重金属镉重度污染钙质农田的榆树固定修复方法技术

本发明专利技术涉及重金属镉重度污染钙质农田的榆树固定修复方法，该方法是指首先对重金属镉重度污染钙质农田进行封闭管理；然后在污染土壤上按照1.5×2 m的株行距栽种榆树幼苗，并按照常规方法进行日常管理，构建榆树人工林管理体系；最后，根据用材林目的对榆树人工林进行更替即可。本发明专利技术既能带来经济效益，又兼具重要的生态环境功能，因此十分有利于管理重金属镉严重污染的钙质农田。

Elm fixed repair method for heavy pollution of calcareous farmland by heavy cadmium

The invention relates to a method for repairing Yushu fixed heavy metal Cd Polluted calcareous farmland, this method refers to cadmium polluted farmland, calcareous closed management; and then in the polluted soil in accordance with the 1.5 x 2 m spacing planted elm seedlings, and daily management in accordance with the conventional method, the construction of elm plantation management system; finally, according to the purpose of the replacement of timber to elm plantations. The invention not only can bring economic benefits, but also has important ecological and environmental functions, so it is very beneficial to manage calcareous farmland with heavy pollution of heavy metal cadmium.

【技术实现步骤摘要】
重金属镉重度污染钙质农田的榆树固定修复方法
本专利技术涉及基于风险控制的重金属重度污染农田的处理方法，尤其涉及重金属镉重度污染钙质农田的榆树固定修复方法。
技术介绍
根据环境保护部土壤状况调查结果，我国中重度污染耕地面积大体在5000万亩左右，其面积约占2012年国土资源部公布的我国现有耕地面积20.27亿亩的2.47%。对于重金属重污染耕地，继续种植农作物会威胁到农产品安全。若简单的弃耕，土壤中的重金属会随风蚀、水蚀作用带来二次污染，同时还会威胁到我国18亿亩耕地红线。若全面进行修复，由于我国耕地土壤修复目前均处于“示范工程”阶段，还无法大面积推广；另外，按照示范工程中修复一亩耕地企业平均40万元的报价，5000万亩耕地全面修复将耗费20万亿元，这无疑给国家财政带来巨大的负担。另据《全国土壤污染状况调查公报》（2014年）显示，我国耕地土壤点位超标率为19.4%，污染以无机型为主，镉（Cd）是首要污染物。具体来看，全国土壤Cd的点位超标率为7%，其中Cd重度污染土壤的点位超标率为0.5%。然而，Cd目前仍以每年0.004mg/kg的速率向农田土壤中输入，加之Cd在土壤中的流动性和生物有效性要远高于其他重金属，因而Cd污染农田土壤会带来严重的人体及动物健康风险。植物固定修复是通过根系的吸收和富集、根表的吸附或者根区的沉淀作用将重金属固定在土壤中。作为植物修复技术中一种重要的修复机制，植物固定修复能够有效降低风蚀、水蚀以及淋滤等作用诱发的土壤扩散带来的重金属迁移风险。相比于传统的物理、化学修复技术如客土、填埋和淋洗而言，植物固定修复具有经济、环境友好、不会破坏土壤性质、能够恢复和提高土壤质量等特点，是目前修复和管理土壤面源污染尤其是重金属严重污染农田的有效手段。榆树具有发达根系，耐干旱贫瘠，尤其是部分树种喜钙，因而榆树十分有利于管理重金属重污染的钙质农田。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种简单、易于实施的重金属镉重度污染钙质农田的榆树固定修复方法。为解决上述问题，本专利技术所述的重金属镉重度污染钙质农田的榆树固定修复方法，其特征在于：该方法是指首先对重金属镉重度污染钙质农田进行封闭管理；然后在污染土壤上按照1.5×2m的株行距栽种榆树幼苗，并按照常规方法进行日常管理，构建榆树人工林管理体系；最后，根据用材林目的对榆树人工林进行更替即可。所述榆树为大果榆、家榆或春榆中的一种。所述钙质农田是指黄土为其成土母质，盐分含量不高于0.5%。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术所选取的榆树是我国乡土树种，在我国南北方均有广泛分布，其喜光，具有发达根系，耐干旱贫瘠，是我国干旱与水土流失地区生态建设中的首选树种。2、本专利技术所建立的榆树人工林管理体系，其一方面能够通过植被覆盖有效降低风蚀、水蚀作用诱发的污染土壤扩散带来的重金属迁移风险；另一方面能够通过其根区沉淀作用将Cd固定在土壤中，达到了基于风险控制的受污染农田固定修复管理目的。3、本专利技术所建立的榆树人工林管理体系具有极高的边际效应，一方面由于Cd在榆树地上部尤其是其木材中的含量极低，加之榆树木材坚重，可供高强度耐磨构建、工艺美术品、体育器械以及模型等用材，因此具有重要的经济价值；另一方面在全球变暖背景下，榆树人工林体系还兼具美化环境、防止水土流失以及生物固碳的生态环境功能。4、本专利技术方法简单、易于实施。具体实施方式重金属镉重度污染钙质农田的榆树固定修复方法，该方法是指首先对重金属镉重度污染钙质农田进行封闭管理；然后在污染土壤上按照1.5×2m的株行距栽种榆树幼苗，并按照常规方法进行日常管理，同时加强对凋落物的收集与处置，从而构建榆树人工林管理体系；最后，根据用材林目的对榆树人工林进行更替即可。其中：榆树为大果榆、家榆或春榆中的一种。钙质农田是指黄土为其成土母质，盐分含量不高于0.5%。应用实例1试验地点位于甘肃省白银市东大沟流域的上游地区。东大沟源于白银市区西北约13km的白银公司深部铜矿，自北向南穿过白银市区东侧并最终汇入黄河，全长约38km。沿途主要汇集了白银有色集团股份公司所属深部矿业公司、第三冶炼厂、西北铅锌冶炼厂、铜冶炼厂和银光化学工业公司等20余家大中小型企业的工业废水，以及市区东部城市生活污水。自上个世纪60年代以来，基于当地干旱少雨的气候条件，东大沟沿线的农田普遍采用了排洪沟中的污水进行灌溉，污灌历史长达40年，本世纪初才停止污灌。据估计，东大沟沿线受重金属污染的农田面积达1330公顷，其中1/3的农田受到了Cd的严重污染。试验样地属于重金属重污染农田转榆树人工林，榆树品种为大果榆，种植密度为1.5×2m。目前该样地未进行人工灌溉，属于雨养型榆树人工林。采用随机采样的方法，并按照树龄将榆树划分为11年、16年和23年三类进行采样。土壤根据距离树干远近分为根际和非根际土壤，其中根际土壤是利用土钻在距离树干1m半径内任选3处采集，非根际土壤是利用土钻在林间空地上采集，均采集0~20cm的土壤。植物样品分为树干木质部、树皮、树枝和树叶4部分，利用树木生长锥采集胸径处的树干，将其分为树干木质部和树皮；利用高枝剪采集不同高度的树枝，混合后作为一个混合样；利用高枝剪分别采集距离树干近端、中端和远端的树叶，混合后作为一个混合样。根际土壤和植物样均随机选择相同树龄的榆树3棵进行采样，非根际土壤亦随机选择3处林间空地进行采样。土壤样品风干过2mm筛后备用，植物样品烘干后粉碎备用。⑴榆树人工林体系对农田土壤理化性质的影响（参见表1）：从表1中可以看出，榆树人工林体系对钙质农田土壤的pH影响并不显著，这可能的原因是钙质土壤本身拥有很强的酸碱缓冲能力。电导（EC）反映的是土壤中盐分含量的高低，EC过高会抑制植物生长，甚至造成植物因脱水而死亡。比较大果榆根际和非根际土壤的EC，发现大果榆能够有效降低其根区土壤中的盐分，11年、16年和23年生的大果榆其根际土壤中EC分别下降了24.45%、28.85%和19.51%。表1榆树人工林体系的土壤理化性质溶解性有机碳（DOC）与土壤有机质（SOM）随树龄的变化呈现出两种截然相反的趋势。具体来看，大果榆能够显著提高其根际土壤中DOC的含量，其中11年生的增加最显著，其相较于非根际土壤提高了12.13%。SOM在23年生的根际土壤中略高于对照，但11和16年生的根际土壤中SOM反而是低于对照，分别下降了12.41%和14.70%。这种现象可能与榆树的生长周期有密切的关系，11~16年期间是榆树生长较为旺盛的时期，其对土壤养分的需求较高，而研究区的土壤养分贫乏，所以榆树会通过分解土壤固有SOM，进而释放出植物生长所需的N、P等营养元素，被分解释放出的碳一部分以DOC的形式存在于土壤当中。基于DOC具有较强的流动性，同时还能与Cd形成Cd—DOC络合物，进而会提高Cd在钙质土壤中的流动性和生物有效性。碳酸钙能够吸附Cd并能与其形成CdCO3的沉淀，降低Cd在钙质土壤中的流动性，进而限制植物的吸收。然而，随着树龄的增加，大果榆能够显著降低根际土壤中CaCO3的含量，11年、16年和23年生的榆树其根际土壤中CaCO3的含量与非根际土壤相比分别下降了12.38%、22.12%和26.19%，其进而诱发Cd重新从土壤固相本文档来自技高网...

【技术保护点】
重金属镉重度污染钙质农田的榆树固定修复方法，其特征在于：该方法是指首先对重金属镉重度污染钙质农田进行封闭管理；然后在污染土壤上按照1.5×2 m的株行距栽种榆树幼苗，并按照常规方法进行日常管理，构建榆树人工林管理体系；最后，根据用材林目的对榆树人工林进行更替即可。

【技术特征摘要】
1.重金属镉重度污染钙质农田的榆树固定修复方法，其特征在于：该方法是指首先对重金属镉重度污染钙质农田进行封闭管理；然后在污染土壤上按照1.5×2m的株行距栽种榆树幼苗，并按照常规方法进行日常管理，构建榆树人工林管理体系；最后，根据用材林目的对榆树人工林进行更...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡亚虎，苏洁琼，黄昱，李舒琦，南忠仁，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：发明
国别省市：甘肃,62