镉污染土壤复合微生物修复剂及边生产边修复的技术方法技术

镉污染土壤复合微生物修复剂及边生产边修复的技术方法，所述镉污染土壤复合微生物修复剂为洋葱伯克氏菌制剂与皮氏罗尔斯通氏菌制剂体积比为1:0.8～1.2的复合菌制剂。所述技术方法为：（1）生产期：整地，施Si/Fe或C/Fe复合镉污染土壤改良剂和底肥，种植水稻，收获；（2）修复期：a.施基肥，整地起垄，施土壤镉活化剂和镉污染土壤复合微生物修复剂，种植高粱，收获；b.除草，施肥，整地，施土壤镉活化剂和镉污染土壤复合微生物修复剂，种植东南景天，收获。本发明专利技术修复剂降镉率高，修复效率好且稳定，绿色安全；本发明专利技术方法集土壤调理、植物和微生物修复于一体，经济效益高，周期短，成本低，操作简单，适于农业推广。

【技术实现步骤摘要】
镉污染土壤复合微生物修复剂及边生产边修复的技术方法
本专利技术涉及一种镉污染土壤修复剂及修复的方法，具体涉及一种镉污染土壤复合微生物修复剂及边生产边修复的技术方法。
技术介绍
近年来，由于工矿业活动的加剧，以及农业生产中各种农药、化肥不合理的使用，导致土壤重金属污染日益严重。据估算，由于重金属（准金属）污染造成的我国粮食产量损失每年超过1000万t，导致总经济损失超过200亿元。重金属污染治理已成为我国亟待解决的环境问题之一。据调查显示，重金属污染的农业土壤约占农田种植面积的16.7%，其中40%以上的土壤被Cd污染，超过10%的稻米被Cd污染。水稻是我国的主要粮食作物之一，大米占我国所有谷物消费量的55%，尤其是我国南方地区是水稻的主产区。随着农田土壤环境的持续恶化，土壤镉污染导致的稻米镉超标问题对人类健康的危害影响日益严重。Cd作为主要的土壤重金属污染元素之一，即使在浓度较低的情况下，也极易被水稻吸收并在籽粒等部位积累，并通过食物链进入人体，并在人体中会不断富集，对人体肝脏、肾脏、骨骼等造成损害，给人们身体健康带来了巨大危害，引起世界的普遍关注。目前，农田土壤重金属污染修复的主要方法为物理修复、化学修复、生物修复（植物和微生物修复等）。其中，植物修复因其具有操作简单、改善土质、环境友好及非破坏性等优点而被使用。植物修复是一种资源节约、环境友好的新兴修复技术。利用超富集植物充分吸收转运土壤中的重金属，再通过收获超富集植物地上部以达到移除土壤重金属的目的，是一种非常具有潜力的土壤重金属污染修复方法。超富集植物的筛选作为植物修复技术的关键，成为研究热点之一。Cd污染土壤的植物萃取修复关键在于能找到生长迅速、生物量大、富集能力强、能够适应不同气候环境的超富集植物。国内外学者发现的Cd超富集植物种类繁多，如东南景天、龙葵、印度芥菜等。然而，这些Cd超富集植物都不同程度存在着生长缓慢、植株矮小、地上部生物量较小等缺点，因此，若仅仅是通过超富集植物东南景天对镉污染土壤进行修复所需时间势必漫长。目前，各种方法和不同措施的优化组合已成为土壤修复领域的研究趋势，已有许多研究对各种修复方法进行组合尝试。CN109892180A公开了一种商陆和水稻轮作修复镉污染土壤的方法，主要是利用镉超富集植物商陆和镉高吸收品种水稻从农田土壤中大量吸收累积镉，通过收割其地上部分生物量带走土壤中大量的镉。但是，由于该方法是单纯凭借植物修复来降低土壤中的镉含量，修复植物容易受到外界因素的影响（如气候、温度等）导致长势不好，降低修复效果，因此修复效果不稳定。CN106424130A公开了一种镉污染稻田的修复方法，是采用新型镉超积累植物伴矿景天与水稻轮作，结合施用生物炭，增加稻田土壤镉的去除率。但是，该方法中采用生物炭作为土壤钝化剂，一方面修复效果较低，需要多次循环才能使土壤镉含量达标；另一方面，施用生物炭对土壤微生物的影响尚未可知，存在一定风险。CN109647877A公开了一种镉污染农田土壤边生产边修复的调控方法，采用水稻和伴矿景天轮作，结合使用土壤调控剂，一方面减少水稻镉吸收，实现稻米安全生产；另一方面可以增加伴矿景天对土壤镉的吸收去除效率，缩短修复周期。该技术中采用添加硫磺来促进伴矿景天对Cd的吸收量，但是，由于硫磺的氧化产酸作用，前期会使土壤pH降低，重金属溶出，Cd浓度呈现上升的趋势，中期至后期，因为伴矿景天的吸收作用，溶液Cd呈下降趋势，因此适量的硫磺是关键，而在实际应用中，硫磺的施用量尚未有具体的参考值，具体效果仍需进一步探索。CN110238175A公开了一种利用油菜-中稻轮作修复镉污染农田土壤的方法，是采用高富集油菜和低积累中稻轮作，并配合活化基肥、叶面活化剂、钝化调理剂以及叶面阻控剂，来提高镉污染土壤的修复效果。虽然经过油菜-水稻轮作系统种植之后土壤镉含量分别下降24.3%和13.8%，但是，该方法以两年为一个周期，修复年限相对较长。CN106069429A公开了一种降低中稻稻米镉含量的方法，充分利用水稻休耕期和水稻秸秆，实行超富集植物伴矿景天和中稻轮作方式，以第一年的水稻秸秆作为活化剂，采用“植物萃取”技术降低稻田土壤总Cd和“土壤钝化+叶面阻控+水分管理”集成技术降低稻米Cd，最终实现秸秆的资源化利用以及土壤Cd和稻米Cd均降低的双重目标。但是，该方法中秸秆还田使得秸秆中的Cd又回到大田，且Cd的去除也是单纯凭借植物修复来降低土壤中的镉含量，修复植物容易受到外界因素的影响（如气候、温度等）导致长势不好，降低修复效果。综上可知，现有辅助植物富集镉的修复剂存在修复效果不好、不稳定、风险未知等技术缺陷，修复种植方法也难以兼顾经济效益，不利于大范围推广。因此，亟待找到一种降镉率高，修复效率好且稳定的镉污染土壤的修复剂，并建立一套既能保障水稻的安全生产，又能高效、稳定的移除修复土壤重金属污染的种植修复模式。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种降镉率高，修复效率好且稳定，绿色安全的镉污染土壤复合微生物修复剂。本专利技术进一步所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种集土壤调理、植物修复和微生物修复于一体，降镉率高，修复效率好且稳定，可改善土壤耕种性能，经济效益高，周期短，成本低，绿色安全，操作简单，适宜于农业推广的边生产边修复的技术方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案如下：镉污染土壤复合微生物修复剂，所述镉污染土壤复合微生物修复剂为洋葱伯克氏菌制剂与皮氏罗尔斯通氏菌制剂体积比为1:0.8～1.2的复合菌制剂。所述洋葱伯克氏菌的拉丁名称为Burkholderiacepacia，是一种植物促生菌，对土壤和农业生产是安全的，侧重于镉的吸收和富集；所述皮氏罗尔斯通氏菌的拉丁名称为Ralstoniapickettii。功能菌株可诱导修复植物根系对镉的吸收，促进镉由植物根系向地上部转移，强化植物移除镉的效果。将微生物修复剂与土壤镉活化剂组合使用能够提高富集植物对重金属的去除效果：微生物修复剂是镉活化剂的一种强化，一方面，镉活化剂能够降低土壤pH值，使重金属从土壤中解析出来，可以在一定程度上提高重金属的生物有效性，进而提高修复植物对镉的移除能力；另一方面，由于这两种菌剂的代谢产物中含有一定量的易降解的低分子有机酸，如柠檬酸、果酸、丙二酸、酒石酸等，这些酸性物质释放到土壤中，亦具有活化土壤中重金属镉的能力，这些代谢产物还可通过络合、氧化还原等作用，改变土壤中重金属镉的存在形态，从而提高重金属的生物可利用性，因此，两种菌复配后具有协同作用，既能促进植物的生长，又能促进植物对镉的吸收；土壤镉活化剂和微生物修复剂搭配使用能够促进富集植物对重金属的吸收。优选地，所述洋葱伯克氏菌制剂的浓度为0.1～0.5g/L。优选地，所述皮氏罗尔斯通氏菌制剂的浓度为0.2～0.4g/L。本专利技术进一步解决其技术问题所采用的技术方案如下：边生产边修复的技术方法，将水稻-高粱-东南景天三者的种植期进行无缝衔接，并分为生产期和修复期形成闭本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种镉污染土壤复合微生物修复剂，其特征在于：所述镉污染土壤复合微生物修复剂为洋葱伯克氏菌制剂与皮氏罗尔斯通氏菌制剂体积比为1:0.8～1.2的复合菌制剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种镉污染土壤复合微生物修复剂，其特征在于：所述镉污染土壤复合微生物修复剂为洋葱伯克氏菌制剂与皮氏罗尔斯通氏菌制剂体积比为1:0.8～1.2的复合菌制剂。


2.根据权利要求1所述镉污染土壤复合微生物修复剂，其特征在于：所述洋葱伯克氏菌制剂的浓度为0.1～0.5g/L；所述皮氏罗尔斯通氏菌制剂的浓度为0.2～0.4g/L。


3.一种边生产边修复的技术方法，其特征在于，将水稻-高粱-东南景天三者的种植期进行无缝衔接，并分为生产期和修复期形成闭合的循环修复周期：
（1）生产期：
土壤改良、种植水稻：在中轻度镉污染地块上，于每年4月中上旬，整地，施Si/Fe或C/Fe复合镉污染土壤改良剂和底肥，种植水稻，于当年6月下旬收获；
（2）修复期：
a.土壤修复、轮作高粱：于当年6月底～7月初，施基肥，整地起垄，施土壤镉活化剂和权利要求1或2所述镉污染土壤复合微生物修复剂，种植高粱，于当年9月下旬收获；
b.土壤修复、轮作东南景天：于当年9月底～10月初，除草，施肥，整地，施土壤镉活化剂和权利要求1或2所述镉污染土壤复合微生物修复剂，种植东南景天，于次年4月初收获。


4.根据权利要求3所述边生产边修复的技术方法，其特征在于：步骤（1）中，所述水稻的品种为株两优729、株两优706、两优早17、株两优211、株两优15、株两优176、株两优929、潭两优215、湘早籼42号、湘早籼32号、湘早籼45号、欣荣优123、陵两优942、陵两优104、陵两优674、中早39或中嘉早17中的一种或几种；所述中轻度镉污染地块的总镉含量为0.3～1.0mg/kg，有效态镉含量为0.1～0.6mg/kg；在移栽前6～8天进行整地；所述整地包括地块翻耕、深耕地块、整地做畦、修筑田埂、起灌排水沟；所述整地的技术要求为：地块翻耕后，保持土壤水分含量为田间持水量的80～90%，犁耕断条率≥3次/m，地表以下植被覆盖率≥60%，立垡与回垡率≤5%，翻耕深度为12～20cm；所述Si/Fe或C/Fe复合镉污染土壤改良剂的施用量为150～250kg/亩；所述Si/Fe复合镉污染土壤改良剂的制备方法为：将Fe(NO3)3溶液和NaOH溶液混合反应后，得羟基铁溶液，再将硅藻土加入羟基铁溶液中混合，搅拌至泥浆状，烘焙，即成；所述Fe(NO3)3溶液和NaOH溶液以Fe(NO3)3与NaOH的摩尔比为1:0.2～2.0混合反应；所述Fe(NO3)3溶液的摩尔浓度为0.8～1.2mol/L，NaOH溶液的摩尔浓度为3～5mol/L；所述羟基铁溶液中的羟基铁与硅藻土的质量比为2～4:1；所述烘焙的温度为90～120℃，时间为24～72h；所述C/Fe复合镉污染土壤改良剂的制备方法为：将FeSO4·7H2O和湿地植物秸秆生物炭加入水中，通入氮气，搅拌，然后加入无水乙醇，继续搅拌，再加入葡萄籽提取液，继续搅拌至溶液呈黑色，真空抽滤，滤渣用和无水乙醇先后交叉洗涤≥3次后，真空干燥，即成；所述葡萄籽提取液的制备方法为：将葡萄籽以质量体积比3～5:100置于水中，在70～90℃下，密封水浴加热0.8～1.2h，过滤，得葡萄籽提取液；所述FeSO4·7H2O与湿地植物秸秆生物炭和水的摩尔质量比为0.4～0.6:1:100；所述无水乙醇和葡萄籽提取液与水的体积比为0.4～0.6:0.2～0.4:1；所述真空干燥的温度为70～90℃，时间为20～30h；所述底肥的施用量为20～40kg/亩；所述底肥为N、P、K的质量比为15:15:15的复合肥。


5.根据权利要求3或4所述边生产边修复的技术方法，其特征在于：步骤（1）中，所述种植水稻的具体操作为：移栽水稻苗，除草并追肥，全生育期淹水灌...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱健，王平，麻淳雅，王玉竹，谭淼，王沛颖，朱烨林，
申请(专利权)人：中南林业科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43