专利名称：一种能钝化菜地土壤重金属的改良剂及其制备方法和施用方法
技术领域：
本发明涉及污染的土壤的改良与修复治理技术领域，具体涉及对含有对生物体有害的重金属的蔬菜地土壤的改良与修复治理。
背景技术：
由于重金属铅(Pb)、镉(Cd)、铬(Cr)、汞(Hg)等达到一定量被人体吸收后对人体或其它生物体有害，因此，产生了对土壤中含有较大毒性的重金属的治理研究，钝化土壤重金属通常是指将土壤中含有铅(Pb)、镉(Cd)、铬(Cr)、汞(Hg)等毒性较大的重金属从易被种植在土壤上的作物吸收改变成不易被该作物吸收，以减少土壤中重金属对作物的毒性， 从而保障人畜安全。通常以土壤中含有的铅( )、镉(Cd)、铬(Cr)、汞(Hg)等全量的降低， 特别是其水溶态含量的降低以及作物中其含量的降低来评价对土壤重金属的钝化作用和对土壤的改良与修复治理。由于砷(As)的剧毒性，在对被前述重金属污染的土壤的改良与修复治理中也常把土壤中As的全量含量大小，特别其水溶态含量的大小以及作物吸收的多少作为一个改良与修复治理的指标。随着工业、城市污染的加剧和农用化学物质种类、数量的增加，土壤重金属对土壤的污染日益严重，严重影响了农产品的质量安全。目前，我国受镉、铬、铅、汞等重金属污染的耕地面积近2000万公顷，约占全国总耕地面积的1/5 ；每年因重金属污染而减产粮食超过1000万t，另外被重金属污染的粮食每年也多达1200万t，合计经济损失达200亿元。近年来蔬菜地由于高强度连作，大量施肥，以及城市工业的污染，菜地土壤中上述重金属的含量明显增高，部分蔬菜也受到了不同程度的污染，有的已超过了食品卫生标准。近50年来，在土壤重金属污染研究方面，随着国内外对重金属在生物体内的吸收、迁移、富集、毒害以及生物体的解毒和抗性机理研究日益深入，对土壤中重金属污染的治理也相继研究了一些物理、化学和生物方法，其中，植物修复技术和微生物修复技术也引起了广泛关注；但每种方法都有各自的优缺点。如现在普遍推崇的植物修复方法，因其费用低廉、不会破坏甚至会改善土壤理化性质以及具有较高的美学价值等优点而倍受青睐，但由于超量积累重金属植物往往生物量低、生长缓慢、修复时间较长等缺陷以及重金属复合污染的制约，也就决定了该类植物实际应用的局限性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有对菜地土壤因高强度连作，大量化肥连续施用导致土壤中随肥料进入的重金属以及砷(As)含量增加，还没有有效使受污染土壤中重金属以及砷钝化以及有效减少其对作物毒性的技术缺陷和不足，其目的是提供一种能有效钝化污染土壤中的重金属，减少土壤中重金属对蔬菜安全品质的危害的改良剂，本发明还提供所述的改良剂的制备方法，施用方法和应用。为解决上述技术问题和实现本发明目的，本发明所提供的一种能钝化菜地土壤重金属的改良剂是由有机物料和聚丙稀酸钾组成，有机物料和聚丙稀酸钾分别包装，即不混合在一起；所述的有机物料的用量与聚丙稀酸钾的用量的质量比为7 3 9 1;所述的有机物料是由以下重量份的各组分组成
禾本科作物秸杆100 120份，畜粪10 12份，硫酸钾10 12份，褐煤20 22 份，1.8X107有效活菌数/g的放线菌0. 02 0. 03份，0. 4X IO7有效活菌数/g的光合菌02 0. 03份，0.6X107有效活菌数/g的芽孢杆菌 (Macillus)O. 04 0. 05 份，0. 53X IO7 有效活菌数/g 的曲霉菌 Usper^^^AsX). 02 0. 03 份，0. 3 X IO7 有效活菌数 /g 的纤维素分解菌{cellulose-decomposing bacteria) 0. 06 0.07份；所述的禾本科作物秸杆中的有机碳与全氮之比为沈 30 1，即C N 46 30 1。所述的有机物料的用量与聚丙稀酸钾的用量的质量比优选的为9 1。本发明所提供的上述一种能钝化菜地土壤重金属的改良剂的制备方法是(1)有机物料的制备将禾本科作物秸杆100 120重量份，畜粪10 12重量份，硫酸钾10 12重量份，褐煤20 22重量份，1. 8 X IO7有效活菌数/g的放线菌02 0. 03重量份，0. 4Χ107有效活菌数/g的光合菌iosj^iAeiic) 0. 02 0. 03重量份， 0.6 X IO7有效活菌数/g的芽孢杆菌UaciBm) 0. 04 0. 05重量份，0. 53 X IO7有效活菌数/g的曲霉菌Us/^r识7ΛΛ5) 0. 02 0. 03重量份，0. 3 X IO7有效活菌数/g的纤维素分解菌ijoellulose-decomposing bacteria) 0. 06 0. 07重量份混合均勻后装填在堆肥发酵桶内，发酵期水分控制在50% 60%，温度控制在60°C 70°C，发酵时间为6 7天；发酵结束后，喷施质量分数为1 1. 5%的高锰酸钾(分子式=KMnO4)溶液5 7重量份，搅拌进行晾晒除臭处理后，装袋备用；所述的禾本科作物秸杆中的有机碳与全氮之比为沈 30 1，即 C N =26 30 1 ；
(2)将聚丙稀酸钾单独包装，即不与步骤(1)的有机物料包装在一起，所述的聚丙稀酸钾的用量与步骤(1)获得的有机物料的用量的质量比为3 7 1 9。上述制备方法中所述的聚丙稀酸钾的用量与有机物料的用量的质量比优选的为 1 9。本发明所提供的所述的一种能钝化菜地土壤重金属的改良剂的施用方法是在将所述的一种能钝化菜地土壤重金属的改良剂施入土壤时，将分别包装的有机物料和聚丙稀酸钾混合均勻后施入土壤中。本发明还提供了所述的一种能钝化菜地土壤重金属的改良剂在钝化菜地土壤重金属的应用。所述的聚丙稀酸钾的化学式是[CH2-CH[C0KH2]]n，所述的聚丙稀酸钾，硫酸钾， 褐煤，放线菌C^c tinomyces ),光合菌、Pho tosyn the tic ),芽孢杆菌(MciIlus ),曲霉菌 Usper^/"^)，纤维素分解菌、cellulose-decomposing力acieria)，高锰酸钾(分子式为 KMnO4)均为市售产品，可以方便地在市场上购买到；禾本科作物秸杆和畜粪可在农村取用或购买。本发明所提供的改良剂不仅可以向土壤提供营养元素，改良土壤性质，还可以促使重金属与土壤中的腐殖酸形成络合物和螯合物，使重金属离子的有效性降低，以减少土壤中重金属对作物的毒性；该改良剂在施用前，其中的有机物料和聚丙稀酸钾是分离包装的，这样可保证聚丙稀酸钾不吸附有机物料的水分，保持有机物料的活性，在施用该改良剂时才将该改良剂中的有机物料和聚丙稀酸钾按质量比例混合均勻后施入土壤，这样可以有效发挥聚丙稀酸钾在调节该有机物料发挥功效的适宜水分，氧化还原电位等土壤条件。与现有技术比较，本发明的有益效果是
1、本发明能显著钝化土壤中的有毒重金属Pb、Cd、Cr以及As，降低它们在土壤中的水溶态的含量，施用本发明改良剂后As、HKCcUCr元素的水溶态含量比试验前分别平均减少 7 25%、17. 48%、13. 48%、11. 98% ；分别平均比 CK 减少 19. 2%、16%, 11. 5% 禾口 0. 68% ；分别平均比常规施用化肥处理减少22. 8%、9. 7%、13.洲和11. 4% ；分别平均比直接施用鸡粪处理减少 16. 7%、11· 5%、8· 9% 和 10. 9%。2、本发明能有效减少蔬菜对土壤中重金属元素的吸收。由于高强度的轮作，蔬菜种植土壤受污染的风险越来越大，在娃娃菜栽培过程中，施用化肥和鸡粪在一定程度上会加剧土壤中污染元素的含量，导致娃娃菜对重金属的吸收量增加。施用本发明改良剂后，娃娃菜中重金属总铅含量分别平均比常规施用化肥、直接施用鸡粪、CK减少58%， 42. 4%和52% ；娃娃菜中重金属总镉含量分别平均比常规施用化肥、直接施用鸡粪、CK减少 63. 7%, 43. 7%和48. 7% ；娃娃菜中总铬的含量分别平均比常规施用化肥、直接施用鸡粪、CK 减少 82. 1%, 82. 5% 和 80. 6%。3、本发明钝化土壤中的有毒重金属Pb、Cd、Cr全量以及As全量的效果也很明显， 施入本发明改良剂使土壤中砷、铅、镉、铬全量比CK分别平均减少1. 08%,47. 7%,30.洲和 16. 3% ；比常规施用化肥处理分别平均减少0. 78%,46. 9%,36. 7%和21. 5% ；比直接施用鸡粪处理分别平均减少3. 18%、41· 2%、18· 3%和6. 5%。4、本发明充分利用了农作物秸杆做原料，采用高温发酵的方法制作有机物料，配施聚丙烯酸钾，保证了土壤内的一个养分平衡。5、本发明既有效减少了农村废弃物对环境的污染，又达到了资源化利用的目的， 该发明的改良剂的制备方法和使用方法均操作简便，成本低廉，取材方便，适宜在农村广泛推广。
具体实施例方式以下结合实施例对本发明作进一步的说明，但仅是举例，并不构成对本发明的限制，
实施例1本发明所提供的一种能钝化菜地土壤重金属的改良剂及其制备方法 1、本发明所提供的一种能钝化菜地土壤重金属的改良剂(即实施例3处理2所述的本发明改良剂)，它是由有机物料和聚丙稀酸钾组成，所述的有机物料和聚丙稀酸钾分别包装，即不混合在一起；所述的有机物料的用量与聚丙稀酸钾的用量的质量比为9 1;所述的有机物料是由以下各组分组成
水稻作物秸杆100千克，畜粪10千克，硫酸钾10千克，褐煤20千克，1.8X107有效活菌数/g的放线菌02千克，0.4Χ107有效活菌数/g的光合菌 (.Photosynthetic) 0. 02 千克，0. 6X IO7 有效活菌数 /g 的芽孢杆菌UaciB^s) 0. 04 千克， 0. 53 X IO7有效活菌数/g的曲霉菌(Aspergillus )0. 02千克，0. 3 X IO7有效活菌数/g的纤维素分解菌ifiellulose-decomposing bacteria) 0. 06千克；所述的水稻作物秸杆中的有机碳与全氮之比为沈1，即C N = 1，其碳检测按重铬酸钾-外加热法测定，氮检测按H2SO4-H2A消煮法测定。2、本发明所提供的上述一种能钝化菜地土壤重金属的改良剂的制备方法是(1) 有机物料的制备将水稻作物秸杆100千克，畜粪10千克，硫酸钾10千克，褐煤20千克， 1.8X107有效活菌数/g的放线菌0. 02千克，0. 4X107有效活菌数/g的光仓MiPhotosyntheti c) 0. 02 千克，0. 6X IO7 有效活菌数 /g W Wl^fM (.Bacillus ) 0. 04 千克，0. 53 X IO7有效活菌数/g的曲霉菌识7ΛΛ5)0. 02千克，0. 3 X IO7有效活菌数/ g的纤维素分解菌ifiellulose-decomposing bacteria) 0. 06千克；混合均勻后装填在堆肥发酵桶内，发酵期水分控制在55%士5%，温度控制在65°C 士5°C，发酵时间为6天；发酵结束后，喷施质量分数为1%-1. 5%的高锰酸钾(分子式=KMnO4)溶液5千克，搅拌进行晾晒除臭处理后，单独装袋备用；所述的水稻作物秸杆中的有机碳与全氮之比为沈1，即C N =26 1 ；
(2)将聚丙稀酸钾单独包装，所述的聚丙稀酸钾的用量与步骤(1)获得的有机物料的用量的质量比为1 9。实施例2
实施例2的本发明改良剂是实施例3处理3所述的本发明改良剂，该改良剂及其制备方法除所述的有机物料的用量与聚丙稀酸钾的用量的质量比为7 3外，其余各组分及其含量，制备方法均与实施例1相同。实施例3本发明改良剂钝化菜地土壤重金属的应用 1、试验情况
1. 1、 试验地点云南省农业科学院试验大棚，试验土壤为水稻土，质地为粘壤，供试土壤基本理化性状见表一。试验栽培作物娃娃菜(品种名高丽公主)。表一、试验地土壤基本理化性状
权利要求
1.一种能钝化菜地土壤重金属的改良剂，其特征在于所述的改良剂是由由有机物料和聚丙稀酸钾组成，所述的有机物料和聚丙稀酸钾分别包装，所述的有机物料的用量与聚丙稀酸钾的用量的质量比为7 3 9 1 ；所述的有机物料是由以下重量份的各组分组成禾本科作物秸杆100 120份，畜粪10 12份，硫酸钾10 12份，褐煤20 22份， 1. 8 X IO7有效活菌数/g的放线菌0. 02 0. 03份，0. 4 X IO7有效活菌数/g的光合菌0. 02 0. 03份，0. 6 X IO7有效活菌数/g的芽孢杆菌0. 04 0. 05份，0. 53 X IO7有效活菌数/g的曲霉菌0. 02 0. 03份，0. 3 X IO7有效活菌数/g的纤维素分解菌0. 06 0. 07份；所述的禾本科作物秸杆中的有机碳与全氮之比为26 30 1。
2.根据权利要求1所述的一种能钝化菜地土壤重金属的改良剂，其特征在于所述的有机物料的用量与聚丙稀酸钾的用量的质量比为9 1。
3.一种能钝化菜地土壤重金属的改良剂的制备方法，其特征在于(1)有机物料的制备将禾本科作物秸杆100 120重量份，畜粪10 12重量份，硫酸钾10 12重量份，褐煤20 22重量份，1.8X107有效活菌数/g的放线菌0. 02 0. 03重量份，0. 4X IO7有效活菌数/g的光合菌0. 02 0. 03重量份，0. 6 X IO7有效活菌数/g的芽孢杆菌0. 04 0. 05 重量份，0. 53 X IO7有效活菌数/g的曲霉菌0. 02 0. 03重量份，0. 3 X IO7有效活菌数/g 的纤维素分解菌0. 06 0. 07重量份混合均勻后装填在堆肥发酵桶内，发酵期水分控制在 50% 60%，温度控制在60°C 70°C，发酵时间为6 7天；发酵结束后，喷施质量分数为 1 1. 5%的高锰酸钾溶液5 7重量份，搅拌进行晾晒除臭处理后，装袋备用；所述的禾本科作物秸杆中的有机碳与全氮之比为沈 30 1 ；(2)将聚丙稀酸钾单独包装，所述的聚丙稀酸钾的用量与步骤(1)获得的有机物料的用量的质量比为3 7 1 9。
4.根据权利要求3所述的一种能钝化菜地土壤重金属的改良剂的制备方法，其特征在于所述的聚丙稀酸钾的用量与有机物料的用量的质量比为1 9。
5.根据权利要求1或2所述的一种能钝化菜地土壤重金属的改良剂的施用方法，其特征在于在将所述的一种能钝化菜地土壤重金属的改良剂施入土壤时，将分别包装的有机物料和聚丙稀酸钾混合均勻后施入土壤中。
6.根据权利要求1或2所述的一种能钝化菜地土壤重金属的改良剂在钝化菜地土壤重金属的应用。
全文摘要
本发明公开一种能钝化菜地土壤重金属的改良剂及其制备方法和施用方法，该改良剂由有机物料和聚丙稀酸钾组成，两者之质量比为7∶3～9∶1；有机物料是由以下重量份的各组分组成禾本科作物秸秆100～120份，畜粪10～12份，硫酸钾10～12份，褐煤20～22份，放线菌0.02～0.03份，光合菌0.02～0.03份，芽孢杆菌0.04～0.05份，曲霉菌0.02～0.03份，纤维素分解菌0.06～0.07份；将聚丙稀酸钾单独包装，施用时与有机物料混合；发酵期水分控制在50%～60%，温度控制在60℃～70℃；施用本发明改良剂后土壤中Pb、Cd、Cr等的水溶态和全量含量，蔬菜中的含量都得到大量的减少。
文档编号B09C1/08GK102206494SQ20111007872
公开日2011年10月5日 申请日期2011年3月30日 优先权日2011年3月30日
发明者刘宏程, 和丽忠, 米艳华, 陆琳, 黎其万 申请人:云南省农业科学院质量标准与检测技术研究所