利用灌溉及化控技术联合提升镉污染土壤生产力的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于保障粮食安全及提升污染土壤生产力的方法，具体涉及一种 利用灌溉及化控技术联合提升镉污染土壤生产力的方法。
【背景技术】
[0002] 我国是一个农业人口占大多数的农业国，面临人口众多，人均土地面积少、农业水 资源短缺的突出矛盾。2012年全国粮食总产量实现九连增，达到5895X10skg，而事实上， 2013年全年，中国粮食进口超过了 700X10skg，是历史上粮食进口量最多的一年，国际上公 认的粮食安全中，最主要的是口粮安全。我国农业用水量约3600X10sm3,用水比重从1997 年的69. 7 %下降到当前的61. 3%左右，减少了 200X10sm3,灌溉用水缺口 300X10sm3,根据 国家水资源发展规划，未来15年农业可用水量将维持零增长，近10年来，全国平均每年旱 灾发生面积2. 7X107ha左右，是上世纪50年代的两倍以上，平均每年成灾面积1. 3X107ha， 因旱损失粮食300X10skg以上，全球气候变暖，干旱缺水对农业生产的威胁越来越大；同 时，全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，据 2014年环境保护部和国土资源部联合发布的《全国土壤污染状况调查公报》显示，全国土 壤总的超标率为16. 1%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11. 2%、2. 3%、 1. 5%和1. 1%。耕地土壤点位超标率为19. 4%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例 分别为13. 7%、2. 8%、1. 8%和1. 1%，镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍8种无机污染物点位超标 率分别为7.0%、1.6%、2.7%、2.1%、1.5%、1.1%、0.9%、4.8%。目述水溶性肥料为氮肥， 冲施腐植酸水溶性肥料的方法是将腐植酸和氮肥在微污染水中搅拌溶解后冲施进入田间。
[0003] 上述腐植酸和氮肥在微污染水中搅拌溶解后，腐殖酸的浓度为0. 064~0. 071g/ L，总氮的浓度控制在0. 171~0. 214g/L。
[0004] 所述步骤2、3中微污染水中含镉的质量浓度均为0? 01~0? 02mg/L。
[0005] 所述步骤4中对作物抽穗灌浆期灌溉清水的量为750~900m3/ha。
[0006] 本发明的有益效果：灌溉技术是依据植物生理学原理，调控土壤微量元素向植物 体的运输重要途径，化控技术则是污染农田土壤源头阻控的重要技术之一，是一种提高污 染农田土壤生产力的重要方法，也是目前污灌农田推广应用前景广阔的污染阻控技术。将 灌溉技术与化控技术结合，提升镉污染土壤生产力既符合国家粮食安全需要的大背景、又 符合原住居民生产生活需要。灌溉技术可显著降低重金属在作物籽粒中的累积，保障作物 产品安全；化控技术具有肥料增效、改良土壤、刺激作物生长、改善农产品质量等功能，会使 水中金属离子和微量元素含量下降，矿化度降低，从而破坏了人体对某些元素如Ca、Mg、Mn、 V、Mo、S042等的吸附和平衡，影响金属离子的毒性和生物有效性。本发明方法在拔节期冲 施腐植酸液肥条件下，苗期、返青拔节期采用微污染水灌溉，抽穗灌浆期采用清水灌溉对冬 小麦产量没有影响，但可以显著降低冬小麦根、茎、叶和籽粒中镉含量。另外，拔节期进行化 学调控的优化灌溉模式对中度镉污染土壤安全生产保障更高。
【具体实施方式】
[0007] -种利用灌溉及化控技术联合提升镉污染土壤生产力的方法，包括以下步骤：
[0008] 前全国受污染的耕地约有1.OX107ha，污水灌溉污染耕地2. 17X106ha。全国每年 因重金属污染的粮食达120X10skg，造成的直接经济损失超过200亿元。
[0009]目前，还没有一种方法能够在中轻度镉污染农田中使用，以便有效的实现非常规 水安全利用、污染农田生产、兼顾产地环境质量改善。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的在于克服现有技术中的不足，而提供一种利用灌溉及化控技术联合 提升镉污染土壤生产力的方法，适用于中轻度镉污染农田，能偶有效的，实现非常规水安全 利用、污染农田生产、兼顾产地环境质量改善，保障我国口粮安全的目标。
[0011] 本发明所采用的技术方案：一种利用灌溉及化控技术联合提升镉污染土壤生产力 的方法，其特征在于：包括以下步骤：
[0012] 步骤1、选取作物品种，按照常规播种量及底肥施用量进行播种；
[0013] 步骤2、在作物的苗期对作物灌溉微污染水进行水质调控；
[0014] 步骤3、在作物的返青拔节期对作物灌溉微污染水进行水质调控，并利用冲施腐植 酸水溶性肥料的方式对作物进行化学调控处理；
[0015] 步骤4、在作物的抽穗灌浆期对作物灌溉清水进行水质调控。
[0016] 所述步骤1中选取的作物品种为冬小麦或夏玉米。
[0017] 所述步骤1中的常规播种量为亩播种10~15kg，行距15~20cm，播种方式为机 播；常规底肥施用量为复合肥40~50kg/亩、尿素12~15kg/亩，施肥方式为撒施。
[0018] 所述步骤2中对作物苗期灌溉微污染水的量为600~750m3/ha。
[0019] 所述步骤3中对作物返青拔节期灌溉微污染水的量为900~1050m3/ha，所
[0020] 步骤1、选取冬小麦或夏玉米作为作物品种，按照常规播种量及底肥施用量进行播 种，常规播种量为亩播种10~15kg，行距15~20cm，播种方式为机播；常规底肥施用量为 复合肥40~50kg/亩、尿素12~15kg/亩，施肥方式为撒施；
[0021] 步骤2、在作物的苗期对作物灌溉微污染水进行水质调控，灌溉微污染水的量为 600~750m3/ha，微污染水中含镉的质量浓度为0. 01~0. 02mg/L;
[0022] 步骤3、在作物的返青拔节期对作物灌溉微污染水进行水质调控，并利用冲施腐植 酸水溶性肥料的方式对作物进行化学调控处理；灌溉微污染水的量为900~1050m3/ha，微 污染水中含镉的质量浓度为〇. 01~〇. 〇2mg/L，水溶性肥料为氮肥，冲施腐植酸水溶性肥料 的方法是将腐植酸和氮肥在微污染水中搅拌溶解后冲施进入田间，腐植酸和氮肥在微污染 水中搅拌溶解后，腐殖酸的浓度为〇. 064~0. 071g/L，总氮的浓度控制在0. 171~0. 214g/ L；
[0023] 步骤4、在作物的抽穗灌浆期对作物灌溉清水进行水质调控，灌溉清水的量为 750 ~900m3/ha。
[0024] 本实施例中W指灌溉水源为微污染水，T指灌溉水源为清水；醫T处理指冬灌采用 微污染水灌溉、返青拔节期采用微污染水灌溉、抽穗灌浆期采用清水灌溉，其他处理依次类 推；CK处理为冬灌、返青拔节期及抽穗灌浆期均采用清水灌溉；CR为采用化控技术处理；本 试验共计5个处理，S卩WWT+CR处理、WWT处理、WWW处理、Wffff+CR处理、CK处理；其他管理措 施完全一致。
[0025]试验1 :
[0026] 试验于2012年10月至2013年6月在河南省新乡市典型污灌区进行。试验土壤 类型为砂壤土，pH值8. 0,有机质1 %，速效氮80mg/kg，速效磷15mg/kg，速效钾80mg/kg，镉 1. 23~7. 71mg/kg(《土壤环境质量标准》（GB15618-1995)限值为0? 6mg/kg)。
[0027] 2012年10月11日播种（矮抗58)，2013年6月6日收获。播前底施复合肥 (N-P205-K20 = 16%:22%:10% )50kg/亩，尿素（TN彡 46. 4% )15kg/亩。2012 至 2013 年 度，冬小麦全生育期进行3次水分处理，其中越冬期灌水750m3/ha，返青拔节期1050m3/ha， 抽穗灌浆期900m3/ha，共计5个处理。试验采用清水对照、清污轮灌及化学调控（其中冬灌、 拔节、抽穗灌浆进行水质调控，拔节进行化学调控）两种方式。
[0028] 6月6日收获，冬小麦收获后对各处理取样考种，测定冬小麦千粒重、产量，冬小麦 根、茎、叶、籽粒中重金属含量，测定根层土壤中重金属残留量。
[0029] 试验结果如下：
[0030] 表1灌溉技术和化控技术集成对冬小麦产量及不同器官Cd含量影响
[0031]
量