一種玉米秸稈協同風化煤原位鈍化設施土壤重金屬的方法

一、基本信息

1.專利號：ZL201510350090.1。

2.發明人：于志民、呂品、張繼舟、王立民、熊燕、郭文棟、曹宏杰、周琳。

3.專利權人：黑龍江省科學院自然與生態研究所。

4.授權時間：2018年3月2日。

5.技術領域：本發明屬于農業生產領域，尤其涉及利用秸稈高效還田的一種玉米秸稈協同風化煤原位鈍化設施土壤重金屬的方法。

二、發明內容

本發明的目的是提供一種操作簡單、成本低，并且能有效減少土壤重金屬含量的，玉米秸稈協同風化煤原位鈍化設施土壤重金屬的方法。

（一）步驟

一種玉米秸稈協同風化煤原位鈍化設施土壤重金屬的方法，包括以下幾個步驟。

步驟一：將玉米秸稈經過風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施土壤表層20～30 cm深度處，挖出厚度為20～30 cm表層設施土壤；

步驟二：將EM菌液與蒸餾水按體積比1∶100～1∶200進行稀釋，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表層設施土壤與風化煤均勻混合，風化煤的用量為720～780 kg/hm2，將混合后的設施土壤覆蓋于平鋪的秸稈原料上方。

本發明一種玉米秸稈協同風化煤原位鈍化設施土壤重金屬的方法，EM菌液包括光合細菌、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度5～15 cm。風化煤腐植酸含量350～550 g/kg。

（二）有益效果

我國玉米種植面積大，玉米秸稈產量巨大，同時我國風化煤儲量大，所以以玉米秸稈為篩選的秸稈原料協同風化煤，原料來源廣泛且成本低廉。將玉米秸稈協同風化煤應用于設施土壤重金屬的原位鈍化，屬于重金屬污染土壤的環境治理。

EM菌可促進玉米秸稈降解，形成重金屬高吸附原料，同時改善土壤理化性狀，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，保護環境；風化煤的施用既可提高土壤pH，降低土壤中生物可利用態重金屬相對含量，同時提供的腐植酸組分對重金屬具有較強吸附固定作用。

本發明技術與目前國內公開發表的重金屬修復技術相比，原料資源廣、成本低，以本地資源修復設施土壤重金屬積累問題，既對資源進行合理化利用，又可解決設施土壤環境問題。通過在種植西紅柿的設施土壤中應用，顯著改善土壤理化性狀，降低設施土壤生物可利用態重金屬含量50%以上。

三、背景技術

設施土壤作為全球最重要的農業生產方式之一，在我國農業生產中所占的比重日益增加，存在農用化學品和有機肥投入量大、復種率高、耕作強度大等現象，導致一系列限制設施農業種植的土壤退化問題，如次生鹽漬化、生物學性質惡化與連作障礙、重金屬污染及有害物質殘留超標等。其中重金屬累積甚至達到污染的問題，不僅限制設施農業的健康發展，而且還帶來不可逆轉的土壤危害。

針對設施土壤重金屬積累問題，國內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，同時篩選重金屬超富集植物，實現去除土壤重金屬污染的目的；另一種是通過調控土壤環境條件，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入食物鏈。另外還有少量采用電化學等方法吸附治理土壤重金屬污染問題。

設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用，固定土壤重金屬是設施土壤重金屬治理切實可行的途徑。在固定土壤重金屬方面的研究中，根據檢索到的資料，目前與本發明相近的技術方案有：

公開號CN104226270A的發明“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。該物質具有原料易得、價格低廉、且毒性低，對砷的吸附效果好等特點。公開號CN103992446A的發明“一種農作物秸稈重金屬離子吸附材料的制備方法”公開了一種農作物秸稈重金屬離子吸附材料的制備方法。也經過秸稈剪碎，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。公開號CN103468269A的發明“一種重金屬污染土壤修復材料的制備方法”提出了一種秸稈改性材料修復土壤重金屬的方法，包括秸稈洗凈、粉碎、有機酸處理及有機胺處理等，具有成本低、原材料來源廣，制備工藝簡單，對重金屬離子吸附固定能力強，有效增加土壤肥力的特點。

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

公開號CN104263374A的發明“一種土壤重金屬復合穩定劑及其使用方法”公開了一種包括有機物質、磷肥和氮肥土壤重金屬復合穩定劑，將穩定劑與受重金屬污染的土壤按質量比1∶5～8混合均勻處理。但是該發明采用的有機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CN104001715A的發明“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-移除的技術方案，該方案同樣需要對秸稈進行改性。

風化煤主要用于生產腐植酸類產品，而EM菌用于促進動物生長、提高飼料利用率、增強機體抗病性能、去除糞便惡臭、改善生態環境等。