【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于环境保护，具体涉及一种适用于南方离子型稀土矿区修复的处理方法。
技术介绍
1、稀土元素是周期表中17种化学性质相似的金属元素，是目前高新技术产业中的重要材料，在清洁能源、国家安全技术、电子设备、医疗仪器等领域有着广泛的应用，被誉为"工业维生素"和"新材料宝库"。然而，随着全球对稀土的需求日益增加，稀土开采引起的生态环境问题加剧，并对附近人类的生命健康构成严重威胁。离子吸附型稀土矿富含重稀土，主要赋存于我国南方7个相邻省份，占全球重稀土总储量的80%以上。这些矿石已被广泛开采数十年，产生了巨大的环境威胁，因而生态修复迫在眉睫。
2、植物修复是一种对环境影响最小的原位生物修复技术。其中，植物提取是利用植物将有毒重金属从土壤中积累、运输和富集到植物地上部分的过程。植物提取的关键是确定适应污染环境且对重金属具有较高耐受性或积累能力的特定植物——超积累植物。它们对一种或几种重金属具有超富集能力，其积累的重金属含量比正常植物高100-1000倍。目前，稀土超富集植物大多为蕨类植物。芒萁（ d. pedata）是一种广泛分布于（亚）热带地区的乡土蕨类植物。这种稀土超富集植物生长在酸性较高、含磷量较低的退化土壤中，具有积累异常高量稀土的能力。
3、通过植物提取进行修复需要较长的处理时间，因此一些辅助方法，包括螯合剂施用、基因修饰、细菌接种和混合培养等，已被用于提高不同植物的植物提取效率。其中，植物-螯合剂联合修复技术近年来被广泛应用于重金属污染土壤的植物提取
4、此外，稀土超富积植物地上部分定期刈割是植物提取的一个重要过程，可避免植物死亡分解时，吸附或吸收的稀土重新释放到土壤中。刈割是一种环境友好的物理方法，可以调节植物的生理特性并诱导植物优势，同时不会产生新的生态风险。植物提取的主要成本包括育苗、翻耕、施肥、灌溉、消毒、除虫、除草、收获和废弃物处理等。因此，如果刈割后的草本植物能够自行快速生长，则可节约大量经费。因此，确定稀土超富集植物的最佳刈割模式有助于减少稀土污染土壤的修复时间，增加植物提取的经济可行性，明确稀土矿区修复的可持续性。
5、另一方面，生物炭肥是生物质热解的产物，传统上用于改善被污染的土壤和水。生物炭肥含有矿物质和微量金属，具有高表面积和官能团的多孔结构，并具有ph缓冲和阳离子交换能力。生物炭可以吸附营养元素，并通过缓慢释放的形式不断提供养分，并吸附土壤水分，增强土壤的保水保肥能力。同时，生物炭还能积累有机碳，降低土壤容重，改善土壤结构。此外，生物炭还能提高土壤酶活性，促进微生物活动和新陈代谢，增强土壤养分利用率，促进土壤物质循环和能力转化。因此，它被广泛用于土壤改良，如土壤修复、重金属去除和废水净化。稀土元素对植物具有低促高抑的作用，低浓度稀土能提高农作物的抗逆能力、光合能力，并提高作物的产量和质量。在农业、林业方面，目前生物炭肥和稀土肥均有广泛的应用。
6、基于上述内容，本专利技术提出了一种适用于南方离子型稀土矿区修复的处理方法，其包括：①芒萁的栽培方法，②施用有机酸提高芒萁吸收稀土的方法，③芒萁的刈割模式，包括刈割季节、频率、方法和强度，④利用芒萁刈割物制备稀土生物炭肥的方法，通过这些内容形成了针对南方离子型稀土矿区的完整植物修复模式，可操作性强。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种适用于南方离子型稀土矿区修复的处理方法。
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种适用于南方离子型稀土矿区修复的处理方法，其包括芒萁的栽培，有机酸的施用，芒萁的刈割，及利用芒萁刈割物制备稀土生物炭肥这四方面，其具体操作如下：
4、1）芒萁的栽培：采用覆盖繁殖技术，将刈割后的芒萁直接覆盖在稀土矿山裸露地表，使其孢子自行散逸入土生长；或开挖条沟（沟长50 cm、面宽30 cm、沟深30 cm、底宽20cm），并将0.35 kg的45%硫酸钾复合肥（总养分氮+五氧化二磷+氧化钾含量≥45%，其中氮含量为15%，五氧化二磷含量为15%，氧化钾含量为15%）作为基肥均匀撒施于沟内，之后回填土壤，再覆盖刈割后的芒萁；
5、2）有机酸的施用：采用柠檬酸作为外源有机酸，通过将其施撒在稀土矿山地表，以提高芒萁对土壤中稀土的提取效率；
6、3）芒萁的刈割：于每年冬季进行一次刈割，刈割方式为齐地刈割，刈割强度为100%；
7、4）稀土生物炭肥的制备：将刈割后的芒萁粉碎、过筛后，在n2保护下于800 ℃煅烧4h制得。
8、进一步地，步骤2）中柠檬酸的施用量为10 mmol·kg-1干土。
9、本专利技术主要具有以下4个方面有益效果及优点：
10、（1）确定了南方离子型稀土矿区的芒萁栽培方法。芒萁栽种采用覆盖繁殖技术，即在芒萁孢子成熟后，齐地刈割芒萁，然后将刈割后的芒萁覆盖在稀土矿山裸露地表上，使孢子自行散逸入土生长；如果部分区域环境极度恶劣，芒萁难以成活，则可开挖条沟，施入基肥，回填土壤，再覆盖刈割后的芒萁。
11、（2）确定了施用有机酸以提高芒萁吸收稀土的效果。选择柠檬酸作为外源添加有机酸的种类，以有效提高芒萁根部和地上部中稀土的含量。
12、（3）确定了南方离子型稀土矿区芒萁刈割模式：①刈割季节为冬季。芒萁生长季节为春、夏和秋三季，在冬季刈割芒萁能够保证芒萁的生长；冬季芒萁体内稀土元素含量要高于其他季节，能够提高芒萁的植物提取效率；冬季芒萁干枯，较易刈割。
13、②刈割频率为一年一次。刈割一年后，芒萁的植被盖度即可达到80%以上，因此一年刈割一次的植物提取土壤稀土的频率最佳。
14、③芒萁刈割方法为齐地刈割，保留地下茎根。芒萁地上部分刈割后，地下茎根中的休眠芽就开始萌动生长，保留地下茎根保证了芒萁刈割后短期内能够快速生长，可加速刈割样地芒萁覆盖率的恢复。
15、④刈割强度为100%。随着刈割强度的增加，100%刈割下芒萁的单位面积地上生物量、稀土累积量最高，100%刈割具有最高的植物提取效率。
16、（4）将刈割后的芒萁炭化制成稀土生物炭肥，从而获得无需任何化学掺杂工艺、含有稀土的炭化材料。以800 ℃煅烧的芒萁稀土生物炭肥性状最佳，且稀土含量高达11946.40 mg·kg-1，可将其单独施用，或和化肥、有机肥等常规肥料混用施于茶园、果园等地（具体施用方法依茶园和果园的不同品种而定，但应确保施用区域土壤的原稀土含量较低）。
17、总之，本专利技术处理方法既可带走稀土矿区土壤中的稀土元素，又可将其本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适用于南方离子型稀土矿区修复的处理方法，其特征在于，包括芒萁的栽培，有机酸的施用，芒萁的刈割，及利用芒萁刈割物制备稀土生物炭肥这四方面。
2.根据权利要求1所述的适用于南方离子型稀土矿区修复的处理方法，其特征在于，所述芒萁的栽培是采用覆盖繁殖技术，将刈割后的芒萁直接覆盖在稀土矿山裸露地表；或开挖条沟，施入基肥，回填土壤，再覆盖刈割后的芒萁。
3.根据权利要求1所述的适用于南方离子型稀土矿区修复的处理方法，其特征在于，所述有机酸的施用是采用柠檬酸作为外源有机酸，通过将其施撒在稀土矿山地表，以提高芒萁对土壤中稀土的提取效率。
4. 根据权利要求3所述的适用于南方离子型稀土矿区修复的处理方法，其特征在于，柠檬酸的施用量为10 mmol·kg-1干土。
5.根据权利要求1所述的适用于南方离子型稀土矿区修复的处理方法，其特征在于，所述芒萁的刈割是于每年冬季进行一次刈割，刈割方式为齐地刈割，刈割强度为100%。
6. 根据权利要求1所述的适用于南方离子型稀土矿区修复的处理方法，其特征在于，稀土生物炭肥的制备是将刈割后的芒萁粉
...【技术特征摘要】
1.一种适用于南方离子型稀土矿区修复的处理方法，其特征在于，包括芒萁的栽培，有机酸的施用，芒萁的刈割，及利用芒萁刈割物制备稀土生物炭肥这四方面。
2.根据权利要求1所述的适用于南方离子型稀土矿区修复的处理方法，其特征在于，所述芒萁的栽培是采用覆盖繁殖技术，将刈割后的芒萁直接覆盖在稀土矿山裸露地表；或开挖条沟，施入基肥，回填土壤，再覆盖刈割后的芒萁。
3.根据权利要求1所述的适用于南方离子型稀土矿区修复的处理方法，其特征在于，所述有机酸的施用是采用柠檬酸作为外源有机酸，通过将其施撒在稀土矿山地表...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈志强，陈志彪，陈祖亮，冯柳俊，
申请(专利权)人：福建师范大学，
类型：发明
国别省市：
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