[發明專利]一種去除稻田中大氣和灌溉水輸入鎘的方法

在審

• 申請號: 201711275794.2
• 申請日: 2017-12-06
• 公開（公告）號: CN107926192A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 彭亮;宋慧娟;邵繼海
• 申請（專利權）人: 湖南農業大學
• 主分類號: A01B79/02
• 分類號: A01B79/02;C02F3/32;C02F3/34;B01D53/84;B01D53/64;C02F101/20
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司43113
• 代理人: 何為,李宇

技術領域

本發明涉及一種去除水體環境中重金屬的方法，特別是一種利用稻田生物結皮生物群落去除稻田中大氣和灌溉水輸入鎘的方法。

背景技術

因礦山冶煉、化工企業長期通過多種形式向耕地系統輸入重金屬污染物，加上肥料中重金屬的進入，造成我國大面積耕地遭受重金屬污染，已嚴重威脅到我國的糧食與其它農產品安全。據統計，我國受重金屬污染的耕地面積近2千萬hm²，約占耕地總面積的1/5(駱永明,2006)。其中，鎘在土壤中遷移能力強，易進入食物鏈，能對生物體產生巨大毒害作用(Sun,2016)。在我國受鎘污染的土壤中，僅農田土壤面積就已超過20萬hm²，每年生產鎘含量超標的農產品達14.6×10⁸Kg(宋文恩，2014)。

湖南省是全國最典型的重金屬污染區，其污染耕地主要集中在湘江流域和湘南、湘西的“一線兩片”和環洞庭湖區域。在湘江下游與洞庭湖區并沒有大量的礦山存在，但是耕地依然存在嚴重的重金屬污染，表明其主要污染源來自灌溉水。許多研究表明,污灌區土壤中的重金屬和有機污染物含量明顯高于背景值甚至超過國家標準(周秀艷，2006；劉小楠,2009),形成了不同程度的土壤污染，且隨著灌溉時間的增長呈逐漸加重的趨勢。吳國振(2002)通過對白銀市污水灌溉區農田土壤進行調查測定，表明污水灌溉區農田Cu、Pb、Zn、Cd、As已嚴重超標,使土壤受到重金屬的嚴重污染。王莉(2006)對沈陽市郊某污灌區土壤中重金屬鎘的污染狀況進行了調查，結果表明經過10年左右的停灌和灌渠改造等措施，該區污灌稻田土壤表層Cd含量仍然較高，污染程度仍處在停耕前的水平。在湘江下游耕地中，土壤中重金屬超標的元素與湘江水體中重金屬基本一致，表明灌溉水是造成土壤污染的主要原因。湖南農業大學對湖南長株潭地區稻田系統重金屬鎘來源監測表明，大氣沉降與灌溉水一樣為稻田系統中鎘的主要輸入源。而且，兩者輸入鎘的生物有效性遠遠高于土壤中原有鎘的生物有效性。因此，防止大氣和灌溉水中鎘進入稻田系統對降低稻米中的鎘濃度具有重要的意義。

現有去除稻田系統中鎘主要通過秸稈移除，高富集植物萃取等技術手段。這些技術可以有效地降低稻田土壤中的鎘含量，但是對由大氣沉降和農田灌溉水持續輸入的鎘并不能及時去除。

發明內容

本發明目的在于提供一種去除稻田中大氣和灌溉水輸入鎘的方法。

為達上述目的，本發明采用的技術方案是：一種去除稻田中大氣和灌溉水輸入鎘的方法，其將生物結皮種源人工接種于稻田土壤，培育生物結皮，使其快速生長，吸收重金屬鎘，待生長成熟后期，保持淹水，生物結皮自然上浮，通過撈取或水流過濾方式移出農田。

上述防止大氣和灌溉水中鎘進入稻田系統的方法，具體包括如下步驟：

1)選擇自然發育的稻田生物結皮，鏟取其表層10～50mm厚的結皮層備用；

2)將采集的結皮層陰干，去除雜物后粉碎，充分攪拌混勻制成生物結皮種源；

3)將制備的生物結皮種源與細土以1∶1～3的質量比混合后，均勻接種于待接種土表，完成后灌水，田間持水量保持在70～80％；

4)灌水、追肥、殺蟲以及清除雜草促進生物結皮生長；

5)生物結皮生長成熟后，保持淹水，使生物結皮自然上浮，通過撈取或水流過濾方式移出農田。

上述方法中，所述的生物結皮種源選自肥沃稻田自然發育的生物結皮，且選擇生長量大，形態厚實，胞外聚合物多，粘稠性強的結皮。

上述方法中，所述生物結皮種源采集在灌水期和排水期分別進行，采集時針對不同耕作制度、土壤類型設多個采集點，分別采集，以保證所采集種源的代表性和適應性。

上述方法中，所述生物結皮種源在接種前控制其含水量為4～6％。

上述方法中，所述生物結皮種源粉碎后的當量直徑為0.5～2.0mm。

上述方法中，所述生物結皮種源與細土混合物的接種量為0.5～2.0kg/m²。

上述方法中，接種生物結皮種源后保持接種地的濕潤，在生長期內注意灌水操作，既要避免干旱，又要避免水量過多沖刷，使結皮聚集成塊，待生物結皮大部分成活且土表呈淺綠色時進行大水漫灌，但水深度不超過10.0cm。

上述方法中，在生物結皮生長期內至少追肥一次，施肥量為氮5～15g/m²、磷5～20g/m²、鉀6～26g/m²。