[发明专利]一种去除稻田中大气和灌溉水输入镉的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种去除水体环境中重金属的方法，特别是一种利用稻田生物结皮生物群落去除稻田中大气和灌溉水输入镉的方法。

背景技术

因矿山冶炼、化工企业长期通过多种形式向耕地系统输入重金属污染物，加上肥料中重金属的进入，造成我国大面积耕地遭受重金属污染，已严重威胁到我国的粮食与其它农产品安全。据统计，我国受重金属污染的耕地面积近2千万hm²，约占耕地总面积的1/5(骆永明,2006)。其中，镉在土壤中迁移能力强，易进入食物链，能对生物体产生巨大毒害作用(Sun,2016)。在我国受镉污染的土壤中，仅农田土壤面积就已超过20万hm²，每年生产镉含量超标的农产品达14.6×10⁸Kg(宋文恩，2014)。

湖南省是全国最典型的重金属污染区，其污染耕地主要集中在湘江流域和湘南、湘西的“一线两片”和环洞庭湖区域。在湘江下游与洞庭湖区并没有大量的矿山存在，但是耕地依然存在严重的重金属污染，表明其主要污染源来自灌溉水。许多研究表明,污灌区土壤中的重金属和有机污染物含量明显高于背景值甚至超过国家标准(周秀艳，2006；刘小楠,2009),形成了不同程度的土壤污染，且随着灌溉时间的增长呈逐渐加重的趋势。吴国振(2002)通过对白银市污水灌溉区农田土壤进行调查测定，表明污水灌溉区农田Cu、Pb、Zn、Cd、As已严重超标,使土壤受到重金属的严重污染。王莉(2006)对沈阳市郊某污灌区土壤中重金属镉的污染状况进行了调查，结果表明经过10年左右的停灌和灌渠改造等措施，该区污灌稻田土壤表层Cd含量仍然较高，污染程度仍处在停耕前的水平。在湘江下游耕地中，土壤中重金属超标的元素与湘江水体中重金属基本一致，表明灌溉水是造成土壤污染的主要原因。湖南农业大学对湖南长株潭地区稻田系统重金属镉来源监测表明，大气沉降与灌溉水一样为稻田系统中镉的主要输入源。而且，两者输入镉的生物有效性远远高于土壤中原有镉的生物有效性。因此，防止大气和灌溉水中镉进入稻田系统对降低稻米中的镉浓度具有重要的意义。

现有去除稻田系统中镉主要通过秸秆移除，高富集植物萃取等技术手段。这些技术可以有效地降低稻田土壤中的镉含量，但是对由大气沉降和农田灌溉水持续输入的镉并不能及时去除。

发明内容

本发明目的在于提供一种去除稻田中大气和灌溉水输入镉的方法。

为达上述目的，本发明采用的技术方案是：一种去除稻田中大气和灌溉水输入镉的方法，其将生物结皮种源人工接种于稻田土壤，培育生物结皮，使其快速生长，吸收重金属镉，待生长成熟后期，保持淹水，生物结皮自然上浮，通过捞取或水流过滤方式移出农田。

上述防止大气和灌溉水中镉进入稻田系统的方法，具体包括如下步骤：

1)选择自然发育的稻田生物结皮，铲取其表层10～50mm厚的结皮层备用；

2)将采集的结皮层阴干，去除杂物后粉碎，充分搅拌混匀制成生物结皮种源；

3)将制备的生物结皮种源与细土以1∶1～3的质量比混合后，均匀接种于待接种土表，完成后灌水，田间持水量保持在70～80％；

4)灌水、追肥、杀虫以及清除杂草促进生物结皮生长；

5)生物结皮生长成熟后，保持淹水，使生物结皮自然上浮，通过捞取或水流过滤方式移出农田。

上述方法中，所述的生物结皮种源选自肥沃稻田自然发育的生物结皮，且选择生长量大，形态厚实，胞外聚合物多，粘稠性强的结皮。

上述方法中，所述生物结皮种源采集在灌水期和排水期分别进行，采集时针对不同耕作制度、土壤类型设多个采集点，分别采集，以保证所采集种源的代表性和适应性。

上述方法中，所述生物结皮种源在接种前控制其含水量为4～6％。

上述方法中，所述生物结皮种源粉碎后的当量直径为0.5～2.0mm。

上述方法中，所述生物结皮种源与细土混合物的接种量为0.5～2.0kg/m²。

上述方法中，接种生物结皮种源后保持接种地的湿润，在生长期内注意灌水操作，既要避免干旱，又要避免水量过多冲刷，使结皮聚集成块，待生物结皮大部分成活且土表呈浅绿色时进行大水漫灌，但水深度不超过10.0cm。

上述方法中，在生物结皮生长期内至少追肥一次，施肥量为氮5～15g/m²、磷5～20g/m²、钾6～26g/m²。