一種降低蔬菜重金屬鎘吸收的生物炭基肥及施用方法與流程

本發明涉及的是農業化肥技術領域，具體的說是一種降低蔬菜重金屬鎘吸收的生物炭基肥及施用方法。

背景技術：

資源和環境問題是當代人類面臨的重大問題。而生產力高度發達的現代工業產生的數量巨大、種類繁多的固體廢物，特別是農林業廢棄物。中國是以秸稈、木材等廢棄物生產的大國，而且在今后相當長的時期內不會改變。利用農業、林業廢棄物生產生物炭，降低所造成的環境污染，同時提高土壤肥力引起了人們的普遍關注。

我國土壤重金屬污染問題已日趨嚴重，對人們的身體健康已產生很大的威脅。據統計，目前中國受污染的耕地面積近1.5億畝，污水灌溉污染耕地3250萬畝，固體廢棄物堆存占地和毀田200萬畝，合計約占耕地總面積的1/10以上，其中多數集中在經濟較發達的地區。每年因土壤污染而減少的糧食產量高達1200萬噸，直接經濟損失達200多億元。蔬菜是人們日常生活中不可缺少的副食品.也是十分重要的經濟作物。它對重金屬具有一定的富集能力，其體內累積的重金屬通過食物鏈進人人體后，會給人類身體健康帶來潛在的危害。目前，可用于修復土壤鎘金屬污染的技術很多，但成本廉價的方法卻并不多見。

生物炭是指以自然界廣泛存在的生物質資源(作物秸稈、林果木枝條、動物糞便等)為基礎，在缺氧條件下通過熱裂解產生的炭質材料。生物炭的含碳量為40％‐75％，而且還有少量的礦物質和揮發性有機化合物，生物炭呈堿性，且不易被環境微生物分解。另外，生物炭為多孔物質，具有極為豐富的空隙結構和巨大的比表面積，這些特性賦予了生物炭具有強大的吸附性能，故生物炭具有較強的陽離子交換性能(大的陽離子交換量)，因此，生物炭能夠吸附土壤中的重金屬元素，可有效減緩土壤重金屬污染。

技術實現要素：

本發明的目的在于針對現有技術的缺陷和不足，提供了一種降低蔬菜重金屬鎘吸收的生物炭基肥及施用方法，通過將農林廢棄物變成生物炭，該生物炭基肥能降低土壤重金屬鎘活性，有效降低蔬菜對重金屬的吸收，提高蔬菜品質。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種降低蔬菜重金屬鎘吸收的生物炭基肥，將生物炭與牛糞、膨潤土、淀粉按照質量份數100：10～20：2.5～5：1混勻，加水攪拌至含水量20％～30％，然后造粒，造粒后進行烘干至水分低于20％。

進一步，所述的生物炭是將農林業廢棄物(生物質)晾干并粉碎，在隔絕空氣條件下，升溫至300℃～800℃，保持此溫度4～10小時，制得生物炭。

進一步，所述的降低蔬菜重金屬鎘吸收的生物炭基肥，其粒徑為3-5mm。

一種降低蔬菜重金屬鎘吸收的生物炭基肥，其施用方法是：先將降低蔬菜重金屬鎘吸收的生物炭基肥按照每畝200～500kg的施用量施入待種植蔬菜的重金屬鎘污染土壤表層，然后施入氮磷鉀肥，對土壤深翻、耙勻，使生物炭基肥料與土壤混勻，深翻的深度為20-30cm，保持田間正常水分平衡一周后即可種植蔬菜農作物，其他田間管理與正常的農業生產相一致。

本發明的有益效果為：通過將農林廢棄物變成生物炭，將其與牛糞、膨潤土、淀粉按一定量混合，制備得到降低蔬菜重金屬鎘吸收的生物炭基肥。該生物炭基肥能降低土壤重金屬鎘活性，有效降低蔬菜對重金屬的吸收，提高蔬菜品質，不但解決了農林廢棄物變廢為寶，而且解決了農業生產中抑制農作物吸收重金屬的問題，具有重要的實際應用價值，可廣泛用于重金屬污染土壤的農業生產。

附圖說明

圖1是施用降低蔬菜重金屬鎘吸收的生物炭基肥對0-30cm土壤有效鎘含量表；

圖2是施用降低蔬菜重金屬鎘吸收的生物炭基肥對小白菜吸收重金屬鎘含量表；

圖3是施用降低蔬菜重金屬鎘吸收的生物炭基肥對0-30cm土壤有效鎘含量表；

圖4是施用降低蔬菜重金屬鎘吸收的生物炭基肥對胡蘿卜吸收重金屬鎘含量表。

圖5是施用降低蔬菜重金屬鎘吸收的生物炭基肥對土壤有效鎘及抑制苦瓜吸收重金屬鎘的參照表。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及具體實施方式，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施方式僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

實施例1：施用降低蔬菜重金屬鎘吸收的生物炭基肥對葉菜類蔬菜抑制重金屬吸收的影響

供試土壤：重金屬鎘輕度污染的褐土土壤。測定0-30cm土壤重金屬，其重金屬鎘元素含量為0.42mg/Kg，有效鎘含量0.08mg/Kg。

供試作物：葉菜類蔬菜(小白菜)。

實施操作步驟：首先把果園枝條晾干、粉碎，在隔絕空氣條件下升溫至300℃，保持此溫度4小時，制得生物炭；將上述制備的生物炭經研磨過篩，取粒徑40目生物炭與牛糞、膨潤土、淀粉按照質量份數100：10：2.5：1混勻，加水攪拌至含水量20％，然后采用圓盤式造粒機進行造粒，造粒后干燥至含水量至20％，制得降低蔬菜重金屬鎘吸收的生物炭基肥，其粒徑為3mm；將上述制備的降低蔬菜重金屬鎘吸收的生物炭基肥施入上述鎘污染的土壤，施用量為每畝200kg；將降低蔬菜重金屬鎘吸收的生物炭基肥均勻撒施在土壤表層，然后施入一定量尿素(含N46％)、磷酸二銨(P₂O₅含量為44％)、硫酸鉀(K₂O含量50％)，通過旋耕機對土壤深翻(20cm)、耙勻，使降低蔬菜重金屬鎘吸收的生物炭基肥與土壤混勻，保持田間正常水分平衡一周后即可種植蔬菜農作物，其他田間管理與正常的農業生產相一致。結果表明：施用本實施例的降低蔬菜重金屬鎘吸收的生物炭基肥比不施用生物炭基肥時土壤鎘的有效性顯著降低(參看圖1)，小白菜對Cd重金屬的吸收量降低72.8％(參看圖2)，地上部生物量提高8％。

實施例2：施用降低蔬菜重金屬鎘吸收的生物炭基肥對根莖類蔬菜抑制重金屬吸收的影響

供試土壤：重金屬鎘中度污染的褐土土壤。測定0-30cm土壤重金屬，其重金屬鎘元素含量為0.65mg/Kg，有效鎘含量0.16mg/Kg。

供試作物：根莖類蔬菜(胡蘿卜)。

實施操作步驟：首先把果園粗樹干晾干、粉碎，在隔絕空氣條件下升溫至800℃，保持此溫度10小時，制得生物炭；將上述制備的生物炭經研磨過篩，取粒徑100目生物炭與牛糞、膨潤土、淀粉按照質量份數100：20：5：1混勻，加水攪拌至含水量30％，然后采用圓盤式造粒機進行造粒，造粒后干燥至含水量至20％，得到降低蔬菜重金屬鎘吸收的生物炭基肥，其粒徑為5mm；將上述制備的降低蔬菜重金屬鎘吸收的生物炭基肥施入上述鎘污染的土壤，施用量為每畝500kg；將降低蔬菜重金屬鎘吸收的生物炭基肥均勻撒施在土壤表層，然后施入一定量尿素(含N46％)、磷酸二銨(P₂O₅含量為44％)、硫酸鉀(K₂O含量50％)，通過旋耕機對土壤深翻(30cm)、耙勻，使降低蔬菜重金屬鎘吸收的生物炭基肥與土壤混勻，保持田間正常水分平衡一周后即可種植蔬菜農作物，其他田間管理與正常的農業生產相一致。結果表明：施用降低蔬菜重金屬鎘吸收的生物炭基肥比不施用生物炭基肥時土壤鎘的有效性顯著降低(參看圖3)，小白菜對Cd重金屬的吸收量降低66.2％(參看圖4)，地上部生物量提高10.5％。

實施例3：施用降低蔬菜重金屬鎘吸收的生物炭基肥對瓜果類蔬菜抑制重金屬吸收的影響

供試土壤：重金屬鎘中度污染的褐土土壤。測定0-30cm土壤重金屬，其重金屬鎘元素含量為0.63mg/Kg，有效鎘含量0.15mg/Kg。

供試作物：苦瓜(瓜果類)。

實施操作步驟：首先把花生殼晾干、粉碎，在隔絕空氣條件下升溫至400℃，保持此溫度5小時，制得生物炭；將上述制備的生物炭經研磨過篩，取粒徑60目生物炭與牛糞、膨潤土、淀粉按照質量份數100：20：5：1混勻，加水攪拌至含水量20％，然后采用圓盤式造粒機進行造粒，造粒后干燥至含水量至20％，制得降低蔬菜重金屬鎘吸收的生物炭基肥，其粒徑為3mm；將上述制備的降低蔬菜重金屬鎘吸收的生物炭基肥施入上述鎘污染的土壤，施用量為每畝200kg、300kg、400kg、500kg；將降低蔬菜重金屬鎘吸收的生物炭基肥均勻撒施在土壤表層，然后施入一定量尿素(含N46％)、磷酸二銨(P₂O₅含量為44％)、硫酸鉀(K₂O含量50％)，通過旋耕機對土壤深翻(25cm)、耙勻，使降低蔬菜重金屬鎘吸收的生物炭基肥與土壤混勻，保持田間正常水分平衡一周后即可種植蔬菜農作物，其他田間管理與正常的農業生產相一致。結果表明：苦瓜第一次收獲時，施用降低蔬菜重金屬鎘吸收的生物炭基肥比不施用降低蔬菜重金屬鎘吸收的生物炭基肥時土壤鎘的有效性顯著降低(表1)，在每畝施用量200-500kg范圍內，隨著施用量增加土壤有效鎘含量有降低趨勢；而且顯著降低了苦瓜(瓜果類蔬菜)對Cd重金屬吸收量，沒超過限量標準(參看圖5)。

對于本領域技術人員而言，顯然本發明不限于上述示范性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本發明內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。

此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。