调理剂制备方法。

4调理剂用|于白菜种植的使用量考察

取按“实施1”的组方，“实施例5”的制备方法制备调理剂，分别按不同用量种植白菜，结果见表4。

表4调理剂用量考察表

结果：由表4可知，用量为“5000kg/hm

5不同调节剂用于白菜种植的对比试验

5.1试验调节剂来源

对比例1：申请号CN201611047188.0制备的调节剂；

对比例2：市售土壤种植调节剂；

本申请调节剂：按“实施例1”的组方，“实施例5”的制备方法制备。

5.2试验方法

分别取“5.1”项下的三种调节剂按各自的调节剂施用量进行施用，在喀斯特地区进行白菜种植，结果见表5。

表5不同调理剂使用对比试验表

结果：用本申请制备的调理剂，种植白菜后土壤重金属有效态降低百分率和白菜产量均高于对比例，进一步证明本方法的优异性和合理性。

虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作出一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的，因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。