一种镉污染稻田综合治理方法技术

本发明专利技术涉及土壤改良技术领域，具体涉及一种镉污染稻田综合治理方法。本发明专利技术包括以下步骤：(1)水稻秸秆打碎施入稻田；(2)土壤调理剂施于稻田表面，然后灌水浸泡5‑7d；(3)将新月藻和绿色裸藻的藻种分别接种于各自的培养基中恒温震荡培养，培养完成后将新月藻藻液和绿色裸藻藻液按体积比2‑4:1加入稻田中；(4)在稻田中种植野荸荠和牛毛毡。本发明专利技术中新月藻和绿色裸藻培养较快，野荸荠和牛毛毡是稻田常见杂草，简单易得，吸附容量大，去除效率高，吸附的金属易于洗脱，利于重金属的回收，同时能带来较高的环境生态效益，处理后能显著降低稻田中的镉含量，在一定程度上保障粮食安全。

A Comprehensive Treatment Method for Cadmium Contaminated Paddy Field

【技术实现步骤摘要】
一种镉污染稻田综合治理方法
本专利技术涉及土壤改良
，具体涉及一种镉污染稻田综合治理方法。
技术介绍
据2014年《全国土壤污染状况调查公报》显示，我国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧。其中，镉污染物点位超标率达到7.0％，是耕地、林地、草地和未利用地的主要污染物之一。镉是重金属“五毒”元素之一，具有分解周期长(半衰期超过20年)、移动性大、毒性高、难降解等特点，在生产活动中容易被作物吸收富集，不仅严重影响作物的产量和品质，而且可以通过食物链在人体的积累危害人体健康。近年来，随着我国工业的发展，由于化肥、农药的大量施用，工业废水和污泥的农业利用，以及重金属大气沉降的日益增加，土壤中镉的含量明显增加，土壤镉污染状况越发严重。水稻是我国主要的粮食作物，全国约有65％的人口以稻米为主食，稻米的安全品质与人类健康密切相关，目前水稻生产正受到镉污染土壤的严重威胁。与其它重金属元素相比，镉对水稻显示出更大的毒性，镉的活性较强，容易被水稻吸收和富集，可以在不影响水稻正常生长的情况下积累较高含量的镉，重金属镉通过灌溉在土壤中累积，且主要累积在0-20cm表层土壤，经过根、茎、叶的吸收，最终迁移到稻米中，直接影响人类的健康。据不完全统计，我国受镉污染的农田面积已超过20万hm2，每年生产镉含量超标的农产品达14.6亿kg，由于重金属污染导致的粮食每年减产1000多万吨，污染粮食多达1200多万吨，经济损失达200多亿元。
技术实现思路
针对以上技术问题，本专利技术的目的是提供一种镉污染稻田综合治理方法，通过施入水稻秸秆和土壤调理剂，灌水后在稻田中移植藻类、野荸荠和牛毛毡，收获后能带走部分镉离子，能有效降低稻田镉含量。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案；一种镉污染稻田综合治理方法，包括以下步骤：(1)水稻秸秆打碎至1-2cm小段，施入稻田土层深度20-30cm处；(2)将土壤调理剂施于稻田表面，然后灌水浸泡5-7d，所述土壤调理剂包括以质量百分比计的以下成分：CaO≥30.0％；MgO≥8.0％；SiO2≥25.0％；；(3)将新月藻和绿色裸藻的藻种分别接种于各自的培养基中恒温震荡培养，培养完成后将新月藻藻液和绿色裸藻藻液按体积比2-4:1加入稻田中；(4)在稻田中种植野荸荠和牛毛毡，所述野荸荠的种植方法为将秧苗定植于稻田，入土深度5-7cm，株距25-30cm，行距40-50cm，每穴1株；所述牛毛毡的种植方法为将牛毛毡母株分成数蔸插在野荸荠种植的行间，株距5-10cm。进一步地，所述步骤(1)中水稻秸秆的施用量为500-1000kg/亩。进一步地，所述步骤(2)中的土壤调理剂为粉剂，细度为80目-100目。进一步地，所述步骤(2)中的土壤调理剂的施用量为50-100kg/亩。进一步地，所述步骤(2)中稻田灌水浸泡时水层保持10-15cm。进一步地，所述步骤(3)中新月藻的培养方法具体为：在灭菌后的新月藻培养基中加入新月藻藻种至藻种初始浓度为100-150cells/ml，在温度20-25℃，光照强度2000-2500lx，转速100-130r/min条件下培养10-14d。进一步地，所述步骤(3)中绿色裸藻的培养方法具体为：在灭菌后的绿色裸藻培养基中加入绿色裸藻藻种至藻种初始浓度为100-150cells/ml，在温度22-28℃，光照强度1500-3000lx，转速100-130r/min条件下培养10-14d。进一步地，所述步骤(3)中藻液加入稻田之前用无菌水将藻液浓度调整至1000-1500cells/ml。优选地，所述步骤(3)中新月藻藻液和绿色裸藻藻液的体积比为3:1。进一步地，所述步骤(4)中野荸荠和牛毛毡种植前在稻田中施用钙镁磷肥30-50kg/亩，定植后每隔10-15d在叶面喷施质量分数为0.01-0.1％的腐殖酸钾肥和0.5-1.0％的过磷酸钙。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：(1)水稻秸秆打碎后还田后灌水处理，能创造强烈的土壤厌氧强还原环境。秸秆作为有机物施入土壤后能快速将土壤氧化还原电位从好氧条件的几百毫伏下降至-200毫伏甚至更低，从而引发反硝化反应、铁锰氧化物和硫酸盐还原，间接导致稻田土壤中游离态镉离子沉淀。同时引起铁锰氧化物、有机质、硫化物的形态或含量发生改变，使镉离子和硫化物如硫化氢产生硫化镉沉淀，减少毒性。施入的土壤调理剂中包括多种矿物质，能为作物提供营养，添加的Ca、Mg、Si能促进野荸荠、牛毛毡和后续种植的水稻等作物生长，该土壤调理剂施入稻田后经过灌水浸泡，使耕层土壤能充分吸收，对镉Cd+有较强的吸附钝化作用，能降低稻田中重金属离子镉Cd+的移动性。(2)新月藻和绿色裸藻原料来源丰富，简单易得，制备方法简单，吸附容量大，去除效率高，吸附的金属易于洗脱，利于吸附材料的重复利用和金属的回收。两种藻类中含有金属硫蛋白、植物螯合肽等重金属结合蛋白，能通过诱导产生金属络合物把有害的游离镉离子形式转变为无害的镉离子—蛋白结合形式。新月藻和绿色裸藻以一定比例和浓度配合施用还能促进两种藻类向周围水体中分泌大量有机物藻酸盐，藻类胞外产物主要由糖类、果胶质等大分子物质组成，能与重金属形成缔合物或络合物附着在群体细胞的胶质外鞘上，从而降低稻田中游离态的重金属镉离子含量。(3)野荸荠和牛毛毡是稻田常见杂草，生长迅速，投资小效率高，而且能带来较高的环境生态效益。野荸荠具有球茎和长的匍匐根状茎，茎秆高可达1米，通过地下的球茎和地上的茎秆可以快速大量地蓄积稻田中的镉离子，对其他重金属的去除也存在一定的协同作用。牛毛毡高度为2-12cm，植株较矮，种植在野荸荠的行间能够最大程度地利用稻田空间。牛毛毡匍匐根茎极细，秆丛生非常细密，能有效地吸附稻田中的镉离子，生命力强，生长速度也很快，通过不断将牛毛毡带出稻田能够加快去除镉离子、修复稻田的速度。野荸荠和牛毛毡种植前和定植后分别施用不同肥料能加速两种植物的生长速度，更进一步提高稻田中镉离子的去除效率。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。以下实施例中使用的水稻秸秆为稻田废弃物，土壤调理剂购自衡阳乐圃农业科技有限公司，新月藻、绿色裸藻和相应的培养基均为市售，野荸荠和牛毛毡均采集自稻田，钙镁磷肥、腐殖酸钾肥和过磷酸钙均为市售。实施例1一种镉污染稻田综合治理方法，包括以下步骤：(1)水稻秸秆打碎至1cm小段，施入稻田土层深度20cm处，施用量为500kg/亩；(2)将细度为80目的土壤调理剂施于稻田表面，施用量为50kg/亩，然后灌水浸泡5d，灌水浸泡时水层保持10cm，所述土壤调理剂包括以质量百分比计的以下成分：CaO≥30.0％；MgO≥8.0％；SiO2≥25.0％；(3)在灭菌后的新月藻培养基中加入新月藻藻种至藻种初始浓度为100cells/ml，在温度20℃，光照强度2000lx，转速100r/min条件下培养14d；在灭菌后的绿色裸藻培养基中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种镉污染稻田综合治理方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)水稻秸秆打碎至1‑2cm小段，施入稻田土层深度20‑30cm处；(2)将土壤调理剂施于稻田表面，然后灌水浸泡5‑7d，所述土壤调理剂包括以质量百分比计的以下成分：CaO≥30.0％；MgO≥8.0％；SiO2≥25.0％；(3)将新月藻和绿色裸藻的藻种分别接种于各自的培养基中恒温震荡培养，培养完成后将新月藻藻液和绿色裸藻藻液按体积比2‑4:1加入稻田中；(4)在稻田中种植野荸荠和牛毛毡，所述野荸荠的种植方法为将秧苗定植于稻田，入土深度5‑7cm，株距25‑30cm，行距40‑50cm，每穴1株；所述牛毛毡的种植方法为将牛毛毡母株分成数蔸插在野荸荠种植的行间，株距5‑10cm。

【技术特征摘要】
1.一种镉污染稻田综合治理方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)水稻秸秆打碎至1-2cm小段，施入稻田土层深度20-30cm处；(2)将土壤调理剂施于稻田表面，然后灌水浸泡5-7d，所述土壤调理剂包括以质量百分比计的以下成分：CaO≥30.0％；MgO≥8.0％；SiO2≥25.0％；(3)将新月藻和绿色裸藻的藻种分别接种于各自的培养基中恒温震荡培养，培养完成后将新月藻藻液和绿色裸藻藻液按体积比2-4:1加入稻田中；(4)在稻田中种植野荸荠和牛毛毡，所述野荸荠的种植方法为将秧苗定植于稻田，入土深度5-7cm，株距25-30cm，行距40-50cm，每穴1株；所述牛毛毡的种植方法为将牛毛毡母株分成数蔸插在野荸荠种植的行间，株距5-10cm。2.根据权利要求1所述的一种镉污染稻田综合治理方法，其特征在于，所述步骤(1)中水稻秸秆的施用量为500-1000kg/亩。3.根据权利要求1所述的一种镉污染稻田综合治理方法，其特征在于，所述步骤(2)中的土壤调理剂为粉剂，细度为80目-100目。4.根据权利要求3所述的一种镉污染稻田综合治理方法，其特征在于，所述步骤(2)中的土壤调理剂的施用量为50-100kg/亩。5.根据权利要求1所述的一种镉污染稻田综合治理方法，其特征在于，所述步骤(2)中稻田灌水浸泡时水层保持10-...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘琰，冯利，王萌，陆文翔，张焕刚，曲蕾，邓玉铉，
申请(专利权)人：湖南瑞丰生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43