本發(fā)明屬于土壤環(huán)境重金屬污染修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種利用低積累鎘作物治理含鎘土壤的方法。

背景技術(shù)：

重金屬鎘是土壤環(huán)境重金屬污染的重金屬元素之一，土壤中的鎘含量過高不僅會對植被等造成傷害，還會通過食物鏈的富集、傳遞，最終攝入人體，對人的身體健康有這嚴(yán)重的威脅，因此，對于鎘污染土壤的治理在環(huán)保領(lǐng)域有著非常重要的意義。

土壤鎘污染治理有物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)和生物修復(fù)的方法。物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)存在成本高、對環(huán)境影響大、操作復(fù)雜等問題，且存在二次污染的風(fēng)險(xiǎn)。生物修復(fù)主要是利用生物對土壤中重金屬離子鎘的吸收富集來改變土壤和作物中鎘金屬的含量，能較好的彌補(bǔ)這些不足，但修復(fù)時間較長，且目前形成應(yīng)用技術(shù)的方案不多。

農(nóng)作物對土壤中鎘的吸收和積累，物種間和品種間存在很顯著的差異，且同一品種不同器官間也存在很大差異。甘薯屬于低積累鎘作物，不同品種和同品種不同部位存在顯著差異。根據(jù)國家食品污染物限值標(biāo)準(zhǔn)gb2762-2005(根莖類蔬菜鎘含量小于0.1mg/kg)，甘薯中許多品種莖葉鮮樣鎘含量超出或接近此標(biāo)準(zhǔn)，塊根含量相對低一些，介于0.0022-0.011mg/kg，說明甘薯塊根的攝食健康風(fēng)險(xiǎn)相對較低(農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)第29卷第9期)。

本發(fā)明旨在篩選培育低鎘吸收甘薯品種，于鎘中度和輕度污染土壤建立低鎘積累、高耐性、生長量足夠大的甘薯培育技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)鎘污染農(nóng)耕區(qū)土壤的利用和治理。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種利用低積累鎘作物治理含鎘土壤的方法，解決鎘污染區(qū)土壤利用問題和現(xiàn)有土壤鎘污染治區(qū)理技術(shù)中成本高、修復(fù)時間長、對環(huán)境影響大、存在二次污染的問題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是按照以下步驟進(jìn)行：

步驟1：篩選低鎘吸收、高耐性、產(chǎn)量高的甘薯品種；

步驟2：施用生理堿性肥750kg/公頃石灰，加750kg/公頃zh型土壤調(diào)理劑調(diào)整土壤酸堿度等對污染區(qū)土壤進(jìn)行修復(fù)；

步驟3：選用適合鎘污染土壤處理后污染區(qū)的種植模式，實(shí)行玉米甘薯套作的模式，采用專用型甘薯標(biāo)準(zhǔn)化栽培技術(shù)保證甘薯的生長和產(chǎn)量；

步驟4：在春作或者夏作收獲后實(shí)行秋薯種植，以保證足夠的產(chǎn)出和土地的充分利用。

進(jìn)一步，所述甘薯品種為甘薯湘薯20號、湘薯09-8、湘薯7-2、湘薯11-25、徐薯22、寧紫1號。

進(jìn)一步，所述步驟4中秋薯種植的方法為：

凡安排栽秋甘薯的田土，如果不受前作騰地限制的，要盡可能早栽，如果有前作則應(yīng)邊收前作、邊栽甘薯，爭取早栽，在早、中稻田栽甘薯，應(yīng)在水稻散籽后開溝排水，收割后立即開深溝，窄分廂，并整地栽薯，做到排水暢通，防止?jié)窈Γ?/p>

合理密植，栽插密度為75000株/公頃，秋薯栽插正值高溫、強(qiáng)日照的季節(jié)，要選陰天或晴天傍晚栽插，移栽后澆透水，以保證成活；

加強(qiáng)管理，秋薯要中耕2次，第一次中耕在薯苗成活后進(jìn)行，中耕深度宜7厘米，中耕結(jié)合施用腐熟人糞尿或速效氮肥，促進(jìn)幼苗生長，提早結(jié)薯，第二次中耕在插后20天進(jìn)行，并根據(jù)薯苗生長情況追施1次復(fù)合肥，中耕后要培土，整修壟邊，秋甘薯如遇長期干旱要灌1-2次水，水源不足的地方要多中耕，或多鋪草和增施有機(jī)肥料，灌概宜在早晨或傍晚進(jìn)行，灌概深度達(dá)到壟高的2/3，灌水時間不超過4小時，每灌水1次，松土1次，以防止水分蒸發(fā)，如有蟲害危害時，應(yīng)及時噴藥防治。

本發(fā)明的有益效果是降低了鎘污染區(qū)作物對鎘金屬的吸收和積累，治理成本低，不存在再次污染。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

本發(fā)明的方法為：

1從國內(nèi)外甘薯品種中篩選出低鎘吸收、高耐性、產(chǎn)量高的甘薯品種；

選擇在鎘污染土壤處理區(qū)域種植表現(xiàn)耐性強(qiáng)，產(chǎn)量穩(wěn)定的品種中篩選出低鎘吸收候選甘薯品種6個，其中甘薯湘薯20號、湘薯09-8、湘薯7-2、湘薯11-25徐薯22、寧紫1號的吸收值最低，幾乎不積累重金屬鎘，作為鎘污染區(qū)農(nóng)作物主要品種，福薯10薯塊含量為國家標(biāo)準(zhǔn)的臨界值，不采用。表1為甘薯選育品種薯塊鎘含量。

表1

2施用不同生理堿性肥、有機(jī)肥調(diào)整土壤酸堿度等對污染區(qū)土壤進(jìn)行修復(fù)：

由于土壤酸堿性影響植物對鎘金屬的吸收，選用生理堿性肥料如石灰、硼泥、硫酸鋅、氮肥等改良劑可以提高土壤中的ph值，減少甘薯根系對鎘金屬的吸收。實(shí)驗(yàn)表明，在輕度和中度污染的區(qū)域，石灰處理效果最好，采用石灰+zh型土壤調(diào)理劑按照750kg/公頃石灰+750kg/公頃zh型土壤調(diào)理劑的比例施用，有利于抑制鎘污染區(qū)作物對鎘的吸收和土壤改良。土壤處理宜在冬季或者提前三個月進(jìn)行。

3選用合理種植模式，保證甘薯的生長和產(chǎn)量，降低薯塊鎘含量。

根據(jù)污染程度和季節(jié)的不同，選用甘薯間套作種植模式，實(shí)行春玉米+夏薯甘薯的玉米甘薯套作模式，由于玉米具有較強(qiáng)的鎘吸收能力，在種植甘薯之前種植玉米，既充分利用了種植的時間和空間，還能有效減少土壤中鎘的含量，降低薯塊的鎘含量。

其中，玉米甘薯套作模式的一種可選用甘薯種植技術(shù)結(jié)合專用型甘薯標(biāo)準(zhǔn)化栽培技術(shù)(湖南地方標(biāo)準(zhǔn)《甘薯栽培技術(shù)規(guī)程》，標(biāo)準(zhǔn)編號db43/t451-2009)進(jìn)行，但施用底肥改為石灰+zh型土壤調(diào)理劑或者有機(jī)肥，保證甘薯生產(chǎn)的產(chǎn)量。

4在土壤修復(fù)區(qū)春作或者夏作收獲后實(shí)行秋薯種植。

搶時早栽。秋甘薯一般要求在“處暑”栽完。凡安排栽秋甘薯的田土，如果不受前作騰地限制的，要盡可能早栽。如果有前作則應(yīng)邊收前作、邊栽甘薯，爭取早栽。在早、中稻田栽甘薯，應(yīng)在水稻散籽后開溝排水，收割后立即開深溝，窄分廂，并整地栽薯。做到排水暢通，防止?jié)窈Α?/p>

合理密植。由于秋甘薯生育期較短，個體發(fā)育差，主要靠群體的增產(chǎn)作用，因此，應(yīng)適當(dāng)增加密度，以75000株/公頃為宜。秋薯栽插正值高溫、強(qiáng)日照的季節(jié)，要選陰天或晴天傍晚栽插，移栽后澆透水，以保證成活。

加強(qiáng)管理。秋薯一般中耕2次，第一次中耕在薯苗成活后進(jìn)行，中耕深度宜7厘米左右，中耕結(jié)合施用腐熟人糞尿或速效氮肥，促進(jìn)幼苗生長，提早結(jié)薯。第二次中耕在插后20天左右進(jìn)行，并根據(jù)薯苗生長情況追施1次復(fù)合肥，中耕后要培土，整修壟邊。秋甘薯如遇長期干旱要灌1-2次水，水源不足的地方要多中耕，或多鋪草和增施有機(jī)肥料。灌概宜在早晨或傍晚進(jìn)行，灌概深度以達(dá)到壟高的2/3為宜，灌水時間不要超過4小時。每灌水1次，松土1次，以防止水分蒸發(fā)。秋甘薯莖葉較嫩，易遭受甘薯斜紋夜蛾、甘薯天蛾以及金花蟲危害。如有上述蟲害危害時，應(yīng)及時噴藥防治。

本發(fā)明篩選出適宜鎘污染區(qū)土壤處理后種植的甘薯低鎘吸收品種，符合良好的耐性要求，具有穩(wěn)定的產(chǎn)量保證；結(jié)合土壤鎘污染治理的技術(shù)，選擇石灰+zh型土壤調(diào)理劑按照適當(dāng)比利施用作為甘薯種植前土壤的處理，降低了鎘污染區(qū)作物對鎘金屬的吸收和積累；結(jié)合土壤處理方法和甘薯種植方案，制訂了適宜鎘污染區(qū)土壤處理后種植的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)甘薯種植栽培技術(shù)。

本方案在湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院長沙試驗(yàn)基地進(jìn)行，試驗(yàn)地為黏壤土，地勢平坦，排灌方便。試驗(yàn)設(shè)12個處理，采用隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)。小區(qū)面積20平方米，栽插密度54000株/公頃，壟寬1m(包溝)，高壟雙行，四周設(shè)保護(hù)行1m。栽插前的冬季，施用石灰+zh型土壤調(diào)理劑，均在起壟時作基肥一次性基施。除施肥管理外，其他田間管理水平一致。

插播前進(jìn)行了栽插前土壤取樣工作，用測土配方施肥專用采樣器，在試驗(yàn)田每個小區(qū)采集混合土壤，采樣深度0-20厘米。每個混合樣品1kg左右，測定土壤全鎘、土壤有效鎘、土壤有機(jī)質(zhì)含量和ph值。

甘薯栽插后，栽插7天內(nèi)，對死苗、弱苗進(jìn)行補(bǔ)苗工作。栽插20天后，進(jìn)行中耕除草。大田生長前期雨水均勻，薯苗生長正常，長勢好。

期間按蟲害情況噴藥防治卷葉蟲和夜蛾。

收獲時進(jìn)行了收獲前土壤取樣工作，用測土配方施肥專用采樣器，在試驗(yàn)田每個小區(qū)采集混合土壤，采樣深度0-20厘米。每個混合樣品1kg左右，測定土壤全鎘、土壤有效鎘、土壤有機(jī)質(zhì)含量和ph值。進(jìn)行田間試驗(yàn)考種工作，對地上部蔓長、莖粗、分支、藤蔓重量及地下部薯塊重量、個數(shù)等進(jìn)行測量。并每小區(qū)取薯藤和薯塊，曬干粉碎混勻，分品種、分重復(fù)各抽取1kg樣品，單獨(dú)裝袋，作為檢測的樣本，檢測薯藤和薯塊鎘含量。

通過小區(qū)產(chǎn)量測定，鮮薯產(chǎn)量為16112-42325kg/公頃，薯干產(chǎn)量為4970-12236.5kg/公頃，其中對照徐薯22鮮薯產(chǎn)量為31712kg/公頃，薯干產(chǎn)量為9856kg/公頃，篩選了高產(chǎn)甘薯品種6個：湘薯20號、湘薯09-8、湘薯7-2、湘薯11-25、寧紫1號、福10(菜用型)，均比對照徐薯22增產(chǎn)。

通過薯絲鎘含量測定，與國家食品中污染物限值標(biāo)準(zhǔn)gb2762-2005(根莖類蔬菜＜0.1mg/kg)進(jìn)行比較，湘薯20號、湘薯09-8、湘薯7-2、湘薯11-25、徐薯22、寧紫1號品種鎘含量都低于0.1mg/kg。

甘薯栽插前及收獲后土壤取樣測定，通過栽插作物，除湘7-2土壤鎘含量增加，其他都降低，降低幅度為6.0-31％。

從試驗(yàn)地品種分布布局來看，鎘污染品種聚集在大田前、后兩部分，中間部分未污染，通過土壤鎘污染檢測結(jié)果分析，通過栽插旱地作物，可以降低土壤鎘含量。

以上所述僅是對本發(fā)明的較佳實(shí)施方式而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施方式所做的任何簡單修改，等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。