一種基于污泥治理的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)林和生物炭肥的生態(tài)種植方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于污泥治理的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)林和生物炭肥的生態(tài)種植方法。該方法采用如下步驟：選擇林地進(jìn)行桉樹苗的栽種；將城鎮(zhèn)污泥運(yùn)至桉樹林地，沿桉樹單邊鋪設(shè)污泥；選擇東南景天粗壯莖與海芋(或皇竹草)粗壯莖移栽至桉樹林地鋪設(shè)的城鎮(zhèn)污泥上；將東南景天與海芋(或皇竹草)分別進(jìn)行收獲。本發(fā)明的生態(tài)立體種植方法可以安全的利用污泥中肥分和微量元素，生產(chǎn)出合格的植物產(chǎn)品；同時(shí)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)林木和生物炭肥，獲得了經(jīng)濟(jì)收益；發(fā)揮了種植桉樹林固碳和凈化空氣的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合生態(tài)栽培多種植物的特點(diǎn)，減少了水土流失，同時(shí)降低了因氮磷肥分流失而造成面源污染的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，產(chǎn)生了社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)環(huán)境效益，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了多重的環(huán)保經(jīng)濟(jì)目標(biāo)。
【專利說明】一種基于污泥治理的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)林和生物炭肥的生態(tài)種植方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境生態(tài)保護(hù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于污泥治理的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)林和生物炭肥的生態(tài)種植方法。
【背景技術(shù)】
[0002]桉樹人工林在我國過去20多年間的種植面積已高達(dá)360萬公頃(ha或hm2)。隨著桉樹人工林面積的不斷擴(kuò)大，社會(huì)各界越來越關(guān)注桉樹林會(huì)造成林地土壤嚴(yán)重退化、區(qū)域水資源水量減少，面源水質(zhì)污染等對(duì)環(huán)境安全構(gòu)成威脅的負(fù)面問題，這些可能發(fā)生的生態(tài)環(huán)境問題在一定程度上影響了一些地區(qū)發(fā)展種植桉樹人工林。桉樹人工林生長快、種植密度大、吸收的礦質(zhì)營養(yǎng)多，爭水爭肥，若管理不善，較容易造成土壤肥力下降。大量研究結(jié)論認(rèn)為，天然林轉(zhuǎn)變?yōu)殍駱淙斯ち趾?，土壤有機(jī)質(zhì)、養(yǎng)分含量和水源水量會(huì)下降，但針對(duì)有關(guān)桉樹林地土壤退化等問題可以通過科學(xué)經(jīng)營措施來保持甚至提高地力。
[0003]城鎮(zhèn)污泥是污水處理的產(chǎn)物，其中含有豐富的可利用的氮、磷、鉀營養(yǎng)元素和有機(jī)質(zhì)，是良好的有機(jī)肥源，可增加土壤肥力，促進(jìn)植物生長，對(duì)我國這樣一個(gè)發(fā)展中國家而言，污泥的農(nóng)林業(yè)資源化利用無疑是實(shí)現(xiàn)資源可持續(xù)利用的較好選擇；但與此同時(shí)，污泥中還含有銅、鋅、鉛、鉻、鎘、鎳、錳、鎂、硼、汞等微量元素，這些元素有些是非常有益的營養(yǎng)元素，是土壤不可缺少的成分，具有很大的利用價(jià)值，但有的元素有一定或很強(qiáng)的毒性，一旦過量則會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康造成很大危害。若將污泥直接施用于農(nóng)田，過量有害的重金屬會(huì)集中在植物體內(nèi)，并通 過食物鏈與生物鏈的傳遞對(duì)人類產(chǎn)生毒害作用，目前這成為限制污泥大規(guī)模土地利用的障礙因素，由此可知，尋找污泥農(nóng)用的安全應(yīng)用模式是解決問題的關(guān)鍵。污泥的園林業(yè)利用可作為土地利用的一種方式，例如用于觀賞園藝、商品林業(yè)等。若將污泥中的有機(jī)養(yǎng)分用于經(jīng)濟(jì)林種植，如桉樹林等，這種方式可對(duì)食物鏈的影響風(fēng)險(xiǎn)減少到最低，對(duì)人類健康不構(gòu)成威脅，并且還可以改善土壤條件，促進(jìn)園林業(yè)植物生長，提高了綠化質(zhì)量，同時(shí)減少了商品肥使用，節(jié)約種植成本。
[0004]植物修復(fù)即利用植物對(duì)污染物的超常規(guī)耐性和富集能力對(duì)污染土壤、廢水進(jìn)行處理，由于其成本低、效果良好、不破壞環(huán)境而成為國內(nèi)外環(huán)境科學(xué)研究熱點(diǎn)。這些植物主要集中在歐洲、美國、新西蘭和澳大利亞，近年來國內(nèi)發(fā)現(xiàn)和證實(shí)的重金屬超富集植物只有幾種，如蜈蚣草、東南景天、寶山堇菜和龍葵等。目前已經(jīng)有大量將超富集植物用于治理土壤重金屬污染的報(bào)道，但直接將超富集植物直接種植在城鎮(zhèn)污泥上，并對(duì)其治理的研究卻較少。
[0005]海芋和皇竹草，都具有適用性強(qiáng)、生長快、產(chǎn)量高、營養(yǎng)豐富等特點(diǎn)，屬于生物量較大的植物，可轉(zhuǎn)化為很好的有機(jī)肥料；尤其是皇竹草，現(xiàn)逐漸被開發(fā)作為新生物能源植物而備受關(guān)注，可生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)木炭、發(fā)酵產(chǎn)沼氣等；同時(shí)皇竹草須根系發(fā)達(dá)，抗旱性強(qiáng)，對(duì)土壤要求低，近年來還逐漸被應(yīng)用于綠化荒山、保持水土、改善土壤結(jié)構(gòu)等生態(tài)環(huán)境治理和保護(hù)方面。[0006]對(duì)于將城鎮(zhèn)污泥用于人工林的基本做法，普遍是利用污泥作為原料由肥料公司通過加工工藝制造為有機(jī)復(fù)合成品肥，再混入土壤進(jìn)行施用，這需產(chǎn)生一定的生產(chǎn)成本，而直接鋪設(shè)污泥發(fā)揮肥效的林業(yè)應(yīng)用方式則未見有報(bào)道。申請(qǐng)?zhí)?00510126409.9 一種利用固體廢物種植植物生產(chǎn)有機(jī)鉀肥的方法和申請(qǐng)?zhí)?01310276718.9的一種利用皇竹草轉(zhuǎn)化城市污泥為植物產(chǎn)品的方法，這兩個(gè)專利均介紹了利用城市污泥可以生產(chǎn)山芋和皇竹草作為有機(jī)鉀肥，但在實(shí)際應(yīng)用中，海芋規(guī)?；N植常作為盆栽植物供欣賞用途較多，而皇竹草大規(guī)模生產(chǎn)一般作為飼料植物，若單獨(dú)占地種植海芋(或皇竹草)來生產(chǎn)肥料，考慮占地面積較多的實(shí)際情況，難以大面積推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于污泥治理同時(shí)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)林和生物炭肥的生態(tài)種植方法。
[0008]考慮到在南方貧瘠赤紅壤上種植商品人工林(如桉樹林)會(huì)造成爭水爭肥的局面，充分利用城鎮(zhèn)污泥的有效肥分可資源化利用的特點(diǎn)，根據(jù)桉樹林的行距將城鎮(zhèn)污泥單邊條帶狀鋪施在南方貧瘠商品林地上；在鋪施污泥上混種超富集植物和可以生產(chǎn)生物炭肥的植物，結(jié)合三種植物的生理高度且喜陰濕條件不同的特點(diǎn)，合理配置植物群體，植物高矮成層，相間成行，使一塊土地形成“上層一林場(chǎng)，中間一農(nóng)場(chǎng)，下層-修復(fù)場(chǎng)”立體的生產(chǎn)局面，不僅節(jié)約了種植占地，這還有利于改善整個(gè)桉樹經(jīng)濟(jì)林的通風(fēng)透光條件，提高光能利用率和土地使用效率，充分發(fā)揮邊行優(yōu)勢(shì)的增產(chǎn)作用。利用這種基于污泥治理同時(shí)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)林和生物炭肥的生態(tài)種植方法，可以提高城鎮(zhèn)污泥的處理效率并利于規(guī)模化生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)林和生物炭肥，該方法適用于城鎮(zhèn)化建設(shè)迅速且具有大規(guī)模生產(chǎn)桉樹商品林地的區(qū)域推廣應(yīng)用。
[0009]本發(fā)明的目的通過下 述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種基于污泥治理的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)林和生物炭肥的生態(tài)種植方法，采用如下步驟:
[0010](I)選擇商品林地進(jìn)行桉樹(Eucalyptus)苗的栽種；
[0011](2)將城鎮(zhèn)污泥運(yùn)至桉樹林地，沿桉樹單邊鋪設(shè)污泥，污泥下面鋪雙層黑網(wǎng)；
[0012](3)選擇經(jīng)過扦插繁育的超富集植物東南景天(Sedum alfredii)粗壯莖與經(jīng)培育的有機(jī)肥植物海芋(Alocasiamacrorrhizos)苗(或皇竹草(Pennisetumsinese Roxb)粗壯莖)移栽至桉樹林地鋪設(shè)的城鎮(zhèn)污泥上；
[0013](4)將東南景天與海芋(或皇竹草)分別進(jìn)行收獲；污泥放在戶外會(huì)較快的發(fā)生干化濃縮，當(dāng)發(fā)現(xiàn)污泥肥分輸送減弱時(shí)，可徹底或部分更換污泥；對(duì)東南景天進(jìn)行采收，回收其體內(nèi)的重金屬；對(duì)海芋(或皇竹草)采收，生產(chǎn)生物炭肥。
[0014]所述的桉樹株距Im~2m,行距4m~6m ;
[0015]步驟⑵中所述的沿桉樹單邊鋪設(shè)污泥的寬度優(yōu)選為2m~3m，污泥鋪設(shè)深度優(yōu)選為 0.2m ~0.3m ；
[0016]步驟(3)中所述的東南景天優(yōu)選為每m2可種植東南景天60~80株；
[0017]步驟(3)中所述的海芋(或皇竹草)的株距優(yōu)選為Im~2m，行距4m~6m ;
[0018]步驟(3)中所述的東南景天與桉樹、海芋(或皇竹草)混種；所述的桉樹與海芋(或皇竹草)間種，二者之間的間距優(yōu)選是Im~1.5m ;[0019]步驟(2)和(3)中所述的城鎮(zhèn)污泥為城鎮(zhèn)污水廠運(yùn)輸未消化的脫水污泥；
[0020]步驟⑷中所述的收獲的時(shí)間優(yōu)選為4~8個(gè)月收獲一次；
[0021]所述的基于污泥治理的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)林和生物炭肥的生態(tài)種植方法，是在城鎮(zhèn)污泥治理的基礎(chǔ)上，并可同時(shí)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)林和生物炭肥的一種環(huán)保的農(nóng)林業(yè)綜合應(yīng)用方法。
[0022]本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果:
[0023](I)城鎮(zhèn)污泥屬城市固體廢棄物之一，氮磷鉀含量堪比農(nóng)家有機(jī)肥，可直接通過植物修復(fù)的方式治理污泥，規(guī)避了其中重金屬污染土壤和植物的風(fēng)險(xiǎn)，可作為安全的有機(jī)肥來提高土壤綜合肥力，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了污泥的減量化、無害化和資源化的處置目標(biāo)。
[0024](2)桉樹、海芋(或皇竹草)均能直接在污泥上正常生長，且植物產(chǎn)量及養(yǎng)分含量均高于在赤紅壤上生長，體內(nèi)的重金屬含量也并沒有明顯增加，符合國家有機(jī)肥農(nóng)用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，可以做有機(jī)肥的原料。這說明以污泥為種植基質(zhì)可行，既能節(jié)省化肥，又能生產(chǎn)安全的植物產(chǎn)品。
[0025](3)本發(fā)明是結(jié)合了桉樹、海芋(或皇竹草)、東南景天的不同植物高度以及海芋(或皇竹草)和東南景天喜陰濕的亞熱帶生長環(huán)境等特點(diǎn)，建立了不同植物混作或間作在同一基質(zhì)城鎮(zhèn)污泥上的生態(tài)立體種植方法模式，提供了不同植物所需的生長環(huán)境，更好的發(fā)揮了它們各自的功效。
[0026](4)目前迫切需要另辟新途徑緩解化肥帶來的面源污染問題，本研究從挖掘我國生物炭肥資源方面著手，使固體廢棄物城市污泥及作物秸桿中的肥源還田，循環(huán)利用，減少商品化肥的使用成本。
[0027](5)本發(fā)明涉及將桉樹、海芋(或皇竹草)與超富集重金屬植物東南景天在鋪設(shè)城鎮(zhèn)污泥的商品人工林地上進(jìn)行立體種植，在處理城鎮(zhèn)污泥的基礎(chǔ)上生產(chǎn)商品經(jīng)濟(jì)林和生物炭肥。這種生態(tài)立體種植方法可以安全的利用污泥中肥分和微量元素，生產(chǎn)出合格的植物產(chǎn)品；同時(shí)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)林木和生物炭肥，獲得了經(jīng)濟(jì)收益；發(fā)揮了種植桉樹林固碳和凈化空氣的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合生態(tài)栽培多種植物的特點(diǎn)，減少了水土流失，同時(shí)降低了因氮磷肥分流失而造成面源污染的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，產(chǎn)生了社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)環(huán)境效益，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了多重的環(huán)保經(jīng)濟(jì)目標(biāo)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是桉樹-海芋(或皇竹草)_超富集東南景天在城鎮(zhèn)污泥上的生態(tài)立體種植示意圖；其中，I表示桉樹；2表示海芋(或皇竹草)；3表示超富集東南景天；4表示城鎮(zhèn)污泥。
[0029]圖2是桉樹-海芋(或皇竹草)_超富集東南景天生態(tài)立體種植的布局設(shè)計(jì)示意圖；其中，I表示桉樹A ;2表示海芋(或皇竹草)B ;3表示超富集東南景天X ;4表示城鎮(zhèn)污泥。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0031]實(shí)施例1[0032]在種植桉樹(Eucalyptus)的單邊和雙邊赤紅壤上鋪設(shè)0.25m深度的城鎮(zhèn)污泥，在污泥上開展種植東南景天(Sedum alfredii)和海芋(Alocasia macrorrhizos)(或皇竹草(Pennisetumsinese Roxb))生態(tài)立體種植的三個(gè)不同株行距的小區(qū)試驗(yàn)。試驗(yàn)1:污泥單邊寬度為2m，桉樹和海芋(或皇竹草)的株行距均為1.0mX4.0m，桉樹和海芋(或皇竹草)的間距為1.0m;試驗(yàn)2:污泥單邊寬度為2.5m，桉樹和海芋(或皇竹草)的株行距均為
1.5mX 5.0m，桉樹和海芋(或皇竹草)的間距為1.25m ;試驗(yàn)3:污泥單邊寬度為3m，桉樹和海芋(或皇竹草)的株行距均為2.0mX6.0m，桉樹和海芋(或皇竹草)的間距為1.5m。在三個(gè)試驗(yàn)中，超富集東南景天每平米種80株，6個(gè)月后進(jìn)行樣品采收檢測(cè)。
[0033]所述的桉樹為高2m左右的桉樹苗，購自廣東省清遠(yuǎn)市佛網(wǎng)縣苑藝苗木公司；所述的東南景天為超富集東南景天粗壯莖，取自浙江省衢州市古老鉛鋅礦區(qū)；所述的海芋和皇竹草均取自廣東省普通高等學(xué)校農(nóng)業(yè)生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)。海芋整棵幼苗連根拔起，洗根部后育苗兩周后，連同基質(zhì)和苗移栽到新鮮污泥中；皇竹草的粗壯莖，在扦插育苗兩周后，連同基質(zhì)和苗移栽到新鮮污泥中。
[0034]通過種植東南景天、海芋(或皇竹草)、桉樹三種植物在城鎮(zhèn)污泥上，種植6個(gè)月后，種植超富集重金屬的東南景天處理中污泥重金屬Zn由1391.2mg/kg降至1203.8mg/kg,重金屬Cu由233.7mg/kg降至199.2mg/kg,重金屬Cd由6.5mg/kg降至5.0mg/kg,三者含量均有顯著降低(見表1)。
[0035]表1超富集東南景天處理污泥前后的重金屬含量變化(mg/kg DW)
[0036]
【權(quán)利要求】
1.一種基于污泥治理的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)林和生物炭肥的生態(tài)種植方法，其特征在于采用如下步驟: (1)選擇林地進(jìn)行桉樹苗的栽種； (2)將城鎮(zhèn)污泥運(yùn)至桉樹林地，沿桉樹單邊鋪設(shè)污泥，污泥下面鋪雙層黑網(wǎng)； (3)選擇東南景天粗壯莖與海芋苗或皇竹草粗壯莖移栽至桉樹林地鋪設(shè)的城鎮(zhèn)污泥上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于污泥治理的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)林和生物炭肥的生態(tài)種植方法，其特征在于:還包如下步驟: (4)將東南景天與海芋或皇竹草分別進(jìn)行收獲；污泥放在戶外會(huì)較快的發(fā)生干化濃縮，當(dāng)發(fā)現(xiàn)污泥肥分輸送減弱時(shí)，徹底更換污泥；對(duì)東南景天進(jìn)行采收，回收其體內(nèi)的重金屬；對(duì)海芋或皇竹草采收，生產(chǎn)生物炭肥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于污泥治理的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)林和生物炭肥的生態(tài)種植方法，其特征在于:所述的桉樹的株距為Im~2m，行距4m~6m。
4.根據(jù) 權(quán)利要求1所述的基于污泥治理的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)林和生物炭肥的生態(tài)種植方法，其特征在于:步驟(2)所述的沿桉樹單邊鋪設(shè)污泥的行寬為2m~3m，鋪設(shè)深度為0.2m~0.3mο
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于污泥治理的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)林和生物炭肥的生態(tài)種植方法，其特征在于:步驟(3)所述的東南景天為每m2種植東南景天60株~80株。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于污泥治理的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)林和生物炭肥的生態(tài)種植方法，其特征在于:步驟(3)所述的海芋或皇竹草的株距為Im~2m，行距4m~6m。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于污泥治理的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)林和生物炭肥的生態(tài)種植方法，其特征在于:步驟(3)所述的東南景天與桉樹、海芋或皇竹草混種；所述的桉樹與海芋或皇竹草間種，二者之間的間距是1.0m~1.5m。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于污泥治理的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)林和生物炭肥的生態(tài)種植方法，其特征在于:步驟(2)和(3)中所述的城鎮(zhèn)污泥為城鎮(zhèn)污水廠運(yùn)輸未消化的脫水污泥。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于污泥治理的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)林和生物炭肥的生態(tài)種植方法，其特征在于:步驟(4)所述的收獲的時(shí)間為4~8個(gè)月收獲一次。
【文檔編號(hào)】A01G23/00GK104012366SQ201410273490
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月18日
【發(fā)明者】黑亮, 吳啟堂, 亢慶, 王慧, 陳文龍, 李 杰, 朱小平 申請(qǐng)人:珠江水利委員會(huì)珠江水利科學(xué)研究院