用于菜地土壤Cu/Zn污染的蚓粪基阻控剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种蚓粪基阻控剂及其制备方法，以及在菜地土壤Cu/Zn污染的迁移阻控中的应用；所述的蚓粪基阻控剂是一种原料易得、成本低廉、配方简单、应用效果良好的制剂，其可以利用禽畜粪便为主要原料进行制备并作为菜地土壤重金属阻控剂，这对于禽畜粪便资源化和菜地土壤重金属的迁移阻控均具有重要意义；本发明专利技术蚓粪基阻控剂环保友好，可以规模化生产，使用方便。

Earthworm-based inhibitors for copper/zinc contamination in vegetable soil and their preparation methods and Applications

The invention provides an earthworm manure-based inhibitor and its preparation method, as well as its application in the migration and control of copper/zinc pollution in vegetable soil; the earthworm manure-based inhibitor is a preparation with easy access to raw materials, low cost, simple formula and good application effect, which can be prepared by using poultry and livestock manure as the main raw material and used as a heavy metal inhibitor in vegetable soil, which is suitable for poultry and livestock. The dung resource utilization and the migration and control of heavy metals in vegetable soil are of great significance; the earthworm dung based inhibitor of the invention is environmentally friendly, can be produced on a large scale and is convenient to use.

【技术实现步骤摘要】
用于菜地土壤Cu/Zn污染的蚓粪基阻控剂及其制备方法与应用(一)
本专利技术涉及一种用于菜地土壤Cu/Zn污染的蚓粪基阻控剂及其制备方法与应用。(二)
技术介绍
随着我国工业化和城市化不断发展，工业和生活废水排放、污水灌溉等造成耕地土壤重金属污染问题日益严重。研究表明我国耕地的土壤重金属污染率为16.67％左右，据此推断我国耕地重金属污染的面积占耕地总量的1/6左右。其中，我国菜地Cu/Zn污染形势较为严峻。研究发现中国菜地土壤重金属中以Zn含量最高，其次是Cr，再次是Cu。从全国范围来看，中国不同的区域菜地土壤重金属含量及其分布规律各异，其中，Cu、Zn、Cd、Hg的含量以东部地区较高，Cr、Pb、As的含量以中部地区较高，而西部地区菜地土壤的重金属含量则普遍较低。南京江北地区菜地土壤Cd、Cu和Zn分别超出其南京地区土壤背景值的5.42、1.84和1.14倍。沈阳市菜地土壤Cd、Pb和Zn的平均值分别为背景值的7.06倍、3.96倍和3.87倍。徐玉裕研究发现萧山区部分菜地土壤受到Cu污染的危险。王京文研究发现杭州菜地土壤已经受到轻微Zn污染。由于Cu/Zn重金属对菜地土壤的污染，使蔬菜亦遭受了一定程度的重金属污染。例如：浙江省乐清市菜地土壤Cd污染严重，Cu污染次之，Zn污染稍轻，且部分种类的蔬菜可食用部分Cd、Cu等含量严重超标。综上可见，我国城郊菜地土壤和蔬菜受到不同程度的Cu/Zn重金属污染。生物炭可以降低土壤Cu/Zn重金属生物有效性，并且在提高农作物产量与质量方面有着重要作用，而蚓粪亦可以用于制备生物炭。蚓粪中含有C、N、H、O，另外还含有土壤养分元素K、Na、Ca、Mg，含量分别为：15.63mg·g-1、13.23mg·g-1、42.84mg·g-1、13.91mg·g-1。这些K+、Na+、Ca2+、Mg2+盐基离子可以交换土壤中的H+和Al3+从而提高土壤pH值，促使重金属污染物向碳酸盐、磷酸盐、氢氧化物以及铁锰氧化物结合态转变，从而降低重金属的生物毒性。另外，生物炭对重金属有很强吸附能力，其主要机制是生物炭较大比表面积的吸附作用以及表面各种基团较强的配位能力和表面的离子交换反应。例如：有研究表明生物炭对Cu2+吸附的促进作用随生物炭添加量的增加而增加。生物炭还可以促进作物生长提高作物产量。例如：Jeffery等研究发现，在土壤中施加生物炭可以提高作物产量，增产达10％。综上，为了提高菜地土壤中Cu/Zn重金属向蔬菜迁移的阻控效果并保障蔬菜食用安全，有必要研发菜地土壤Cu/Zn污染阻控剂，而蚓粪基生物炭的研发并用于菜地土壤Cu/Zn污染的修复便具有重要意义。申请号201510745518.2和申请号201510746874.6的专利文件分别提供一种用于降低农作物铅污染的叶面阻控剂及使用方法和一种用于降低农作物镉污染的叶面阻控剂及使用方法。该两种阻控剂原料有：茶皂素、皂角普、柠檬酸、腐植酸、氨基酸、黄腐酸等。应用于农作物可食部位，使用方式为叶面喷施。虽然该阻控剂具有操作方便等优点，但是在喷施过程中存在水易蒸发降低效果和喷施次数频繁、间隔短的问题。(三)
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于菜地土壤Cu/Zn污染的蚓粪基阻控剂及其制备方法，以及在土壤重金属污染控制中的应用。所述的蚓粪基阻控剂是一种原料易得、成本低廉、配方简单、应用效果良好的制剂，其可以利用禽畜粪便为主要原料进行制备并作为菜地土壤重金属阻控剂，这对于禽畜粪便资源化和菜地土壤重金属的迁移阻控均具有重要意义。本专利技术的技术方案如下：一种蚓粪基阻控剂，按如下方法制备得到：(1)将牛粪25-100份、微生物发酵剂0.25-1.0份混合均匀，然后添加秸秆膨松剂5-20份，接着用纯水调节含水量至55-75％，并用pH调理剂调节pH值至5.0-8.5，得到混合物，所述混合物C/N值为20-40：1；所述牛粪来自杭州某畜牧公司，牛进行喂食青草、玉米片、精料，收集牛粪而得；所述微生物发酵剂为适用于牛羊粪有机肥发酵生产的一种复合EM混合菌，主要包括合合菌、放线菌、乳酸菌、酵母菌等，有效活菌数2000-3000亿个/L，该EM混合菌源自红糖发酵生产而得，所述微生物发酵剂可通过常规途径商购获得；所述pH调理剂为醋酸、柠檬酸、酒渣、腐植酸中的一种或两种以上任意比例的混合物；所述秸秆膨松剂为农作物秸秆粉、稻壳粉、谷壳粉、米糠、中药渣、食用菌下脚料中的一种或两种以上任意比例的混合物；(2)将步骤(1)所得混合物采用野积式条垛堆肥，用农膜盖严，堆温在45-70℃，湿度在55-75％，当温度达到60-70℃时进行人工翻垛和静态好氧通风，预堆肥发酵10-40天后得到预发酵产物；所述条垛内置温度探头，条垛宽度200-400cm、高度60-120cm、长度1-100m；(3)用pH调理剂调节步骤(2)所得预发酵产物的pH值至5.0-8.0，得到蚓床基料；(4)将步骤(3)所得蚓床基料成条状铺开，按照0.4-4.0kg/m2的接种密度添加产卵种蚯蚓，盖上稻草，每隔3-8天喷洒微生物发酵剂溶液保持基料湿度在55-70％，每隔3-8周收取新鲜蚓粪并补充蚓床基料；所述蚓床基料成条状铺开时，该条状的厚度为10-60cm、长度为1-100m、宽度为1-3m；所述微生物发酵剂溶液是指微生物发酵剂与水质量比1：500-3000的混合液；在所述收取新鲜蚓粪并补充蚓床基料的步骤中，使收取的新鲜蚓粪与补充的蚓床基料的质量比在1：1～5；(5)将步骤(4)收取的新鲜蚓粪在阴凉处风干、碾压、过筛(5～20目)，得到风干蚓粪；(6)将步骤(5)所得风干蚓粪置于坩埚中，氮气保护下于管式炉中升温至200-600℃热解2-6h，之后冷却至室温(20～30℃)，粉碎、研磨、过筛(10～100目)，得到蚓粪基阻控剂。本专利技术所述蚓粪基阻控剂可用于菜地土壤Cu/Zn污染的迁移阻控，具体的应用方法例如：制配Cu、Zn混合污染土壤，使得Cu、Zn含量分别为150mg·kg-1和320mg·kg-1，然后将所述蚓粪基阻控剂与污染土壤按质量比1：19混合施用，经过42天植物(例如：油麦菜等)生长周期后，测定植株重金属含量，发现所述蚓粪基阻控剂添加于污染土壤后可使蔬菜地上部分Cu、Zn含量分别下降34％，53.7％，根系Cu、Zn含量分别下降28％，76.8％。本专利技术具有如下优点：(1)本专利技术用于菜地土壤Cu/Zn污染的蚓粪基阻控剂的原料充足，价格低廉，适合农业生产及规模化经营。同时解决牛粪堆积污染等问题，实现牛粪肥料化、资源化。(2)本专利技术所述蚓粪基阻控剂对土壤中Cu/Zn向蔬菜中迁移的阻控效果较好，可使蔬菜地上部分Cu、Zn含量分别下降34％，53.7％，根系Cu、Zn含量分别下降28％，76.8％。(3)本专利技术蚓粪基阻控剂具有一定的肥力，可以促进株高增长，单株地上部分鲜重增加。同时具有降低植株中重金属含量的特点。本专利技术是环保友好型菜地土壤Cu/Zn蚓粪基阻控剂，可以规模化生产，使用方便。(四)具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术作进一步的描述，但本专利技术的保护范围并不仅限于此。实施例1：蚓粪基阻控剂的制备(1)取牛粪50kg，微生物发酵剂0.5kg份混合均匀，然后添加秸秆膨松剂15kg，并用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蚓粪基阻控剂，其特征在于，所述蚓粪基阻控剂按如下方法制备得到：(1)将牛粪25‑100份、微生物发酵剂0.25‑1.0份混合均匀，然后添加秸秆膨松剂5‑20份，接着用纯水调节含水量至55‑75％，并用pH调理剂调节pH值至5.0‑8.5，得到混合物；(2)将步骤(1)所得混合物采用野积式条垛堆肥，用农膜盖严，堆温在45‑70℃，湿度在55‑75％，当温度达到60‑70℃时进行人工翻垛和静态好氧通风，预堆肥发酵10‑40天后得到预发酵产物；(3)用pH调理剂调节步骤(2)所得预发酵产物的pH值至5.0‑8.0，得到蚓床基料；(4)将步骤(3)所得蚓床基料成条状铺开，按照0.4‑4.0kg/m2的接种密度添加产卵种蚯蚓，盖上稻草，每隔3‑8天喷洒微生物发酵剂溶液保持基料湿度在55‑70％，每隔3‑8周收取新鲜蚓粪并补充蚓床基料；所述微生物发酵剂溶液是指微生物发酵剂与水质量比1：500‑3000的混合液；在所述收取新鲜蚓粪并补充蚓床基料的步骤中，使收取的新鲜蚓粪与补充的蚓床基料的质量比在1：1～5；(5)将步骤(4)收取的新鲜蚓粪在阴凉处风干、碾压、过筛，得到风干蚓粪；(6)将步骤(5)所得风干蚓粪置于坩埚中，氮气保护下于管式炉中升温至200‑600℃热解2‑6h，之后冷却至室温，粉碎、研磨、过筛，得到蚓粪基阻控剂。...

【技术特征摘要】
1.一种蚓粪基阻控剂，其特征在于，所述蚓粪基阻控剂按如下方法制备得到：(1)将牛粪25-100份、微生物发酵剂0.25-1.0份混合均匀，然后添加秸秆膨松剂5-20份，接着用纯水调节含水量至55-75％，并用pH调理剂调节pH值至5.0-8.5，得到混合物；(2)将步骤(1)所得混合物采用野积式条垛堆肥，用农膜盖严，堆温在45-70℃，湿度在55-75％，当温度达到60-70℃时进行人工翻垛和静态好氧通风，预堆肥发酵10-40天后得到预发酵产物；(3)用pH调理剂调节步骤(2)所得预发酵产物的pH值至5.0-8.0，得到蚓床基料；(4)将步骤(3)所得蚓床基料成条状铺开，按照0.4-4.0kg/m2的接种密度添加产卵种蚯蚓，盖上稻草，每隔3-8天喷洒微生物发酵剂溶液保持基料湿度在55-70％，每隔3-8周收取新鲜蚓粪并补充蚓床基料；所述微生物发酵剂溶液是指微生物发酵剂与水质量比1：500-3000的混合液；在所述收取新鲜蚓粪并补充蚓床基料的步骤中，使收取的新鲜蚓粪与补充的蚓床基料的质量比在1：1～5；(5)将步骤(4)收取的新鲜蚓粪在阴凉处风干、碾压、过筛，得到风干蚓粪；(6)将步骤(5)所得风干蚓粪置于坩埚中，氮气保护下于管式炉中升温至200-600℃热解2-6h，之后冷却至室温，粉碎、研磨、过...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱维琴，徐慧婷，杜文慧，沈旭阳，张炜文，陈菲菲，傅巨阳，
申请(专利权)人：杭州师范大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33