一种生物炭促进富集植物吸收重金属的农田土壤修复方法技术

本发明专利技术公开一种生物炭促进富集植物吸收重金属的农田土壤修复方法，主要机制通过生物炭促进植物对重金属的吸收：1.生物炭与土壤颗粒竞争吸附重金属；2.生物炭降低重金属移动性；3.生物炭增加土壤微生物的活性和植物根表面积；4.生物炭的添加使植物吸收更多的重金属。该方法通过以下步骤实现：1.生物炭与土壤均匀混合；2.在适当湿度下稳定一段时间；3.土壤种植富集植物；4.收割植物；本发明专利技术利用生物炭和植物联合修复重金属污染土壤，使植物对于土壤重金属的富集量提升1.0‑1.1倍；在施加生物炭的土壤中以多次种植植物的方式实现受污染土壤的快速修复；通过间作或轮作的方式实现边生产边修复，为农田土壤修复领域提供一套切实可行且有效的修复技术。

A Biocharcoal-Enhanced Soil Rehabilitation Method for Farmland Enriched with Plant Absorption of Heavy Metals

The invention discloses a biochar-assisted remediation method for farmland soils enriched by plants to absorb heavy metals. The main mechanism is to promote the absorption of heavy metals by plants through biochar: 1. biochar competes with soil particles to absorb heavy metals; 2. biochar reduces the mobility of heavy metals; 3. biochar increases the activity of soil microorganisms and the surface area of plant roots; 4. the addition of biochar makes plants absorb more heavy metals. More heavy metals. The method is realized by the following steps: 1. uniform mixing of biochar and soil; 2. stabilizing for a period of time under appropriate humidity; 3. planting enriched plants in soil; 4. harvesting plants; using biochar and plants to remediate contaminated soil by heavy metals, the enrichment of heavy metals in soil by plants is increased by 1.0 1.1 times; and planting plants in the soil with biochar for many times. It can realize the rapid remediation of contaminated soil, and provide a feasible and effective remediation technology for the field of soil remediation by means of intercropping or rotation.

【技术实现步骤摘要】
一种生物炭促进富集植物吸收重金属的农田土壤修复方法
本专利技术涉及土壤修复领域，特别涉及一种生物炭促进富集植物吸收重金属的农田土壤修复方法。
技术介绍
现有技术存在的问题：镉污染是我国农田污染最严重的重金属，生物炭稳定化技术可快速降低土壤重金属向农作物迁移，保障农产品的安全。但生物炭稳定化后的重金属仍然存在于土壤中，依然存在二次释放的危险可能对农产品质量构成威胁。植物修复能够去除重金属，但是修复周期过长。如果利用生物炭稳定重金属后，再通过种植超富集植物将重金属吸收富集，就可以有效避免农产品被污染并去除农田土壤重金属。但是目前生物炭辅助植物修复的研究中，所使用的植物植物富集量低(如黑麦草)，而且生物炭的使用进一步降低了修复植物的吸收量。使生物炭辅助植物修复的修复效果非常差。
技术实现思路
专利技术的目的在于提供一种生物炭促进富集植物吸收重金属的农田土壤修复方法，解决了现有技术中使用植物修复的农田修复期间无法使用，和现有技术中的土壤修复效果不佳且修复效率低的问题。本专利技术是这样实现的，一种生物炭促进富集植物吸收重金属的农田土壤修复方法，该方法包括以下步骤：步骤一，土壤中加入生物炭混合：将生物炭与待修复的土壤均匀混合；步骤二，土壤的稳定：经过所述步骤一混合后的土壤在适当湿度下经过一段时间的稳定期；步骤三，土壤的修复：在稳定后的土壤中种植植物，植物一年种植1-6次；步骤四，对植物进行收割，对收割后的植物和修复后的土壤进行重金属含量的检测。优选的是，所述步骤一中每公顷土壤中加入15.6-78吨生物炭均匀混合。优选的是，所述步骤二中土壤湿度保持在土壤最大含水量的60％，稳定15-25天。优选的是，所述步骤三中植物的种子采用撒播、条播、穴播中的至少一种方式播种，撒播的每667平方米播种3-5千克，播后浅耙、踩踏一遍，条播的行距25-30厘米，穴播的播种最深不超过4厘米。优选的是，播种后发芽10-20天间苗或者播种后30-45天后定植，间苗后的株距为20-25厘米，定植的株行距30cm见方。优选的是，所述步骤四中的收割为一次采收，所述一次采收为出苗后40-60天采收。优选的是，所述植物为镉超富集植物，所述镉超富集植物优选红叶甜菜。优选的是，所述生物炭优选秸秆类生物炭。本专利技术至少包括以下有益效果：1、本专利技术中红叶甜菜作为草本植物的可以在一年四季种植，每年可以种植4-6，因此通过红叶甜菜与生物炭的结合修复土壤可以预期镉提取效率达到一定的高水平；2、本专利技术采用玉米秸秆生物炭辅助红叶甜菜修复镉污染土壤，其效果不仅为土壤中镉的生物有效性被生物炭降低，同时生物炭添加使红叶甜菜体内的镉含量增加了0.36-0.52倍，植物去除量增加了1.06倍；3、本专利技术的适用范围广，不仅可以用于修复有污染物的农作物的土壤里，其他用途的土壤采用本专利技术的方法也同样能达到很好的修复效果，本专利技术为土壤修复领域指明研究方向；4、本专利技术选用的植物对于土壤重金属的富集容量提升1.0-1.1倍；在施加生物炭的土壤中以多次种植植物的方式可实现受污染土壤的快速修复；亦可通过间作或轮作的方式实现边生产边修复，为农田土壤的修复领域提供一套切实可行且有效的修复技术。本专利技术采用的修复植物与目前常规使用修复植物相比，其植物的镉富集系数远远高于目前常规使用修复植物；本专利技术生物炭不止降低了土壤中镉的有效性，而且使得植物对镉的提取量增加1.06倍，红叶甜菜一年四季可以种植，因此可以预期Cd提取效率达到一定的高水平。其主要机制通过生物炭促进植物对于重金属的吸收：1.生物炭与土壤颗粒竞争吸附重金属；2.生物炭降低了重金属移动性；3.生物炭增加了土壤微生物的活性和植物根表面积；4.生物炭的添加使植物吸收更多的重金属。具体实施方式下面以实施例对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。本研究采用玉米秸秆生物炭辅助红叶甜菜修复镉污染土壤，其效果不仅为土壤中镉的生物有效性被生物炭降低，同时生物炭添加使红叶甜菜体内的镉含量增加了0.36-0.52倍，植物去除量增加了1.06倍。实施例一：一种生物炭促进富集植物吸收重金属的农田土壤修复方法，该方法包括以下步骤：步骤一，无生物炭添加，深耕土壤后，土壤湿度保持在土壤最大含水量的60％。步骤二，播种红叶甜菜种子。红叶甜菜种子可采用用撒播，条播，穴播。撒播的每667平方米播种3-5千克，播后浅耙、踩踏一遍，使种子与泥土贴紧实，以利于萌芽，条播的行距25-30厘米。发芽后10-20天间苗，间苗后的株距为20-25厘米。穴播的播种宜浅不宜深，最深不超过3-4厘米。也可以采用育苗移栽定植，一般在播种后30-45天后定植，株行距30cm见方。作为修复植物使用，与农作物轮作时可采用以上种植密度。当与农作物间作时，可使用条播。步骤三，间苗40-60天后收割红叶甜菜，测量红叶甜菜体内的重金属含量和土壤重金属含量。所述重金属的检测为镉含量的检测。从而得出去除量以及单次去除率和年去除率。镉超富集植物采用红叶甜菜时，无生物炭处理组土壤镉的单次去除率为2.21％；作为修复植物红叶甜菜一年可以播种4-6次，以一年5次计算，无生物炭处理组土壤镉的年去除率为11.05％。将所述红叶甜菜替换成商陆，检测商陆处理后的土壤中的重金属的含量，结果显示，无生物炭的土壤中镉的单次去除率和年去除率分别为0.48％和2.40％。实施例二：本专利技术其中一个实施例提供一种生物炭促进富集植物吸收重金属的农田土壤修复方法，该方法包括以下步骤：步骤一，土壤中加入生物炭混合：将生物炭与待修复的土壤均匀混合；每公顷土壤中加入15.6吨生物炭均匀混合。步骤二，土壤的稳定：经过所述步骤一混合后的土壤在适当湿度下经过一段时间的稳定期；土壤湿度保持在土壤最大含水量的60％，稳定15-25天。步骤三，土壤的修复：在稳定后的土壤中种植植物，植物一年种植1-6次；植物的种子采用撒播、条播、穴播中的至少一种方式播种，撒播的每667平方米播种3-5千克，播后浅耙、踩踏一遍，条播的行距25-30厘米，穴播的播种最深不超过4厘米；播种后发芽10-20天间苗或者播种后30-45天后定植，间苗后的株距为20-25厘米，定植的株行距30cm见方。步骤四，对植物进行收割，对收割后的植物和修复后的土壤进行重金属含量的检测；收割为一次采收，所述一次采收为出苗后40-60天采收。所述植物为镉超富集植物，所述生物炭优选秸秆类生物炭，本实施例采用玉米秸秆生物炭。镉超富集植物采用红叶甜菜时，单次种植后镉的去除率为：15.6吨/公顷生物炭处理组土壤镉的单次去除率最高可达3.15％；作为修复植物红叶甜菜一年可以播种4-6次，以一年5次计算，镉的年去除率为：15.6吨/公顷生物炭处理组土壤镉的年去除率为15.75％。镉超富集植物采用商陆时，土壤中重金属的单次去除率和年去除率分别为0.50％和2.50％。实施例三：本专利技术其中一个实施例提供一种生物炭促进富集植物吸收重金属的农田土壤修复方法，该方法包括以下步骤：步骤一，土壤中加入生物炭混合：将生物炭与待修复的土壤均匀混合；每公顷土壤中加入78.0吨生物炭均匀混合。步骤二，土壤的稳定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物炭促进富集植物吸收重金属的农田土壤修复方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：步骤一，土壤中加入生物炭混合：将生物炭与待修复的土壤均匀混合；步骤二，土壤的稳定：经过所述步骤一混合后的土壤在适当湿度下经过一段时间的稳定期；步骤三，土壤的修复：在稳定后的土壤中种植植物，植物一年种植1‑6次；步骤四，对植物进行收割，对收割后的植物和修复后的土壤进行重金属含量的检测。

【技术特征摘要】
1.一种生物炭促进富集植物吸收重金属的农田土壤修复方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：步骤一，土壤中加入生物炭混合：将生物炭与待修复的土壤均匀混合；步骤二，土壤的稳定：经过所述步骤一混合后的土壤在适当湿度下经过一段时间的稳定期；步骤三，土壤的修复：在稳定后的土壤中种植植物，植物一年种植1-6次；步骤四，对植物进行收割，对收割后的植物和修复后的土壤进行重金属含量的检测。2.根据权利要求1所述的一种生物炭促进富集植物吸收重金属的农田土壤修复方法，其特征在于：所述步骤一中每公顷土壤中加入15.6-78吨生物炭均匀混合。3.根据权利要求1所述的一种生物炭促进富集植物吸收重金属的农田土壤修复方法，其特征在于：所述步骤二中土壤湿度保持在土壤最大含水量的60％，稳定15-25天。4.根据权利要求1所述的一种生物炭促进富集植物吸收重金属的农田土壤修复方法，其特征在于：所述步骤三中植物的种子采...

【专利技术属性】
技术研发人员：张新颖，张延明，刘晓艳，樊佳悦，顾泮雪，沈佳怡，陈欣彤，张晨颖，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海,31