一種玉米秸稈協(xié)同風(fēng)化煤原位鈍化設(shè)施土壤重金屬的方法

一、基本信息

1.專利號(hào)：ZL201510350090.1。

2.發(fā)明人：于志民、呂品、張繼舟、王立民、熊燕、郭文棟、曹宏杰、周琳。

3.專利權(quán)人：黑龍江省科學(xué)院自然與生態(tài)研究所。

4.授權(quán)時(shí)間：2018年3月2日。

5.技術(shù)領(lǐng)域：本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其涉及利用秸稈高效還田的一種玉米秸稈協(xié)同風(fēng)化煤原位鈍化設(shè)施土壤重金屬的方法。

二、發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種操作簡(jiǎn)單、成本低，并且能有效減少土壤重金屬含量的，玉米秸稈協(xié)同風(fēng)化煤原位鈍化設(shè)施土壤重金屬的方法。

（一）步驟

一種玉米秸稈協(xié)同風(fēng)化煤原位鈍化設(shè)施土壤重金屬的方法，包括以下幾個(gè)步驟。

步驟一：將玉米秸稈經(jīng)過風(fēng)干和粉碎后得到秸稈原料，將秸稈原料按1800～2500 kg/hm2用量平鋪施入距離設(shè)施土壤表層20～30 cm深度處，挖出厚度為20～30 cm表層設(shè)施土壤；

步驟二：將EM菌液與蒸餾水按體積比1∶100～1∶200進(jìn)行稀釋，將稀釋后的EM菌液按280～350 L/hm2均勻噴施至秸稈原料的表面；

步驟三：將挖出的厚度為20～30 cm表層設(shè)施土壤與風(fēng)化煤均勻混合，風(fēng)化煤的用量為720～780 kg/hm2，將混合后的設(shè)施土壤覆蓋于平鋪的秸稈原料上方。

本發(fā)明一種玉米秸稈協(xié)同風(fēng)化煤原位鈍化設(shè)施土壤重金屬的方法，EM菌液包括光合細(xì)菌、芽孢桿菌、乳酸菌、酵母菌和放線菌中的三種以上；EM菌液含菌量200億/克。玉米秸稈纖維素含量320～400 g/kg；玉米秸稈粉碎方式為切段至長(zhǎng)度5～15 cm。風(fēng)化煤腐植酸含量350～550 g/kg。

（二）有益效果

我國(guó)玉米種植面積大，玉米秸稈產(chǎn)量巨大，同時(shí)我國(guó)風(fēng)化煤儲(chǔ)量大，所以以玉米秸稈為篩選的秸稈原料協(xié)同風(fēng)化煤，原料來源廣泛且成本低廉。將玉米秸稈協(xié)同風(fēng)化煤應(yīng)用于設(shè)施土壤重金屬的原位鈍化，屬于重金屬污染土壤的環(huán)境治理。

EM菌可促進(jìn)玉米秸稈降解，形成重金屬高吸附原料，同時(shí)改善土壤理化性狀，提高土壤保水保肥能力，隔斷隨地下水上升帶來的重金屬污染，保護(hù)環(huán)境；風(fēng)化煤的施用既可提高土壤pH，降低土壤中生物可利用態(tài)重金屬相對(duì)含量，同時(shí)提供的腐植酸組分對(duì)重金屬具有較強(qiáng)吸附固定作用。

本發(fā)明技術(shù)與目前國(guó)內(nèi)公開發(fā)表的重金屬修復(fù)技術(shù)相比，原料資源廣、成本低，以本地資源修復(fù)設(shè)施土壤重金屬積累問題，既對(duì)資源進(jìn)行合理化利用，又可解決設(shè)施土壤環(huán)境問題。通過在種植西紅柿的設(shè)施土壤中應(yīng)用，顯著改善土壤理化性狀，降低設(shè)施土壤生物可利用態(tài)重金屬含量50%以上。

三、背景技術(shù)

設(shè)施土壤作為全球最重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式之一，在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中所占的比重日益增加，存在農(nóng)用化學(xué)品和有機(jī)肥投入量大、復(fù)種率高、耕作強(qiáng)度大等現(xiàn)象，導(dǎo)致一系列限制設(shè)施農(nóng)業(yè)種植的土壤退化問題，如次生鹽漬化、生物學(xué)性質(zhì)惡化與連作障礙、重金屬污染及有害物質(zhì)殘留超標(biāo)等。其中重金屬累積甚至達(dá)到污染的問題，不僅限制設(shè)施農(nóng)業(yè)的健康發(fā)展，而且還帶來不可逆轉(zhuǎn)的土壤危害。

針對(duì)設(shè)施土壤重金屬積累問題，國(guó)內(nèi)外眾多科研工作者作了大量深入的研究，除去客土治理重金屬污染外，主要可分為兩大類，其一是活化土壤重金屬，同時(shí)篩選重金屬超富集植物，實(shí)現(xiàn)去除土壤重金屬污染的目的；另一種是通過調(diào)控土壤環(huán)境條件，減小重金屬生物可利用性，使重金屬得以固定，阻止重金屬由土壤進(jìn)入食物鏈。另外還有少量采用電化學(xué)等方法吸附治理土壤重金屬污染問題。

設(shè)施土壤由于耕作需要，活化重金屬并植物富集去除的方法不適合應(yīng)用，固定土壤重金屬是設(shè)施土壤重金屬治理切實(shí)可行的途徑。在固定土壤重金屬方面的研究中，根據(jù)檢索到的資料，目前與本發(fā)明相近的技術(shù)方案有：

公開號(hào)CN104226270A的發(fā)明“一種用于吸附水中砷的玉米秸稈的改性制備方法”公開了一種用于吸附水中砷的玉米秸稈的改性制備方法。將風(fēng)干的玉米秸稈剪短，洗滌、烘干、去除表面硬皮，剪切成秸稈顆粒、在異丙醇中浸泡，用去離子水洗凈、烘干，再浸泡在濃度為0.8～1.2 mol/L的氫氧化鈉溶液中，用去離子水洗凈、烘干，再浸泡在濃度為0.18～0.22 mol/L的草酸中，用去離子水洗凈、烘干，最終得到改性好的玉米秸稈吸附劑。該物質(zhì)具有原料易得、價(jià)格低廉、且毒性低，對(duì)砷的吸附效果好等特點(diǎn)。公開號(hào)CN103992446A的發(fā)明“一種農(nóng)作物秸稈重金屬離子吸附材料的制備方法”公開了一種農(nóng)作物秸稈重金屬離子吸附材料的制備方法。也經(jīng)過秸稈剪碎，用去離子水洗滌、烘干及超聲波處理，乙醇洗滌、烘干、粉碎等步驟。該材料具有重金屬吸附效果好的特點(diǎn)。公開號(hào)CN103468269A的發(fā)明“一種重金屬污染土壤修復(fù)材料的制備方法”提出了一種秸稈改性材料修復(fù)土壤重金屬的方法，包括秸稈洗凈、粉碎、有機(jī)酸處理及有機(jī)胺處理等，具有成本低、原材料來源廣，制備工藝簡(jiǎn)單，對(duì)重金屬離子吸附固定能力強(qiáng)，有效增加土壤肥力的特點(diǎn)。

上述現(xiàn)有技術(shù)，都是將秸稈改性制備吸附材料，但是普遍存在需要經(jīng)過改性過程、應(yīng)用限制因素較多等問題，同時(shí)主要應(yīng)用于水體重金屬污染的吸附。

公開號(hào)CN104263374A的發(fā)明“一種土壤重金屬?gòu)?fù)合穩(wěn)定劑及其使用方法”公開了一種包括有機(jī)物質(zhì)、磷肥和氮肥土壤重金屬?gòu)?fù)合穩(wěn)定劑，將穩(wěn)定劑與受重金屬污染的土壤按質(zhì)量比1∶5～8混合均勻處理。但是該發(fā)明采用的有機(jī)物為天然腐熟牛糞或菌渣，并沒有采用玉米秸稈，而玉米秸稈的獲取更為廣泛。公開號(hào)CN104001715A的發(fā)明“一種原位固化-移除土壤重金屬的方法”將秸稈繩改性，施布至重金屬超標(biāo)土壤中，再將吸附有重金屬的秸稈繩從土壤中取出，完成土壤重金屬的原位固化-移除的技術(shù)方案，該方案同樣需要對(duì)秸稈進(jìn)行改性。

風(fēng)化煤主要用于生產(chǎn)腐植酸類產(chǎn)品，而EM菌用于促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)、提高飼料利用率、增強(qiáng)機(jī)體抗病性能、去除糞便惡臭、改善生態(tài)環(huán)境等。